科普貼 | 新能源汽車的工作原理、種類及優(yōu)缺點介紹
電動汽車是指以車載電源為動力,用電機(jī)驅(qū)動車輪行駛,符合道路交通、安全法規(guī)各項要求的車輛。由于對環(huán)境影響相對傳統(tǒng)汽車較小,其前景被廣泛看好,但當(dāng)前技術(shù)尚不成熟。
電動汽車工作原理
工作原理:蓄電池——電流——電力調(diào)節(jié)器——電動機(jī)——動力傳動系統(tǒng)——驅(qū)動汽車行駛(Road)。
電動汽車的種類
按目前技術(shù)狀態(tài)和車輛驅(qū)動原理,電動汽車可劃分為:純電動汽車(BEV)、混合動力汽車(HEV)、燃料電池汽車(FCEV)三種,各自的工作原理略有不同。
純電動汽車
純電動汽車由電動機(jī)驅(qū)動的汽車。純電動汽車,相對燃油汽車而言,主要差別(異)在于四大部件,驅(qū)動電機(jī),調(diào)速控制器、動力電池、車載充電器。相對于加油站而言,它由公用超快充電站。純電動汽車之品質(zhì)差異取決于這四大部件,其價值高低也取決于這四大部件的品質(zhì)。純電動汽車的用途也在四大部件的選用配置直接相關(guān)。
純電動汽車時速快慢,和啟動速度取決于驅(qū)動電機(jī)的功率和性能,其續(xù)行里程之長短取決于車載動力電池容量之大小,車載動力電池之重量取決于選用何種動力電池如鉛酸、鋅碳、鋰電池等,它們體積,比重、比功率、比能量、循環(huán)壽命都各異。這取決于制造商對整車檔次的定位和用途以及市場界定、市場細(xì)分。
純電動汽車的驅(qū)動電機(jī)有直流有刷、無刷、有永磁、電磁之分,再有交流步進(jìn)電機(jī)等,它們的選用也與整車配置、用途、檔次有關(guān)。另外驅(qū)動電機(jī)之調(diào)速控制也分有級調(diào)速和無級調(diào)速,有采用電子調(diào)速控制器和不用調(diào)速控制器之分。電動機(jī)有輪轂電機(jī)、內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)、有單電機(jī)驅(qū)動、多電機(jī)驅(qū)動和組合電機(jī)驅(qū)動等。
純電動汽車的優(yōu)缺點
優(yōu)點:技術(shù)相對簡單成熟,只要有電力供應(yīng)的地方都能夠充電。
缺點:蓄電池單位重量儲存的能量太少,還因電動車的電池較貴,又沒形成經(jīng)濟(jì)規(guī)模,故購買價格較貴,至于使用成本,有些使用價格比汽車貴,有些價格僅為汽車的1/3,這主要取決于電池的壽命及當(dāng)?shù)氐挠?、電價格。電動汽車技術(shù)仍不成熟,充電技術(shù)、續(xù)航里程、可靠性等方面仍需改進(jìn),而報廢電池的處理和電網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)化亦為需要解決的關(guān)鍵問題。
混合動力汽車
指能夠至少從下述兩類車載儲存的能量中獲得動力的汽車:可消耗的燃料或可再充電能、能量儲存裝置。根據(jù)動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式可分為以下三類:
串聯(lián)式混合動力汽車(SHEV):車輛的驅(qū)動力只來源于電動機(jī)的混合動力(電動)汽車。結(jié)構(gòu)特點是發(fā)動機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電,電能通過電機(jī)控制器輸送給電動機(jī),由電動機(jī)驅(qū)動汽車行駛。另外,動力電池也可以單獨向電動機(jī)提供電能驅(qū)動汽車行駛。
并聯(lián)式混合動力汽車(PHEV):車輛的驅(qū)動力由電動機(jī)及發(fā)動機(jī)同時或單獨供給的混合動力(電動)汽車。結(jié)構(gòu)特點是并聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)可以單獨使用發(fā)動機(jī)或電動機(jī)作為動力源,也可以同時使用電動機(jī)和發(fā)動機(jī)作為動力源驅(qū)動汽車行駛。
混聯(lián)式混合動力汽車(CHEV):同時具有串聯(lián)式、并聯(lián)式驅(qū)動方式的混合動力(電動)汽車。結(jié)構(gòu)特點是可以在串聯(lián)混合模式下工作,也可以在并聯(lián)混合模式下工作,同時兼顧了串聯(lián)式和并聯(lián)式的特點。
注:隨著混合動力電動汽車技術(shù)的發(fā)展,其類型不局限于以上幾種,還可按照其它型式劃分。
那些通常采用傳統(tǒng)燃料的,同時配以電動機(jī)、發(fā)動機(jī)來改善低速動力輸出和燃油消耗。國內(nèi)市場上,混合動力車輛的主流都是汽油混合動力,而國際市場上柴油混合動力車型發(fā)展也很快。
混合動力汽車的優(yōu)點
1.采用混合動力后可按平均需用的功率來確定內(nèi)燃機(jī)的最大功率,此時處于油耗低、污染少的最優(yōu)工況下工作。需要大功率內(nèi)燃機(jī)功率不足時,由電池來補(bǔ)充;負(fù)荷少時,富余的功率可發(fā)電給電池充電,由于內(nèi)燃機(jī)可持續(xù)工作,電池又可以不斷得到充電,故其行程和普通汽車一樣。
2.因為有了電池,可以十分方便地回收制動時、下坡時、怠速時的能量。
3.在繁華市區(qū),可關(guān)停內(nèi)燃機(jī),由電池單獨驅(qū)動,實現(xiàn)“零”排放。
4.有了內(nèi)燃機(jī)可以十分方便地解決耗能大的空調(diào)、取暖、除霜等純電動汽車遇到的難題。
5.可以利用現(xiàn)有的加油站加油,不必再投資。
6.可讓電池保持在良好的工作狀態(tài),不發(fā)生過充、過放,延長其使用壽命,降低成本。
混合動力汽車的缺點:長距離高速行駛基本不能省油。
燃料電池汽車
以燃料電池作為動力電源的汽車。燃料電池的化學(xué)反應(yīng)過程不會產(chǎn)生有害產(chǎn)物,因此燃料電池車輛是無污染汽車,燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率比內(nèi)燃機(jī)要高2~3倍,因此從能源的利用和環(huán)境保護(hù)方面,燃料電池汽車是一種理想的車輛。
單個的燃料電池必須結(jié)合成燃料電池組,以便獲得必需的動力,滿足車輛使用的要求。與傳統(tǒng)汽車相比,燃料電池汽車具有以下優(yōu)點:
1.零排放或近似零排放。
2.減少了機(jī)油泄露帶來的水污染。
3.降低了溫室氣體的排放。
4.提高了燃油經(jīng)濟(jì)性。
5.提高了發(fā)動機(jī)燃燒效率。
6.運行平穩(wěn)、無噪聲。
這幾種新能源車型中,最節(jié)能的是燃料電池汽車,它的燃料來源無窮無盡,燃燒后的產(chǎn)物只有水,續(xù)航里程可達(dá)700公里,由于技術(shù)方面不完善,目前處于試驗推廣階段。其次是純電動汽車,它使用的電能來源廣泛,使用成本較低,目前市面多數(shù)都是電動汽車。第三是插電式混合動力和增程式混合動力,它在純電狀態(tài)下還是很節(jié)能的,但純油狀態(tài)下油耗是很大的,對于普通的混合動力,它在本質(zhì)上還是汽油車,只是讓汽油機(jī)更多的時間工作在高效區(qū)間而已。
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