一、新能源汽車的定義與類型
1.1、何為新能源汽車?
新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動(dòng)力來源(或使用常規(guī)的車用燃料、采用新型車載動(dòng)力裝置),綜合車輛的動(dòng)力控制和驅(qū)動(dòng)方面的先進(jìn)技術(shù),形成的技術(shù)原理先進(jìn)、具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車。
------國家發(fā)改委公告定義(2012年前) (專家層面定義)
《節(jié)能和新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃2011—2020》
將新能源汽車的范圍定為插電式混合動(dòng)力汽車、增程式混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)汽車,燃料電池汽車,而常規(guī)混合動(dòng)力汽車(油電式混合動(dòng)力汽車)為節(jié)能內(nèi)燃機(jī)汽車。
新能源汽車是指采用新型動(dòng)力系統(tǒng),完全或主要依靠新型能源(如電能)驅(qū)動(dòng)的汽車。
(國家戰(zhàn)略層面定義)
1.2、新能源汽車的類別
按享受國家新能源汽車補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類:
1.2.1 插電式混合動(dòng)力汽車是指可以使用外接電源為車輛動(dòng)力電池充電的混合動(dòng)力汽車。插電式混合動(dòng)力汽車共有兩套動(dòng)力系統(tǒng),分別是發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)。
這兩套動(dòng)力系統(tǒng)不僅可以相互獨(dú)立工作,也可以互相協(xié)同,從而驅(qū)動(dòng)汽車前進(jìn)。
1.2.2 增程式混合動(dòng)力汽車就是一種串聯(lián)式混合動(dòng)力車。不同于多見的并聯(lián)式混動(dòng)車,增程式車只用電機(jī)驅(qū)動(dòng),而不使用內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
對(duì)于增程式混合動(dòng)力汽車來說,內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的唯一作用就是驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,為電池充電、驅(qū)動(dòng)電機(jī)或?yàn)槠渌秒娫O(shè)備。
1.2.3 純電動(dòng)汽車是指以車載電池為動(dòng)力源,用電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪行駛,符合道路交通、安全法規(guī)和國家標(biāo)準(zhǔn)各項(xiàng)要求的乘用車輛。
1.2.4 燃料電池汽車是一種用車載燃料電池裝置產(chǎn)生的電力作為動(dòng)力的汽車。
通過氫氣和氧氣的化學(xué)作用,而不是經(jīng)過燃燒,直接變成電能動(dòng)力。
1.3、混合動(dòng)力汽車
《節(jié)能和新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃2011—2020》
節(jié)能汽車是指以內(nèi)燃機(jī)為主要?jiǎng)恿ο到y(tǒng),通過應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)手段使車輛油耗明顯減低的汽車。
(國家戰(zhàn)略層面定義)
混合動(dòng)力汽車是指同時(shí)裝備兩種動(dòng)力來源——熱動(dòng)力源(由傳統(tǒng)的汽油機(jī)或者柴油機(jī)產(chǎn)生)與電動(dòng)力源(電池與電動(dòng)機(jī))的汽車。
根據(jù)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的聯(lián)結(jié)方式分:
串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng);
并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng);
混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)。
1.3.1 串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)
系統(tǒng)中動(dòng)力電池和發(fā)動(dòng)機(jī)通過發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能都通過逆變器輸送給電動(dòng)機(jī),由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車行走。
總體結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,易于控制,只有電動(dòng)機(jī)的電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),其特點(diǎn)更加趨近于純電動(dòng)汽車,但在發(fā)動(dòng)機(jī)—發(fā)電機(jī)—電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的熱能—電能—機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換過程中,能量損失較大。
串聯(lián)式中驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的電量主要來源于發(fā)動(dòng)機(jī)的工作,所以對(duì)其動(dòng)力電池的性能要求并不很高。
1.3.2 并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(PHEV)
發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)通過不同的離合器來驅(qū)動(dòng)車輪,可以采用發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)、電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)、或者發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)混合共同驅(qū)動(dòng)三種工作模式。
此外,當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)提供的功率大于車輛所需驅(qū)動(dòng)功率時(shí)或者車輛制動(dòng)時(shí),電動(dòng)機(jī)變成發(fā)電機(jī),給蓄電池充電。
并聯(lián)式與串聯(lián)式相比,無需另外配置發(fā)電機(jī),與串聯(lián)式相同的是都對(duì)動(dòng)力電池的性能要求不高,電池成本低。
1.3.3 混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(PSHEV)
綜合了串聯(lián)式和并聯(lián)式的結(jié)構(gòu)而組成的電動(dòng)汽車,主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)-發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)三大動(dòng)力總成組成。
發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率一部分通過機(jī)械傳動(dòng)輸送給驅(qū)動(dòng)橋,另一部分則驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。
發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能輸送給電動(dòng)機(jī)或蓄電池,電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力矩通過動(dòng)力復(fù)合裝置傳送給驅(qū)動(dòng)橋。
混聯(lián)的電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)配合更加默契,能夠適應(yīng)的工況更多,節(jié)油效果更加出色。
相對(duì)于串聯(lián)式和并聯(lián)式來說,混聯(lián)式對(duì)動(dòng)力電池的性能要求較高。
1.3.4 燃料電池汽車(FCEV)
燃料電池汽車本質(zhì)上是純電動(dòng)汽車的一種,只是電池系統(tǒng)與一般純電動(dòng)汽車的電池系統(tǒng)不同,一般電池的活性物質(zhì)貯存在電池內(nèi)部,而燃料電池工作是燃料和氧化劑由外部源源不斷地供入電池內(nèi)部,在電池內(nèi)部正負(fù)極催化劑的輔助下發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),生成電能,然后輸出驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。
因此燃料電池汽車的動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式與其他純電動(dòng)汽車是完全相同的。
二、傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的結(jié)構(gòu)組成與動(dòng)力來源
2.1、傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的結(jié)構(gòu)組成
(1)發(fā)動(dòng)機(jī):發(fā)動(dòng)機(jī)2大機(jī)構(gòu)4大或5大系統(tǒng):曲柄連桿機(jī)構(gòu);配氣機(jī)構(gòu);燃料供給系統(tǒng);冷卻系統(tǒng);潤滑系統(tǒng);點(diǎn)火系統(tǒng);起動(dòng)系統(tǒng)。
(2)底盤:底盤作用是支承、安裝汽車發(fā)動(dòng)機(jī)及其各部件、總成,形成汽車的整體造型,并接受發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力,使汽車產(chǎn)生運(yùn)動(dòng),保證正常行駛。底盤由傳動(dòng)系、行駛系、轉(zhuǎn)向系和制動(dòng)系四部分組成。
(3)車身:車身安裝在底盤的車架上,用以駕駛員、旅客乘坐或裝載貨物。轎車、客車的車身一般是整體結(jié)構(gòu),貨車車身一般是由駕駛室和貨箱兩部分組成。
(4)電氣設(shè)備:電氣設(shè)備由電源和用電設(shè)備兩大部分組成。電源包括蓄電池和發(fā)電機(jī);用電設(shè)備包括發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)系、汽油機(jī)的點(diǎn)火系和其它用電裝置。
2.2、傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的動(dòng)力來源
傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的動(dòng)力來源于汽油或柴油與空氣混合后燃燒產(chǎn)生的能量。
汽油或柴油與空氣的混合氣燃燒后,燃?xì)獾膲毫ψ饔糜诎l(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的活塞頂部,推動(dòng)活塞作往復(fù)的直線運(yùn)動(dòng),活塞通過連桿帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng),發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸末端飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力再經(jīng)過離合器和變速器,由變速器變扭和變速后,經(jīng)傳動(dòng)軸把動(dòng)力傳遞到主減速器上,最后通過差速器和半軸把動(dòng)力傳遞到驅(qū)動(dòng)輪上。
三、新能源汽車與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的不同
3.1、動(dòng)力來源不同
內(nèi)燃機(jī)汽車:內(nèi)燃機(jī)、燃料(汽油、柴油、天然氣等)
新能源汽車:電動(dòng)機(jī)、電能
從外形上看,電動(dòng)汽車與日常見到的汽車并沒有什么區(qū)別,區(qū)別主要在于動(dòng)力源及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),即純電動(dòng)汽車的電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于傳統(tǒng)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī),蓄電池相當(dāng)于原來的油箱。
3.2、動(dòng)力控制不同
內(nèi)燃機(jī)汽車:
發(fā)動(dòng)機(jī)控制(各個(gè)工況)
整車控制技術(shù)(全車各系統(tǒng)綜合控制)
新能源汽車:
電機(jī)控制器(各個(gè)驅(qū)動(dòng)狀態(tài))
整車控制器(全車各系統(tǒng)綜合控制)
3.3、傳動(dòng)系統(tǒng)不同
內(nèi)燃機(jī)汽車:
離合器(液力變矩器)
變速箱(差速器)
新能源汽車:
減速器(差速器)
3.4、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不同
內(nèi)燃機(jī)汽車:
液壓助力轉(zhuǎn)向(液壓助力泵由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng))、電液轉(zhuǎn)向助力或者電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向
新能源汽車:
電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向,12V直流電驅(qū)動(dòng)助力電機(jī)
作轉(zhuǎn)向助力,根據(jù)車速來控制驅(qū)動(dòng)電流大小,從而調(diào)節(jié)助力的大小,實(shí)現(xiàn)車速高時(shí)助力小,車速低時(shí)助力大的要求。
3.5、制動(dòng)系統(tǒng)不同
內(nèi)燃機(jī)汽車:
ABS系統(tǒng)和制動(dòng)真空助力系統(tǒng),真空助力的真空源取自發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行后進(jìn)氣道內(nèi)真空度。停車后真空助力作用消失。渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)、缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)帶真空泵或輔助真空泵。少部分車型帶能量回收系統(tǒng)。
純電動(dòng)汽車:
ABS系統(tǒng)和制動(dòng)真空助力系統(tǒng),真空助力的真空源來自于12V直流電驅(qū)動(dòng)的真空泵。在停車時(shí)真空助力也可起作用。
3.6、空調(diào)系統(tǒng)不同
內(nèi)燃機(jī)汽車:
壓縮機(jī)由發(fā)動(dòng)機(jī)通過皮帶驅(qū)動(dòng)制冷;
熱風(fēng)由發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的熱量在散熱器上散發(fā),由熱風(fēng)電機(jī)風(fēng)扇吹到車內(nèi)。
純電動(dòng)汽車:
新能源汽車空調(diào)壓縮機(jī)由高壓直流電驅(qū)動(dòng)電機(jī),帶動(dòng)壓縮機(jī)制冷;
熱風(fēng)由高壓直流電通過PTC器件發(fā)熱產(chǎn)生熱量,由熱風(fēng)電機(jī)風(fēng)扇吹到車內(nèi)。
7、低壓電源不同
內(nèi)燃機(jī)汽車:
內(nèi)燃機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,整流后為12V蓄電池充電。內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng)前和啟動(dòng)時(shí)由12V蓄電池供電,發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行后,由發(fā)電機(jī)和蓄電池同時(shí)供電。
純電動(dòng)汽車:
低壓12V蓄電池在車輛工作時(shí)有高壓動(dòng)力電池通過DC/DC轉(zhuǎn)換成12V后充電。高壓動(dòng)力電池關(guān)閉后,12V蓄電池維持低壓系統(tǒng)供電。高壓動(dòng)力電池接入工作后,DC/DC與蓄電池同時(shí)提供12V直流電。
8、儀表顯示不同
內(nèi)燃機(jī)汽車儀表顯示:
車速、里程、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、機(jī)油壓力、燃油量、冷卻水溫、燈光信號(hào)、故障信號(hào)……
純電動(dòng)汽車儀表顯示:
車速、里程、電機(jī)轉(zhuǎn)速、電池電量、電池電壓、燈光信號(hào)、故障信號(hào)……
9、能量補(bǔ)充不同
內(nèi)燃機(jī)汽車:
加汽油或柴油
純電動(dòng)汽車:
交流充電樁 車載充電機(jī)
直流充電樁
燃料電池需要補(bǔ)充氫燃料
四、電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的組成
電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)主要由電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)(即電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng))、汽車底盤、車身以及各種輔助裝置等部分組成。除了電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)外,其他部分的功能及其結(jié)構(gòu)組成基本與傳統(tǒng)汽車相同。
從外形上看,電動(dòng)汽車與日常見到的汽車并沒有什么區(qū)別,區(qū)別主要在于動(dòng)力源及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),即純電動(dòng)汽車的電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于傳統(tǒng)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī),蓄電池相當(dāng)于原來的油箱。
雖然各種車型的電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)不完全一樣,但基本組成都是由動(dòng)力電池及電池管理系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及電機(jī)控制器、整車控制器VCU、DC/DC變換器、車載充電機(jī)等幾部分組成。
五、某純電車型基本結(jié)構(gòu)和主要?jiǎng)恿υ榻B
六、總結(jié)
新能源車特別是純電動(dòng)汽車是國家鼓勵(lì)支持的發(fā)展方向,混合動(dòng)力汽車是指同時(shí)裝備兩種動(dòng)力來源——熱動(dòng)力源(由傳統(tǒng)的汽油機(jī)或者柴油機(jī)產(chǎn)生)與電動(dòng)力源(電池與電動(dòng)機(jī))的汽車,是現(xiàn)在過渡期間的比較好的解決方式。
傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的動(dòng)力來源于汽油或柴油與空氣混合后燃燒產(chǎn)生的能量。
混合動(dòng)力汽車結(jié)構(gòu)上都有一套傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的裝置,純電動(dòng)汽車目前多數(shù)廠家都是在現(xiàn)有汽油車車型基礎(chǔ)上改造而成的,主要區(qū)別在于動(dòng)力系統(tǒng)的來源、控制和傳動(dòng)裝置,其它部分變化不大。
雖然各種車型的電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)不完全一樣,但基本組成都是由動(dòng)力電池及電池管理系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及電機(jī)控制器、整車控制器VCU、DC/DC變換器、車載充電機(jī)等幾部分組成。
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