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如何准确区分新能源汽车动力系统基本原理,基本形式?

发布时间:2019年8月31日点击数:33

目前国内的新能源车型以纯电动为主,插电式混合动力为辅,燃气、乙醇等代用燃料汽车有所发展,但已不在舞台中央。在混合动力中,除了熟悉的油电混动之外,另有电电混动。电电混动常用于增程式汽车,由于增程式汽车在国内式微,电电混动很少被提及。随着锂电池和氢能源的发展,增程式和“电电混动”重新重新进入了人们的视野。今天氢云链整理了一下新能源汽车的几种结构形式。

新能源汽车的几种形式

新能源汽车根据动力来源分为纯电动、混合动力,混合动力根据结构又分为串联、并联、混联(又称为串并联)三种模式。目前主流的技术方式是纯电动与混联式混合动力。

1、纯电动

纯电动即单纯以电池提供电力,电机驱动车辆行驶的模式,也就是我们熟悉的电动汽车,基本原理见图1。

图1 纯电动汽车基本原理

玖牛研究院

优点是能量效率高,没有内燃机的震动和噪声;缺点是目前动力电池能量密度低,电池包重量大,体积大,行驶距离有限,电池存在衰减情况。

全功率型燃料电池汽车的驱动形式与纯电动相近,电机所需电力主要由燃料电池直接提供,在特殊工况(如起步、急加速等)下辅助电源也为电机供电。基本原理见图2。

图1 纯电动汽车基本原理

玖牛研究院

此类形式典型代表是特斯拉,比亚迪E6,日产聆风等。

图3 特斯拉modelX

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2、串联式混合动力

串联式又被成为增程式。由于纯电动汽车续航里程不足,工程师在纯电动车基础上增加了一套内燃机和发电机,组成了增程器,同时减少了电池的数量。增程器为电池补充电量,从而提高了续航里程,也可以直接为电机提供动力。发电机与电池同时为电机提供动力,因此又被成为“电电混动”。基本原理见图4。

图4 串联式混合动力原理图

玖牛研究院

优点是没有里程焦虑症,同时内燃机转速稳定,可以保持在高效率区间,结构简单成本低;缺点是内燃机到电机有能量转换过程造成浪费,发动机的功率无法直接提供给车轮,同时高速下油耗较高(高速下电机传动比过大)。

随着电池技术的发展,串联式也有所发展:将电池减少,优化内燃机结构,以缩短甚至放弃纯电续航为代价,极大地降低了油耗。如增程式系统e-power的日产note甚至在日本将丰田普锐斯挤下了新能源汽车销量头名。国内增程式仍主要使用大电池的插电式的方案,如车和家的理想one有长达180KM的纯电续航。

值得一提的是,中国在燃料电池汽车上也使用了增程式的技术路线,基本原理见图5。

图5 燃料电池增程式基本原理

玖牛研究院

典型代表是雪佛兰Volt,宝马i3增程式,传祺GA5增程式。

图6 雪佛兰Volt

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3、并联式混合动力

为了避免功率浪费,增强动力,工程师修改了结构,将内燃机与电机动力传输路线分开,可以分别直接为车辆提供驱动力,构成了并联式的混合动力。基本原理图如图7,不同企业产品的电机位置稍有差别。

图7 并联式基本原理

玖牛研究院

优点是动力强劲,能量利用率高,如2013年比亚迪秦通过混动系统在发动机技术较弱的情况下拥有了超越豪车级别的动力性能;缺点是系统结构复杂,控制系统复杂,纯电续航短,纯油模式下油耗高。

典型代表是比亚迪秦2014款、奔驰S500插电版

图8 比亚迪秦

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4、混联式混合动力

混联式结合了串联式和并联式的优点,实现了较高的动力混合效率,在技术上分为偏向节能(丰田普锐斯)与偏向动力(比亚迪唐)。普锐斯百公里油耗达到了2L/百公里,节能效果显著,但动力很弱;比亚迪唐则有极强的动力性能(在2年前就以30万的成本达到燃油车了百万级别的动力性能),但油耗较高。混联式基本原理见图9,不同厂商的技术原理会略有差别。

图9 混联式基本原理

玖牛研究院

优点是兼顾并联和串联的优点,可灵活控制电机和发动机,可偏向动力,也可偏向节能;缺点是结构复杂,控制系统复杂,质量大,成本高。

典型代表是丰田双擎系统(丰田普锐斯),比亚迪DM系统(比亚迪唐)。

图10 丰田普锐斯

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