为节能努力 各种电动车型结构/原理浅析

汽车之家11月9日报道随着新能源汽车越来越受到国家和汽车厂商的关注和重视，各种纯电动汽车、混合动力车以及替代能源汽车如雨后春笋般推出，第25届世界电动车大会更是刚刚在深圳闭幕，到底这些电动汽车的结构是怎样的，工作原理是什么，所谓的插入式混合动力、混合动力有何区别，下面我们来一一介绍一下：
● 纯电动
纯电动汽车是完全由可充电电池（如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池）提供动力源的汽车。由蓄电池提供给电机动力，电机带动车轮行驶。
代表车型——电动版高尔夫/朗逸




结构/性能：电动版高尔夫和朗逸的动力系统完全相同，其电动发动机的最高功率为85千瓦/115马力，连续输出功率为50千瓦/69马力，最大扭矩为270牛·米。电池系统是由以180个锂离子电池单元组成的30个电池模块组成，容量为26.5千瓦时。


其中高尔夫的电池系统安装于后备箱下面底部（后背箱总容积237升），后排座椅下面以及前后排座椅之间下面的底部。从静止到时速100公里的加速时间仅11.8秒，行驶里程可达150公里。而电动版朗逸的蓄电池通过专用的电池框架分别固定在乘员舱地板下及后备箱内，从静止加速到百公里/小时用时约11秒，最高时速可达130公里/小时。


充电方式：蓄电池可以通过家用220/230伏电源直接充电，根据蓄电池情况的不同，充电时间最长需要7小时。如果连接340/400伏电源，充电时间明显缩短，只要3.5小时。
● 混合动力汽车
混合动力汽车指的是两种动力方式驱动车辆的形式，通常我们所说的混合动力一般指油电混合动力，即燃料（汽油，柴油等）和电能的混合。混合动力有两种分类方式。根据在混合动力系统中，电机的输出功率在整个系统输出功率比中占的比重，也就是常说的混合度的不同，混合动力系统可以分为：微混合动力系统、轻混合动力、中混合动力、强混合动力。另外根据混合动力驱动的联结方式，混合动力系统还可以分为串联式混合动力系统、并联式混合动力系统、混联式混合动力系统。而如今，我们接触得比较多的是第二种分类方法，下面我们就来了解一下：
◆ 微混
微混合动力系统指的是：在传统内燃机上的启动电机（一般为12V）上加装了皮带驱动启动电机（也就是常说的Belt-alternator Starter Generator, 简称BSG系统）。该电机为发电启动(Stop-Start)一体式电动机，用来控制发动机的启动和停止，从而取消了发动机的怠速，降低了油耗和排放。从严格意义上来讲，这种微混合动力系统的汽车不属于真正的混合动力汽车，因为它的电机并没有为汽车行驶提供持续的动力。
代表车型——风神S30 BSG、奇瑞A5 BSG、骏捷FSV启停版
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骏捷FSV启停版/东风风神S30 BSG，采用自动启停技术，遇到红灯或者交通堵塞停车状况下通过微混合动力技术取消发动机怠速，与混合动力其他技术相比，优点在于结构简单，和普通燃油车型一样，没有另外的电机系统。
◆ 弱混
弱混或者称之为轻混合动力系统指的是：采用了集成启动电机的系统（Integrated Starter Generator，ISG系统）。除了能够实现用发电机控制发动机的启动和停止，其还能够实现：在减速和制动工况下，对部分能量进行吸收；在行驶过程中，发动机等速运转，发动机产生的能量可以在车轮的驱动需求和发电机的充电需求之间进行调节。弱混的混合度一般在20％以下。
代表车型——旗云3 ISG


奇瑞旗云3 ISG混合动力汽车利用1.3升发动机和10kW电机扭矩叠加方式进行动力混合，以发动机为整车主动力源，电机辅助发动机驱动起“补峰平谷”的作用，实现了最优的驱动效率，既能达到1.6升常规汽油车的动力性，又能节省燃油消耗。
◆ 中混
中混合动力系统指的是：同样采用了ISG系统。与轻度混合动力系统不同，中混合动力系统采用的是高压电机。另外，中混合动力系统还增加了一个功能：在汽车处于加速或者大负荷工况时，电动机能够辅助驱动车轮，从而补充发动机本身动力输出的不足，从而更好的提高整车的性能。这种系统的混合程度较高，可以达到30％左右。
代表车型——思域混合动力版




结构/性能：混合动力版新思域采用Honda以发动机驱动为主体，通过1.3L排量的i-VTEC发动机，创造出良好的行驶性及燃油经济性，同时辅以薄型直流无刷电机提升燃油效率，其中电机的功率为15kW。整个动力系统的最大扭矩为123Nm/4600rpm。官方公布的综合油耗能达到4.7L/100km。



工作状态：在实际行驶过程中，混合动力版新思域在初始加速、加速行驶和急加速时，发动机工作，同时电机加以辅助驱动；在缓加速和低速巡航时，则只有电机工作；高速巡航时则仅为发动机在工作。此外在减速行驶时，电池将回收动力进行充电；而停驶等待时，发动机保持怠速自动停机的状态。
◆ 强混/完全混合动力
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强混指的是混合程度更高的混合动力系统，该系统采用高功率、高压启动电机，混合程度更高。一般情况下，强混的混合度可以达到甚至超过50％。
代表车型——途锐







动力系统组成/性能：汽油动力部分搭载V6机械增压发动机，最大输出功率333马力，最大扭矩为440Nm；匹配一款47马力的电动机，合并最大功率为380马力和最大扭矩为580N·m，其0-100公里/小时加速时间6.5秒。途锐混合动力车型可以在纯电动模式下加速至48.3公里/小时。
工作状态：
★在停车时，发动机由启动-停车系统关闭。当需要行驶时，车辆完全通过电动机和电池中的能量进行启动、加速，其中电池为电动机提供电能，在电池有电量的前提下，途锐在城市道路中以30km/h的速度行驶时一直靠电力驱动。


★从30km/h继续加速到50km/h时，TSI发动机将启动，通过发动机来迅速达到预想的速度，此时电动机不工作。以50km/h匀速行驶时，发动机停止工作，电动机驱动车辆。


★继续加速时候，途锐的电动机和发动机同时工作来满足这种最大的动力需求。同时电机如同发电机一样工作，向混合动力电池提供电力，进行充电。


★当减速时，电机起到发电的作用的同时也起到辅助减速的作用，将回收部分动能，将其转化为电池中，也就是为混合动力电池充电。而不是将制动产生的动能转换为热能散发掉。
● 插入式混合动力
插入式混合动力和普通的混合动力车的区别在于，插入式混合动力配有电池充电装置，在电池没电时，可通过外接电源给蓄电池充电，另外由于电池蓄电能量高出以往的油电混合动力车，因此在短途行驶时，主要以EV模式为主，在长途移动时则可兼用发动机，更好的发挥了油电混合动力的优势。
代表车型——第三代普锐斯

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动力系统组成和性能：普锐斯外插式混合动力车型搭载1.8L汽油发动机和永磁电动机。其中1.8L发动机型号为2ZR-FXE，最高输出功率为99马力/5200rpm，电动机最高输出功率为82马力，发动机和电动机的动力耦合时的最高输出功率为136马力。动力蓄电池为锂离子型式，额定电压为345.6V（3.6V X 96个单元），容量为5.2kWh。官方公布的EC工况下的油耗为2.6L/100km，二氧化碳的排量为59g/km。





『前端搭载的是发动机和电机；后端为电池』
工作状态：起步时，普锐斯只用电动机进行驱动，能量来自于车载电池，发动机完全处于停止状态。纯电动状态下，普锐斯能够行使20km左右的范围，同时在制动时候产生的能源作为电力能源回收。EV模式行驶的最高时速可达100km/h。当电池没有电时，可以通过外接电源来补充，在200V的电源时，大约100分钟的时候可以完成充电。
当需要达到100km/h时速以后，可以自动的从电动驱动模式转变到混合驱动模式，及发动机参与驱动车辆。
● 增程式电动车
驱动方式：完全靠电力驱动。从“增程”的字面上我们就能简单的理解为这是一款能够“增加行驶里程的”电动车。在起步或者短途行驶时，由电池经过逆变器为电机提供动力，电机带动车辆行驶；而当电池组的电力耗尽后者不充足时，则可以通过车载的汽油或其他形式发动机带动电机来为车辆电驱系统继续提供电能。值得注意的是，和插入式混合动力车型的区别在于，这类型的车辆的发动机都偏小，并且只为发电机提供动力，而不直接参与驱动车辆。
代表车型：进口车型——雪佛兰Volt


雪佛兰一直称Volt是一款增程型电动车，搭载得是通用大名鼎鼎的Voltec技术。这套系统除了在Volt上使用，还搭载通用其他车型上。雪佛兰Volt混合动力车采用一台额定功率为45kW（峰值输出功率为120kW）电动机驱动前轮的驱动方式，配合1.0L 3缸涡轮增压ECOTEC汽油发动机以及最大输出功率为53kW的发电机共同工作。车载电池采用的是美国A123公司生产的，容量为16kwh的锂离子充电电池。





『Volt结构示意图』
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其电力系统可以产生大约150马力（110kw），370Nm的扭矩输出，最高车速能达到161km/h，百公里加速时间约为9秒。当行驶里程在约64公里以内时，雪佛兰Volt电动车可以完全只依靠车载16千瓦时的锂离子电池所储备的电力来驱动。


而当电池组的电力耗尽时，则可以通过车载的汽油或乙醇燃料发动机带动发电机来为车辆电驱系统继续提供电能。另外在提供电能的同时发动机也同时带动发电机为电池充电。


充电方式：如果说通过外界电源充电获取行驶所需电力，则Volt需在110伏电源上充电约6个小时，如果使用220伏电源充电则只需三个小时就可以充满。
● 燃料电池混合动力车
燃料电池电动汽车是在燃料电池中经电化学反应产生的电能，并作为主要动力源驱动的汽车。燃料电池混动汽车是混东车型的一种，在车身、动力传动系统、控制系统等方面，与普通混动汽车基本相同，主要区别在于动力源的工作原理不同。
代表车型——丰田FCHV-adv




丰田FCHV-adv采用燃料电池混合动力驱动方式，其中燃料种类为氢气，存贮在高压贮气罐里，最高充气压力可达70Mpa，贮气罐的容积达到了156L；氢气输送到燃料电池中与氧气经过化学反应输出电能，这个燃料电池为固体高分子型，可最高输出90kW功率。




『结构/原理示意图』
给车辆提供动力的电动机为交流同步电机，最高输出功率为90kW（122马力），最大扭矩为260Nm，同时在车辆减速时还可作为发电机，回收机械能量。而车后的蓄电池为最高输出功率为21kW的镍氢蓄电池，可在车辆减速时存储回收能量，在加速时候则可以辅助燃料电池的动力输出。
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