新能源汽車與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的動(dòng)力區(qū)別

新能源汽車與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的動(dòng)力區(qū)別由于石油資源的日益減少和對(duì)環(huán)境的嚴(yán)重污染，世界各國(guó)近些年來(lái)都開始關(guān)注新能源汽車的發(fā)展。我國(guó)也在2012年制定了《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012—2020年）》，并在2015年確定了新能源汽車十年發(fā)展路線圖。在上述規(guī)劃中，明確了將新能源汽車，尤其是純電動(dòng)汽車作為我國(guó)“彎道超車”趕超發(fā)達(dá)國(guó)家汽車行業(yè)的主要發(fā)展方向。電動(dòng)汽車的核心動(dòng)力來(lái)源于動(dòng)力電池，動(dòng)力電池的性能指標(biāo)是決定電動(dòng)汽車動(dòng)力性能的根本因素。1.1新能源汽車與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的動(dòng)力區(qū)別1.1.1新能源汽車的定義和分類根據(jù)國(guó)家《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012—2020）》中給新能源汽車下的定義：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驅(qū)動(dòng)的汽車，新能源汽車主要包括純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車及燃料電池汽車等。1．純電動(dòng)汽車純電動(dòng)汽車是一種采用單一電池作為儲(chǔ)能動(dòng)力源的汽車，它利用電池作為儲(chǔ)能動(dòng)力源，通過電池向電機(jī)提供電能，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而推動(dòng)汽車行駛。2．混合動(dòng)力汽車混合動(dòng)力汽車是指驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由兩個(gè)或多個(gè)能同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的單個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)合組成的車輛，車輛的行駛功率依據(jù)實(shí)際的車輛行駛狀態(tài)由單個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)單獨(dú)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)共同提供。因各個(gè)組成部件、布置方式和控制策略的不同，混合動(dòng)力汽車有串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)等多種形式。3．燃料電池汽車燃料電池汽車是利用氫氣和空氣中的氧在催化劑的作用下，發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電能作為主傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的動(dòng)力來(lái)源傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車一般由發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、車身和電氣設(shè)備四部分組成。發(fā)動(dòng)機(jī)一般由兩大機(jī)構(gòu)四大系統(tǒng)或五大系統(tǒng)構(gòu)成。這兩大機(jī)構(gòu)是曲柄連桿機(jī)構(gòu)和配氣機(jī)構(gòu)；五大系統(tǒng)為燃料供給系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、起動(dòng)系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)（柴油機(jī)沒有點(diǎn)火系統(tǒng)）。底盤的作用是支承、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。底盤一般由傳動(dòng)系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)四部分組成。車身安裝在底盤的車架上，用以駕駛?cè)?、旅客乘坐或裝載貨物。轎車、客車的車身一般整體結(jié)構(gòu)，貨車車身一般由駕駛室和貨箱兩部分組成。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)系統(tǒng)、汽油機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)、燈光照明和其他用電裝置。傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的動(dòng)力來(lái)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)活塞做往復(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，由變速器變矩、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。圖1-1所示為傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的動(dòng)力傳遞示意圖。發(fā)動(dòng)機(jī)后報(bào)動(dòng)橋跖旅速辭/ 傳動(dòng)軸/ 變世黠發(fā)動(dòng)機(jī)后報(bào)動(dòng)橋跖旅速辭/ 傳動(dòng)軸/ 變世黠發(fā)動(dòng)機(jī)f離合器f變速器f傳動(dòng)軸4殛動(dòng)輪j半軸■差速器圖1-1傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的動(dòng)力傳遞電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車動(dòng)力來(lái)源的區(qū)別目前人們所說的電動(dòng)汽車多指純電動(dòng)汽車，即是一種采用電池作為唯一動(dòng)力源的汽車。它利用電池作為儲(chǔ)能動(dòng)力源，通過電池向電機(jī)提供電能，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)汽車前進(jìn)或后退。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、車身以及各種電器裝置等部分組成。從外形結(jié)構(gòu)上看，電動(dòng)汽車與日常見到的內(nèi)燃機(jī)汽車沒有區(qū)別，區(qū)別主要在于動(dòng)力源及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，即純電動(dòng)汽車的電機(jī)相當(dāng)于傳統(tǒng)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)，電池相當(dāng)于油箱，功能等同于傳統(tǒng)汽車中的燃料、發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器組成的動(dòng)力系統(tǒng)。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，不過有些部件根據(jù)所選的驅(qū)動(dòng)方式不同，已被簡(jiǎn)化或省去了。所以電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)決定了整個(gè)純電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)組成及其性能特征，也是純電動(dòng)汽車的核心，這也是純電動(dòng)汽車區(qū)別于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的最大不同點(diǎn)。該類純電動(dòng)汽車使用鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池或鋰離子電池等可充電動(dòng)力電池作為唯一能量源為車輛運(yùn)轉(zhuǎn)提供動(dòng)力。純電動(dòng)汽車的工作原理如圖1-2所示，動(dòng)力電池提供電能，通過DC-AC變換器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)將電池的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，通過傳動(dòng)裝置或直接驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。該類汽車對(duì)電池的性能要求很高，為保證汽車加速性能、爬坡度和較高的行駛里程，所選用的動(dòng)力電池應(yīng)該能提供足夠大的存儲(chǔ)容量、較高的比能量和比功率。由于目前的技術(shù)瓶頸，現(xiàn)在乘用車普遍使用的動(dòng)力電池是磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池，存在價(jià)格高、壽命短、外形尺寸和重量大、充電時(shí)間長(zhǎng)、能量密度需要提升等缺點(diǎn)。圖1-2純電動(dòng)汽車的工作原理混合動(dòng)力汽車與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車動(dòng)力來(lái)源的區(qū)別混合動(dòng)力汽車兼具了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車和電動(dòng)汽車的兩類動(dòng)力源，是指車輛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由兩個(gè)或多個(gè)能同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的單個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)合組成的車輛，車輛的行駛功率依據(jù)實(shí)際的車輛行駛狀態(tài)由單個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)單獨(dú)或共同提供。通常所說的混合動(dòng)力汽車，一般是指油電混合動(dòng)力汽車(HybridElectricVehicle,HEV),即采用傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)(柴油機(jī)或汽油機(jī))和電機(jī)作為動(dòng)力源。根據(jù)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的連接方式，一般把混合動(dòng)力汽車分為三類：①串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(SHEV)由動(dòng)力電池、DC-AC變換器、電機(jī)、發(fā)電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)組成，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1-3所示。在此系統(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DC-AC變換器輸送給電機(jī)，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車行走，其動(dòng)力傳遞路線如圖1-4所示。該系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，易于控制，只有電機(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。一般常用于大型混合動(dòng)力客車上。串聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的電量主要來(lái)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高。②并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(PHEV)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1-5所示。其中發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)都是動(dòng)力總成，兩大動(dòng)力總成的功率可以相互疊加輸出，也可以單獨(dú)輸出。發(fā)

動(dòng)機(jī)和電機(jī)通過不同的離合器來(lái)驅(qū)動(dòng)車輪，可以采用發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)、電機(jī)單獨(dú)

發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)動(dòng)丿J電池驅(qū)動(dòng)，或者發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)混合共同驅(qū)動(dòng)三種工作模式，其動(dòng)力傳遞線路如圖1-6發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)動(dòng)丿J電池驅(qū)動(dòng)，或者發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)混合共同驅(qū)動(dòng)三種工作模式，其動(dòng)力傳遞線路如圖1-6所示。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)功率或者車輛制動(dòng)時(shí)，電機(jī)變成發(fā)電機(jī)，給動(dòng)力電池充電。圖1-3串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖DOAC轉(zhuǎn)換器電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸圖1-4串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車動(dòng)力傳遞線路r發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)軸圖1-4串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車動(dòng)力傳遞線路r發(fā)動(dòng)機(jī)< *DC-AC宀“由轉(zhuǎn)換器動(dòng)力電池o動(dòng)力電池發(fā)動(dòng)機(jī)耦合器DC-AC轉(zhuǎn)換器電機(jī)動(dòng)力電池發(fā)動(dòng)機(jī)耦合器DC-AC轉(zhuǎn)換器電機(jī)圖1-5并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖并聯(lián)式動(dòng)力電池電機(jī)減速器發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳輸方向電力傳輸方向DC-AC轉(zhuǎn)換器并聯(lián)式動(dòng)力電池電機(jī)減速器發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳輸方向電力傳輸方向DC-AC轉(zhuǎn)換器'變速器」N驅(qū)動(dòng)輪気減速器圖1-6并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車動(dòng)力傳遞線路并聯(lián)式與串聯(lián)式相比，無(wú)須另外配置發(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。③混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車（PSHEV）是綜合了串聯(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)機(jī)/發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)三大動(dòng)力總成組成?；炻?lián)式混合動(dòng)力汽車動(dòng)力傳遞線路如圖1-7所示，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)出的電能輸送給驅(qū)動(dòng)電機(jī)或動(dòng)力電池，驅(qū)動(dòng)電機(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)式的電機(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(lái)說，混聯(lián)式對(duì)動(dòng)力電池的性能要求較高。綜上所述，三種混合動(dòng)力汽車運(yùn)轉(zhuǎn)的主要能量還是來(lái)源于燃燒汽油或柴油的發(fā)動(dòng)機(jī)，對(duì)動(dòng)力電池存儲(chǔ)的電量要求不高?；炻?lián)式(THSJ])4K動(dòng)電機(jī)◎動(dòng)力電池X-程變換 ”廣■減趣器動(dòng)力電池—■廣「V功力井離■OW &r―＞動(dòng)力樓軸方阿 業(yè)力傳軸方問圖■OW &r―＞動(dòng)力樓軸方阿 業(yè)力傳軸方問圖1-7混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車動(dòng)力傳遞線路1.1.5燃料電池汽車與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車動(dòng)力來(lái)源的區(qū)別燃料電池汽車是純電動(dòng)汽車的一種，其電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是相同的，只是電池系統(tǒng)與其他純電動(dòng)汽車的電池系統(tǒng)不同，一般電動(dòng)汽車電池的活性物質(zhì)儲(chǔ)存在電池內(nèi)部，而燃料電