第二節(jié) 電動(dòng)汽車的概念和種類

電動(dòng)汽車是指汽車行駛的動(dòng)力全部或部分來(lái)自電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的汽車。它主要以動(dòng)力電池組為車載能量源，是涉及機(jī)械、電子、電力、微機(jī)控制等多學(xué)科的高科技技術(shù)產(chǎn)品。按照汽車行駛動(dòng)力來(lái)源的不同，一般將電動(dòng)汽車劃分為純電動(dòng)汽車（Pure Electric Vehicle，PEV）、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（Hybrid Electric Vehicle，HEV）、插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（Plug-inHy-brid Electric Vehicle，PHEV）和燃料電池電動(dòng)汽車（Fuel Cell Electric Vehicle，F(xiàn)CEV）4種基本類型。

圖1-1 純電動(dòng)汽車典型的組成結(jié)構(gòu)

1.純電動(dòng)汽車

純電動(dòng)汽車是指行駛動(dòng)力全部來(lái)自于電機(jī)的汽車，電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電能來(lái)源于車載可充電的動(dòng)力電池組或其他電能儲(chǔ)存裝置。純電動(dòng)汽車典型的組成結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。

純電動(dòng)汽車采用全電驅(qū)動(dòng)，線控、輪轂電機(jī)等新概念的引入使得其動(dòng)力傳動(dòng)形式多樣，典型實(shí)例如圖1-2所示。該車采用8個(gè)高性能的永磁電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)8個(gè)車輪；整車最高車速可達(dá)311.67km/h，0—400m加速時(shí)間為15.3s；高能量密度鋰離子動(dòng)力電池的采用，保證了整車300km的續(xù)駛里程；滑板式的底盤設(shè)計(jì)使整車具有了良好的內(nèi)部空間和駕駛視野。

純電動(dòng)汽車是其他類型電動(dòng)汽車（HEV和FCEV）的基礎(chǔ)，具有零排放、噪聲小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)較少的優(yōu)點(diǎn)。相對(duì)于燃油汽車和其他類型的電動(dòng)汽車，純電動(dòng)汽車能量利用效率最高，而且電力價(jià)格便宜，使用成本低。純電動(dòng)汽車可以利用夜間用電低谷充電，因此還具有調(diào)節(jié)電網(wǎng)系統(tǒng)峰谷負(fù)荷、提高電網(wǎng)效能的作用。

2.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車

混合動(dòng)力電動(dòng)汽車是指能夠至少?gòu)南率鰞深愜囕d儲(chǔ)存的能量中獲得動(dòng)力的汽車：一為可消耗的燃料；二為可再充電能/能量?jī)?chǔ)存裝置。混合動(dòng)力電動(dòng)汽車具有至少一條發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)和一條電機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，可以簡(jiǎn)單理解為常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)汽車與純電動(dòng)汽車的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)在動(dòng)力傳遞的某個(gè)環(huán)節(jié)上實(shí)現(xiàn)了某種程度上的疊加，如圖1-3所示。按照具體疊加位置的不同，混合動(dòng)力汽車具有了多種形式。

圖1-2 純電動(dòng)汽車典型實(shí)例（KAZ）

圖1-3 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的基本概念

混合動(dòng)力電動(dòng)汽車具有至少兩條相對(duì)獨(dú)立的動(dòng)力傳動(dòng)路線，因此可以采用更小排量的發(fā)動(dòng)機(jī)，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力補(bǔ)償以及“削峰填谷”的功率調(diào)節(jié)，使得發(fā)動(dòng)機(jī)可以經(jīng)常工作在高效低排放區(qū)域。因此，與普通燃油汽車相比，提高了能量轉(zhuǎn)化效率，降低了燃油消耗和排放。而與純電動(dòng)汽車相比，因?yàn)榛旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車可以利用現(xiàn)有的加油設(shè)施，所以具有與傳統(tǒng)燃油汽車相同的續(xù)駛里程，便于克服目前純電動(dòng)汽車一次充電續(xù)駛里程短的缺陷。

3.插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車

插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車本身是一種混合動(dòng)力電動(dòng)汽車，區(qū)別在于其車載的動(dòng)力電池組可以利用電力網(wǎng)（包括家用電源插座）進(jìn)行補(bǔ)充充電，具有較長(zhǎng)的純電動(dòng)行駛里程，必要時(shí)仍然可以工作在混合動(dòng)力模式。因此，與混合動(dòng)力電動(dòng)汽車相比，它具有較大容量的動(dòng)力電池組、較大功率的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及較小排量的發(fā)動(dòng)機(jī)。插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車典型車型——豐田普銳斯，如圖1-4所示。

圖1-4 插電式混合動(dòng)力

電動(dòng)汽車典型車型——豐田普銳斯

插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車概念提出的初衷在于充分利用電能，發(fā)揮純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)行駛的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)考慮到充電基礎(chǔ)設(shè)施不完善以及動(dòng)力電池組充電時(shí)間長(zhǎng)的技術(shù)現(xiàn)狀，保留混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的行駛模式。可以說(shuō)，插電式混合動(dòng)力汽車是純電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車在基礎(chǔ)設(shè)施上完成的又一次混合。

插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車具有良好的節(jié)能潛力和綜合性能。

①采用電網(wǎng)電力，使得原來(lái)可降低燃油消耗40%的混合動(dòng)力汽車的綜合油耗再降低50%左右，達(dá)到60%以上。

②具有接受外部公用電網(wǎng)對(duì)車載電池組充電的能力，可以在家里對(duì)電池組充電，減少去加油站加油的次數(shù)，大大降低了整車使用成本。

③可采用利用再生能源獲得的電網(wǎng)電力，降低了國(guó)家對(duì)石油進(jìn)口的依賴度，提高了國(guó)家的能源安全。

④具有純電動(dòng)汽車的全部?jī)?yōu)點(diǎn)。一周中4～5天，車主可用全電動(dòng)模式駕車上班，周末仍可以采用內(nèi)燃機(jī)為主的混合動(dòng)力模式進(jìn)行長(zhǎng)途旅游，保持了車輛的駕駛自由度。

⑤大大減少了汽車溫室氣體的排放量。

⑥基礎(chǔ)設(shè)施中的公用電網(wǎng)已經(jīng)存在，無(wú)須新建，并可利用晚間低谷電對(duì)電池充電，改善電廠發(fā)電機(jī)組效率，提高了電力公司的參與積極性。

4.燃料電池電動(dòng)汽車

燃料電池電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)主要由燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)、燃料箱（氫瓶）、電機(jī)、動(dòng)力電池組等組成，采用燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電作為主要能量源，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車行駛。本田某款燃料電池電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)示意如圖1-5所示。

圖1-5 本田某款燃料電池電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)示意圖

燃料電池是利用氫氣和氧氣（或空氣）在催化劑的作用下直接經(jīng)電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能的裝置。燃料電池作為電動(dòng)汽車的動(dòng)力來(lái)源，其特點(diǎn)主要如下。

①能量轉(zhuǎn)化效率高。燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率高達(dá)60%～80%，為內(nèi)燃機(jī)的2～3倍。

②不污染環(huán)境。燃料電池的生成物是清潔的水，它本身工作不產(chǎn)生CO和CO₂，也沒(méi)有硫和微粒排出，沒(méi)有高溫反應(yīng)，也不產(chǎn)生NO_x，如果使用車載的甲醇重整催化器供給氫氣，僅會(huì)產(chǎn)生微量的CO和較少的CO₂。

燃料電池曾一度被認(rèn)為是汽車燃料的終極解決方案，但現(xiàn)階段，燃料電池的許多關(guān)鍵技術(shù)還處于研發(fā)試驗(yàn)階段。此外，燃料電池的理想燃料——?dú)錃猓谥苽洹⒐?yīng)、儲(chǔ)運(yùn)等方面距離產(chǎn)業(yè)化還有大量的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)問(wèn)題有待解決。作為燃料電池必不可少的反應(yīng)催化劑——稀有金屬被大量應(yīng)用。按照現(xiàn)有燃料電池對(duì)鉑金的消耗計(jì)算，即使將地球上所有鉑金儲(chǔ)量都用來(lái)制作車用燃料電池，也僅能滿足幾百萬(wàn)輛車的需求。因此，如何降低稀有金屬用量也是燃料電池電動(dòng)汽車推廣應(yīng)用的技術(shù)和資源瓶頸之一。