問題2 各類電動汽車的技術特點是什么？

電動汽車主要包括純電動汽車、燃料電池電動汽車和混合動力電動汽車。下面分別介紹這三種車型的結構及特點。

1．純電動汽車

純電動汽車僅由電機驅動。電動機的驅動電能來自車載可充電蓄電池或其他能量存儲裝置。

車載能源通過功率轉換裝置（電機控制器）向驅動電機提供電能并驅動其運轉，驅動電機經傳動裝置帶動車輪旋轉從而推動汽車運動。純電動汽車主要由車載能源、能源管理系統、電驅動系統、車身和底盤，以及安全保護系統等構成。車載能源目前主要采用動力蓄電池，如鉛酸電池、鎳氫電池、鎳鎘電池、鈉硫電池、鋰離子電池、鋅空氣電池等。

圖1-2所示為一種典型的純電動汽車結構示意圖。

純電動汽車具有零排放、低噪聲、結構簡單、技術成熟等優點，只要有電力供應的地方都能夠充電運營。但是由于目前蓄電池單位質量存儲的能量太少，又沒形成經濟規模，故購買價格較貴。不過它的應用成本較低，甚至可以達到傳統汽車的1/3，這主要取決于電池的壽命及當地的油、電價格等因素。

2．燃料電池電動汽車

燃料電池汽車以燃料電池作為動力源，通過將化學能轉化為電能，并將電能轉化為機械能，作為動力驅動汽車前進。

燃料電池電動汽車和普通電動汽車有基本一致的電力驅動構造。它們之間的主要區別在于，燃料電池汽車的電池是一個小型發電設備，依靠氫與某種氧化物的化學反應產生驅動電能，而無需從電網充電。

圖1-3所示為一種燃料電池電動汽車的結構示意圖。

相較于傳統電動汽車，燃料電池的化學反應過程不會產生有害產物，具有高效率、無污染、零排放、無噪聲等優勢。燃料電池的能量轉換效率比內燃機要高2～3倍，因此從能源的利用和環境保護方面看，燃料電池汽車是一種理想的車輛。

但是，燃料電池也存在如下問題：

①催化劑價格：燃料電池必須使用反應催化劑來產生電能，而構成催化劑的稀有金屬鉑價格昂貴、儲量稀少，因此研發新型的催化劑是直接影響燃料電池電動汽車發展的關鍵。

②燃料的來源和存儲：氫燃料電池需要氫氣，氫氣本身并沒有產業鏈支撐，制造、運輸、存儲、加注都極不方便，成本又很高，危險性也很大，相比燃油車和鋰電池車，氫燃料電池汽車的成熟度較低。

3．混合動力電動汽車

混合動力電動汽車根據動力系統的結構特征可以分為串聯式、并聯式、混聯式與復合式混合動力汽車。

①串聯式混合動力汽車（SHEV）。在串聯式混合動力系統中，發動機輸出的機械能首先通過發電機轉化為電能，轉化后的電能一部分用來給蓄電池充電，另一部分經由驅動電機和傳動裝置驅動車輪。

串聯式混合動力汽車的結構簡單，其動力系統由發動機、發電機和電動機三部分組成。

如圖1-4a所示。它們之間用串聯方式組成SHEV動力單元系統，發動機驅動發電機發電，電能通過控制器輸送到電池或電動機，由電動機通過變速機構驅動汽車。小負荷時由電動機驅動車輪，大負荷時由發動機帶動發電機發電驅動電動機。

②并聯式混合動力汽車（PHEV）。在并聯式混合動力系統中，發動機和電動機都用于驅動車輪，車輛根據當時工況來選擇這兩種功率輸出。因為功率是并聯輸送到車輪的，所以稱為并聯式混合動力系統。

發動機和電動機通常通過不同的離合器來驅動車輪，可以采用發動機單獨驅動、電驅動系統單獨驅動和發動機+電驅動系統混合驅動三種工作模式，如圖1-4b所示。當發動機提供的功率大于車輛所需驅動功率，或者當車輛制動時，電驅動系統工作于發電機狀態，給蓄電池充電。與串聯式混合動力相比，它只需要兩個驅動裝置，即發動機和電機。而且，在蓄電池放完電之前，如果要得到相同的性能，并聯式比串聯式的發動機和電機的尺寸要小。

由于沒有單獨的發電機，發動機可以直接通過傳動機構驅動車輪，這種裝置更接近傳統的汽車驅動系統，機械效率損耗與普通汽車差不多，所以得到了比較廣泛的應用。

③混聯式（串并聯）混合動力汽車（SPHEV）。混聯式混合動力系統結合了串聯式混合動力系統和并聯式混合動力系統，其目的是最大化利用這兩種系統的優勢，如圖1-4c所示。

它有兩個電機，根據駕駛工況，可以選擇電動機單獨驅動或者電動機+發動機聯合驅動。而且，當需要的時候，系統在驅動車輪的同時還可以通過發電機發電。

與串聯式相比，它增加了機械動力的傳遞路線；與并聯式相比，它增加了電能的傳輸路線。盡管綜合了串聯和并聯的優點，但其結構復雜，成本高。然而，隨著控制技術和制造技術的發展，一些現代混合動力電動汽車（比如豐田普銳斯等）更傾向于選擇這種結構。

④復合式混合動力汽車（CHEV）。復合式混合動力系統的結構與混聯式相似，兩者的主要區別是，復合式中的電驅動系統允許功率流雙向流動，而混聯式中的發電機只允許功率流單向流動，如圖1-4d所示。雙向流動的功率流可以有更多的工作模式。

復合式混合動力電動汽車同樣具有結構復雜、成本高的缺點，不過，現在有些新型的混合動力電動汽車也采用這種雙軸驅動的復合式系統。