(1)纯电动汽车( Battery Electric Vehicle,BEV)
上图为我们熟知的燃油汽车构造,动力系统主要由车轮、变速器、发动机以及油箱组成。
燃油汽车工作原理:加油站供给汽油,至汽车油箱储存,汽油从油箱输送至发动机燃烧做功,产生的动力通过变速器传递给车轮,从而带动燃油汽车运动。
拓展:燃油汽车常采用的汽油发动机,是一种将化学能转化为机械能的装置,汽油喷射系统将汽油喷入气缸,经过压缩达到一定的温度和压力后,用火花塞点燃,使气体膨胀做功,驱动气缸内的活塞做往复运动,由此带动连在活塞上的连杆和与连杆相连的曲柄,围绕曲轴中心做往复的圆周运动,曲轴经过变速器与汽车车轮相连,从而输出动力。
如果我们用电池和电动机分别取代传统燃油汽车中的油箱和发动机,这时候动力(电能)通过减速器传递至车轮,便得到了纯电动汽车[上图],而加油站也被充电桩取代。
纯电动汽车工作原理:通过充电桩从电网取电,电能储存在电池中,并可用于驱动电动机运转产生动力,动力通过减速器传递至车轮,从而带动电动汽车运动。
可以看到,纯电动汽车的动力形式其实十分简单。
(2)插电式混合动力汽车( Plug in Hybrid Electric Vehicle,PHEV)
按照不同的动力系统,插电式混合动力汽车可以分为并联、串联、混联三种形式,如图所示,他们都是以燃油汽车和纯电动汽车为基础衍生出来的。
①并联形式并联形式如上图(a)所示。
我们将燃油汽车的动力系统与纯电动汽车的动力系统相加,便得到了并联形式的插电式混合动力汽车。
可以看到,发动机和电动机以并联的方式,可以分别单独或者同时为汽车提供动力。汽油从加油站至油箱储存,在发动机中燃烧做功产生动力,通过变速器传递至车轮,或者是电能从充电桩至电池储存,电能驱动电动机运转产生动力,通过变速器传递至车轮。
②串联形式串联如上图(b)所示。
如果将图(a)中的发动机与车轮的连接断开,通过发电机将发动机和电池串联起来,便得到了串联形式的插电式混合动力汽车。增程式混合动力汽车就采用的是插电式混合动力汽车的串联形式。一般把发动机与发电机的组合叫作增程器。
可以看到,汽油从加油站至油箱储存,在发动机中燃烧做功的主要作用是为电池充电,电池储存的电能要么来自充电桩,要么来自发动机汽油燃烧电能再由电池输送至电动机,从而单独为汽车提供动力。
③混联形式混联形式如上图(c)所示。
如果在图(a)并联形式的基础上,通过发电机将发动机和电池串联起来,可以得到混联形式的插电式混合动力汽车。
汽油从加油站至油箱储存,在发动机中燃烧做功,一方面既可以为电池充电,一方面也可以为汽车提供动力。而电池储存的电能来自充电桩,或者来自发动机汽油燃烧,电能再输送至电动机,驱动电动机为汽车提供动力。
(3)非插电式混合动力汽车( Hybrid Electric Vehicle,HEV)。
上文中插电式混合动力汽车的“插电”功能取消,即不能通过外接的充电桩给电池充电,便得到了非插电式混合动力汽车。
非插电混合动力汽车的动力系统也可以衍生出串联[图1.18(a)]和混联[图1.18(b)]两种形式,工作原理这里不再重复。
不同构造的电动汽车,无论是在技术成熟性,能源效用性,还是经济实用性上都有着各自的特点,之后的章节将会详细解析不同构造电动汽车的优缺点。
