图教你看懂电动车电动车基础知识解析

* 汽车之家为何把部分混动车型划到电动车范围内?

● 电动车类型解读

■纯电动车型

■插电混合动力车型

除此之外,另一种较为常见的分类方式是按照动力系统的连接方式,可以将目前现有的混合动力车型分为串联、并联和混联三种形式。其中在串联形式中,内燃机发动机并不直接提供动力,也不能单独带动车轮,而仅仅用作带动发电机为电池充电,提供电动机运行的电能。这种形式通常也被称为增程式,我们将在后面为您详细介绍。

与串联形式相对应的就是并联。在并联系统中,发动机和电动机与车轮均有机械连接,都可以单独带动车轮,同时也可以协同工作,共同驱动车辆。目前,并联混动系统多用于微混与轻混车型,电动机更多地用于车辆起步和加速时动力的辅助来源。

除了串联和并联的形式,目前用到最多的是混联混动系统。混联系统综合了串联和并联的特点,两种动力单元即可以单独驱动车辆,也可以共同协作,同时混联系统由于具有单独的发电机,不再像并联系统那样使用电动机作为发电机使用,因此发动机还可以与电动机共同工作时对电池组进行充电,从理论上讲,也可以实现串联(即增程式)的工作方式。

了解了混合动力车型的分类之后,我们再回过头来了解什么是插电混合动力车型。顾名思义,插电(plug-in),就是可以通过介入外界电源来对动力电池组进行充电。从理论上来说,只要满足这一点的以上任何一类混合动力车型都属于插电混合动力车型。不过,我们身边最常见的插电混合动力车型都采用了混联的结构。

■增程式混合动力车型

当然,由于增程式混合动力车型都可以通过“插电”的方式为电池组充电,因此增程式混合动力车型也被我们算作插电式混合动力车型中较为独特的一类。

■燃料电池电动车型

氢燃料电池车型的排放清洁(理论上仅排放水),相比纯电动车续航里程有了大大的提升,同时当燃料耗尽后可以向传统燃油车辆那样迅速补充氢燃料,无需长时间充电。当然,氢燃料电池车对于厂家的技术水平要求很高,因此目前普及起来相对困难。

● 电动车动力电池

通过前面的讲解,想必您已经对电动汽车的分类有了一定了解,但如果要购买电动车,仅仅明白其类别如何划分显然还远远不够。电池作为电动车的动力源,一直以来被视为电动车发展的重要标志性技术,也是制约电动车发展的重要瓶颈,其性能好坏直接关系到整车续航里程的长短,因此掌握一些与电池相关的基本知识对日后购买电动车会大有帮助。

● 电池的分类

电池从广义上讲主要可分为化学电池、物理电池和生物电池三大类,其中化学电池和物理电池已经应用于量产电动汽车中,而生物电池则被视为未来电动车电池的重要发展方向之一。出于对目前实际应用情况的考虑,我们只对化学电池及物理电池进行详细介绍,如若您对生物电池亦抱有兴趣,可另行参阅其它资料。

■化学电池

由于电动车蓄电池种类较多,其中很大部分已经被目前市场所淘汰,且对其晦涩原理进行大篇幅讲解并不能对实际购车带来多大帮助,所以我们先通过一个表格大致了解下这些电池的种类和基本特性,然后就目前市场上常见的几种蓄电池进行详细说明。

注:由于电池种类很多,所以我们表中只列举出了一些具有代表性的类别。

电池单体标称电压(通常情况)

理论循环

使用寿命(次)

常见电动车用化学电池:

- 锂电池

锂电池是目前电动车上最常用的电池种类之一,虽然其从1970年诞生至今时间并不算长,但凭借能量密度高、循环使用寿命长等特点迅速占据了电动汽车电池市场的绝大部分江山。如今,在售电动汽车配备的锂电池主要有磷酸铁锂电池及三元锂电池两种,且这两种电池在自身特点上存在显著差异,因此我们有必要对其进行一番细致的讲解与对比。

磷酸铁锂电池为什么安全?

特斯拉为何选择三元锂电池?

与磷酸铁锂电池相比,特斯拉MODEL S使用的三元锂电池在重量能量密度上要高出许多,约为200Wh/kg,这也就意味着同样重量的三元锂电池比磷酸铁锂电池的续航里程更长。不过其缺点也显而易见,当自身温度为250-350℃时,内部化学成分就开始分解,因此对电池管理系统提出了极高的要求,需要为每节电池分别加装保险装置,除此之外,由于单体体积很小,所以单车要的电池单体数量非常庞大,以MODEL S为例,7000余节18650三元锂电池才能满足一辆车的装配用量,这无疑又为电池管理系统进一步加大了控制难度。因此,目前市场在售车型中,只有特斯拉一家使用的是三元锂电池。

- 镍氢电池更注重充放电控制

- 燃料电池是未来汽车最理想能源

燃料电池其实不是“电池”,准确地说是一个大的发电系统。其因能量转换效率高、无污染、寿命长、运行平稳等特点被业界公认为未来汽车的最佳能源。简单来说,燃料电池是通过化学反应将化学能转换为电能的一种装置,而能量的来源主要是依靠不断供给燃料及氧化剂产生的。

理论上讲,燃料电池能采用的燃料种类很多,甚至是传统内燃机所用燃料均可,不过真正能起电化学反应的,仅仅是其中的氢和氧化剂中的氧,因此,氢燃料电池是目前燃料电池的研究核心。

■ 物理电池

物理电池顾名思义,就是依靠物理变化来提供、储存电能的电池统称,如超级电容、飞轮电池等都属于物理电池的家族成员。

- 超级电容功率密度高但电池容量小

超级电容是一种介于传统电容与电池之间的电源元件,其主要依靠双电层和氧化还原假电容电荷储存电能,期间不发生化学反应,因此被归为物理电池的范畴。与之前所介绍的化学电池相比,超级电容三大明显优势,首先,其反复充放电达数十万次(传统化学电池只有几百至几千次),寿命上要比化学电池高出很多;其次,超级电容在充放电时的功率密度极高,瞬间可放出大量电能,可满足车辆更加宽泛的电力需求;第三,工作环境适应能力更佳,通常室外温度在-40℃-65℃时,其都能稳定正常工作(传统电池一般为-20℃~60℃)。

- 飞轮电池目前仅作为辅助电池使用

● 电动机

不得不承认,现阶段制约电动车发展或者性能的因素很大一部分都源自电池技术,在上面的文章中我们介绍了目前市面上能够买到的电动车所使用的电池类型。电池的充放电速度以及能量密度固然重要,但作为驱动车轮的电机,它本身的性能也会影响电动车的行驶表现。就像电池一样,各厂商在电动机的应用方面也在摸索中前行。

■ 无刷直流电动机

电池储存电能,电能是以直流电的方式从电池输出经过转换器传至电动机。直流电动机按有刷直流电动机和无刷直流电动机区分,有刷直流电动机因维护不方便被无刷直流电动机取代,无刷直流电动机已成为入门级电动车所使用的最为普遍的一种类型。

在技术特性上,无刷直流电动机可分为具有直流电动机特性的无刷直流电动机以及具有交流电动机特性的无刷直流电动机。我们所讨论的范畴仅限较为主流的直流电动机特性的无刷直流电动机。

根据电动车对电动机的技术要求,直流电动机能够满足电动车运行的基本需求,另外,无刷直流电动机也不需要用户在用车期间去考虑它的维护问题,基于这样的特性,无刷直流电动机成为入门级电动车的首选。

之所以说它是入门级电动机的首选是因为这种电动机自身也存在一些弊端,这些弊端会成为阻碍它在电动车行业里的发展。

■ 为什么现在异步电动机应用最广泛?

一款产品或者一种技术得到广泛应用的原因一定离不开成本和功能这两方面的平衡,异步电动机在电动车领域的普及就能说明这一点。异步电动机的拥趸者中除了国内大多数厂商推出的电动车产品外,还包括在电动车阵营中独树一帜的特斯拉MODEL S。在技术方面,异步电动机为什么能够得到普及?

异步电动机具备变频调速的能力,其效果相当于我们所理解的装配有无级变速箱的车辆在加速时发动机转速与车速较为线性的对应关系。而上面提到的倒车问题,异步电动机也可轻易通过自身正反转的切换给予满足。

异步电动机实现动能回收也更为容易。车辆滑行或制动时,车轮反拖电动机转动,在这个工况下,电动机可进行发电并将电能回收到电池中,以此延长车辆的续航里程。

功能上能够满足电动车的技术需求,但其自身结构并不复杂,由此带来的是坚固耐用、工作状态稳定、成本易控等优势。

■ 更好的电动机是什么类型

- 永磁同步电动机

永磁同步电动机的使用对于电动车的乘坐舒适性也有帮助。通常情况下,我们把乘员舱的静音性当做衡量一款汽车舒适性的因素之一,对于一般用户而言,这样的衡量标准电动车同样适用。目前的电动车大多只提供一级减速器,所以,电动机的转速较高,受电动机驱动方式、装配精度以及各个部件间的匹配等因素影响,车辆行驶时电动机发出的噪音有可能影响到车内乘员的乘坐舒适性。当然,我们并不能否然整车隔音工程的作用,但仅评价对噪音源的控制,永磁同步电动机还是有一定优势,另外,它的体积也更小,换言之,布置更为灵活,更轻的自重对整车重量也有所贡献。宝马i3所使用的正是永磁同步电动机。

特斯拉为什么不用永磁同步电动机

- 开关磁阻电动机

开关磁阻电动机是一个很具发展潜力的电动机,在同样具备结构简单、坚固耐用、工作可靠、效率高等优势外,它的调速系统可控参数多和经济指标比上述电动机都要好。功率密度也更高,这意味着电动机在重量更轻且功率大,当电流达到额定电流的15%时即可实现100%的起动转矩。另外,更小的体积也使得电动车的整车设计更为灵活,可以将更大的空间贡献给车内,更为重要的是,这种电动机的成本也不高。

- 说了这么多优点,那为什么这类电动机还无法得到普及呢?

虽然开关磁阻电动机的结构简单,但控制系统的设计相对复杂,特别是在研发阶段,现有技术很难为其建立准确的数学模型。在实际运转过程中,电动机本身发出的噪音以及振动是电动车无法“容忍”的,尤其是负载运行的工况下,这两点尤为明显。综上所述,这类电动机或许在未来能够通过技术优化克服致命硬伤的前提下,广泛应用于电动车领域,能够帮助电动车的续航里程有所提升。

- 诞生100年,仍无法被广泛应用的电动机

● 充电

现阶段,除了上面谈到的电池容量、电动机等问题,充电技术也是阻碍电动车普及的因素之一。如何智能、快速地为电动车充电是众多汽车厂商研发的重中之重。对电动车而言,充电装置要能满足安全性、便利性、经济成本、效率等多方面的要求,目前市面上多见的充电方式有充电桩充电站这样的常规充电方式、无线充电方式、更换电池。

■ 常规充电

目前,部分市售电动车配备了便携式充电设备,车主可使用车上自带的便携式充电设备,利用民电或商电为车辆补充电能,也可以到专用充电站式、充电桩进行充电。

目前,随车搭配的便携式充电设备允许电流多为10A或16A,利用这些便携式充电设备就可以使用家中的插座进行充电,不过需要注意的是,家中的插座也包含有10A以及16A的区分,空调所用插座一般为16A,其余大部分用电器的插座是10A,不同的电流会对电动车充电时间产生一定的影响。

■ 快速充电

常规充电方式为电池充满电的时间约为8小时左右,因此很多车主选择夜间或电费低谷时为爱车充电。当需要极短时间内给电池充满电时,常规充电方式便显得“捉襟见肘”了,此时,是快速充电登场的时候了,最近电动车领域大红大紫的特斯拉就支持快速充电模式。

不过需要注意的是并非所有电动车都可以进行快速充电,这是由于快速充电时,短时间内电池会承受较大电流的“冲击”,因此会导致普通电池出现过热现象,存在安全隐患。因此,车辆开发之初,需要针对快速充电选择特殊电池,当然,无论如何优化电池,快速充电始均会对电池寿命产生一定影响。

■ 无线充电

上面的常规充电方式中,无论是使用16A、10A电流的传统方式,还是使用高充电电流的快速充电,其都会受到“线的羁绊”,充电装置以及充电时使用的线路令其多少会受到场地制约,无线充电则在一定程度上解决了这个问题。多通过布置在地面的供电线圈及车辆底部的受电线圈,通过线圈间产生的磁共振取代传统输电线为车辆充电,不过这种充电方式对于供、受电线圈的间距要求较高。

■ 更换电池

除了上面讲到车充电方式外,还有一种特殊的“充电方式”,即更换电池组。这种充电方式是在车辆蓄电池电量耗尽时,通过特定的更换站,用充满电的电池组替换已经耗尽电量的电池组。

目前,杭州部分地区试点运行的电动出租车更换电池速度已经可以控制在5分钟内,不过这种更换电池的方法需要不同品牌车型匹配相同电池组,且需要对电池的物理尺寸、电气参数进行统一,加之存在无法确定电池品质始终如一、基站建设过少等问题,限制了这种更换电池方式在国内的推广。

编辑总结:

就国内现已出台的政策而言,免于摇号可谓是购买电动汽车的最大推手。但如何选择适合自己的电动车,想必对于个人而言依旧是首要难题。通过上文介绍,当前市场上采用镍氢电池、磷酸铁锂电池及三元锂电池的电动汽车续航里程已经基本可以满足人们日常出行的使用需要,且随着基础设施及法律法规的逐步完善,在使用上亦会日趋便捷。

当然,有些人可能对纯电动汽车还是心存忌惮,担心因续航里程限制所带来的不便,既然如此,插电式混合动力车型也是不错之选,虽然其不如纯电动汽车那样无需加油,但在续航里程及地域适应性上优势明显,可打消远途出行的顾虑。总的来说,无论您选择购买任何一种电动车,只有对相关知识详加了解,理性选择,才可真正坐享其所带来的愉悦与便利。(图/文 汽车之家 科技)

THE END
0.详解岚图梦想家驱动:增程or插混?这是一般增程车做不到的,就比如某品牌车型,在120km/h的车速巡航,就已经出现了充电跟不上消耗的情况,更不要提亏电行驶了。 而智能多模驱动相比之下打破了这道壁垒,让提速能力和极速能力都有了很大的提升,更何况岚图梦想家还是一个整备质量就有2.5吨,满载超过3吨的大家伙。 5、高安全性 电池安全方面,梦想家搭载了全场景电池防 jvzq<84yyy4489iqe0ipo8hqpvkov87412;248691997;?<3;a715:5454<80|mvon