混合动力电动汽车使用与维护技巧

新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置),综合动力控制和驱动方面的先进技术,形成的技术原理先进、具有新结构的汽车。非常规的车用燃料指除汽油、柴油、天然气、液化石油气、乙醇汽油、甲醇、二甲醚之外的燃料。

新能源汽车主要分为四大类型:混合动力电动汽车、纯电动汽车(包括太阳能汽车)、燃料电池汽车、其他新能源汽车(如配备超级电容器、飞轮等高效储能器的汽车)。

新能源汽车的发展,给具有悠久历史的汽车产业注入了新的活力。从近年的产销数据看,全球范围内新能源汽车的发展十分迅猛。这一方面既是得益于各国政策上的支持,另一方面也是因为其符合时代进步的趋势,并带动了上下游产业链的发展,给各国带来了巨大的社会效益和经济效益。统计数据表明,2019年,全球新能源汽车的销量同比增加14.5%,超过了220万辆。得益于此,2019年全球锂动力电池的总装机量同比增加16.6%,达到了115.5GW·h。

中国作为最大的新能源汽车产销国,在2019年销售了120.6万辆新能源汽车,其中包含23.2万辆混合动力电动汽车和97.2万辆纯电动汽车。

1.纯电动汽车

纯电动汽车主要由电力驱动,其中大多数由电动机直接驱动,有些在内燃机舱内安装了电动机,还有些则直接使用车轮作为四个电动机的转子,这种方式的困难在于储能技术。纯电动汽车不会排放污染大气的有害气体,即使将其排放等效为发电厂的排放,除了硫和颗粒外,其他污染物也会显著减少。大多数发电厂都建在远离人口密集的城市的地方,对人类的危害较小,而且发电厂是固定的、集中的,清除各种有害排放物很容易。再加上电可以从煤、核能、水力、风力、光、热等各种一次能源中获得,人们对石油资源枯竭的担心就减轻了。纯电动汽车还可以在用电量低的时候充分利用剩余电量,使发电设备日夜都能得到充分利用,大大提高了其经济效益。相关研究表明,同样的原油被送到发电厂发电,然后充入电池,再由电池驱动汽车的能量利用效率高于精制汽油再由汽油机驱动汽车,有利于节能和减少CO2排放。正是这些优势使得纯电动汽车的研究和应用成为汽车行业的热点。

2.混合动力电动汽车

混合动力电动汽车的驱动系统由两个或两个以上可同时运行的单个驱动系统组成,其驱动力根据实际行驶状态由单个驱动系统单独提供或两个驱动系统共同提供。按照组成部分、布置和控制策略的不同,可将混合动力电动汽车分为多种形式。混合动力电动汽车的节能和低排放特性引起了汽车行业的极大关注,成为汽车研发的热点。混合动力装置综合了内燃机持续工作时间长、动力性能好和电动机无污染、噪声低的优点,可使汽车提高10%以上的热效率,尾气排放降低30%以上。(www.xing528.com)

混合动力电动汽车采用能够满足汽车巡航需要的较小的内燃机,因为内燃机总是在最佳工况下工作,油耗非常低;燃烧充分,排放气体较干净;起步无怠速(怠速停机)。混合动力电动汽车不需要外部充电系统,解决了一次充电的行驶里程和基础设施等问题,并依靠电动机或其他辅助设备为加速和爬坡提供额外的动力,其结果是提高了总体效率,同时不牺牲性能。此外,混合电动动力汽车还可回收制动能量。在传统汽车中,当驾驶员踩下刹车时,动能会以热量的形式散失掉。而混合动力电动汽车可以回收其中的大部分能量,并暂时储存起来以备加速时使用。当驾驶员想要获得最大加速度时,内燃机和电动机并行工作,以提供与强大的起动性能。在加速要求不是太高的情况下,混合电动动力汽车可以仅通过电动机或者仅通过内燃机或者两者的组合来运行,以实现最大效率。例如,在高速公路上巡航时使用内燃机来驱动汽车;在低速行驶时,由电动机单独驱动汽车。

3.燃料电池汽车

燃料电池汽车是一种用车载燃料电池装置产生的电力作为动力的汽车。车载燃料电池装置中使用的燃料是高纯度氢或通过重整含氢燃料获得的高含氢重整气体。与普通电动汽车相比,燃料电池汽车的动力来自车载燃料电池装置,而不是来自电网充电的电池。因此,燃料电池是燃料电池汽车的关键。燃料电池是一种不燃烧燃料,通过电化学反应将燃料的化学能直接转化为电能的高效发电装置。发电的基本原理是:电池的阳极(燃料极)输入氢气(燃料),氢分子(H2)在阳极催化剂作用下被离解成为氢离子(H+)和电子(e-),H+穿过燃料电池的电解质层向阴极(氧化极)方向运动,e-因通不过电解质层而由一个外部电路流向阴极;在电池阴极输入氧气,氧分子(O2)在阴极催化剂作用下离解成为氧原子(O),与通过外部电路流向阴极的e-和燃料穿过电解质的H+结合生成稳定结构的水(H2O),完成电化学反应放出热量。这种电化学反应与氢气在氧气中的剧烈燃烧反应完全不同,只要阳极持续输入氢气,阴极持续输入氧气,电化学反应就会持续进行,e-就会不断通过外部电路流动形成电流,从而连续不断地向汽车提供电力。与传统的旋转机械导体切割磁感线的发电原理完全不同,这种电化学反应属于静态发电模式,无须物体运动即可获得电能。因此,燃料电池具有高效、低噪声和无污染物排放的优点。

4.燃气汽车

燃气汽车是指用压缩天然气(CompressedNaturalGas,CNG)、液化石油气(Liquefied PetroleumGas,LPG)和液化天然气(LiquefiedNaturalGas,LNG)作为燃料的汽车。燃气汽车与传统汽车相比,CO2排放量减少90%以上,碳氢化合物排放量减少70%以上,氮氧化合物排放量减少35%以上,是目前较为实用的低排放汽车。燃气汽车的优势在于技术相对成熟、排放低、使用成本低,其缺点是使用的能源是不可再生的,并且受到资源限制。

5.生物燃料汽车

生物燃料是指由生物资源生产的生物柴油和燃料乙醇,可以替代由石油制成的柴油和汽油,是可再生能源开发利用的重要方向。目前的生物燃料汽车主要指生物柴油汽车和乙醇燃料汽车,其优势在于,主要使用可再生能源,易于在替代燃料充足的地区推广;其缺点是燃料来源受到资源和技术的限制。