【汽车】新能源汽车的分类

电动、混动都是什么 一张图读懂新能源车分类

新能源汽车目前已经越来越普及,对于外界所提到的纯电动车、插电式混合动力、增程式混合动力等等类型的新能源车仍困惑不已,它们到底有何区别,各自有何优势或不足呢?

1、电池动力汽车(BEV)

Battery Electric vehicle,也就是我们常说的纯电动车,即只有电池(没有内燃机)提供能源供给,只有电动机提供动力,驱动汽车前行。这类车型可以实现行驶过程完全零排放。

电动机的驱动电能来源于车载可充电蓄电池或其他能量储存装置。大部分车辆直接采用电机驱动,有一部分车辆把电动机装在发动机舱内,也有一部分直接以车轮作为四台电动机的转子,其难点在于电力储存技术。

纯电动车本身不排放污染大气的有害气体,即使按所耗电量换算为发电厂的排放,除硫和微粒外,其它污染物也显著减少,由于电厂大多建于远离人口密集的城市,对人类伤害较少,而且电厂是固定不动的,集中的排放,清除各种有害排放物较容易(但存在另一个问题电池的污染)。由于电力可以从多种一次能源获得,如煤、核能、水力、风力、光、热等,解除人们对石油资源日见枯竭的担心。电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电,使发电设备日夜都能充分利用,大大提高其经济效益。目前最大的障碍就是基础设施建设以及价格影响了产业化的进程,与混合动力相比,电动车更需要基础设施的配套,而这不是一家企业能解决的,需要各企业联合起来与当地政府部门一起建设,才会有大规模推广的机会。

优点
(1)因为从充电入电池,到电池驱动电机的过程中能量损失极少,而大型火电厂将化石燃料转化成电力的效率远高于汽车内燃机化石燃料燃烧驱动齿轮的效率,所以即使发电来源都为火电,理论上仅考虑能源转化流程,驱动车辆的成本和排放都更低

(2)电力的来源是多种多样的。可再生能源如水电、核电等,相比火电污染小,成本低,且没有化石燃料耗光的危险。甚至可以利用分布式的家用太阳能发电设备实现家庭汽车能源的自给自足。

(3)社会用电存在波峰和波谷。在凌晨时段,用电量很低,很多机组容量被浪费,而此时正合适用多余的机组容量给汽车充电。

(4)纯电动汽车完全没有内燃机的高噪音和振动,也没有燃气燃烧的时滞,极为安静,平顺,且动力响应极为迅猛。加之电动机低转速扭矩很大,性能也很强。

(5)因为纯电动汽车的主要成本是电池,而电机成本较低,所以在汽车驱动方式上有更多的选择。比如,增加一个电机就能够很容易在没有传动轴和中央差速锁(锁定前后轴的转速差)的情况下低成本的实现四驱,而且前后轴动力分配可以很容易从0:100到100:0之间任意切换且没有时滞。更进一步的来说,得益与电控技术的提高,纯电动汽车还可以实现轮毂电机,四个电机直接驱动四个车轮,这样车辆转弯时的差速问题也得以解决,普通汽车的传动轴,差速器都可以取消,转弯半径可以无限小,侧方停车可以采用横向进入的方式,同时四个轮子可以分别控制动力。在传动方面大大降低成本,同时颠覆性的提升性能。同时电池全布置在车底,可以大幅改善操控,也可以增加储物空间(如model s前后均有行李厢)。电动机本身维护成本也较内燃机为低。

缺点

(1) 能源再次充满的速度太低。燃油和混合动力汽车只要花几分钟的时间,就可以达到上千公里的续航里程。而目前电动车充电技术最快的特斯拉超级充电站,20分钟充电达到240公里的续航,但这种充电站目前成本比加油站还要高很多。而对于成本较低的220V家用充电,选用双充电器(需要80安培的适配器)以后,充电速度也只有每小时100公里,标配的40安培适配器的单相充电器则只有每小时50公里,而一般随处可见的电源可能是10安培或20安培的适配器。如果是110伏电压的地区,比如美国,日本,台湾,充电的速度则会更低(在美国家用110v充电被称为level 1,需要专门以较高成本建设240V的level 2充电桩),model s的110v,15A的充电时间是每小时6.5公里左右。

(2)续航里程。也就是里程焦虑。受限于电池成本,重量,和电池管理技术,电动车普遍续航里程较低。目前家用燃油车普遍高速续航能力在一千公里左右,最大的特斯拉按EPA测试是426公里,比亚迪E6和腾势是200公里,其他车型最高的也只有100公里左右。如果采用换电池的方法,则存在电池标准很不统一;电池重量大拆卸比较困难;电池成本较高,金融结构上难于实现;换电池站,很难有效的覆盖活动范围。

(3)电池寿命。因为锂电池的特性,完全充放电会对电池寿命有较大影响,而纯电动车因为电池持续输出电力,无法像传统混合动力一样浅充浅放,寿命远远短于传统混合动力的电池组。

(4)电池成本。因为目前电池的能量密度还较低,所以目前纯电动汽车的价格都较高。有些电池价格比汽车贵,有些仅为汽车的1/3。

(5)电池污染。因为电池寿命的问题,同样使用15年30万公里左右(差不多是传统内燃机车和常规混合动力车的寿命),纯电动车要使用三组巨量的电池,这会产生巨大的污染,就现阶段的技术而言,远远超过内燃机排放的污染。

代表车型:蔚来ES8,威马EX5,特斯拉系列,日产聆风,宝马i3 ,比亚迪e6,e5,秦EV,北汽EV系列,江淮iEV系列,上汽E50等。

2、油电混合动力汽车(HEV)

Hybrid Electric vehicle,一般指由燃油和电池提供能源。燃油发动机和电动机提供动力。这种车型一般电池容量较小,不提供充电接口,电池的能量通过汽车运行过程中的能量回收进行充电。

该车型的电动机功率也不大,在起步和加速等场景时,电动机会辅助燃油发动机提供动力。因为有了电动机的辅助,充分发挥电动机的大扭矩优势,在起步和加速过程中的整体效率得到提升,并使车辆整体油耗显著下降。因为依赖燃油提供能量,没有里程的焦虑。

优势:

(1)相比纯电动车,没有续航问题,跟传统内燃机车一样,没油了就加油。相反,因为更省油,同样的油箱大小可以做到比普通内燃机车续航更长。

(2)相比传统内燃机车,油耗低,而且维护费用小,但同时因为常规混合动力车的电力来自于随时发电或滑行、制动的能量回收,不需要大电池,而且只要浅充浅放,电池的成本低,重量轻,寿命长,整个生命周期的成本很低,电池生产带来的额外污染也小。

(3)相比传统内燃机车,在内燃机效率最低,油耗最高、污染最重且危害最大的市区低速和拥堵路段以电动机为主,平顺,安静,且大大减少排放

(4)性能相比传统内燃机车,提供了更多可能,因为电动机成本很低,所以可以通过增加一个电动机来实现四驱,成本较一般的四驱结构为低。也可以通过电机和内燃机同时驱动而增加动力。但因为常规混合动力电池蓄电量较小,无法持续输出电力,所以这方面的潜力有限。

(5)相比传统内燃机车增加的电池组,可以放置在汽车尾部下方,从而可以平衡前置发动机车的配重,降低重心,改善操控和稳定性

(6)技术跟传统的内燃机汽车相容度最高,消费者基本不需要改变使用的习惯,也不需要建立额外的基础设施,为社会接受相对容易。事实上,目前常规混合动力在所有新能源车型中普及率最高,技术相对成熟。

劣势:

(1)常规混合动力降低油耗的速度是越来越慢的,未来可能会到达一个瓶颈。所以,常规混合动力不能完全解决化石燃料会用完的情况,只能大大延缓。

(2)虽然常规混合动力在低速也很平顺,安静,但毕竟内燃机还是会时不时介入,平顺安静程度还是无法跟纯电动车相比。此外,因为内燃机需要时不时切换状态。

(3)因为电池的容量有限,而匹配的电机也有限(防止电量迅速耗光),在需要高强度加速的时候,内燃机仍然需要介入,其响应速度和瞬时扭矩无法达到纯电动汽车一样的极为迅猛且随踩随猛。

(4)因为电池容量有限,无法持续提供电力,在性能上的可能性少于纯电动车和插电混合动力汽车

(5)相比内燃机车,在同样有内燃机和变速箱的同时,还需要增加电池组,一是少量增加制造成本,二是少量增加重量,恶化加速制动,三是因为多占用了体积,理论上会少量减少空间。

(6)技术上的复杂程度,既高过传统内燃机车,也高过纯电动车。

代表车型:丰田普瑞斯、丰田雷凌 、丰田卡罗拉等。

3、插电式混合动力汽车(PHEV)

Plug-in Hybrid Electric vehicle。顾名思义,比起HEV,PHEV的车载动力电池可以通过插座进行充电。能量提供由电池和燃油提供。动力提供由燃油发动机和电动机提供。不同的汽车厂商在PHEV上对于电池的容量,电机的数量,电机的功率配置有较大差异,也形成了不同的整车风格和特点。

这类车型可以通过电机,燃油机的介入算法形成多种驱动组合。比如纯电动模式,纯燃油机模式,电机加燃油机混合模式等。

另外,PHEV进可攻,退可守,在充电方便,电量充足时,可以纯电动方式行驶,节能减排还降低用车成本。在电量不足充电不变时,燃油行驶,远行也无忧。

还有,有些车型,比如比亚迪唐,配置了前后两个电机,而且电机功率都是110Kw,加上151Kw的燃油机功率,峰值371Kw的功率能实现百公里加速4.9秒的怪兽级性能,同时,因为配置了前后两个电机,很容易实现四轮驱动。

PHEV,一般配置的电池容量不太大,所以一般只配置交流慢充一种充电接口。

代表车型:比亚迪秦,唐 ,上汽荣威(微博)e550,e950,奇瑞艾瑞泽7e,三菱欧蓝德等。

4、增程式电动汽车(EREV)

Extended-Range Electric Vehicles。通过燃油发电,给电池充电,电动机驱动汽车行驶。电机驱动,有电动汽车的良好特性。可以配置较小容量电池,重量小,成本低。因为可以通过燃油发电,没有里程焦虑。

代表车型:宝马i3增程版,广汽传祺GA5 增程版。

车和家研究增程电动 以解决里程焦虑。(https://mp.weixin.qq.com/s/w_4cI6y-6wJsDsN1zwHBUA

5、燃料电池汽车(FCV)

Fuel cell vehicle,通过燃料的化学能转化为电能,提供行驶所需的能量,并由电动机驱动汽车行驶。目前主要的燃料类型为氢。

燃料电池的能量补充是通过加燃料的方式,因此时间和加油相近。可以快速完成。另外燃料电池能量转换过程效率高,无噪音,无污染物排出。然而,燃料电池汽车目前最大的困难是燃料获取难,燃料储存和运输难,添加站点少。

优势:

(1)没有续航和能量再充满的问题。没有续航焦虑。不需要消费者改变用车习惯

(2)性能方面的潜力,跟纯电动车一样。且没有纯电动车的笨重的电池组对性能和能耗的不良影响

(3)没有纯电动汽车的大容量电池寿命和成本的问题,也没有像纯电动汽车那样来自大容量电池的高污染

(4)相对于常规混合动力,能耗可以进一步降低

(5)排放接近于零,可以忽略。

(6)氢气来源广泛,天然气,煤,石油,页岩气这些化石能源都可以制氢,是化工产业的副产物,也可以用风能制氢,太阳能制氢,生物制氢这些可再生方法,还可以用电力这种通用能源制氢。

劣势:

(1)目前大部分氢燃料电池的综合能量转化率,远没有纯电动高:如果是可再生方法,效率一般较发电为低,相比纯电动是能源的浪费,会增加行驶成本;如果是化石能源生成,即时是副产物,也总归是产生污染的生产过程的副产物;如果是电力制氢,白白增加一道造成能量损耗的工序。综合起来单就行驶的能源消耗可能没有纯电动或插电混动经济环保

(2)目前氢燃料电池技术不够成熟,成本较高

(3)目前缺乏加氢的基础设施,而且跟充电站的建设一样,存在先有鸡还是先有蛋的困境,而且不像汽车充电起步初期可以多利用家庭设备推动普及,慢慢扩展到公共充电桩和大型快速充电站,而只能一步调到大型加氢站。早期基础设施推广阻力大,反过来造成燃料电池汽车销量难以扩大。这个是最大的硬伤。

代表车型:丰田Mirai和本田Clarity

参考:

腾讯 http://auto.qq.com/a/20170616/036427.htm 

知乎-鱼非鱼 https://www.zhihu.com/question/22444325/answer/32023001

标签: 新能源汽车

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