新能源汽车的动力系统组成

一、新能源汽车的定义与类型

1.1、何为新能源汽车？

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），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。

                               ------国家发改委公告定义(2012年前)  （专家层面定义）

《节能和新能源汽车产业发展规划2011—2020》

将新能源汽车的范围定为插电式混合动力汽车、增程式混合动力汽车、纯电动汽车，燃料电池汽车，而常规混合动力汽车（油电式混合动力汽车）为节能内燃机汽车。

新能源汽车是指采用新型动力系统，完全或主要依靠新型能源（如电能）驱动的汽车。

                                               （国家战略层面定义）

1.2、新能源汽车的类别

按享受国家新能源汽车补贴标准进行分类：

1.2.1 插电式混合动力汽车是指可以使用外接电源为车辆动力电池充电的混合动力汽车。插电式混合动力汽车共有两套动力系统，分别是发动机和电动机。

这两套动力系统不仅可以相互独立工作，也可以互相协同，从而驱动汽车前进。

1.2.2 增程式混合动力汽车就是一种串联式混合动力车。不同于多见的并联式混动车，增程式车只用电机驱动，而不使用内燃发动机进行驱动。

对于增程式混合动力汽车来说，内燃发动机的唯一作用就是驱动发电机发电，为电池充电、驱动电机或为其它用电设备。

1.2.3 纯电动汽车是指以车载电池为动力源，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规和国家标准各项要求的乘用车辆。

1.2.4 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。

通过氢气和氧气的化学作用，而不是经过燃烧，直接变成电能动力。

1.3、混合动力汽车

《节能和新能源汽车产业发展规划2011—2020》

节能汽车是指以内燃机为主要动力系统，通过应用先进技术手段使车辆油耗明显减低的汽车。

                                           （国家战略层面定义）

混合动力汽车是指同时装备两种动力来源——热动力源（由传统的汽油机或者柴油机产生）与电动力源（电池与电动机）的汽车。

根据混合动力驱动的联结方式分：

• 串联式混合动力系统；

• 并联式混合动力系统；

• 混联式混合动力系统。

1.3.1 串联式混合动力系统

系统中动力电池和发动机通过发电机发出的电能都通过逆变器输送给电动机，由电动机驱动汽车行走。

总体结构比较简单，易于控制，只有电动机的电力驱动系统，其特点更加趋近于纯电动汽车，但在发动机—发电机—电动机驱动系统中的热能—电能—机械能的能量转换过程中，能量损失较大。

串联式中驱动电机运转的电量主要来源于发动机的工作，所以对其动力电池的性能要求并不很高。

1.3.2 并联式混合动力汽车（PHEV）

发动机和电动机通过不同的离合器来驱动车轮，可以采用发动机单独驱动、电动机单独驱动、或者发动机和电动机混合共同驱动三种工作模式。

此外，当发动机提供的功率大于车辆所需驱动功率时或者车辆制动时，电动机变成发电机，给蓄电池充电。

并联式与串联式相比，无需另外配置发电机，与串联式相同的是都对动力电池的性能要求不高，电池成本低。

1.3.3 混联式混合动力汽车（PSHEV）

综合了串联式和并联式的结构而组成的电动汽车，主要由发动机、电动-发电机和驱动电机三大动力总成组成。

发动机发出的功率一部分通过机械传动输送给驱动桥，另一部分则驱动发电机发电。

发电机发出的电能输送给电动机或蓄电池，电动机产生的驱动力矩通过动力复合装置传送给驱动桥。

混联的电动机和发动机配合更加默契，能够适应的工况更多，节油效果更加出色。

相对于串联式和并联式来说，混联式对动力电池的性能要求较高。

1.3.4 燃料电池汽车（FCEV）

燃料电池汽车本质上是纯电动汽车的一种，只是电池系统与一般纯电动汽车的电池系统不同，一般电池的活性物质贮存在电池内部，而燃料电池工作是燃料和氧化剂由外部源源不断地供入电池内部，在电池内部正负极催化剂的辅助下发生电化学反应，生成电能，然后输出驱动电动机转动。

因此燃料电池汽车的动力系统结构形式与其他纯电动汽车是完全相同的。

二、传统内燃机汽车的结构组成与动力来源

2.1、传统内燃机汽车的结构组成

（1）发动机：发动机2大机构4大或5大系统：曲柄连杆机构；配气机构；燃料供给系统；冷却系统；润滑系统；点火系统；起动系统。

（2）底盘：底盘作用是支承、安装汽车发动机及其各部件、总成，形成汽车的整体造型，并接受发动机的动力，使汽车产生运动，保证正常行驶。底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组成。

（3）车身：车身安装在底盘的车架上，用以驾驶员、旅客乘坐或装载货物。轿车、客车的车身一般是整体结构，货车车身一般是由驾驶室和货箱两部分组成。

（4）电气设备：电气设备由电源和用电设备两大部分组成。电源包括蓄电池和发电机；用电设备包括发动机的起动系、汽油机的点火系和其它用电装置。     

2.2、传统内燃机汽车的动力来源

传统内燃机汽车的动力来源于汽油或柴油与空气混合后燃烧产生的能量。

汽油或柴油与空气的混合气燃烧后，燃气的压力作用于发动机气缸内的活塞顶部，推动活塞作往复的直线运动，活塞通过连杆带动曲轴转动，发动机曲轴末端飞轮转动的动力再经过离合器和变速器，由变速器变扭和变速后，经传动轴把动力传递到主减速器上，最后通过差速器和半轴把动力传递到驱动轮上。

三、新能源汽车与传统内燃机汽车的不同

3.1、动力来源不同

• 内燃机汽车：内燃机、燃料（汽油、柴油、天然气等）

• 新能源汽车：电动机、电能

从外形上看，电动汽车与日常见到的汽车并没有什么区别，区别主要在于动力源及其驱动系统，即纯电动汽车的电动机相当于传统汽车的发动机，蓄电池相当于原来的油箱。

3.2、动力控制不同

内燃机汽车：

• 发动机控制（各个工况）

• 整车控制技术（全车各系统综合控制）

新能源汽车：

• 电机控制器（各个驱动状态）

• 整车控制器（全车各系统综合控制）

3.3、传动系统不同

内燃机汽车：

• 离合器（液力变矩器）

• 变速箱（差速器）

新能源汽车：

• 减速器（差速器）

3.4、转向系统不同

内燃机汽车：

• 液压助力转向（液压助力泵由发动机带动）、电液转向助力或者电动助力转向

新能源汽车：

• 电动助力转向，12V直流电驱动助力电机

• 作转向助力，根据车速来控制驱动电流大小，从而调节助力的大小，实现车速高时助力小，车速低时助力大的要求。

3.5、制动系统不同

内燃机汽车：

ABS系统和制动真空助力系统，真空助力的真空源取自发动机运行后进气道内真空度。停车后真空助力作用消失。涡轮增压发动机、缸内直喷发动机带真空泵或辅助真空泵。少部分车型带能量回收系统。

纯电动汽车：

ABS系统和制动真空助力系统，真空助力的真空源来自于12V直流电驱动的真空泵。在停车时真空助力也可起作用。

3.6、空调系统不同

内燃机汽车：

• 压缩机由发动机通过皮带驱动制冷；

• 热风由发动机冷却水的热量在散热器上散发，由热风电机风扇吹到车内。

纯电动汽车：

• 新能源汽车空调压缩机由高压直流电驱动电机，带动压缩机制冷；

• 热风由高压直流电通过PTC器件发热产生热量，由热风电机风扇吹到车内。

7、低压电源不同

内燃机汽车：

• 内燃机带动发电机发电，整流后为12V蓄电池充电。内燃机启动前和启动时由12V蓄电池供电，发动机运行后，由发电机和蓄电池同时供电。

纯电动汽车：

• 低压12V蓄电池在车辆工作时有高压动力电池通过DC/DC转换成12V后充电。高压动力电池关闭后，12V蓄电池维持低压系统供电。高压动力电池接入工作后，DC/DC与蓄电池同时提供12V直流电。

8、仪表显示不同

内燃机汽车仪表显示：

• 车速、里程、发动机转速、机油压力、燃油量、冷却水温、灯光信号、故障信号……

纯电动汽车仪表显示：

• 车速、里程、电机转速、电池电量、电池电压、灯光信号、故障信号……

9、能量补充不同

内燃机汽车：

• 加汽油或柴油

纯电动汽车：

• 交流充电桩+车载充电机

• 直流充电桩

• 燃料电池需要补充氢燃料

四、电动汽车动力系统的组成

电动汽车的结构主要由电力驱动控制系统（即电动汽车的动力系统）、汽车底盘、车身以及各种辅助装置等部分组成。除了电力驱动控制系统外，其他部分的功能及其结构组成基本与传统汽车相同。

从外形上看，电动汽车与日常见到的汽车并没有什么区别，区别主要在于动力源及其驱动系统，即纯电动汽车的电动机相当于传统汽车的发动机，蓄电池相当于原来的油箱。

虽然各种车型的电力驱动控制系统不完全一样，但基本组成都是由动力电池及电池管理系统、驱动电机及电机控制器、整车控制器VCU、DC/DC变换器、车载充电机等几部分组成。

五、某纯电车型基本结构和主要动力元件介绍

六、总结

新能源车特别是纯电动汽车是国家鼓励支持的发展方向，混合动力汽车是指同时装备两种动力来源——热动力源（由传统的汽油机或者柴油机产生）与电动力源（电池与电动机）的汽车，是现在过渡期间的比较好的解决方式。

传统内燃机汽车的动力来源于汽油或柴油与空气混合后燃烧产生的能量。

混合动力汽车结构上都有一套传统内燃机汽车的装置，纯电动汽车目前多数厂家都是在现有汽油车车型基础上改造而成的，主要区别在于动力系统的来源、控制和传动装置，其它部分变化不大。

虽然各种车型的电力驱动控制系统不完全一样，但基本组成都是由动力电池及电池管理系统、驱动电机及电机控制器、整车控制器VCU、DC/DC变换器、车载充电机等几部分组成。