电动汽车分类及其技术特点解析

电动汽车是一种使用电池或其他可再生能源驱动的汽车，与传统的内燃机汽车不同，它们依赖于燃料电池或电动机来提供动力。按照目前技术状态和车辆驱动原理，电动汽车可分为纯电动汽车(BEV)、燃料电池电动汽车和混合动力电动汽车(HEV)三种类型。

电动汽车分类

1、纯电动车（Battery Electric Vehicle，BEV）

纯电动汽车具有零排放、低噪声结构简单、技术成熟等优点，是一种完全依赖电池供电且由电机驱动的汽车，汽车电机的驱动电能来自车载可充电蓄电池或其他能量存储装置(包括动力蓄电池、超级电容、飞轮电池等)。

车载能源目前主要是采用动力蓄电池，主要有铅酸电池、镍氢电池、镍铜电池、钠硫电池、鲤离子电池、锌空气电池等。

（1）纯电动汽车系统原理及构成

纯电动汽车一般由电机驱动，电动机的驱动电能来自车载可充电蓄电池或其他能量存储装置，车载能源通过功率转换装置(电机控制器)向驱动电机提供电能并驱动其运转，驱动电机经传动装置带动车轮旋转从而推动汽车运动。

纯电动汽车主要由电源系统、电驱动系统、辅助系统、车身和底盘等构成。

纯电动汽车结构示意图

（2）纯电动汽车的类型

单一蓄电池作为整车动力源：蓄电池的比能量与比功率较低，蓄电池组的重量和体积较大。

加装辅助动力源：纯电动汽车上加装辅助动力源（超级电容器、发电机组、太阳能等），改善纯电动汽车的启动性能且增加续驶里程。

（3）纯电动汽车工作原理

纯电动汽车通过蓄电池的能量驱动电动机使车轮前进，其能量流动路线：蓄电池→电力调节器→电动机→动力传动系统→驱动轮。其中，蓄电池提供电流，经过电力调节器后输出至电动机，电动机提供扭矩，经传动装置后驱动车轮实现车辆的行驶。

纯电动汽车工作原理

2、燃料电池电动汽车（Fuel Cell Electric Vehicle，FCEV）

相较于传统电动汽车，燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物，具有高效率、无污染、零排放、无噪声等优势。燃料电池汽车通常以氢气、甲醇等为燃料，通过化学反应产生电能驱动电机进行工作，电机产生的机械能经过变速传动装置传给驱动轮，从而驱动车辆行驶。

燃料电池汽车动力系统

（1）燃料电池汽车的基本结构

燃料电池车(氢电混合)由燃料电池电堆（Fuel Cell Stack）、驱动电机（Electric Traction Motor）、DCDC、热管理系统（Thermal System (cooling)）、电池包（Battery Pack）、加氢口（Fuel Filler）、储氢罐（FuelTank (hydrogen)）、变速箱（Transmission）、电力电子控制器（Power Electronic Controller）、辅助电池（Battery）等子系统构成。

燃料电池车系统结构

燃料电池电动汽车和普通电动汽车有基本一致的电力驱动构造，燃料电池车由四个基本模块组成：动力系统、底盘、汽车电子系统和车身，动力系统通过燃料电池系统和电动机为汽车提供动力。

按照驱动形式不同，可分为纯燃料电池驱动和混合驱动两种；

按照能量来源不同，可分为车载纯氢和燃料重整两种；

根据燃料电池所提供的功率占整车总需求功率比例的不同，可分为能量混合型和功率混合型两种。

（2）燃料电池车工作原理

燃料电池车的心脏-燃料电池电堆，提供了一个加速氢气与氧气电化学反应的容器，将氢气与氧气化学反应中释放的能量转化为电能。在燃料电池车中，燃料电池堆与电池一起协同工作，为电机提供能量，而电机为车辆提供动力，驱动车辆行驶。对于电池来说，其本身就是能量源。而对于燃料电池电堆来说，其能量来源氢气，其目前常用的储存方式为使用高压储氢罐储存。

燃料电池汽车工作原理

（3）燃料电池汽车攻克难点

催化剂：燃料电池必须使用反应催化剂来产生电能，而构成催化剂的稀有金属铂价格昂贵、储量稀少，因此研发新型的催化剂是直接影响燃料电池电动汽车发展的关键。

燃料的来源和存储：氢燃料电池需要氢气，氢气本身并没有产业链支撑，制造、运输、存储、加注都极不方便，成本又很高，危险性也很大，相比燃油车和电动汽车，氢燃料电池汽车的成熟度较低。

3、混合动力电动汽车(Hybrid Electric Vehicle，HEV)

根据国际机电委员会下属的电力机动车技术委员会的建议，混合动力电动汽车是指由两种和两种以上的蓄能器能源或转换器作为驱动能源，其中至少有两种以上能提供电能的车辆称为混合动力电动汽车。通常把内燃机与蓄电池动力混合的车型称为混合动力电动汽车，即采用传统燃料同时配以电动机和发电机，由电动机作为发动机的辅助动力，以改善低速动力输出和燃油消耗的车型。

依据车辆是否需要利用外接充电插头进行充电，可以将混合动力电动汽车分为插电式混合动力汽车和非插电式混合动力汽车。混合动力电动汽车根据动力系统的结构特征可以分为串联式、并联式、混联式与复合式混合动力汽车。

（1）串联式混合动力汽车(Series Hybrid Electric Vehicle，SHEV)

串联式混合动力汽车(SHEV)发动机输出的机械能首先通过发电机转化为电能，转化后的电能一部分用来给蓄电池充电，另一部分经由驱动电机和传动装置驱动车轮。

串联式混合动力汽车的结构简单，其动力系统由发动机、发电机和电动机三个动力子单元组成。

串联式混合动力系统

串联式混合动力汽车工作原理：发动机驱动发电机发电，电能通过控制器输送到电池或电动机，由电动机通过变速机构驱动汽车。小负荷时由电动机驱动车轮，大负荷时由发动机带动发电机发电驱动电动机。

（2）并联式混合动力汽车 (Parallel Hybrid Electric Vehicle，PHEV)

并联式混合动力汽车(PHEV)发动机和电动机都用于驱动车轮，其功率是并联输送到车轮，车辆根据当时工况来选择这两种功率输出。

发动机和电动机通常通过不同的离合器来驱动车轮，可以采用发动机单独驱动、电驱动系统单独驱动和发动机+电驱动系统混合驱动三种工作模式。当发动机提供的功率大于车辆所需驱动功率，或者当车辆制动时，电驱动系统工作于发电机状态，给蓄电池充电。

并联式混合动力系统

并联式混合动力汽车的发动机可以直接通过传动机构驱动车轮，更接近传统的汽车驱动系统，机械效率损耗与普通汽车差不多，应用广泛。

（3）混联式(串并联)混合动力汽车（Series-parallel Hybrid Electric Vehicle，SPHEV)

混联式(串并联)混合动力汽车(SPHEV)结合了串联式混合动力系统和并联式混合动力系统，其目的是最大化利用这两种系统的优势，与串联式相比，增加了机械动力的传递路线；与并联式相比，增加了电能的传输路线。

混联式混合动力系统有两个电机，根据驾驶工况，可以选择电动机单独驱动或者电动机+发动机联合驱动。而且，当需要的时候，系统在驱动车轮的同时还可以通过发电机发电。

混联式混合动力系统

混联式混合动力系统综合了串联和并联的优点，但其结构复杂，成本高。然而，随着控制技术和制造技术的发展，一些现代混合动力电动汽车(比如丰田普锐斯等)更倾向于选择这种结构。

（4）复合式混合动力汽车 (Complex Hybrid Electric Vehicle，CHEV)

复合式混合动力汽车(CHEV)的结构与混联式相似，两者的主要区别是，复合式中的电驱动系统允许功率流双向流动，可以有更多的工作模式；而混联式中的发电机只允许功率流单向流动。

复合式混合动力系统

复合式混合动力电动汽车同样具有结构复杂、成本高的缺点，不过，现在有些新型的混合动力电动汽车也采用这种双轴驱动的复合式系统。

4、总结

纯电动汽车、燃料电池汽车及混合动力汽车这3种类型的新能源汽车都有着各自的优缺点，相对而言，纯电动汽车及燃料电池汽车的结构会简单一些，能量的来源是电能或者燃料，且均由电动机经减速器驱动车轮。混合动力汽车的结构比较复杂，同时搭载了发动机及电动机，驱动车辆行驶的能量来源包括燃料和电能。

纯电动汽车、燃料电池汽车及混合动力汽车优缺点对比详见下表：

不同新能源汽车优缺点分析

现代电动汽车经过近几年的不断发展，其自身技术日渐成熟，产品质量和性能日益完善。电动汽车的关键技术包括车身技术、底盘技术、电池技术、电机技术和控制器技术等。车身技术和底盘技术是汽车的通用技术，而电池技术、电机技术和控制器技术则是电动汽车所特有的技术。这3项技术也是一直制约电动汽车大规模进入市场的关键因素。