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采用非常规燃料的汽车是什么样的?

2025-09-05 16:31 发布

新能源汽车主要以非常规的车用燃料作为动力来源,其混合动力汽车有串联式、并联式和混合式三种布置形式:

首先来看串联式混合动力汽车,这种形式的汽车通过发动机带动发电机发电,随后通过电动机控制器将电能输送到电动机,再由电动机产生电磁力矩驱动汽车。这种形式的优点在于发动机的工作状态不受汽车行驶工况的影响,始终在其最佳工作区域内运行,因此,发动机具有良好的经济性和低排放指标。

此外,串联式混合动力汽车的驱动功率可以由电池进行调峰,从而可以选择功率较小的发动机,这样可以降低发动机的功率需求。由于发动机与驱动桥之间没有机械连接,因此对发动机的转速没有要求,可以选用高速燃气轮机等效率高的原动机。

这种形式的汽车结构布置自由度较大,但也需要功率足够大的发电机和电动机,以保证良好的发电机输出功率平衡,同时避免电池过充电或过放电,需要较大的电池容量。然而,由于有能量损失,发动机输出的能量利用率相对较低。

接下来是并联式混合动力汽车,这种形式的汽车通过机械传动装置将发动机与驱动桥连接,同时电动机通过动力复合装置与驱动桥相连。汽车可以由发动机和电动机共同驱动,也可以各自单独驱动。并联式混合动力汽车的优点在于发动机通过机械传动机构直接驱动汽车,无机-电能量转换损失,因此发动机输出能量的利用率相对较高。当汽车的行驶工况使发动机在其最佳的工作范围内运行时,并联式的燃油经济性比串联式的要高。

并联式混合动力汽车的电池容量相对较小,可以满足使用要求,但需要通过变速装置来适应汽车行驶工况的变化。此外,并联式驱动系统的发动机运行工况受汽车行驶工况的影响,因此在汽车行驶工况变化较多、较大时,发动机就会比较多地在其不良工况下运行,因此排放比串联式的要高。这种形式的汽车传动机构较为复杂。

混联式驱动系统是串联式和并联式的综合,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。混联式驱动系统的结构形式和控制方式充分发挥了串联式和并联式的优点,能够使发动机、发电机、电动机等部件进行更多的优化匹配,从而在结构上保证了在更复杂的工况下使系统工作在最优状态,因此更容易实现排放和油耗的控制目标。

然而,混联式驱动系统的结构相对复杂,长距离高速行驶省油效果不明显。纯电动汽车使用电能,在行驶中无废气排出,不污染环境。能源利用率高,有研究表明,同样的原油经过粗炼,送至电厂发电,经充入电池,再由电池驱动汽车,其能量利用效率比经过精炼变为汽油,再经汽油机驱动汽车的要高。结构简单,因使用单一的电能源,省去了油箱、发动机、变速器、冷却系统和排气系统,相比传统汽车的内燃汽油发动机动力系统,其结构大为简化。

噪声小,行驶过程中振动及噪声小,车厢内外十分安静。原料广,使用的电力可以从多种一次能源获得,如煤、核能、水力等,解除了人们对石油资源日见枯竭的担心。此外,电动汽车的电池可在夜间利用电网的廉价“谷电”进行充电,可以平抑电网的峰谷差,使发电设备日夜都能充分利用,从而大大提高经济效益。

然而,纯电动汽车也存在一些缺点,例如续驶里程短,每次充电所能行驶的里程短,装载与汽油质量相同的铅酸蓄电池的纯电动汽车,其续驶里程仅为燃油汽车的1/70。成本高,蓄电池及电机控制器价格昂贵是成本高的主要原因。充电时间长,1次充电完成需要6~10h,虽然有快速充电设备,采用大电流充电,一般也需要10~20分钟,可充到电量的70%左右,但快速充电有损电池的使用寿命。

维护费用较高,纯电动汽车的维修保养成本较高,而且目前没有授权服务站。此外,电池寿命短,目前电池技术有待革新,动力蓄电池的寿命短,几年就得更换。与传统汽车相比,燃料电池汽车具有以下优点,包括零排放或近似零排放,燃料电池通过电化学的方法将氢和氧结合,直接产生电和热,排出水,而不污染环境。

此外,燃料电池汽车的燃料多样化,转化效率高(60%左右),整车燃油经济性良好。然而,燃料电池成本高昂,同时使用成本(氢)也昂贵。

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