电动汽车的话和燃油汽车的本质区别就是发动系统

传统燃油汽车

传统燃油汽车使用的是内燃发动机,通过燃油缸体内燃烧释放能量来驱动活塞做功,从而产生动能。

发动机原理

电喷全称叫做电控燃油喷射,由电脑和传感器控制喷油,现在能买到的车都是电喷的。

传统电喷(下文中的“电喷”专指传统电喷)的原理简单来说,就是将燃油喷入各气缸的进气岐管,和空气混合后,再进入相应的燃烧,也叫歧管喷射。

直喷也是电喷的一种,全称叫做缸内直喷。就是直接将燃油喷入气缸内,直接与空气混合燃烧。直喷的代表有大众的TSI,TFSI,通用的SIDI等 。

这也就使得直喷发动机有着更好的动力,在高速巡航的时候油耗水平控制的让人非常满意。

直喷的优点:

确实,直喷技术更新,而且通过简单的原理对比我们也可以看出来,直喷可以更精准的控制喷油量,也有着油气雾化和混合效率上的优势。再配合上高压喷射,以及分层燃烧技术,使得燃烧更均匀更充分,燃油效率更高

直喷的缺点:

理论上说,直喷发动机燃烧效率更高、更省油。但实际上,直喷也有着自身的问题。第一个是积碳更难清除,首先要说的是,积碳是发动机运转中不可避免的现象,任何发动机都会产生。

对于电喷来说,油气在进气歧管中就已经混合,其混合物可以起到冲刷进气歧管的效果,使得进气口以及进气门相对不容易产生大量积碳。

直喷车型的喷油是不经过进气歧管的,所以对进气歧管也起不到清洁的作用。所以,直喷发动机一旦进气口产生积碳,会更难去除,使得进气效率下降。

所以配备直喷发动机的车型,厂商会推荐使用清洁型添加剂,也不完全是胡来。

第二,直喷并非巨省油因为油耗的问题和太多因素相关,变速箱匹配、车重、驾驶习惯、路况等等都会有更大的影响,直喷技术只代表了工程师在燃油喷射形式方面的努力,所以我们不能简单粗暴的说,直喷就一定能省很多油。

直喷更大的意义其实是发动机整体的技术更新,以前用电喷的厂家也在逐步使用直喷技术。但这并不代表直喷是无敌的,也有着上面提到的各种问题,各家的直喷技术也有不同差别。

发动机保养

内燃发动机的缸体由于汽油燃烧活塞运动等一系列机械运动需要定期进行保养维护,机油,火花塞等等都需要按时更换,发动机保养的成本高而且过程繁复。

发动机性能

普通的传统汽车的加速能力基本是在7~10秒达到每小时100公里,一些超大排量或者超跑需要3~7秒

内燃机汽车只要有燃油燃烧就必然要面临尾气排放的问题,由于汽油在燃烧过程中会释放出大量有害气体,所以汽车尾气排放是一个很大的环境问题,环保性差。

电动汽车

电动汽车的发动机工作原理则是由多个电池模块驱动电动机将电源的电能转化为机械能,从而产生动能驱动汽车。

发动机原理

这里以特斯拉为例来分别分析电动汽车中的感应电动机,逆变器,锂离子电池,以及整个汽车是如何协同工作的。

感应电动机

特斯拉汽车由感应电动机驱动,感应电动机是尼古拉·特斯拉在一个世纪前发明的,特斯拉汽车的名字也是为了纪念尼古拉·特斯拉而取的。

感应电动机有两个主要的部件,定子和转子。转子由横着的多根导电杆,两端的导电圆盘,以及夹在导电圆盘之间的多个硅钢片组成。定子连接到三相交流电上,线圈中的三相交流电产生旋转的磁场,从而在电机中产生具有 4 个磁极的磁场,旋转的磁场在转子的导电杆中产生感应电流。因为导电杆中有电流,所以导电杆在磁场中转动。

在感应电动机中,转子的转速始终小于磁场的旋转速度,感应电动机中没有电刷,也没有永磁体,但动力强劲。感应电动机的优点是:感应电动机的转速取决于交流电的频率,所以,只要控制交流电的频率,就可以控制电机的转速,从而控制汽车驱动轮的转速。控制了驱动轮的转速,就控制了电动汽车的车速,这种控制方式简单可靠。

电机具有变频驱动模块,用以控制电机的转速,电机的转速范围为 0 到 18000 转/分钟,这个转速指标大大优于采用汽油或柴油发动机的汽车。对于汽油和柴油发动机来说,扭矩符合要求时,转速不一定符合要求,因此,发动机不能直接连接到驱动轮上,发动机必须与变速器配合,才能使驱动轮达到所需要的转速。

而感应电动机在输出所需的扭矩的同时,还能输出所需的转速,能在转速范围内一直保持较高的效率,所以,电动汽车就不需要变速器。

另外,发动机无法直接产生旋转运动,而是将活塞的上下直线运动转换成旋转运动,而将直线运动转换为旋转运动时,会出现机械平衡方面的问题。

发动机还有两个问题,一个问题是,发动机不能像感应电动机那样自己启动,而是需要启动电机进行启动,另一个问题是,发动机无法均匀地输出动力。为了解决这两个问题,发动机要配备发电机给蓄电池充电,而蓄电池可以为启动电机提供电力,发动机还要配备飞轮,从而尽量均匀地输出动力。

而感应电动机不仅可以直接产生旋转运动,而且可以均匀地输出动力,所以感应电动机可以省去发动机上的很多部件。因此,感应电动机重量比发动机轻,响应速度比发动机快,动力比发动机强,使得电动汽车具有超强的性能。

逆变器

感应电动机的动力从哪儿来呢?来自电池组。

但感应电动机需要的是交流电,所以,需要逆变器把电池组输出直流电,变成感应电动机所需要的交流电。逆变器同时控制其所输出的交流电的频率,从而控制电机的转速。另外,逆变器甚至能控制交流电的电压,从而控制电机的动力。

因此,逆变器就像电动汽车的 CEO ,执行着对电动汽车的控制。

锂离子电池
我们现在研究一下电池组。你可能会惊奇地发现,电池组是由许多节日常生活中使用 18650 充电电池组成,“18” 表示电池直径为 18 毫米,“65” 表示电池长度为 65 毫米,“0” 表示电池是圆柱形。这些电池通过串联和并联,为电动车提供动力。电池之间有扁平的金属管,内装冷却液,用于给电池进行冷却。

特斯拉的一个创新之举是采用大量的小电池,而不是几个大的电池块,从而确保能对电池进行有效冷却,使得发热点尽量地小,温度分布均匀,从而延长电池组的使用寿命。

多节电池构成这种可拆卸的电池模块,整个电池组共有16个这样的可拆卸电池模块,共包含大约 7000 节电池,位于车头的散热器用于对电池组中的冷却液进行冷却。

另外,因为电池组安装在车身较低的位置,从而降低了汽车的重心,汽车重心降低则大大提高了汽车行驶时的稳定性。电池组分布于汽车的整个底部,电池组坚固的结构有助于汽车抵抗侧面的撞击。

动力传动系统

电机产生的动力通过齿轮箱传输到驱动轴,因为电机本身的有效转速范围比较宽,所以,特斯拉使用的是简单的单速变速器。电机输出的速度通过齿轮,进行了 2 次降速。

电动汽车的倒车也含简单,只需要改变电源相位的顺序就可以了。电动汽车采用变速器的唯一目的,就是通过牺牲转速来获得更大的扭矩。

齿轮箱中的另一个重要的部件是差速器,动力通过齿轮输送到差速器。这是一个简单的开放式的差速器,但开放式的差速器在牵引控制方面有缺陷。

这么先进的电动汽车为什么要使用开放式差速器,而不使用限滑差速器?原因是开放式差速器更结实,能够传输更大的扭矩。

有 2 个方法可以消除开放式差速器的缺陷,一是选择性制动,另一个是切断电源供应。对于汽油和柴油发动机,通过切断油路来切断动力见效慢,而对于感应电动机,切断电源的效果立竿见影,从而可以有效地进行牵引控制。

特斯拉可以利用最先进的算法,结合传感器、控制器进行牵引控制,简而言之,特斯拉汽车利用智能软件取代了复杂的机械硬件系统。

你是否知道,即使只使用油门踏板,也能高效地控制行驶中的电动汽车,这归功于特斯拉强大的动力回收系统。也就是说,制动时,汽车巨大的动能被转换为电能,而不是被转换为刹车片上的热能被浪费掉。

行驶时,“油门”踏板一旦被松开,电动汽车便启动动力回收系统,在动力回收系统工作时,感应电动机变成了发电机。此时,车轮驱动感应电动机的转子,在转子的转速小于磁场的旋转速度时,感应电动机作为电机输出动力,当转子的转速大于磁场的旋转速度时,感应电动机就变成了发电机。

此时逆变器起到关键的作用,逆变器降低输入到电机的电流的频率,从而降低磁场的旋转速度,使得转子的转速高于磁场的旋转速度。从而使电动机变成了发电机,产生的电流是交流电,转换为直流电后,就可以存储到电池组中,发电的同时,转子受到反向的电磁力,从而给驱动轮施加了阻力,从而降低了驱动轮的转速和车速。

这样,行驶中,仅仅通过油门踏板就可以精确地控制车速,而刹车踏板用于将汽车完全停下来。

发动机保养

电动汽车的保养则简单的多,电机的工作原理是通过电流,所以定期维护电池和电机就可以了。

发动机性能

电动汽车的加速可以很轻松达到6秒以下的水平,这是由于电流在几秒钟内很快可以达到最大值。

电动汽车的环境污染基本为零,因为没有尾气排放电动汽车甚至不需要排气管,环保性较好。