第3节 汽车工作原理

1.3.1 燃油/燃气汽车

燃料（汽油/柴油/CNG/LPG）发动机的转矩经由传动系统，在驱动车轮上施加一个驱动力矩，力图使驱动轮旋转。汽车在行驶过程中会受到各种行驶阻力的作用。汽车在水平道路上匀速行驶时，必须克服来自地面的滚动阻力和来自空气的空气阻力。当汽车在坡道上上坡行驶时，还必须克服重力沿坡道的分力，即上坡阻力。汽车加速行驶时，还需要克服其惯性力，称为加速阻力。

发动机输出的动力，先经过离合器，由变速器变矩和变速后，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，其动力传递路径如图1-15所示。

图1-15 汽车动力传递路径

1.3.2 油电混动汽车

混合动力汽车采用能够满足汽车巡航需要的较小发动机，依靠电机或其他辅助装置提供加速与爬坡所需的附加动力。其结果是提高了总体效率，同时并未牺牲性能。混合动力车设计成可回收制动能量。在传统汽车中，当驾驶人踩制动时，这种本可用来给汽车加速的能量作为热量被白白浪费掉了。而混合动力车却能回收大部分这些能量，并将其暂时贮存起来供加速时再用。当驾驶人想要有最大的加速度时，汽油发动机和电机并联工作，提供可与强大的汽油发动机相当的起步性能。在对加速性要求不太高的场合，混合动力车可以单靠电机行驶，或者单靠汽油发动机行驶，或者二者结合以取得最大的效率。油电混动汽车运行能量流路径如图1-16所示。

图1-16 油电混动汽车运行能量流路径图

1.3.3 电动汽车

纯电动汽车以驱动电机代替燃油发动机，以电池取代油箱，由电机驱动而无须变速器。电动汽车和燃油汽车的主要区别就在于有动力电池、车载充电器、电驱系统、车辆控制器这些电动化部件。能量流路径为：动力电池→电力电子装置→驱动电机→动力传动系统→驱动汽车行驶，如图1-17所示。

图1-17 纯电动汽车能量流路径图

增程式电动车的发动机并不直接驱动车轮，而是通过自身工作为电池充电，再提供动力给车辆行驶。所以增程式电动汽车本质就是串联式混动，在电池电量充足时，以纯电动方式驱动车辆行驶，在下坡路段可以滑行（车辆以不消耗能源的方式运动），在车辆制动阶段或者在超速减速（反拖）阶段给动力电池充电，即处于能量回收模式；电池电量不足时，发动机借助于发电机来为动力电池充电。增程式电动汽车能量流路径如图1-18所示。

图1-18 增程式电动汽车能量流路径图

1.3.4 燃料电池汽车

燃料电池汽车用燃料电池代替蓄电池产生电能，从而供电给车上的电机使其运转。燃料电池与蓄电池不同，它必须从电池外部源源不断地向电池提供燃料，燃料一般用天然气、甲烷、煤气等含氢化合物。在电池的工作室内，燃料中的氢被分离出来，与输入的空气中的氧气结合生成水，同时产生电能。也有的燃料电池输入的燃料就是氢，称为氢燃料电池。车辆以纯电动方式驱动车辆行驶，下坡路段时滑行（车辆以不消耗能源的方式运动），通过能量回收功能在车辆制动阶段或者在超速减速（反拖）阶段给动力电池充电，当燃料耗尽时须添加才可以续驶。燃料电池汽车能量流路径如图1-19所示。

图1-19 燃料电池汽车能量流路径图