汽车发动机原理第9章 新型汽车动力装置
发动机原理与汽车理论模块9 汽车的平顺性
这个解说明，有阻尼自由振动时，质量 m2 以有 阻尼固有频率 r 02 n2 振动，其振幅按ent 衰 减
阻尼比对衰减振动有两方面影响
（1）与有阻尼固有频率 r 有关
（2）决定振幅的衰减程度
第三节汽车平顺性的主要影响因素
把汽车车身质量看作为刚体的立体模型。车轮在经过 具有一定弹性和阻尼的轮胎支承在不平的路面上。这 一立体模型，车身质量在讨论平顺性时主要考虑垂直、 俯仰、侧倾3个自由度，4个车轮质量有4个自由度， 共7个自由度。
当汽车对称于其纵轴线，且左、 右车辙的不平度函数 x(I ) y(I )
此时汽车车身只有垂直振动 z和
，称为悬挂质量分配系数。
ab
二、单质量系统的自由振动
分析车身振动的单质量系统模 型，它由车身质量 和弹簧刚 度 、减振器阻尼系数为 的 悬架组成。是输入的路面不平 度函数。
车身垂直位移坐标 z 的原点取
在静力平衡位置，根据牛顿第 二定律，得到描述系统运动的 微分方程为
此方程的解由自由振动齐次方程的解与非齐次 方程特解之和组成。
悬架结构、轮胎、悬挂质量和非悬挂质量是影 响汽车平顺性的重要因素。
一 悬架结构 悬架结构主要指弹性元件、导向装置与减振装 置，其中弹性元件与悬架系统的阻尼对平顺性影 响较大。 二 轮胎 轮胎由于本身的弹性，在很大程度上吸收了因 路面不平所产生的振动，因此它和悬架系统共同 保证了汽车的平顺性。 三 悬挂质量 减少非悬挂质量，可以减少传给车身上的冲击 力。
复习思考题 1、评价汽车行驶平顺性的方法有哪些？ 2、人对振动的三种不同的感觉界限是如何划分的? 3、什么情况下易于采用变刚度悬架？为什么？
汽车发动机原理第十章 新型汽车动力装置
(2)电池的能量，指在一定标准所规定的放电 条件下，电池所能输出的电能，单位为W· h(瓦时)
或kW· h(千瓦时)。它分为实际能量和标称能量，
实际能量等于电池的实际容量与平均工作电压的 乘积，标称能量等于电池的额定容量与其额定电 压的乘积。
(3)能量密度，它分为质量能量密度和体积能 量密度。质量能量密度指电池单位质量所能输出 的电能，单位为W· h/kg(瓦时/ 千克)。体积能量
电动汽车用电池的主要性能指标有比能量(E)、 能量密度(Ed )、比功率(P)、循环寿命(L)和成本(C) 等。电动汽车具有足够竞争力的关键就是要开发出 比能量高、比功率大、使用寿命长的高效电池。车
用动力电池的常用评价指标如下:
(1)电池的容量，指电池在一定放电条件下所能放
出的电量。它分为实际容量和额定容量，用C表示， 单位为A· h(安时)。实际容量指电池在一定条件下所能 输出的电量，它等于放电电流和放电时间的乘积。额 定容量也称公称容量，指在一定标准所规定的放电条 件下电池应该放出的最低限度的电量。
密度指电池单位体积所能输出的电能，单位为
W· h/L (瓦时/ 升)。
(4)循环使用寿命，指在规定条件下，电池的有
效寿命。由于电池的内部短路或容量达不到额定要
求而造成电池使用实效，称为寿命终止。电池充电 和放电一次称为一个循环，按一定的测试标准，电 池容量降到某一规定值之前，电池所能承受的充放 电循环次数，称为电池的循环使用寿命。
量回收。控制转换单元包括控制器、DC/DC 变换器和
DC/ AC逆变器。
以上为传统驱动式电动汽车的工作原理，对于简化传
统式电动汽车，根据需要情况，去掉了变速机构，有的甚 至去掉了传动轴。因此，在动力和能量的传递路线上，也 去掉相应的变速机构和传动轴。对于电动轮驱动式电动汽 车，动力和能量的传递路线变化较大，它去掉了变速机构、 传动轴和驱动桥，电动轮安装在车轮上，省去了所有的传 动机构。
汽车发动机的工作原理(图解)
汽车发动机的工作原理(图解)1. 前言汽车发动机是汽车的心脏，是汽车的核心部件，它的工作原理也十分复杂。
想要彻底理解汽车发动机的工作原理，需要深入了解汽车发动机的结构和工作过程。
本文将通过图解的方式，详细讲解汽车发动机的工作原理。
2. 发动机的基本构造汽车发动机主要由活塞、连杆、曲轴、气门、燃油系统等多个部件组成。
其中，活塞和曲轴是发动机的核心部件，它们的运动状态决定了发动机的输出功率。
汽车发动机一般分为四个部分：2.1 缸体和缸盖汽车发动机的主体部分是由缸体和缸盖组成的。
缸体是安装活塞、曲轴、连杆等部件的主体结构，缸盖则是安装气门、火花塞、凸轮轴等部件的组件。
缸体和缸盖通常是铸造或锻造而成的，由于发动机高温高压的工作环境，因此缸体和缸盖在制造过程中需要使用高温合金材料，以确保其高强度和高耐热性。
2.2 活塞和连杆活塞是发动机的运动部件之一，它通过连杆和曲轴实现了动力输出。
活塞在汽车发动机中的作用是将燃油混合物压缩并点燃，从而获得高温高压气体，在活塞的往复运动中将其功率输出到曲轴。
活塞通常由高强度铝合金材料制成，以保证其轻量化和高耐用性。
而连杆则是将活塞和曲轴连接起来的部件，一般使用高强度钢材和铝合金材料制造而成。
2.3 曲轴曲轴是汽车发动机的核心部件之一，它通过连杆将活塞的运动转化为曲轴的旋转运动，从而输出引擎的功率。
曲轴通常由高强度钢材制造而成，其表面需要涂抹润滑油膜以减少磨损，减少能量损失，并降低燃油消耗。
2.4 气门气门是发动机中的重要组成部分，它通过开启和关闭控制进出气体，从而控制发动机的输出功率。
气门通常分为进气门和排气门两种，其开关状态由凸轮轴控制。
凸轮轴是由与曲轴同步的皮带或链条带动的。
进气门只在缸体中的吸气冲程期间开启，让燃油混合物进入缸内，而排气门只在排气冲程期间开启，将燃烧后的废气从缸内排出。
2.5 燃油系统燃油系统主要由油泵、喷油器、油箱、油管等多个部分组成，其作用是提供燃油混合物并将其喷入缸内，从而和空气混合后燃烧。
发动机原理与汽车理论发动机原理基础知识
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燃烧过程
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结论：膨胀
发动机的实际膨胀过程与压缩过程很相似，也是一 个复杂的热力过程（吸热量大于放热量、吸热量等于 放热量、吸热量小于放热量）。总体来说，缸内气体 的吸热量大于放热量。 膨胀过程不仅有散热损失和漏气损失，还有补燃损 失。 膨胀过程终了b点的压力和温度越低，说明气体膨胀 和热量利用越充分。
发动机原理与汽车理论 发动机原理基础知识
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课程内容概述
第一章 发动机原理基础知识 第二章 发动机的换气过程 第三章 汽油机的燃料与燃烧 第四章 柴油机的燃料与燃烧 第五章 燃气发动机的燃料与燃烧 第六章 发动机的特性 第七章 汽车的动力性 第八章 汽车的制动性 第九章 汽车的使用经济性 第十章 汽车的操纵稳定性 第十一章 汽车的舒适性 第十二章 汽车的通过性 第十三章 汽车性能的合理使用
原子数，单：k=1.67，双：cvk=1.4，三：k=1.3。
根据热力学公式和循环平均压力可求出混合加热循环的平均 压力为：
pt
k 1
p1
k 1
1
k
1t
影响因素
定容加热循环。
由4个热力过程组成:（ρ=1）
循环净功为W 。
将ρ=1代入混合加热循环计算式中。
定容加热循环的热效率为：
t
1
1
k 1
定容加热循环的平均压力为： pt
k p1
1 k 1
1t
影响因素
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4.理想循环的影响因素
（1）压缩比ε。ε提高,循环热效率ηt和平均压力pt提高。因 为ε提高，可以提高压缩终了的温度和压力，在定容加热量一定 时，缸内最高压力提高，使膨胀功增加。
(2）压力升高比λ和预胀比ρ。在定容加热循环中，压力升高比 λ增加，循放加热量增加(在ε一定时)，使循环净功W0和循环放 热量Q2均相应增加, 所以循环热效率不变，但循环平均压力提高； 在混合加热循环中(在ε和总加热量一定时) ，λ提高，预胀比 ρ减小，循环热效率和平均压力提高。
汽车发动机的原理
汽车发动机的原理
汽车发动机是汽车上最重要的部分，它提供汽车的动力。
主要由发动机体、涡轮增压器、喷油器、排气系统、点火系统、油泵、滤清器等组成。
发动机体由气缸体、活塞、连杆、曲轴和配件组成。
这个过程中，集合装有燃料和气体、空气混合物，然后冷却活塞在工作行程上把高压带给缸内，活塞上的活塞杆带动连杆把缸内的高压移动到旋转运动，完成发动机的工作。
点火系统由电极和火花塞、高压线圈起木头、调节电阻、点火模块等组成，负责发动机点火。
涡轮增压器是一种对汽车发动机提供额外压力，以提高发动机功率和能效的装置。
它通过涡轮的旋转来提高发动机的充放气速度，从而获得更大压力和量热量，进而提高发动机功率。
油泵是汽车发动机冷却系统的主要机件，负责输送冷却液，确保发动机在正常温度下运转。
喷油器是发动机的主要零部件，负责将汽油和空气的混合物喷到燃烧室内，以确保发动机按照设计要求正常工作。
排气系统由涡轮增压器、进排气管、排气管等组成，主要是将废气排放出去，使发动机燃烧室内正常运行，以达到更好的气体净化效果。
滤清器是发动机润滑系统组件之一，它将汽车润滑油中的杂质过滤净化，以保障发动机正常运行。
总之，汽车发动机由发动机体、涡轮增压器、喷油器、排气系统、点火系统、油泵、滤清器等组成，共同协作、联动工作，形成一个完整的系统，满足汽车的驱动和行驶需要。
汽车发动机工作原理详解
汽车发动机工作原理详解汽车，这个现代社会不可或缺的交通工具，其核心部件之一就是发动机。
发动机就像是汽车的“心脏”，为车辆的行驶提供动力。
那么，汽车发动机到底是如何工作的呢？让我们一起来详细了解一下。
汽车发动机的类型有很多，但目前常见的主要有内燃机和电动机。
这里我们主要探讨的是内燃机，特别是汽油发动机和柴油发动机。
汽油发动机的工作过程可以大致分为四个冲程：进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。
进气冲程时，活塞从上止点向下止点运动，进气门打开，排气门关闭。
此时，汽缸内形成负压，空气和汽油的混合气通过进气门被吸入汽缸。
这个过程就像是我们用吸管吸饮料一样，外部的气液混合物在压力差的作用下被吸入。
接下来是压缩冲程，活塞从下止点向上止点运动，进排气门都关闭。
混合气在汽缸内被压缩，温度和压力都急剧升高。
这就好比我们把一个气球里的空气不断挤压，气球内部的压力和温度都会增加。
做功冲程是发动机工作的关键。
当活塞接近上止点时，火花塞点火，混合气迅速燃烧，产生高温高压的气体。
这些气体膨胀推动活塞向下运动，通过连杆带动曲轴旋转，从而对外输出动力。
这个瞬间的爆发力就像是一场小小的“爆炸”，释放出巨大的能量。
最后是排气冲程，活塞再次从下止点向上止点运动，排气门打开，进气门关闭。
燃烧后的废气在活塞的推动下被排出汽缸，为下一个循环做好准备。
柴油发动机的工作原理与汽油发动机有相似之处，但也有一些区别。
柴油发动机是靠压缩空气使温度升高，达到柴油的自燃点，从而实现燃烧。
在进气冲程中，只有空气被吸入汽缸。
压缩冲程中，空气被高度压缩，温度大幅升高。
当活塞接近上止点时，柴油通过喷油嘴喷入高温高压的空气中，迅速自燃并燃烧，推动活塞做功。
无论是汽油发动机还是柴油发动机，要保证其正常工作，都离不开一系列的系统和部件。
燃油供给系统负责提供适量的燃油。
就像人的消化系统要给身体提供足够的能量一样，燃油供给系统要确保发动机在不同工况下都能得到恰当的燃油供应。
新型发动机工作原理
新型发动机工作原理
新型发动机是一种以化学反应为基础的动力装置，具有高效率和低排放的特点。
其工作原理如下：
1. 混合气体进入：新型发动机通过进气门将混合气体引入燃烧室。
混合气体通常由燃料和氧气组成，其比例根据所需能量调整。
2. 燃烧反应：在燃烧室内，混合气体遇到高压高温的条件下发生反应。
燃料与氧气之间的化学反应产生高温气体，并释放出能量。
3. 气体膨胀：高温气体通过排气门排出燃烧室，并通过喷口喷出，产生推力。
在喷口处，气体膨胀并加速，形成高速气流。
4. 推力传递：由喷口喷出的高速气流产生的反作用力推动发动机向前移动。
这是根据牛顿第三定律的原理，根据作用力和反作用力相等的规律。
5. 循环过程：以上过程循环进行，持续产生推力，推动发动机维持运转。
新型发动机工作原理的关键在于燃烧反应和气体膨胀过程。
通过优化燃烧反应和气体流动设计，新型发动机能够提供更高的动力输出和更高的燃烧效率，同时减少废气排放和能量损失。
这使得新型发动机在航空、汽车等领域有着广泛的应用前景。
第一章汽车发动机工作原理及总体构造
第一章汽车发动机工作原理及总体构造汽车发动机是汽车的动力装置，负责将燃料燃烧后的化学能转化为机械能，驱动汽车前进。
本文将对汽车发动机的工作原理及总体构造进行详细介绍。
一、工作原理汽车发动机的工作原理可以简单概括为四个基本步骤：进气、压缩、燃烧和排气。
1.进气：汽车发动机通过进气门将空气吸入气缸内。
2.压缩：进气门关闭后，活塞向上运动，将空气压缩至高压状态，使燃料更易于燃烧。
3.燃烧：进气阀关闭后，电火花塞产生火花点燃燃料，产生爆发力将活塞推向下方。
4.排气：在活塞向上运动时，排气门打开，将燃烧后产生的废气排出。
这个过程是一个连续循环，每个活塞都会经历这四个步骤。
不同的汽车发动机具有不同的工作原理，根据不同的工作循环可分为四冲程发动机和两冲程发动机。
二、总体构造汽车发动机由许多组件组成，包括气缸、活塞、气门、曲轴、连杆、燃烧室等。
1.气缸：是发动机的主要构件之一，用于容纳活塞、气门和燃烧室。
气缸通常由铸铁或铝合金制成。
2.活塞：是发动机中心运动的部分，与曲轴相连，通过往复运动来压缩和推动气缸内的空气燃料混合物。
3.气门：用于控制气缸内的进气和排气。
进气门控制空气进入气缸，排气门控制废气的排出。
4.曲轴：是将活塞的往复运动转换为旋转运动的关键部件。
曲轴通过连杆与活塞相连接，将活塞运动转化为动力。
5.燃烧室：是燃烧燃料的空间。
燃烧室的形状和设计可以影响燃烧效率和发动机性能。
除了上述主要组件之外，汽车发动机还包括燃料喷射系统、点火系统、冷却系统等辅助设备，以保证发动机的正常工作。
总结：汽车发动机是汽车的心脏，驱动着汽车的运行。
它的工作原理是通过不断循环的进气、压缩、燃烧和排气过程将燃料化学能转化为机械能。
总体构造包括气缸、活塞、气门、曲轴、燃烧室等组件，还包括燃料喷射系统、点火系统、冷却系统等辅助设备。
了解汽车发动机的工作原理及总体构造，有助于我们更好地了解汽车机械原理和性能，对汽车的使用和维护有一定的参考意义。
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目录
绪论 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章
发动机的性能 发动机的换气过程 燃料与燃烧 汽油机混合气的形成和燃烧 柴油机混合气的形成和燃烧 汽车发动机特性 车用发动机废气涡轮增压 发动机排气污染与噪声控制 新型汽车动力装置 发动机动力学
对于多电机分布驱动式（如电动轮驱动式）电动汽车，传 动部分结构差别较大，没有传动机构，采用电子差速等。
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汽车发动机原理
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二、动力电池
纯电动汽车的动力装置依靠动力电源来提供能量，电动机 将电源的电能转化为机械能，通过传动装置或直接驱动车 轮和工作装置。目前，电动汽车上应用最广泛的电源是锂 离子动力电池，其他可用的电源还有镍-氢电池、超级电 容等。
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第九章新 型汽车动力装置
第一节 概述
能源问题、环保问题和安全问题成为困扰汽车业 发展的三大难题，多能源、高效率、少污染和高 安全性是未来汽车的发展方向。
电动汽车动力装置因其效率高和清洁性成为未来 汽车动力的主要发展方向。电动汽车除了在能源、 环保和节能方面显示出优越性和具有强大的竞争 力外，在车辆性能方面也具备巨大的优势。
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➢ 锂离子蓄电池：正极是锂化过渡金属氧化物，负极 是球状石墨或球状石墨与片状石墨的锂碳化合物。 其化学方程式为：
C LiMO2 LixC Li(1x) MO2
➢ 超级电容：超级电容是一种介于传统电解质电容器 和电化学电池之间的新型储能组件。电化学电容器 是依靠电解质与电极间形成特有的双电层结构 （Electric Double Layers）和电极表面的氧化还 原反应来存储能量。
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汽车发动机原理
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目前电动汽车上使用的基本都是交流电机，在驱动过程中， 电能转换装置按照DC/AC逆变器模式工作，把蓄电池的直 流电变换为交流电供给交流电机；在制动能量回收过程中 以AC/DC变换器模式工作，把交流发电机发出的电能变换 为直流电，向蓄电池充电。
电动汽车对电机的要求：
1、动力电源的主要性能指标 ➢ 电池容量 ➢ 电池能量 ➢ 能量密度 ➢ 循环使用寿命 ➢ 电池功率
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汽车发动机原理
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目前商业化的电动汽车动力蓄电池的性能比较
种类
能量密度 (Wh/kg) (Wh/L)
功率密 度
(W/kg)
寿命（充 电次数）
成本
特点
缺点
密封 铅酸
35
80
200
400～800
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汽车发动机原理
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电动汽车在广义上可分为3类，即纯电动汽车 (Battery Electrical Vehicle，BEV)、混合动力电动汽 车(Hybrid Electrical Vehicle，HEV) 和燃料电池 电动汽车(Fuel cell Electrical Vehicle，FCEV)
PbO2 Pb 2H 2SO4 2Pb SO4 2H 2O
➢ 镍-氢蓄电池：正极为Ni(OH)2（充电时）和NiOOH （放电时），负极为H2O（充电时）和H2（放电时）， 电解质采用氢氧化钾溶液。其化学反应方程式为：
Ni(OH )2 M NiOOH MH x
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发动机原理
低
功率密度 较大，安
全
能量密 度低
镍-氢
30~80
140~300
250~10 00
600～ 1200
功率密度 成本高， 较高 和能量密 温度特
度大 性差
锂离 子
110~200 250~530
300~15 00
500~2000
很高
高电压， 高能量密
度
成本高
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汽车发动机原理
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2. 常用的动力电池 ➢ 铅酸蓄电池：正极采用二氧化铅（PbO2），负极采 用海绵状铅（Pb），电解液是稀硫酸溶液（H2SO4）， 单体电池标称电压为2V。其化学方程式为：
电池状态估计
安全管理
能量管理 安全管理
电池 状态计算
能量管理
接口
模拟量 数字量
热管理
热管理
数据采集
继电器
充电量 负载
温度控制
电压 电流 温度 电池组
信号流 功率流
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汽车发动机原理
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三、电机驱动系统
电机驱动系统的作用是通过电机将电源的电能转化为机械 能，通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。其基本构 成主要有两部分：电机和控制器。
➢ 转矩、转速变化范围大
➢ 过载能力满足短时间内加速要求
➢ 过载能力满足最大爬坡度要求
➢ 电机功率密度高
➢ 可控性高、稳态精度高、动态性能好
➢ 能适应恶劣环境
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汽车发动机原理
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目前电动汽车主要采用的电机驱动系统有：直流电机驱 动系统、三相交流感应电机驱动系统、永磁电机驱动系统 和开关磁阻电机驱动系统。
目前，这3种电动汽车都处于不同的发展阶段，面临 着不同的困难和挑战。
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汽车发动机原理
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第二节 纯电动汽车动力装置
纯电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮 行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。
纯电动汽车的动力装置主要包括动力电源、电源管理 系统、电动机及其控制系统等。
构双 示电 意层 图结
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微观力行成的一层在电极上，另一层在溶液中的两 个异种电荷层，称为双电层。双电层结构形成一个 平板电容器，其电容量为：
C=Q/M-S Q/
✓ 其中 M-S 为固体与液体之间双电层的电位差， M-S M S ；Q为双电层的电荷量； 为从
零电荷电位算起的电极电位。
电容器存储能力为
E=
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CVw2
✓ Vw为电容器的最大工作电压。
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汽车发动机原理
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2. 电池管理系统
➢ 现有的研究主要在两个方面，一是开发高性能的电池， 另一方面就是采用电池管理系统，在使用方面进行优 化，充分发挥电池的性能，提高电池的寿命。
➢ 电池管理系统主要功能：
数据采集
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汽车发动机原理
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一、纯电动汽车动力装置原理
按照传动系的不同，纯电动汽车可以分为：单电机集中驱 动和多电机分布驱动式电动汽车。
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汽车发动机原理
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纯电动汽车能量来源主要为外部的充电，外部电能通过车 载充电机给二次电源（如蓄电池等）充电，供给车辆能量。 同时，还有一部分能量来自于制动能量回收。单电机集中 驱动式电动汽车的工作原理如下：