中國混合動力汽車和發(fā)展前景

張強 李振亞 孟繁星 王彪 高雪

摘要：混合動力汽車作為純電動汽車替換內(nèi)燃機汽車的重要過渡產(chǎn)品，不僅在節(jié)油環(huán)保上的優(yōu)勢明顯，而且其動力性和行駛里程也能和現(xiàn)在的內(nèi)燃機汽車媲美，因而成為當今各大汽車公司研究開發(fā)的熱點。國內(nèi)外汽車制造業(yè)者普遍認為混合動力電動汽車是目前最具有開發(fā)和推廣前景的新型交通工具之一。混合動力電動汽車將發(fā)動機、電動機、能量儲存裝置（蓄電池）組合在一起，它們之間的良好匹配和優(yōu)化控制，可充分發(fā)揮內(nèi)然機汽車和電動汽車的優(yōu)點，避免各自的不足，是當今最具實際開發(fā)意義的低排放和低油耗汽車，所以開展混合動力電動汽車的研究具有非常重要的現(xiàn)實意義，并且混合動力汽車發(fā)展前景非常光明。本文闡述了目前混合動力汽車應(yīng)用的基本型式及其特點，敘述了國外、國內(nèi)在混合動力汽車方面的發(fā)展狀況，對混合動力汽車的進行了展望，提出了發(fā)展混合動力汽車的建議。

關(guān)鍵詞：混合動力汽車；研究現(xiàn)狀；發(fā)展前景

中圖分類號：F407.471 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2014）-02-00021-01

1、引言

隨著石油存量日益緊張。當前普遍使用的燃油發(fā)動機汽車存在種種弊病，統(tǒng)計表明在占80%以上的道路條件下，一輛普通轎車僅利用了動力潛能的40%，在市區(qū)還會跌至25%，更為嚴重的是排放廢氣污染環(huán)境。。

發(fā)展新能源汽車，實現(xiàn)汽車動力系統(tǒng)的新能源化，推動傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，在國際上早已形成廣泛共識。20世紀90年代以來，世界各國對改善環(huán)保的呼聲日益高漲，各種各樣的電動汽車脫穎而出。我國的“863 計劃”也已明確將電動汽車作為重點攻關(guān)項目。在這種形勢下，美國、日本、歐洲等發(fā)達國家和地區(qū)，不約而同地將新能源為代表的低碳產(chǎn)業(yè)作為國家戰(zhàn)略選擇，都希望通過新能源產(chǎn)業(yè)與傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)的結(jié)合，破解汽車工業(yè)能源環(huán)境制約，培育新型戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，提升產(chǎn)業(yè)核心競爭力，發(fā)展低碳經(jīng)濟，實現(xiàn)新一輪經(jīng)濟增長。

雖然人們普遍認為未來是電動汽車的天下，但是電池技術(shù)問題阻礙了電動汽車的應(yīng)用。由于電池的能量密度與汽油相比差上百倍，遠未達到人們所要求的數(shù)值，專家估計在10年以內(nèi)電動汽車還無法取代燃油發(fā)動機汽車（除非燃料電池技術(shù)有重大突破）。

2、混合動力汽車的分類

2.1混合動力汽車的分類

混合動力電動汽車是指車上裝有兩個以上動力源，包括有電機驅(qū)動，符合汽車道路交通、安全法規(guī)的汽車。車載動力源有多種：蓄電池、燃料電池、太陽能電池、內(nèi)燃機車的發(fā)電機組，當前混合動力電動汽車一般是指內(nèi)燃機車發(fā)電機，再加上蓄電池的電動汽車。

目前，混合動力汽車分為串聯(lián)式混合動力汽車、并聯(lián)式混合動力電動汽車、混聯(lián)式（串、并聯(lián)式）混合動力汽車和外接充電式（Plug-In）混合動力汽車四大類。

2.1.1串聯(lián)式混合動力汽車（SHEV）

所謂串聯(lián)技術(shù)，需在傳統(tǒng)汽車上增加一個發(fā)電機，電池，驅(qū)動電機，逆變器。發(fā)動機啟動后持續(xù)工作在高效區(qū)，通過發(fā)電機給電池發(fā)電，而驅(qū)動電機作為整車的動力源驅(qū)動整車運行。由此可見，串聯(lián)混合動力技術(shù)，需要將機械能轉(zhuǎn)化為電能，然后再將電能轉(zhuǎn)化為機械能，因為需要兩次能量轉(zhuǎn)換，所以整體的效率會比較低，同時需要驅(qū)動電機用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的發(fā)動機達到牽引的目的，所以電池容量，發(fā)電機，驅(qū)動電機的功率都不能太小，因而串聯(lián)模式大多數(shù)應(yīng)用在大型車中。

啟動、加速、爬坡工況時，發(fā)動機、電動機組和電池組共同向電動機提供電能；當電動車處于低速、滑行、怠速的工況時，則由電池組驅(qū)動電動機，當電池組缺電時則由發(fā)動機-發(fā)電機組向電池組充電。串聯(lián)式結(jié)構(gòu)適用于城市內(nèi)頻繁起步和低速運行工況，可以將發(fā)動機調(diào)整在最佳工況點附近穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，通過調(diào)整電池和電動機的輸出來達到調(diào)整車速的目的。使發(fā)動機避免了怠速和低速運轉(zhuǎn)的工況，從而提高了發(fā)動機的效率，減少了廢氣排放。但是它的缺點是能量幾經(jīng)轉(zhuǎn)換，機械效率較低。

2.1.2并聯(lián)式混合動力電動汽車（PHEV）

并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)使用電動機和發(fā)動機兩種電力來驅(qū)動車輪。其基本結(jié)構(gòu)是由電動機、發(fā)動機、HV蓄電池、變壓器和變速器組成。

并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)中利用HV蓄電池的電力來驅(qū)動電動機。因電動機兼用為發(fā)電機，所以不能一邊發(fā)電一邊用來行駛。動力的流向為并聯(lián)，所以稱為“并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)”。

3、國內(nèi)混合動力汽車的發(fā)展現(xiàn)狀

中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)始于21世紀初。2001年，新能源汽車研究項目被列入國家“十五”期間的“863”重大科技課題，并規(guī)劃了以混合動力車為起點，向氫動力車目標挺進的戰(zhàn)略。2009年初，國家財政部、科技部下發(fā)《節(jié)能與新能源汽車示范推廣財政補助資金管理暫行辦法》，在13個城市開展節(jié)能與新能源汽車示范推廣試點工作。2010年7月，國家將十城千輛節(jié)能與新能源汽車示范推廣試點城市增至25個。在2011年3月出臺的“十二五”規(guī)劃綱要中，中國把新能源汽車列為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，提出要重點發(fā)展插電式混合動力汽車、純電動汽車和燃料電池汽車技術(shù)，開展插電式混合動力汽車、純電動汽車研發(fā)及大規(guī)模商業(yè)示范工程，推進產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

4、結(jié)語

總之，與傳統(tǒng)型汽車相比，混合動力汽車充分吸取了電力/熱力系統(tǒng)中最大的優(yōu)勢，在節(jié)能和排放上勝出一籌；與純電動汽車相比，HE V的電壓和功率等級與電動車類似，但蓄電池容量大大減小，因而其造價成本低于電動汽車。汽車行業(yè)專家預(yù)言，不久的將來，新生產(chǎn)的汽車中 HEV將占 40%以上。我國的汽車工業(yè)應(yīng)順應(yīng)科技發(fā)展趨勢，抓住 HEV這塊市場，在國外產(chǎn)品涌入之前，集中科研力量攻關(guān)，迅速開發(fā)出自己的產(chǎn)品。