插電式混合動力車輛的發(fā)展前景

高樂紅

(廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院，廣州 511434)

插電式混合動力車輛的發(fā)展前景

高樂紅

(廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院，廣州 511434)

分析了我國能源結(jié)構(gòu)以及汽車發(fā)展趨勢，闡述了政府政策導(dǎo)向以及插電式混合動力車輛技術(shù)特點，并結(jié)合用戶實際使用工況，提出了插電式混合動力車輛的發(fā)展前景預(yù)測。

插電式混合動力；發(fā)展前景；分析

Abstract: This paper analyzes the energy structure of China and the development trend of automobile, expounds the government policy guidance and the technical characteristics of plug-in hybrid electric vehicle, and puts forward the development prospect of plug-in hybrid electric vehicle combined with the actual working condition of the user.

Keywords: Plug-in hybrid electric vehicle; Development prospect; Analysis

1 新能源汽車發(fā)展的經(jīng)濟背景

據(jù)統(tǒng)計，2012年中國進口原油2.85億t,石油進口依存度達到58.7%，2015年,中國石油進口依存度將超過60%[1]。過高的石油進度依存度一方面嚴(yán)重影響國家能源安全，另外一方面石油價格的波動，也會影響國民經(jīng)濟。而隨著國內(nèi)經(jīng)濟不斷發(fā)展，汽車保有量不斷上漲。2012年，我國汽車保有量突破1億輛，預(yù)計到2018年，汽車保有量將突破2億輛，而再過二十年后，預(yù)計我國汽車保有量保守將達到4億輛[2]。如此龐大的汽車保有量，必然帶來極大的能源需求，而這也與我國能源形勢形成巨大的矛盾。因此，節(jié)能與新能源汽車成為緩解這一矛盾的必然選擇。

2 新能源汽車發(fā)展政策背景

目前的新能源汽車技術(shù)主要包括混合動力汽車、純電動汽車、新型燃料汽車等類型。日本在混合動力汽車方面技術(shù)研發(fā)處于領(lǐng)先地位，世界上第一款混合動力汽車豐田普銳斯于1998年率先量產(chǎn)上市，截至目前，豐田已銷售混合動力汽車超過1 000萬輛。美國將新能源汽車研發(fā)重點放在純電、氫能和燃料電池汽車;歐洲在混合動力、電動汽車、燃料電池等方面都有涉及。其他國家也積極加入到新能源汽車的研發(fā)與應(yīng)用領(lǐng)域。

自2009年開始，我國政府持續(xù)對新能源汽車制定相應(yīng)的扶持政策及相應(yīng)的發(fā)展規(guī)劃。在2012年6月國務(wù)院發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012—2020年)》中，提出了加快培育和發(fā)展節(jié)能汽車與新能源汽車，既是有效緩解能源和環(huán)境壓力，推動汽車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的緊迫任務(wù)，也是加快汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、培育新的經(jīng)濟增長點和國際競爭優(yōu)勢的戰(zhàn)略舉措[3]。中央政府及地方政府從2009年開始陸續(xù)制定了一系列購買新能源車的補貼政策，補貼金額從1萬到6萬不等[4]，補貼重點針對純電動汽車以及插電式混合動力汽車。

3 插電式混合動力車輛技術(shù)特點

新能源汽車技術(shù)主要包括混合動力汽車、純電動汽車、新型燃料汽車等類型?；旌蟿恿﹄妱悠?簡稱混合動力汽車)指在傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車基礎(chǔ)上增加一套由驅(qū)動電機和動力電池組成的動力系統(tǒng)，由其進行功率的平衡、耦合以及能量存儲等。

插電式混合動力汽車(Plug-in Hybrid Electric Vehicle，簡稱PHEV)區(qū)別于以往的混合動力汽車，既可以外接充電又可以動力發(fā)電。用純電動驅(qū)動可供續(xù)航50 km左右，電能用完后可以用燃料發(fā)動機驅(qū)動。傳統(tǒng)混合動力雖然也節(jié)省燃油，但電池容量小，僅在啟/停、加/減速的時候供應(yīng)/回收能量，無法在純電模式下長距離行駛，不能外接充電。純電動車只能用電驅(qū)動，在充電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)不完善的現(xiàn)階段可能會存在電能耗光無法行駛或充電時間過長等缺陷。

PHEV有純電動汽車的全部優(yōu)點，純電動工況行駛時為零排放。可利用晚間低谷時充電，改善電廠的機組效率，降低對石油或天然氣燃料的依賴。距離較短的行駛，可以不使用燃料，利用外部公共電網(wǎng)充電，而用電比燃油或天然氣價格便宜，可降低車輛的使用成本。

插電式混合動力汽車比純電動汽車的蓄電池的容量可以減少40%以上，這樣不但可以降低車輛制造的成本，而且還減輕了整車的質(zhì)量，不會因為車體重量過重而耗費行駛能量，因此相比之下前者的性價比更高。

目前市場上較主流的插電式混合動力汽車是帶增程式的插電混合動力汽車。其在組成上與串聯(lián)插電式混合動力車的動力系統(tǒng)結(jié)、構(gòu)原理相似。不同點是增程式電動汽車的能量傳遞路線有兩種動力系統(tǒng)，但是只有一種驅(qū)動方式，即完全由電機驅(qū)動。在結(jié)構(gòu)上，增程器的布置對原有車輛動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)影響較小，但可以進一步提升汽車的續(xù)航里程，使車輛能夠盡量減少停車充電的次數(shù)。

增程式插電混合動力汽車可有四種工作模式。第一種為純電動模式：此模式增程器處于關(guān)閉狀態(tài)，由電池能量提供能源，其相當(dāng)于一輛純電動汽車。電池的能量應(yīng)能夠滿足車輛的各種工況行駛，以及車輛附件的功率需求。第二種為增程模式：此模式下電能達到預(yù)設(shè)的最低限值時，增程器系統(tǒng)啟動，發(fā)動機根據(jù)制定的控制策略運行，帶動發(fā)電機發(fā)電用于動力電池充電。第三種為能量回收模式：再生制動可以回收車輛制動產(chǎn)生的動能轉(zhuǎn)化為電力儲存到動力電池中，以供車輛能量來源，提高汽車能量的利用率。在再此模式下，電機為發(fā)電工作狀態(tài)，回收的制動動能儲存在動力電池組中。 第四種為充電模式：此模式下動力系統(tǒng)工作全部停止，此時通過車輛充電器連接外接電源對動力電池進行充電。此模式是保證車輛純電行駛的基礎(chǔ)條件，在電量充足時不需要使用燃油發(fā)動機從而能夠減少污染物排放及降低車輛的行駛成本。

綜合插電式混合動力車輛技術(shù)路線，可認(rèn)為插電式混合動力車輛具有以下特點：

3.1 動力性更好

榮威550插電式混合動力車輛純電續(xù)航里程58 km。油耗2.3 L/100 km。0→100 km/h加速時間10.5 s。比亞迪秦0→100 km/h加速時間6.44 s。其動力性表現(xiàn)非常搶眼，除了遙遙領(lǐng)先同級別比較有代表性的高爾夫1.4T(8 s)和雷克薩斯CT200h(11.21 s)這兩款車型外，其性能甚至與高爾夫GTI和?？怂筍T等運動性能車表現(xiàn)相當(dāng)。

3.2 NVH性能更好

當(dāng)插電式混合動力車輛使用純電模式行駛時，車輛由電動機驅(qū)動，而電動機固有NVH性能比內(nèi)燃機好很多，其工作噪聲在20～50分貝內(nèi)，而傳統(tǒng)內(nèi)燃機工作噪聲在40～70分貝。因此可認(rèn)為插電式混合動力車輛固有NVH性能比傳統(tǒng)車輛更好。

3.3 短距離行駛經(jīng)濟性、排放性好

目前工信部采用的國標(biāo),基本上參照的是歐洲標(biāo)準(zhǔn)其基礎(chǔ)公式大致如下:C=(De*C1+Dav*C2)/(De+Dav),這其中,C是最終的油耗,C1是充滿電情況下的油耗,C2是未充電情況下的油耗,De是純電動行駛里程,Dav是兩次充電之間的公里數(shù)間隔。比亞迪秦純電續(xù)航里程50 km或者70 km，百公里油耗1.6 L。根據(jù)以上公式測算其一天70 km的“總能耗”為2.42 L,折算到百公里“總能耗”則為3.46 L，相對傳動車動輒9～10 L的能耗，經(jīng)濟性及排放性能得到極大提升。

3.4 沒有續(xù)航里程擔(dān)憂

插電式混合動力車輛如果電池電量過低，可切換為傳統(tǒng)動力模式，或者增程模式，與傳統(tǒng)車具有相同的續(xù)航里程，甚至由于其增程模式下低油耗的特性，使其續(xù)航里程更高。

4 插電式混合動力車輛前景預(yù)測

林秀麗等人對機動車( 公交車除外) 行駛里程的分布特征進行總結(jié), 得出2007年全國城市輕型客車的年均行駛里程為21 691 km[5]。按照每輛車平均使用天數(shù)為320 d計算，平均每天行駛里程為68 km左右?？烧J(rèn)為近90%的家庭用車上下班的行駛距離在70 km以內(nèi)。綜合以上分析可認(rèn)為插電式混合動力車輛使用上具有巨大的經(jīng)濟性。

我國目前正在大力發(fā)展汽車充電系統(tǒng)。比如截至2010年年底,浙江省建成有充(換)電站14所,充電樁500多個。深圳市在2011年就建設(shè)了2 329個電動汽車充電樁。上海市電力公司也制定了相應(yīng)的管理辦法對充電樁用電業(yè)務(wù)進行管理,結(jié)合規(guī)劃建設(shè)充電樁，為新能源車的市場話使用提供大有力的支持。

綜合以上分析，可以認(rèn)為，在目前政府政策引導(dǎo)和扶持的背景下，充電設(shè)施也會逐步完善，插電式混合動力車輛的使用便利性會進一步提高，補貼政策以及部門城市的機動車號牌政策也會降低購買新能源車的成本，刺激人們購買插電式混合動力車輛。同時，在電池技術(shù)沒有獲得極大突破前，純電動車的固有缺陷短期無法解決，也會使消費者更傾向購買插電式混合動力車輛這種折中選擇。另外，隨著插電式混合動力車輛技術(shù)的進一步完善，其能耗的進一步降低，也會使得消費者的使用成本進一步降低，從而刺激消費者購買。因此，可以認(rèn)為在未來5～8年內(nèi)，插電式混合動力車輛的時市場前景應(yīng)該非常樂觀，預(yù)計將實現(xiàn)爆發(fā)式的增長。

[1] 張祺. 中國石油進口依存度研究[D].武漢：武漢大學(xué)，2013.

[2] 趙海龍. 中國汽車保有量預(yù)測建模及其應(yīng)用研究[D].長沙：湖南大學(xué)，2009.

[3] 安海彥.我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)政策解讀及對策研究[J].科技管理研究，2012，(10)：29-33.

[4] 宋海清.新能源汽車補貼政策研究[D].北京：北京理工大學(xué)，2015.

[5] 林秀麗，湯大鋼，等. 中國機動車行駛里程分布規(guī)律[J].環(huán)境科學(xué)研究，2009，(22)：3.

Analysisofthedevelopmentprospectofplug-inhybridelectricvehicles

GAO Le-hong

(Automotive Engineering Research Institute, Guangzhou Automotive Group Co., Ltd., Guangzhou 511434, China)

U461.8

A

1674-8646(2017)17-0034-02

2017-05-25

高樂紅(1979-)，男，學(xué)士，助理工程師。