張強(qiáng) 李振亞 孟繁星 王彪 高雪

摘要：混合動(dòng)力汽車作為純電動(dòng)汽車替換內(nèi)燃機(jī)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(dòng)力性和行駛里程也能和現(xiàn)在的內(nèi)燃機(jī)汽車媲美，因而成為當(dāng)今各大汽車公司研究開發(fā)的熱點(diǎn)。國內(nèi)外汽車制造業(yè)者普遍認(rèn)為混合動(dòng)力電動(dòng)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?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車將發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、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(jī)汽車和電動(dòng)汽車的優(yōu)點(diǎn)，避免各自的不足，是當(dāng)今最具實(shí)際開發(fā)意義的低排放和低油耗汽車，所以開展混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，并且混合動(dòng)力汽車發(fā)展前景非常光明。本文闡述了目前混合動(dòng)力汽車應(yīng)用的基本型式及其特點(diǎn)，敘述了國外、國內(nèi)在混合動(dòng)力汽車方面的發(fā)展?fàn)顩r，對混合動(dòng)力汽車的進(jìn)行了展望，提出了發(fā)展混合動(dòng)力汽車的建議。

關(guān)鍵詞：混合動(dòng)力汽車；研究現(xiàn)狀；發(fā)展前景

中圖分類號：F407.471 文獻(xiàn)標(biāo)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(dāng)前普遍使用的燃油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車存在種種弊病，統(tǒng)計(jì)表明在占80%以上的道路條件下，一輛普通轎車僅利用了動(dòng)力潛能的40%，在市區(qū)還會跌至25%，更為嚴(yán)重的是排放廢氣污染環(huán)境。。

發(fā)展新能源汽車，實(shí)現(xiàn)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的新能源化，推動(dòng)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(jì)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(dòng)汽車脫穎而出。我國的“863 計(jì)劃”也已明確將電動(dòng)汽車作為重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目。在這種形勢下，美國、日本、歐洲等發(fā)達(dá)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(jì)，實(shí)現(xiàn)新一輪經(jīng)濟(jì)增長。

雖然人們普遍認(rèn)為未來是電動(dòng)汽車的天下，但是電池技術(shù)問題阻礙了電動(dòng)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(yuǎn)未達(dá)到人們所要求的數(shù)值，專家估計(jì)在10年以內(nèi)電動(dòng)汽車還無法取代燃油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車（除非燃料電池技術(shù)有重大突破）。

2、混合動(dòng)力汽車的分類

2.1混合動(dòng)力汽車的分類

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

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

2.1.1串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車（SHEV）

所謂串聯(lián)技術(shù)，需在傳統(tǒng)汽車上增加一個(gè)發(fā)電機(jī)，電池，驅(qū)動(dòng)電機(jī)，逆變器。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后持續(xù)工作在高效區(qū)，通過發(fā)電機(jī)給電池發(fā)電，而驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為整車的動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)整車運(yùn)行。由此可見，串聯(lián)混合動(dòng)力技術(shù)，需要將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，然后再將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，因?yàn)樾枰獌纱文芰哭D(zhuǎn)換，所以整體的效率會比較低，同時(shí)需要驅(qū)動(dòng)電機(jī)用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到牽引的目的，所以電池容量，發(fā)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)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(dòng)、加速、爬坡工況時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)組和電池組共同向電動(dòng)機(jī)提供電能；當(dāng)電動(dòng)車處于低速、滑行、怠速的工況時(shí)，則由電池組驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，當(dāng)電池組缺電時(shí)則由發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)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(yùn)行工況，可以將發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)整在最佳工況點(diǎn)附近穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，通過調(diào)整電池和電動(dòng)機(jī)的輸出來達(dá)到調(diào)整車速的目的。使發(fā)動(dòng)機(jī)避免了怠速和低速運(yùn)轉(zhuǎn)的工況，從而提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，減少了廢氣排放。但是它的缺點(diǎn)是能量幾經(jīng)轉(zhuǎn)換，機(jī)械效率較低。

2.1.2并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（PHEV）

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

并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)中利用HV蓄電池的電力來驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。因電動(dòng)機(jī)兼用為發(fā)電機(jī)，所以不能一邊發(fā)電一邊用來行駛。動(dòng)力的流向?yàn)椴⒙?lián)，所以稱為“并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)”。

3、國內(nèi)混合動(dòng)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(jì)初。2001年，新能源汽車研究項(xiàng)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(dòng)力車為起點(diǎn)，向氫動(dòng)力車目標(biāo)挺進(jìn)的戰(zhàn)略。2009年初，國家財(cái)政部、科技部下發(fā)《節(jié)能與新能源汽車示范推廣財(cái)政補(bǔ)助資金管理暫行辦法》，在13個(gè)城市開展節(jié)能與新能源汽車示范推廣試點(diǎn)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(diǎn)城市增至25個(gè)。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(diǎn)發(fā)展插電式混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)汽車和燃料電池汽車技術(shù)，開展插電式混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)汽車研發(fā)及大規(guī)模商業(yè)示范工程，推進(jìn)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(dòng)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(dòng)汽車相比，HE V的電壓和功率等級與電動(dòng)車類似，但蓄電池容量大大減小，因而其造價(jià)成本低于電動(dòng)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。