混合動力汽車原理及發(fā)展前景研究

1、混合動力汽車原理及發(fā)展前景研究摘要：隨著世界各國環(huán)境保護(hù)的措施越來越嚴(yán)格，替代燃油發(fā)動機(jī)汽車的方案也越來越多，例如氫能源汽車、燃料電池汽車、混合動力汽車等。但目前最有實(shí)用性價值并已有商業(yè)化運(yùn)轉(zhuǎn)的模式，只有混合動力汽車。本文主要對混合動力汽車的結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行分析，并對其發(fā)展前景進(jìn)行深入研究。而且本文分析了混合動力汽車的研究現(xiàn)狀，介紹了混合動力汽車的主要結(jié)構(gòu)形式與工作特點(diǎn)，指出了混合動力汽車目前需要解決的主要問題和采用的關(guān)鍵技術(shù)，并對其發(fā)展前景進(jìn)行了預(yù)測。關(guān)鍵詞：混合動力；工作原理；發(fā)展前景一、混合動力汽車概念1.1混合動力汽車的概念混合動力汽車（Hybrid Electrical Vehic

2、le，簡稱HEV）是指同時裝備兩種動力來源熱動力源（由傳統(tǒng)的汽油機(jī)或者柴油機(jī)產(chǎn)生）與電動力源（電池與電動機(jī)）的汽車。通過在混合動力汽車上使用電機(jī)，使得動力系統(tǒng)可以按照整車的實(shí)際運(yùn)行工況要求靈活調(diào)控，而發(fā)動機(jī)保持在綜合性能最佳的區(qū)域內(nèi)工作，從而降低油耗與排放。混合動力汽車就是在純電動汽車上加裝一套內(nèi)燃機(jī)，其目的是減少汽車的污染，提高純電動汽車的行駛里程。混合動力汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性能高，而且行駛性能優(yōu)越，混合動力汽車的發(fā)動機(jī)要使用燃油，而且在起步、加速時，由于有電動馬達(dá)的輔助，所以可以降低油耗。簡單地說，就是與同樣大小的汽車相比，燃油費(fèi)用更低。而且，輔助發(fā)動機(jī)的電動馬達(dá)可以在啟動的瞬間產(chǎn)生強(qiáng)大的動力

3、，因此，車主在享受更強(qiáng)勁的起步、加速的同時，還能實(shí)現(xiàn)較高水平的燃油經(jīng)濟(jì)性。1.2混合動力汽車的分類（1）按照推進(jìn)系統(tǒng)能量流和功率流的配置結(jié)構(gòu)關(guān)系或動力傳輸路線分類分為： 串聯(lián)式混合動力汽車(Series Hybrid Electric Vehicle，SHEV) 串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)：發(fā)動機(jī)輸出的機(jī)械能首先通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能，轉(zhuǎn)化后的電能一部分用來給蓄電池充電，另一部分經(jīng)由電動機(jī)和傳動裝置驅(qū)動車輪。盡管串 聯(lián)式混合動力的結(jié)構(gòu)簡單，但它需要三個驅(qū)動裝置：發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動機(jī)。因而，該種混合方式的車輛的效率通常較低。如果串聯(lián)式混合動力車設(shè)計時考慮到要爬長 坡，那么提供最大功率的驅(qū)動裝置的尺寸就會

4、較大；如果用作短途運(yùn)行，如當(dāng)通勤車或購物車，相應(yīng)的內(nèi)燃機(jī)/發(fā)電機(jī)裝置應(yīng)采用較低的功率。 并聯(lián)式混合動力汽車(Parallel Hybrid Electric Vehicle，PHEV) 并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)：采用發(fā)動機(jī)和電動機(jī)兩套獨(dú)立的驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動車輪。發(fā)動機(jī)和電動機(jī)通常通過不同的離合器來驅(qū)動車輪，可以采用發(fā)動機(jī)單獨(dú)驅(qū)動、電動機(jī)單獨(dú)驅(qū)動或者發(fā)動機(jī)和電動機(jī)混合驅(qū)動三種工作模式。當(dāng)發(fā)動機(jī)提供的功率大于車輛所需驅(qū)動功率時或者當(dāng)車輛制動時，電動機(jī)工作于發(fā)電機(jī)狀態(tài)，給蓄電池充電。與串聯(lián)式混合動力相比，它只需要兩個驅(qū)動裝置，即發(fā)動機(jī)和電動機(jī)。而且，在蓄電池放完電之前，如果要得到相同的性能，并聯(lián)式比串聯(lián)式的發(fā)

5、動機(jī)和電動機(jī)的尺寸要小。 混聯(lián)式(串并聯(lián))混合動力汽車(Series-parallel Hybrid Electric Vehicle，SPHEV) 混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)：在結(jié)構(gòu)上綜合了串聯(lián)式和并聯(lián)式的特點(diǎn)。與串聯(lián)式相比，它增加了機(jī)械動力的傳遞路線；與并聯(lián)式相比，它增加了電能的傳輸路線。盡管綜合了串、并聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。然而，隨著控制技術(shù)和制造技術(shù)的發(fā)展，一些現(xiàn)代混合動力電動汽車更傾向于選擇這種結(jié)構(gòu)。 復(fù)合式混合動力汽車(Complex Hybrid Electric Vehicle，CHEV) 復(fù)合式混合動力系統(tǒng)：其結(jié)構(gòu)與混聯(lián)式相似，二者主要區(qū)別是復(fù)合型中的電動機(jī)允許功率流雙向流

6、動，而混聯(lián)式中的發(fā)電機(jī)只允許功率流單向流動。雙向流動的功率流可以有更多的工作模式。復(fù)合式混合動力電動汽車同樣具有就夠復(fù)雜、成本高的缺點(diǎn)，不過，現(xiàn)在有些新型的混合動力電動汽車也采用這種雙軸驅(qū)動的復(fù)合式系統(tǒng)。 （2）按照兩種不同的能量的搭配比例不同，混合動力車輛則有四種類型，即： 微混合，也稱為“起停混合”（Micro hybrids） 在微混合動力系統(tǒng)中，電機(jī)僅作為內(nèi)燃機(jī)的啟動機(jī)/發(fā)電機(jī)使用。現(xiàn)在通常使用的啟動機(jī)/發(fā)電機(jī)系統(tǒng)是指在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的啟動電機(jī)（一般為12V）上加裝了皮帶驅(qū)動啟動電機(jī)（也就是常說的Belt-alternator Starter Generator，簡稱BSG系統(tǒng)）。該電機(jī)為

7、發(fā)電啟動(Stop-Start)一體式電動機(jī)，用來控制發(fā)動機(jī)的啟動和停止，從而取消發(fā)動機(jī)的怠速，降低了油耗和排放。從嚴(yán)格意義上來講，微混合動力系統(tǒng)的汽車不屬于真正的混合動力汽車，因?yàn)樗碾姍C(jī)并沒有為汽車行駛提供持續(xù)的動力。 輕混合，也稱輔助驅(qū)動混合（Mild hybrids） 與微混合相比，驅(qū)動車輛的兩種動力源中，依靠電池-電機(jī)功率的比例增大，內(nèi)燃機(jī)功率的比例相對減少。通常，此種混合動力系統(tǒng)采用集成啟動電機(jī)（也就是常說的Integrated Starter Generator，簡稱ISG系統(tǒng)），車輛還是以發(fā)動機(jī)為主要動力來源，助動電機(jī)被安裝在發(fā)動機(jī)和變速器之間，作為輔助動力來源與主要動力相聯(lián)。

8、當(dāng)行駛中需要更大驅(qū)動力時，它被用作電動機(jī)。當(dāng)需要重新啟動熄火的發(fā)動機(jī)時，它被用作為 一個起動機(jī)。其能夠?qū)崿F(xiàn)：在減速和制動工況下，對部分能量進(jìn)行吸收；在行駛過程中，發(fā)動機(jī)等速運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的能量可以在車輪的驅(qū)動需求和發(fā)電機(jī)的充電需求 之間進(jìn)行調(diào)節(jié)。 全混合（Full hybrids） 全混合動力系統(tǒng)是指既可以使用汽油引擎或電動機(jī)單獨(dú)驅(qū)動車輛也可以同時使 用兩種動力的汽車。它們普遍采用大容量電池以供給電動機(jī)做純電動模式運(yùn)行，同時 還具有動力切換裝置用以發(fā)動機(jī)、電動機(jī)各自動力的耦合和分離。在起步、倒車、緩 加速（如頻繁起步-停車）、低速行駛等情況下，車輛可以純電動模式行駛；急加速時，電機(jī)和內(nèi)燃機(jī)一

9、起驅(qū)動車輛，并具有制動能量回收的能力。與輕混合系統(tǒng)相比，驅(qū)動 車輛的兩種動力源中，依靠電池-電機(jī)功率的比例更大，內(nèi)燃機(jī)功率的比例更小。 插電式混合（Plugin hybrids） 插電式混合動力系統(tǒng)通過接入家用電源為系統(tǒng)中配備的充電電池充電，充電后可僅憑充電電池作為電動汽車行駛。另外，在充電電池的剩余電量用完后，并不是切換至發(fā)動機(jī)行駛模式，而是通過發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)，利用由此產(chǎn)生的電力為蓄電池充電，繼續(xù)用電動機(jī)行駛，從而形成了串聯(lián)方式的插電式混合動力車。這種混合動力汽車比全混合動力汽車有較長純電動行駛里程。該系統(tǒng)電機(jī)功率比例與純電動情況基本相同 （或稍?。瑑?nèi)燃機(jī)功率比例與全混合系統(tǒng)基本相同，電

10、池容量一般比全混合系統(tǒng)的大，比純電動車輛的小。 （3）按照運(yùn)行模式的不同，混合動力車分為： 單一模式混合動力 雙模式混合動力（Two-mode Hybrids） 雙模式混合動力系統(tǒng)的核心實(shí)質(zhì)上是一個電控可調(diào)變速箱。它利用現(xiàn)有的傳動系統(tǒng)，配有兩個電動機(jī)，可以在兩種混合動力運(yùn)行模式之間實(shí)現(xiàn)自如切換。 第一種模式適用于低速度和負(fù)荷較小的情況，這時汽車可以按照三種方式操控：僅使用電力驅(qū)動，或僅使用發(fā)動機(jī)驅(qū)動，或發(fā)動機(jī)和電力驅(qū)動的任意組合。如果在交 通擁擠，時停時走的狀態(tài)下，僅使用電力驅(qū)動，延長發(fā)動機(jī)的關(guān)閉時間，則可以實(shí)現(xiàn) 完全意義上的節(jié)油。 第二種模式主要適用于高速公路駕駛，除電力驅(qū)動輔助外，發(fā)動機(jī)可

11、以在必要時啟動全部8個汽缸，比如超車、拖載或爬坡時。第二種模式整合了尖端電子控制技術(shù)Active Fuel ManagementTM隨選排量技術(shù)、凸輪調(diào)整以及進(jìn)氣閥延遲啟閉系統(tǒng)，使發(fā) 動機(jī)的動力輸出更加靈活、有效。在雙模式混合動力系統(tǒng)下，精準(zhǔn)的控制機(jī)構(gòu)將決定汽車在特定的行駛狀態(tài)下采用何種驅(qū)動方式?？刂茩C(jī)構(gòu)輸入功率將取決于行駛時所需的扭矩，并向發(fā)動機(jī)和電動機(jī)發(fā)出相應(yīng)的指令。發(fā)動機(jī)和電動機(jī)將扭矩傳送到變速箱中的一系列齒輪，利用與傳統(tǒng)自動變速箱類似的原理將扭矩放大，從而推動汽車前進(jìn)。但與傳統(tǒng)的持續(xù)型可變變速箱不同的是，雙模式混合動力電子控制系統(tǒng)并不使用皮帶或傳送帶。兩種模式之間是同步切換，即切換模式

12、時無需改變發(fā)動機(jī)速度，從而實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)加速。四、混合動力汽車的發(fā)展前景研究4.1混合動力汽車的市場應(yīng)用自1995年起，世界各大汽車生產(chǎn)商已將研究的重點(diǎn)轉(zhuǎn)向了混合動力汽車的研究開發(fā)。日本豐田汽車公司開發(fā)了混合動力轎車。美國三大汽車公司均開發(fā)了包括轎車、面包車、貨車在內(nèi)的混合動力汽車。目前，混合動力汽車技術(shù)及市場均被看好。日本國內(nèi)擁有的混合動力電動汽車已超過7萬輛，預(yù)計在2010年將達(dá)到210萬輛。美國通用公司將在5年內(nèi)銷售100萬輛混合動力汽車。目前日本豐田汽車公司是走在混合動力汽車研發(fā)前沿的汽車公司，其后又在2001年相繼推出了混合動力面包車和皇冠轎車。到2002年底，豐田汽車公司生產(chǎn)的混合動力汽

13、車在日本國內(nèi)和海外的累計銷量均突破了10萬輛，現(xiàn)在已經(jīng)在全世界20多個國家上市銷售。豐田混合動力系統(tǒng)（THS）電子控制裝置的特點(diǎn)是：分別利用電能、汽油或兩者組合同時工作。根據(jù)車速和負(fù)荷情況，THS可以控制每種能源所提供的功率比例，以保證汽車按最有效的模式運(yùn)行。在車輛的行駛過程中，乘客對THS的轉(zhuǎn)換是感覺不到的。THS系統(tǒng)的關(guān)鍵部分是功率分流裝置。該裝置利用一套行星齒輪組將發(fā)動機(jī)功率直接傳遞到車的前輪和發(fā)電機(jī)上。電控式變速器將汽油機(jī)、發(fā)動機(jī)和電動機(jī)的功率輸出加以混合，從而達(dá)到汽車加速和減速的需要。2002年，豐田混合動力面包車投產(chǎn)，其混合動力系統(tǒng)采用了世界首次批量生產(chǎn)的電動四輪驅(qū)動力/制動力綜合

14、控制系統(tǒng)，它給混合動力汽車的行駛性能帶來了革命性的改進(jìn)。所有這些都表明豐田公司在普及混合動力系統(tǒng)的低燃耗、低排放和改進(jìn)行駛性能方面已經(jīng)走在了世界同行前列。豐田汽車公司計劃在2012年在其全部汽車產(chǎn)品上采用汽油電力混合動力發(fā)動機(jī)，以提高燃油經(jīng)濟(jì)性和降低排放污染。據(jù)統(tǒng)計，美國市場上售出混合動力汽車接近7萬輛，2002年美國的混合動力汽車市場規(guī)模達(dá)到35000輛。美國已有近20個城市在試用混合動力公共汽車。歐洲各大汽車廠商也紛紛推出了混合動力汽車。法國BE集團(tuán)先后推出了貝靈格型和薩拉型混合動力汽車。排放量較同類普通汽車降低35%，一次行程可高達(dá)1000km。國內(nèi)90年代末期開始了混合動力汽車的研發(fā)工

15、作。1999年，清華大學(xué)與廈門金龍聯(lián)合汽車工業(yè)有限公司合作研制成功國內(nèi)第一輛混合動力輕型客車。2001年底，國家863電動汽車科技公關(guān)項目正式啟動，第一批項目中主要是混合動力車，目前正在進(jìn)行當(dāng)中。一汽和東風(fēng)汽車集團(tuán)聯(lián)合在所在地的高校和研究所，在各自客車底盤上，研發(fā)混合驅(qū)動公共汽車和大型客車。此外，東風(fēng)電動汽車公司還承擔(dān)了混合動力轎車的研究開發(fā)。十五目標(biāo)是攻克關(guān)鍵技術(shù)、推出新產(chǎn)品，主要研究內(nèi)容包括：發(fā)動機(jī)、電動機(jī)、蓄電池等各種單元技術(shù)；各系統(tǒng)的電子控制技術(shù)和整車的動力系統(tǒng)優(yōu)化與控制技術(shù)，應(yīng)節(jié)省燃料50%，排放下降80%；制動能量回收技術(shù)，應(yīng)能回收30%制動能量。目前東風(fēng)電動車輛股份有限公司開發(fā)出

16、的混合動力汽車。其中，EQ7200 HEV型混合動力轎車以風(fēng)神藍(lán)鳥轎車為平臺，以滿足未來城市公務(wù)、出租用車需求為目標(biāo)，最大限度利用東風(fēng)公司現(xiàn)有產(chǎn)品平臺及社會資源開發(fā)而成，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計。主要技術(shù)參數(shù)：最高車速160km/h，鋰離子電池。EQ6110V型混合動力城市公交車采用混聯(lián) 方案，專為2008年北京奧運(yùn)會公交用車而開發(fā)。主要性能參數(shù)：采用東風(fēng)康明斯6BTA型柴油機(jī)（最大轉(zhuǎn)矩488Nm，額定轉(zhuǎn)速2200r/min）；中科院電工所研制的交流發(fā)電機(jī)，純電池電動運(yùn)行最高車速72km/h。天津清源電動車輛有限公司開發(fā)出混合動力中型客車。其主要技術(shù)特點(diǎn)：使用燃油和電力雙能源，同時兼

17、顧了傳統(tǒng)汽車的方便性和電動汽車的環(huán)保性能；排放達(dá)到歐標(biāo)準(zhǔn)，燃油經(jīng)濟(jì)性提高15%以上，適于城市和城際之間的公共交通。深圳明華環(huán)保汽車有限公司開發(fā)出混合動力電動輕型客車。其技術(shù)特點(diǎn)：采用并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)，內(nèi)燃機(jī)采用達(dá)到歐排放標(biāo)準(zhǔn)的柴油機(jī)，電動機(jī)采用國際先進(jìn)的異步交流電機(jī)，具有變頻調(diào)速的矢量控制系統(tǒng)；自身反充功能：內(nèi)燃機(jī)做動力源驅(qū)動車輛行駛中可同時通過電動機(jī)/發(fā)動機(jī)功能互換將發(fā)動機(jī)用作發(fā)電機(jī)為車載蓄電池組充電以補(bǔ)充能量，提高電驅(qū)動續(xù)駛里程。第一汽車集團(tuán)公司、美國電動車（亞洲）公司、汕頭國家電動汽車試驗(yàn)示范區(qū)三方共同合作推出一款混合動力轎車CA7180AE。該款串聯(lián)式的混合動力轎車屬中高檔，13kW

18、油機(jī)，15kW流電機(jī)，144V（105Ah）鉛酸電池，42前驅(qū)動形式，最高車速可達(dá)135km/h。4.2混合動力汽車的市場推廣情況目前從全球范圍來看，混合動力汽車已處于大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的前夕，國際、國內(nèi)的汽車企業(yè)在競相研發(fā)混合動力汽車。但要真正實(shí)現(xiàn)自主混合動力車型的普及，還有諸多障礙需要克服，包括技術(shù)上的一些關(guān)鍵難題和成本增加太多、零部件配套資源體系不成熟等。面對交通能源與環(huán)境問題的巨大挑戰(zhàn)，以能源多元化、排放潔凈化、燃料節(jié)約化為主要特征的節(jié)能與新能源汽車迅速發(fā)展，相互競爭，并引發(fā)了汽車動力的電控化和電氣化兩大技術(shù)變革，促進(jìn)了汽車能源及動力的快速轉(zhuǎn)型?；旌蟿恿ζ嚳稍诓桓淖兗扔械钠嚠a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源

19、(石油燃料)體系以及用戶對車輛使用習(xí)慣的前提下，最大限度地發(fā)揮內(nèi)燃機(jī)和純電動汽車的雙重優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到節(jié)能和環(huán)保的目的。因而被業(yè)界認(rèn)為是目前最現(xiàn)實(shí)可行且長遠(yuǎn)有效的節(jié)能環(huán)保方案?；旌蟿恿ζ嚾诤狭思冸妱悠嚭腿加推噧?yōu)點(diǎn)，較好地滿足了汽車低排放、低油耗、高性價比的綜合要求，并較好地解決了汽車節(jié)能與環(huán)保問題，因而逐漸成為世界各大汽車生產(chǎn)企業(yè)開發(fā)的熱點(diǎn)，其市場前景也越來越被看好。目前，豐田公司是混合動力汽車領(lǐng)域的佼佼者。1997年12月，日本豐田汽車公司首先在日本市場上推出了世界上第一款批量生產(chǎn)的混合動力汽車“普銳斯（PRIUS）”，該轎車于2000年7月開始出口北美，同年9月開始出口歐洲。普銳斯在達(dá)成高

20、水平的燃油經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性能的前提下，實(shí)現(xiàn)了出色的動力性和舒適性?！癙RIUS”的正式量產(chǎn)上市標(biāo)志以混合動力汽車為代表的新一輪汽車研發(fā)競爭的開始。為保持領(lǐng)先地位，豐田公司加大了對混合動力車的投入。2005年，豐田投資1000萬美元在美國肯塔基州工廠改造設(shè)備和訓(xùn)練員工，以生產(chǎn)混合動力車。2006年10月，肯塔基州工廠生產(chǎn)的第一輛佳美（Camry）混合動力家庭轎車下線，預(yù)計年產(chǎn)量為4.8萬輛。日本本田公司推出了“Insight”、“CIVIC”等混合動力汽車，福特公司緊隨其后，推出了“ESCAPE”混合動力汽車，戴克、通用、雪鐵龍、日產(chǎn)等公司也紛紛加快了混合動力技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)。普銳斯1997年在日

21、本上市后一直反應(yīng)平平，2002年的銷售量不到40000輛。2003年下半年第二代普銳斯上市，由于技術(shù)得到很大的改進(jìn)，銷量迅速增長到12萬輛。隨著油價的持續(xù)上漲，更多的消費(fèi)者開始購買節(jié)油和環(huán)保的混合動力汽車，這使得美國和日本混合動力汽車市場率先經(jīng)歷了“井噴式”增長。2005年，混合動力汽車的全球銷量增長到45萬輛，是2003年的近4倍。2000年以來，美國混合動力車市場實(shí)現(xiàn)了大幅增長。在美國市場，2004年混合動力汽車的銷售量僅為5萬輛，而2005年的銷售量快速增長到20.5萬輛，占全部新車銷量的1.2%。從1997年到2006年，豐田已在全球銷售75萬輛普銳斯、雷克薩斯等品牌的混合動力車，占有

22、混合動力汽車市場近70%的份額。2006年，豐田汽車公司在美國市場上推出了4款從現(xiàn)有車型改造成的混合動力汽車，這些混合動力汽車的外形、操控以及車內(nèi)的設(shè)備和普通車完全一樣。豐田的目標(biāo)是最終將推出旗下幾乎所有車型的混合動力版，并在2012年把混合動力汽車的產(chǎn)量提高到100萬輛。豐田公司預(yù)測，在未來的10年內(nèi)，其在美國的全部轎車銷量中，混合動力車型將占有25%的市場份額。4.3混合動力汽車面臨的問題環(huán)境污染問題全世界都很關(guān)注，如何保持良好的生態(tài)環(huán)境，維護(hù)人類自身和子孫后代的健康，是全人類共同的責(zé)任。推出更加節(jié)能減排的汽車產(chǎn)品是所有汽車生產(chǎn)廠商的愿望。目前世界范圍內(nèi)，豐田、本田、別克等公司均有成熟的混

23、合動力車型，在我國市場上的混合動力車型相對較少，主要為車田的普瑞斯、本田思域Hybrid、別克君越ECO-Hybrid、雷克薩斯LS600hL、奔馳S400、奇瑞混合動力A5 BSG等車型，目前的市場銷售狀況一般，消費(fèi)者評論褒貶不一。(1)混合動力車輛價格偏高制約消費(fèi)者的購買力。以普銳斯為例。目前由于技術(shù)限制，普銳斯售價一直偏高，在國外和國內(nèi)的售價上相差也較大。一輛普瑞斯在日本的售價相當(dāng)于人民幣16萬元，比同級別汽油車僅貴3萬元人民幣，在獲得部分政府補(bǔ)貼后，價格相當(dāng)；但在我國售價要30萬元左右。雖然能降低油耗，但節(jié)省下的錢并不能抵消消費(fèi)者的購車款。故有“普銳斯PRIUS所節(jié)省的汽油的價值遠(yuǎn)低于

24、普銳斯PRIUS比同級別全汽油車高出的價值”之說。據(jù)調(diào)查，中國的汽車消費(fèi)主要還是傾向于經(jīng)濟(jì)型車輛，偏高的售價讓普通消費(fèi)者對混合動力車望而卻步。(2)新能源汽車的開發(fā)研究對混合動力汽車的發(fā)展有一定影響。石油資源的日漸短缺，人們越來越多地將目光投入到新興能源的開發(fā)上。目前已經(jīng)獲得認(rèn)可的石油替代能源有：電能、氫氣、醇類、天然氣、液化石油氣、生物質(zhì)能和二甲醚等，其中有些已經(jīng)獲得了一定的應(yīng)用。尤其電動汽車作為一種零排放、高效率、結(jié)構(gòu)簡單及維修、使用方便的汽車，無疑是交通運(yùn)輸工具的最佳選擇。汽車廠商將更多的人力資源和資金投入新能源汽車的開發(fā)和研究，一旦新能源技術(shù)有了較大的突破，對混合動力汽車的發(fā)展將有著一

25、定的制約?；旌蟿恿ζ囈M(jìn)入實(shí)用化，需要具備高比能量和高比功率的能量儲存裝置，低成本、高效率的功率電子設(shè)備和燃料經(jīng)濟(jì)性 高排放低的發(fā)動機(jī)。所面臨的關(guān)鍵性技術(shù)和需要解決的問題包括一下幾個方面。第一，內(nèi)燃機(jī)與電機(jī)最優(yōu)耦合功率分配比的控制和實(shí)現(xiàn)、功率分配裝置及其與變速器一體化的設(shè)計。混合動力汽車發(fā)動機(jī)頻繁啟動、關(guān)閉，使驅(qū)動系統(tǒng)和附件的電能管理變得復(fù)雜，因此需要先進(jìn)的檢測和控制系統(tǒng)；現(xiàn)有的以熱力發(fā)動機(jī)為主的混合動力單元在將燃油轉(zhuǎn)化為有用功的同時，需要提高轉(zhuǎn)化效率，同時還要滿足嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。第二，電池性能的提高。能量儲存裝置要具有較高的比功率，以滿足汽車加速和爬坡時對大功率的需要；同時，要有較高的比能

26、量、較長的使用壽命和低廉的制造成本。第三，減小電力電子器件尺寸、減輕質(zhì)量和降低制造成本?；旌蟿恿ζ嚨漠a(chǎn)業(yè)化發(fā)展，依賴于上述電動汽車配套的一次或二次動力電池技術(shù)的進(jìn)步或突破，也有賴于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)技術(shù)提高，更重要的是完善驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的系統(tǒng)集成。第四，電力驅(qū)動系統(tǒng)。電機(jī)必須要具有良好的可控性和容錯能力，以及具有低噪聲、高效率的特點(diǎn)。4.4混合動力汽車的前景與展望汽車動力系統(tǒng)是一個完整的體系，包括燃料、發(fā)動機(jī)、動力傳動系統(tǒng)三個主要層次。根據(jù)生命周期循環(huán)分析，從油井到車輪的效率來看，源于石油的最佳組合是：汽油/柴油內(nèi)燃機(jī)混合動力；源于天然氣、煤的氫燃料電池及其混合動力可與合成燃料內(nèi)燃機(jī)及其混合動力

27、競爭。近年來，汽車動力系統(tǒng)最大的突破是混合動力技術(shù)，它為汽車動力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型奠定了基礎(chǔ)平臺。4.4.1混合動力汽車的市場混合動力電動汽車比較純電動汽車和原動機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)電池的數(shù)量減少，因此混合動力電動汽車自身質(zhì)量可減輕。輔助動力單元(APU)的選用使汽車的續(xù)駛里程與動力性能可以達(dá)到內(nèi)燃機(jī)汽車的水平。(2)混合動力汽車廢氣排放量低，符合“低碳經(jīng)濟(jì)”的發(fā)展規(guī)律。面對全球氣候變化，急需世界各國協(xié)同減低或控制二氧化碳排放，“低碳經(jīng)濟(jì)”在這種形勢下應(yīng)運(yùn)而生。所謂“低碳經(jīng)濟(jì)”是指在可持續(xù)發(fā)展理念指導(dǎo)下，通過技術(shù)創(chuàng)新、制度創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、新能源開發(fā)等多種手段，盡可能地減少煤炭、石油等高碳能源消耗，減

28、少溫室氣體排放，達(dá)到經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)雙贏的一種經(jīng)濟(jì)發(fā)展形態(tài)。低碳經(jīng)濟(jì)是以低能耗、低污染、低排放為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)模式。據(jù)資料顯示，混合動力汽車的混合動力裝置發(fā)揮發(fā)動機(jī)持續(xù)工作時間長，動力性好的優(yōu)點(diǎn)，又可以充分利用電動機(jī)無污染、低噪聲的好處，二者“并肩戰(zhàn)斗”，取長補(bǔ)短，使汽車的熱效率提高10%以上，廢氣排放改善30%以上，大大降低污染，符合“低碳經(jīng)濟(jì)”低污染發(fā)展規(guī)律。(3)雖然原動機(jī)會有排放產(chǎn)生，但是由于原動機(jī)主要工作在最佳工況點(diǎn)附近，因而大大減少了汽車上內(nèi)燃機(jī)變工況(特別是低速、怠速)時的排放，由于可回收制動能量，使得混合動力電動汽車成為較低排放的節(jié)能汽車。(4)借助原動機(jī)輸出的動力直接帶

29、動車內(nèi)空調(diào)、暖風(fēng)、真空助力器、動力轉(zhuǎn)向等汽車電器附件，無需再消耗電池組內(nèi)有限的電能。在某些對汽車排放嚴(yán)格限制的地區(qū)(如商業(yè)區(qū)、旅游區(qū)、居民小區(qū)等)，混合動力電動汽車可以關(guān)閉APU，由純電力方式驅(qū)動，成為零排放的電動汽車。(5)在能源短缺的大環(huán)境下，混合動力汽車的發(fā)展符合社會發(fā)展的趨勢。能源危機(jī)問題已經(jīng)是世界范圍內(nèi)的共性問題。盡管混合動力并不是汽車替代能源措施的最終解決方案，但在最終解決方案未定論前，它的出現(xiàn)讓人們?yōu)橹老病２⑶乙呀?jīng)確確實(shí)實(shí)在節(jié)能技術(shù)上有所作為。混合動力技術(shù)的問世，是現(xiàn)階段解決能源問題的有效措施，符合社會節(jié)能環(huán)保的發(fā)展趨勢。電能的取得比石油更為簡單，成本更低，利用各種方式獲得電源

30、來供給電力汽車的使用，讓汽車的使用成本更低，同時由于電動汽車的環(huán)保性，將令它成為新時代的交通工具的代表，廣受世界各國人民的喜歡，這也就注定它擁有龐大的市場。4.4.2成熟的混合動力汽車技術(shù)混合動力汽車的動力系統(tǒng)的全面改進(jìn)，各種高新技術(shù)開始在混合動力汽車上應(yīng)用，主要技術(shù)包括：燃油動力與電動動力系統(tǒng)集成優(yōu)化技術(shù)不斷取得進(jìn)展，節(jié)能效果不斷提高；高性能鋰離子電池、鎳氫電池取代傳統(tǒng)的鉛酸電池；高效的一體化電力驅(qū)動系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的直流電機(jī)；電動輔助系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用提高了整車能量利用效率和性能；網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的應(yīng)用促進(jìn)了混合動力汽車的模塊化和智能化；輕量化技術(shù)和電器結(jié)構(gòu)安全性技術(shù)得到了系統(tǒng)應(yīng)用。在混合動力技術(shù)的發(fā)展上

31、，表現(xiàn)出明顯的模塊化和平臺化趨勢，轎車混合動力系統(tǒng)的模塊化愈加明顯，逐步推進(jìn)汽車動力的電氣化。從只具備自動啟停、怠速關(guān)機(jī)功能的“微混合”、以并聯(lián)式混合動力發(fā)動機(jī)為主體的“輕混合”和以混聯(lián)式為特征的“強(qiáng)混合”，隨著電功率的比例逐步提高，混合程度不斷提高，最終過渡到可充電式的串聯(lián)式“全混合”方式。城市客車混合動力系統(tǒng)出現(xiàn)平臺化趨勢，發(fā)電機(jī)組+驅(qū)動電機(jī)+儲能裝置，構(gòu)成了混合動力系統(tǒng)的基本技術(shù)平臺。通過換用不同的發(fā)電機(jī)組即APU，從汽、柴油內(nèi)燃機(jī)到氣體燃料發(fā)動機(jī)各種不同的能源動力轉(zhuǎn)化裝置，形成油電、氣電等各種不同混合動力系統(tǒng)，促進(jìn)了動力系統(tǒng)的平穩(wěn)過渡與轉(zhuǎn)型。 4.4.3混合動力汽車市場推廣政策混合動力

32、汽車節(jié)能和環(huán)保效果明顯，得到快速發(fā)展，并在各國優(yōu)惠政策的鼓勵下，逐步進(jìn)入商業(yè)化推廣應(yīng)用階段。大型汽車公司紛紛推出具有各自特色的混合動力汽車。目前已批量銷售的混合動力汽車包括豐田公司PRIUS、本田公司Insight、Civic、福特公司的Escape等轎車和Orion Bus 、Nova Bus、HIMR客車等。2007年，美國市場上銷售的混合動力車達(dá)到40多萬輛，占新車總銷售量的3%。我國在“863”計劃重大專項中共投入20億元的研發(fā)經(jīng)費(fèi)，支持混合動力汽車關(guān)鍵技術(shù)、平臺集成技術(shù)以及整車和關(guān)鍵零部件的開發(fā)。國家發(fā)展和改革委員會于2007年11月1日頒布實(shí)施的新能源汽車生產(chǎn)準(zhǔn)入管理規(guī)則為各種電動

33、汽車的推廣應(yīng)用掃清了政策障礙。規(guī)則根據(jù)混合動力汽車特點(diǎn)和技術(shù)成熟度，規(guī)劃了推廣應(yīng)用的范圍和條件。在歐美一些國家以及日本等國，個人購買節(jié)能環(huán)保型車輛，政府都有一定程度的資金補(bǔ)貼，使得混合動力汽車的購車價與普通的燃油車車價接近。政策的鼓勵對混合動力車的市場推進(jìn)有著推波助瀾的作用。在我國，對節(jié)能環(huán)保車輛也有一定的政策鼓勵，如2009年2月7日下發(fā)的節(jié)能與新能源汽車示范推廣財政補(bǔ)助資金管理暫行辦法，在公共服務(wù)用乘用車和輕型商用車方面，節(jié)油率在40%以上的混合動力汽車，每輛可獲5萬元補(bǔ)貼。4.4.4我國混合動力汽車發(fā)展概況在混合動力汽車方面，首先在乘用車上推廣使用具有怠速停車功能和啟動電機(jī)，發(fā)電機(jī)一體化的輕度混合動力轎車技術(shù)，將其應(yīng)用到使用率較高的領(lǐng)域，如城市出租車；其次是在城市公交車輛上推廣應(yīng)用具有制動能量回收功能的混合動力，逐步擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。混合動力汽車技術(shù)基本成熟，以BSG和ISG為代表的輕度混合動力汽車具備產(chǎn)業(yè)化條件。2007年11月底，10輛奇瑞B(yǎng)SG混合動力轎車率先銷售到奇瑞出租車公司，計劃單車運(yùn)行10萬公里以上