混合動(dòng)力汽車

　　通常所說的混合動(dòng)力汽車，一般是指油電混合動(dòng)力汽車(Hybrid Electric Vehicle，HEV)，即采用傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)(柴油機(jī)或汽油機(jī))和電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，也有的發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過改造使用其他替代燃料，例如壓縮天然氣、丙烷和乙醇燃料等。

　　混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力總成蛀牙包括發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)、蓄電池(電容)以及變速器等。按動(dòng)力總成配置和部件的組合方式不同，HEV可以分為串聯(lián)式、并聯(lián)式以及混聯(lián)式3中類型。

01串聯(lián)式HEV

圖1：串聯(lián)式HEV

　　串聯(lián)式HEV的發(fā)動(dòng)機(jī)僅僅用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，產(chǎn)生的電能供給電動(dòng)機(jī)，由電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力滿足汽車行駛要求。蓄電池(或電容)實(shí)際上起著平衡發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率和電動(dòng)機(jī)輸入功率的作用，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電功率大于電動(dòng)機(jī)所需的輸入功率時(shí)，控制器控制發(fā)電機(jī)將額外功率向蓄電池充電;當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率低于電動(dòng)機(jī)所需的功率時(shí)，蓄電池則向電動(dòng)機(jī)提供額外的電能，結(jié)構(gòu)示意圖，如上圖1所示。

02并聯(lián)式HEV

圖2：并聯(lián)式HEV

　　并聯(lián)式HEV可由發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)或者各自單獨(dú)驅(qū)動(dòng)行駛。當(dāng)電動(dòng)機(jī)只是作為輔助驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，其輸出功率可以較小，主要由發(fā)動(dòng)機(jī)提供需求功率。與串聯(lián)式結(jié)構(gòu)相比，發(fā)動(dòng)機(jī)通過機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)直接驅(qū)動(dòng)汽車，其能量的利用率相對(duì)較高，結(jié)構(gòu)示意圖如上圖2所示。

03混聯(lián)式HEV

圖3：混聯(lián)式HEV

　　混聯(lián)式HEV綜合了串聯(lián)式與并聯(lián)式的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，如圖上圖3所示，其發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率一部分通過機(jī)械傳動(dòng)送給驅(qū)動(dòng)輪，保持較高的能量利用率;另一部分則驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能則由控制策略根據(jù)汽車行駛功率的需求控制電能輸送給電動(dòng)機(jī)或蓄電池，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力矩通過動(dòng)力合成裝置傳送給驅(qū)動(dòng)輪。在汽車低速行駛時(shí)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要以串聯(lián)方式工作;當(dāng)汽車低速行駛時(shí)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要以串聯(lián)方式工作;當(dāng)汽車高速穩(wěn)定行駛時(shí)，則以并聯(lián)工作方式為主。這種結(jié)構(gòu)能較好地實(shí)現(xiàn)汽車的各項(xiàng)性能需求，發(fā)動(dòng)機(jī)的工作不受汽車行駛狀況的影響，總是在最高效率狀態(tài)下工作，實(shí)現(xiàn)了低排放及超低油耗的目的，達(dá)到驕傲的環(huán)保和節(jié)能效果，但此類汽車的控制技術(shù)較為復(fù)雜，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制造要求較高，傳動(dòng)系布置也較為困難。

01耗油量低，排放污染小

　　在HEV上采用了發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)2套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，即發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)共同組成混合動(dòng)力系統(tǒng)來驅(qū)動(dòng)車輛行駛，使車輛的燃料消耗量和廢氣中的有害氣體大量降低。目前，混合動(dòng)力轎車(相當(dāng)于普通轎車和中級(jí)轎車)的燃料消耗量在3L/100km左右，廢氣中所排放的有害氣體達(dá)到超低污染的排放要求，是21世紀(jì)初期HEV的努力目標(biāo)。

　　在HEV上所采用的發(fā)動(dòng)機(jī)功率一般要比同級(jí)別的內(nèi)燃機(jī)汽車小，但對(duì)燃料消耗量和廢氣排放的污染提出了更高的要求。除了采取各種現(xiàn)代最新技術(shù)使發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于效率最高狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)外，充分發(fā)揮電動(dòng)機(jī)的低速大轉(zhuǎn)矩的特點(diǎn)，使發(fā)動(dòng)機(jī)避開在起動(dòng)、加速和爬坡時(shí)燃料消耗量增大和廢氣排放增多的不利工況是HEV的主要特點(diǎn)。

02續(xù)駛里程長(zhǎng)，不需要地面充電設(shè)施

　　混合動(dòng)力電動(dòng)汽車既可用常規(guī)內(nèi)燃機(jī)作動(dòng)力，又可結(jié)合采用電池、電機(jī)驅(qū)動(dòng)，一次充滿油、電后，持續(xù)行駛里程可提高到500~1000km左右?；旌蟿?dòng)力驅(qū)動(dòng)車輛在運(yùn)行中，發(fā)動(dòng)機(jī)能向蓄電池組補(bǔ)充電能，因此，不需要像蓄電池電動(dòng)車那樣，停歇在車庫(kù)(或充電站點(diǎn))內(nèi)花很長(zhǎng)時(shí)間充電，同時(shí)也不需要建設(shè)地面充電設(shè)施。

03減速和制動(dòng)能量的回收

正常行駛時(shí)電池向電動(dòng)機(jī)供電(左)、減速和制動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)向電池充電(右)

　　混合動(dòng)力電動(dòng)汽車在減速和制動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)，將制動(dòng)時(shí)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能，反饋到動(dòng)力電池組中，從而使減速和制動(dòng)的能量得以回收利用。上圖(左)所示為正常行駛時(shí)電池向電動(dòng)機(jī)供電。上圖(右)所示為減速和制動(dòng)行駛時(shí)電動(dòng)機(jī)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)向電池充電。

　　按照現(xiàn)在世界電動(dòng)汽車發(fā)展趨勢(shì)，混合動(dòng)力汽車作為一個(gè)過渡產(chǎn)品在未來的30～40年內(nèi)擁有非常良好的市場(chǎng)前景，隨著技術(shù)發(fā)展，如混聯(lián)型(SPHEV)等擁有高混合度、高環(huán)保節(jié)能性能、高工況適應(yīng)性的車型將占領(lǐng)主要市場(chǎng)。

　　從目前我國(guó)電動(dòng)汽車的發(fā)展?fàn)顩r來看，消費(fèi)者能夠在理念上認(rèn)可混合動(dòng)力汽車和純電動(dòng)汽車，但是卻只有很少數(shù)人愿意購(gòu)買，主要是因?yàn)閲?guó)內(nèi)混合動(dòng)力汽車在成本、性能和方便性上的劣勢(shì)。因此，我國(guó)混合動(dòng)力汽車應(yīng)該以努力占領(lǐng)市場(chǎng)為突破口。混合動(dòng)力汽車動(dòng)力分配、電池技術(shù)和能量管理系統(tǒng)非常復(fù)雜，由此產(chǎn)生一系列問題，其一是成本過高，性價(jià)比低于燃油汽車;其二是維修困難，更復(fù)雜的汽車系統(tǒng)需要更高素質(zhì)的維修人才;其三是混合動(dòng)力汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施的缺乏，使得給電池充電非常麻煩。相對(duì)世界上其他汽車技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家，我國(guó)的汽車產(chǎn)業(yè)起步較晚，技術(shù)相對(duì)落后，部分發(fā)動(dòng)機(jī)等主要零部件甚至需要從國(guó)外進(jìn)口。因此，想要突破豐田Prius等高性價(jià)比成熟的混合動(dòng)力汽車對(duì)市場(chǎng)的壟斷，就需要國(guó)家政策的大力支持，例如對(duì)購(gòu)買國(guó)產(chǎn)混合動(dòng)力汽車實(shí)施補(bǔ)貼制度，廣泛添置電動(dòng)汽車充電站等基礎(chǔ)設(shè)施等。除了政策上的支持，最主要的是要在關(guān)鍵技術(shù)上取得突破創(chuàng)新，因此提出以下3 點(diǎn)建議。

　　1、首先應(yīng)大力發(fā)展混合動(dòng)力電池組的研發(fā)，比亞迪掌握的電池組技術(shù)在性能上已經(jīng)能基本滿足要求，目前應(yīng)著力于降低電池成本，盡早實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

　　2、繼續(xù)大力發(fā)展應(yīng)用于城市公交車的混合動(dòng)力系統(tǒng)。由于國(guó)內(nèi)技術(shù)相對(duì)落后，小型家用混合動(dòng)力汽車難以在近期實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。因此將混合動(dòng)力模式應(yīng)用于城市公交車，從混合動(dòng)力客車的研發(fā)中積累經(jīng)驗(yàn)解決問題是一條很好的途徑。

　　3、著力于動(dòng)力復(fù)合裝置的研發(fā)。無論是對(duì)并聯(lián)式混合動(dòng)力(PHEV)還是混聯(lián)式混合動(dòng)力(SPHEV)，其動(dòng)力復(fù)合裝置都是至關(guān)重要的。只要擁有自主開發(fā)的高效能的動(dòng)力復(fù)合裝置，就可以大大削減混合動(dòng)力汽車的生產(chǎn)成本，極大地促進(jìn)產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。

　　未來電動(dòng)汽車將逐步取代燃油汽車占領(lǐng)汽車市場(chǎng)，在這之前，市場(chǎng)將被各種耗油少、高效能、高環(huán)保性的混合動(dòng)力車型占領(lǐng)。所以盡早占領(lǐng)市場(chǎng)份額至關(guān)重要，我國(guó)應(yīng)加速混合動(dòng)力汽車的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化速度。