混合动力汽车将先进的内燃机、电机、能量储存装置和电控系统结合起来,其综合了传统发动机驱动和电动的优点,克服了纯电动汽车在动力电池、续驶里程等方面的缺陷,在提供与当下传统内燃机几乎相同动力性的同时,燃油经济性获得明显改善,排放大大降低。

常常所说的混合动力通常是指油电混合动力,即燃料和电能的混合。混合动力汽车是有电动马达作为发动机的辅助动力驱动汽车。基本优点混合动力汽车的燃油经济性能高,并且行驶性能优越,混合动力汽车的发动机要使用燃油,并且在起步、加速时,由于有电动马达的辅助,因此可以减少油耗,轻松地说,就是与相同大小的汽车相对比,燃油费用更低。并且,辅助发动机的电动马达可以在启动的瞬间产生强大的动力,因此,车主可以享受更强劲的起步、加速。同一时间,还能达到较大水准的燃油经济性。混合动力汽车发展历史这时全世界上已有70余种车型的燃料电池汽车问世,在国外最热门、销量最大的新能源车就是混合动力汽车。1997年,第一款量产混合动力车普锐斯推向日本市场,当年售出18000辆。1999年,本田混合动力双门小车insight在美国推出,受到好评。2007年年底,美国权威机构Autodata的统计数据显示,2007年10月份美国混合动力车的销售量与上一年相对比,同期增长了30个百分点,销售量为24443辆。混合动力车型甚至成了平淡的美国汽车市场的一大亮点:2007年,美国市场销售混合动力车型超过30万辆。2007年5月17日,丰田混合动力车全世界共计销售突破100万辆。“领跑者”——日本车企在欧美把重点放在比较远的氢动力、或者很现实地加强传统发动机技术之时,日本车企在混合动力上的成就让它们这时成为新能源的领跑者,这时,丰田的混合动力车在全世界的销量已超过了120万辆。业内,普遍以为使用氢动力是汽车发展的理想目标,而混合动力被以为是这时最好的过渡产品,丰田、本田在这个领域大有所获,不仅得到了商业利益,也收获了环保节能的美誉。混合动力汽车的种类这时重点有3种。并联方法并联方法一种是以发动机为主动力,电动马达作为辅助动力的“并联方法”。(Parallel
Hybrid)这种方法重点以发动机驱动行驶,采用电动马达所具有的再启动时产生强大动力的特征,在汽车起步、加速等发动机燃油消耗较大时,用电动马达辅助驱动的方法来减少发动机的油耗。这种方法的结构比较轻松,只需要在汽车上增长电动马达和电瓶。串联、并联方法此外一种是,在低速时只靠电动马达驱动行驶,速度加强时发动机和电动马达相配合驱动的“串联、并联方法”。(Fuel
Cell)启动和低速时是只靠电动马达驱动行驶汽车配件网消息,当速度加强时,由发动机和电动马达一起高效地分担动力,这种方法需要动力分担装置和发电机等,因此结构复杂。串联方法还有一种是只用电动马达驱动行驶的电动汽车“串联方法”。(Series
Hybrid)发动机只作为动力源,汽车只靠电动马达驱动行驶,驱动系统只是电动马达,但由于相同需要安装燃料发动机,因此也是混合动力汽车的一种。从对电能的依赖程度,混合动力包括弱混合动力MILD
HYBRID(也叫轻度混合动力,软混合动力,微混合动力等),中度混合动力,重度混合动力FULL
HYBRID(也叫全混合动力,强混合动力等),插电混合动力PLUG IN
HYBRID.弱混常用BSG皮带传送启动/发电技术,比如奇瑞A5的BSG款,常常节油10%以下,电机不直接参与驱动,重点用在启动和回收制动能量。中混常用ISG内置安装曲轴启动/发电技术,比如别克君越EcoHybrid,常常节油20%左右。强混合动力代表产品为TOYOTA
PRIUS,可节油40%。插电混合动力,将供应更好的节油比重,但将消耗一定的电能,比如大众高尔夫TwinDrive的测试数据,每百公里8度电和2.5的油耗。构成部分混合动力电动汽车的动力系统重点由控制系统、驱动系统、辅助动力系统和电池组等部分构成。以串联混合动力电动汽车为例子,介绍一下混合动力电动汽车的工作原理。混合动力汽车(Hybrid
Electrical
Vehicle,简称HEV)是指同一时间装备两种动力来源——热动力源(由传统的汽油机或者柴油机产生)与电动力源的汽车。通过在混合动力汽车上使用电机,使得动力系统可以依照整车的实际运作工况要求灵活调控,而发动机保持在综合性能最好的区域内工作,以便减少油耗与排放。汽车废气排放和能源成本问题一直备受注意,混合动力汽车和电动汽车被看作是一种自然的发展目标。通过了解整个混合动力和电动汽车传动系统的能量消耗的详细分析,以及传动系统内部各个相关部件的运作状态,可以最大程度的优化汽车的设计,以便达到改进油耗的目标。混合动力电动汽车的动力系统重点由控制系统、驱动系统、辅助动力系统和电池组等部分构成。以串联混合动力电动汽车为例子,介绍一下混合动力电动汽车的工作原理。在车辆行驶之初,蓄电池处于电量饱满状态,其能量输出可以满足车辆要求,辅助动力系统不需要工作。电池电量低于60%时,辅助动力系统起动:当车辆能量需要较大时,辅助动力系统与蓄电池组同一时间为驱动系统供应能量;当车辆能量需要较小时,辅助动力系统为驱动系统供应能量的同一时间,还给蓄电池组进行充电。由于蓄电池组的存在,使发动机工作在一个相对稳定的工况,使其排放得到改进。混合动力汽车使用能够满足汽车巡航需要的较小发动机,依靠电动机或其它辅助装置供应加速与爬坡所需的附加动力。其结果是加强了总体效率,同一时间并未牺牲性能。混合动力车设计成可回收制动能量。在传统汽车中,当司机踩制动时,这种本可用来给汽车加速的能量作为热量被白白扔掉了。而混合动力车却能大部分回收这些能量,并将其暂时贮存起来供加速时再用。当司机想要有最大的加速度时,汽油发动机和电动机并联工作,供应可与强大的汽油发动机相当的起步性能。在对加速性要求不太高的场合,混合动力车可以单靠电机行驶,或者单靠汽油发动机行驶,或者二者结合以获得最大的效率。比如在公路上巡航时使用汽油发动机。而在低速行驶时,可以单靠电机拖动,不用汽油发动机辅助。即使在发动机关闭时电动转向助力系统仍可保持操纵功能,供应比传统液压系统更大的效率。混合动力系统的分类联结方法分类A、根据混合动力驱动的联结方法,混合动力系统重点分为以下三类:一是串联式混合动力系统。串联式混合动力系统通常由内燃机直接带动发电机发电,产生的电能通过控制单元传到电池,再由电池传输给电机转化为动能,最终通过变速机构来驱动汽车。在这种联结方法下,电池就象一个水库,只是调节的对象不是水量,而是电能。电池对在发电机产生的能量和电动机需要的能量之间进行调节,以便确保车辆正常工作。这种动力系统在城市公交上的使用比较多,轿车上很少使用。二是并联式混合动力系统。并联式混合动力系统有两套驱动系统:传统的内燃机系统和电机驱动系统。两个系统既可以同一时间协调工作,也可以各自单独工作驱动汽车。这种系统适用在多种不同的行驶工况,特别适用在复杂的路况。该联结方法结构轻松,成本低。本田的Accord和Civic使用的是并联式联结方法。三是混联式混合动力系统。混联式混合动力系统的特征在于内燃机系统和电机驱动系统各有一套机械变速机构,两套机构或通过齿轮系,或使用行星轮式结构结合在一起,以便综合调节内燃机与电动机之间的转速关系。与并联式混合动力系统相对比,混联式动力系统可以更加灵活地根据工况来调节内燃机的功率输出和电机的运作。此联结方法系统复杂,成本高。Prius使用的是混联式联结方法。混合度分类B、根据在混合动力系统中,电机的输出功率在整个系统输出功率中占的比重,也就是常说的混合度的不同,混合动力系统还可以分为以下四类:一是微混合动力系统。代表的车型是PSA的混合动力版C3和丰田的混合动力版Vitz.这种混合动力系统在传统内燃机上的启动电机上加装了皮带驱动启动电机(也就是常说的Belt-alternator
Starter
Generator,简称BSG系统)。该电机为发电启动(Stop-Start)一体式电动机,用来控制发动机的启动和停止,以便取消了发动机的怠速,减少了油耗和排放。从严格意义上来讲,这种微混合动力系统的汽车不属于真正的混合动力汽车,由于它的电机并没有为汽车行驶供应持续的动力。在微混合动力系统里,电机的电压常常有两种:12v
和42v.其中42v重点用在柴油混合动力系统。二是轻混合动力系统。代表车型是通用的混合动力皮卡车。该混合动力系统使用了集成启动电机(也就是常说的Integrated
Starter
Generator,简称ISG系统)。与微混合动力系统相对比,轻混合动力系统除了能够达到用发电机控制发动机的启动和停止,还能够达到:在减速和制动工况下,对部分能量进行吸收;在行驶阶段中,发动机等速运作,发动机产生的能量可以在车轮的驱动需要和发电机的充电需要之间进行调节。轻混合动力系统的混合度通常在20%以下。三是中混合动力系统。本田旗下混合动力的Insight,Accord
和Civic都属于这种系统。该混合动力系统相同使用了ISG系统。与轻度混合动力系统不同,中混合动力系统使用的是高压电机。此外,中混合动力系统还增长了一个功能:在汽车处于加速或者大负荷工况时,电动机能够辅助驱动车轮,以便补充发动机本身动力输出的不足,以便更好的加强整车的性能。这种系统的混合程度较大,可以达到30%左右,这时技术已成熟,使用多。四是完全混合动力系统。丰田的Prius
和将来的Estima属于完全混合动力系统。该系统使用了272-650v的高压启动电机,混合程度更高。与中混合动力系统相对比,完全混合动力系统的混合度可以达到甚至超过50%。技术的发展将使得完全混合动力系统慢慢成为混合动力技术的重点发展方向。以上各种不同的混合方法,都能在一定程度上减少成本和排放。各大汽车厂商在过去的十几年,通过持续的研制投入,试验总结,商业使用,构成了各自的混合动力技术之道,而在市场上的表现也是各具特色。

如果按照内燃机使用燃料的不同,混合动力系统主要有如下形式:即油/电混合、气/电混合。由于燃料电池电动汽车的研发,当前在国际及中国又出现了一种崭新形式的、包含两种不同动力系统的汽车,即以燃料电池发动机/蓄电池为动力的电动汽车。此种汽车,按照驱动形式,可成为完全的电动汽车。若从包含两种不同形式的动力系统角度上看,那么亦可以叫做混合动力汽车。当然,它已经不是传统意义上的混合动力汽车了。

众所周知,发展新能源汽车需要完备的基础设施,而此又不是在短时间内可以完成的,是一个缓慢、渐次的过程。混合动力汽车技术方案构思的高明之处在于,兼顾传统汽车和电动汽车的优越性,保证传统汽车依赖石油向新型能源时代以较低的代价平稳过渡。并且,在过渡时期,混合动力汽车更适宜及时吸收传统汽柴油汽车技术进步成果和电动汽车技术攻关取得的新成果。由此,也就能不间断的自我完善,提高使用的适用性。既然该过渡大约有半个世纪之久,则混合动力汽车作为一种“桥”的存在,在未来一个较长的时期内就将具有重大价值和重要意义,而非某些人所说的是权宜之计。

混合动力汽车按混合方式不同,可以分为串联式、并联式和混联式三种。按照混合度(即电机功率与燃油机功率之比或使用电的比例与使用燃油或燃气的比例)的不同,有可以分为微混合、轻度混合、中度混合、重度混合等。业界普遍认为,混合动力汽车的基本技术已经成熟,并达到使用阶段,发展前景甚为确定,总体上看呈明朗化趋势。

自20世纪90年代初期以来,世界各发达国家及大型汽车公司竞相研发混合动力汽车技术,尤以日本汽车企业的成绩最为突出。据称,在2000~2005年间,全球混合动力汽车产量增长了近6倍之多,而在增加的产量中,丰田和本田占有很高的比例。紧随丰田和本田,通用、福特以及欧洲多数大型汽车公司也纷纷向市场推出各种类型的混合动力汽车。

现阶段,在世界范围内,以美国市场对混合动力汽车的需求最强劲。2006年,这一类汽车总销量达到25.6万辆,与上一年相比,增长了23%。至2010年,美国市场的混合动力汽车销量将大幅增加到177.5万辆。

高效率的混合动力

按照欧盟分析,在燃用各种不同燃料或使用不同能源的汽车当中,以混合动力汽车的燃料总效率为最高,其次为天然气合成油,天然气和LPG汽车排第三名。就混合动力汽车在形式阶段的能源利用效率而言,其节能效果也十分突出。混合动力汽车拥有两套动力系统,虽然有使机构复杂的消极一面,但更加有使两套系统优势叠加的积极一面。正因为是两套动力系统,因此就可以将每一种系统都设计得更小、更紧凑一些,使之优化到最佳状态,由于混合动力汽车的内燃机动力部分,通常采用的是较小排量、性能更优的发动机,多数时间是在高效率区间的稳定状态下运行,燃油经济性较高,再结合采取制动能量回收等措施,该种汽车与传统燃油汽车相比,能量利用率可以提高40%以上。

据有关研究称,当前在美、日市场上投入使用的混合动力轿车和SUV等,与同类型的传统汽车相比,日常使用时,节油率在20%~40%不等。在中国,经过测试普锐斯混合动力轿车与装用汽油机的Corolla相比,在百公里油耗上普锐斯平均节油率为40%。

事实证明,混合动力汽车的燃油率几乎与汽车功率的混合度成正比上升。因此,从长远看,研发全混合式汽车是必然趋势,尤其是外接充电式混合动力汽车,其以工薪阶层市区上下班逮捕工具为主要市场目标。近年来,在西方发达国家备受青睐,节油率可达50%~60%。

lom599手机版页面,相较于传统汽车,混合动力汽车环保优势较大。丰田与本田在美国正式上市的混合动力轿车,其排放均达到该国超低排放标准要求,即相对于传统汽车而言,降低排放80%以上。按照瑞士联邦材料测试与研究实验室的测试结果,开发清洁高效的混合动力汽车与同类型汽车相比,可节油20%,二氧化碳排放减少45%。外接充电式混合动力汽车减排效果非常突出。若将1.4万美元的传统乘用车改为PHEV,二氧化碳较原来下降40%,氮氧化物减少35%。

中国按照863重大科技专项安排而研发制造的各类型混合动力汽车,环保性也比较明显。依照目前的试验和示范运行结果,降低排放35%~50%不等,可满足欧3标准要求。

商业推广之难

现今,虽然混合动力汽车技术已经比较成熟,但由于两套动力系统比较复杂,再加上需要安装与之相匹配的控制系统等,成本增加较多,其以比较优越的节油性能而节省的费用仍不足以抵消所增加的购置费用。

考虑到中国汽车消费者对车辆售价的敏感性,可以认为,在近期如果没有政府的优惠政策以及对排放法规强制性的执行和监督,则私人使用的混合动力乘用车是难以推广普及的。因此,各大汽车企业混合动力汽车的研制和市场目标皆集中到城市公交车上,这一策略是合乎中国当前的实际情况的。率先发展和推广普及混合动力公交车有以下三种可能性与优势。

首先,是市场需求潜力巨大。据统计,中国城镇居民日常出行约70%首选乘坐公交车。目前,中国公交车的年产量和保有量均已居世界第一位,市场容量非常大。

汽车,是最有可能得到政策的支持。迄今,中国城市公交车大多数是由政府补助公交企业而进行采购,其是否符合节能减排要求,将是政府考虑的一个重要采购原则。

再者,从技术角度讲,在市区工况下,公交车频繁起步,加速、制动和停车,要额外消耗许多燃油。有统计显示,这一类汽车有近50%的燃料是因为车辆频繁制动所消耗的。这就为混合动力公交车节能减排找到了用武之地。换言之,公交车装备混合动力汽车是比较划算、比较可行的。因此,公交车可作为中国推广应用混合电动车的突破口之一。以此为今后推广应用电动汽车打基础。

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