混合動力汽車初步研究

【摘 要】本文分析了我國混合動力汽車的發展現狀，介紹了混合動力汽車的主要結構形式與工作特點，指出混合動力汽車目前需要解決的主要問題和采用的關鍵技術，并對其發展前景進行了預測。

【關鍵詞】汽車 混合動力 研究

【中圖分類號】U461 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2012）24-0181-01

一 我國混合動力系統的發展概況

目前，中國發展混合動力汽車是發展純動力汽車乃至燃料電池汽車的必由之路。雖然各國發展新能源汽車的戰略各異，但短期內，混合動力汽車市場仍是各路車企競爭的高地。要真正發展好新能源汽車，需要國家政策的支持，需要技術研發的投入，還需要基礎設施的完善及概念的推廣，它對整個汽車行業增強國際市場競爭力有著戰略性的意義。

二 混合動力汽車的結構特點

混合動力汽車是指車上裝有兩個以上動力源（設有電機驅動），符合汽車道路交通、安全法規的汽車。車載動力源有多種：蓄電池、燃料電池、太陽能電池、內燃機車的發電機組。當前混合動力汽車一般是指內燃機車發電機再加上蓄電池的電動汽車。混合動力汽車按發動機和電動機的耦合方式不同，可分為串聯式混合動力汽車（SHFV）、并聯式混合動力汽車（PHEV）、混聯式（串、并聯式）混合動力汽車（PSHEV）三種形式。

三 混合動力汽車的關鍵技術及仍需攻關的難題

1.混合動力汽車的關鍵技術

當前，混合動力汽車動力系統的高新技術已經逐步得到了應用。這些主要技術包括：燃油動力與電動動力系統集成優化技術不斷取得進展，節能效果不斷提高；高性能鋰離子電池、鎳氫電池取代傳統的鉛酸電池；高效的一體化電力驅動系統取代傳統的直流電機；電動輔助系統的廣泛應用提高了整車能量利用效率和性能；網絡系統的應用促進了混合動力汽車的模塊化和智能化；輕量化技術和電器結構安全性技術得到了系統應用。在混合動力技術的發展上，表現出明顯的模塊化和平臺化趨勢。

轎車混合動力系統的模塊化愈加明顯，這逐步推進了汽車動力的電氣化。從只具備自動啟停、怠速關機功能的“微混合”到以并聯式混合動力發動機為主體的“輕混合”再到以混聯式為特征的“強混合”，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式“全混合”方式。

城市客車混合動力系統出現平臺化趨勢。發電機組+驅動電機+儲能裝置，構成了混合動力系統的基本技術平臺。通過換用不同的發電機組，即APU，從汽油、柴油內燃機到氣體燃料發動機各種不同的能源動力轉化裝置形成油—電、氣—電等各種不同混合動力系統，促進了動力系統的平穩過渡與轉型。

2.混合動力汽車還需攻關的難題

第一，控制系統。這里的控制系統是指汽車動力總成集中控制系統，它是整車正常行駛的核心單元。混合動力汽車的控制需要根據轉速、負荷及車速等信息和相關設備的狀態確定發動機與電動機的功率分配策略，即當汽車的負荷給定后，首先要確定發動機與電動機輸出功率的比例，以保證滿足汽車動力性、經濟性、排放性等性能指標的要求。為了滿足混合動力汽車（包括駕駛性等）的要求，需要設計與混合動力系統相適應的控制系統和控制策略。

第二，混合動力汽車控制策略。由于各種混合動力電動汽車結構上的差異，因而需要不同的控制策略來調節和控制功率流在不同元件間的流動，其目的是為了達到四個主要目標：即最佳的燃油經濟性；最低的排放；最低的系統成本；最好的驅動性能。

第三，內燃機。經過一百多年的發展，車用內燃機在動力性、經濟性及排放控制方面獲得了極大改善。近年來，電控燃油噴射、排氣再循環、增壓中冷、可變進氣渦輪、高壓共軌和催化后處理等技術的應用，更使汽車的性能飛速提高，因此，作為一種成熟的動力設備，內燃機在混合動力電動汽車上的應用難度不大。由于可移動性能好、比功率大、熱效率也較高，因此，內燃機仍然是影響整車效率和性能的關鍵設備。

第四，混合動力汽車用電池的開發研制及充電特性和電池管理系統的研究。蓄電池是混合動力電動汽車發展的關鍵技術，也是提高整車性能和降低成本的重要發展方向。蓄電池技術存在以下問題：一是比能量相對不足，因而成本較高，比能量值越高，汽車經濟性越好；二是蓄電池的壽命相對較短。當前蓄電池壽命一般為充放電1000次左右，比整車壽命低得多。另外，蓄電池的應用還涉及充電時間較長、電池荷電狀態（SOC）判別等問題，這些都不同程度地影響整車性能。

第五，高效低成本輔助動力單元（APU）的研制。適用于混合動力系統的原動機，高速直噴式汽油機，高速燃氣輪機，斯特林發動機等優化設計和發電機、燃料電池的性能改進等，都是今后混合動力汽車輔助動力單元實用化的重要組成部分。

四 我國混合動力汽車的前景展望及發展趨勢

目前，我國研發和生產混合動力汽車的廠家數量有30多家，在現有的生產格局中，主要包括上汽集團、一汽集團、東風集團、北汽集團、廣汽集團、奇瑞汽車、吉利汽車、比亞迪汽車、長城汽車等。通過對國內新能源汽車生產廠商的認真梳理，不難看出國內混合動力汽車鏈存在明顯的過于分散、集中度低和縱向整合不足的重大問題。因此對于混合動力汽車發展，我國可以先在整車生產企業中鼓勵橫向的并購與重組，形成優勢企業和核心企業；后在橫向一體化的基礎上，以核心企業為中心，實現整條產業鏈的縱向整合。因此，混合動力汽車技術還有相當長的路要走，但由于采用了精湛的機電耦合技術和智能化的整車控制策略，從而實現整車的高性能、低能耗和低排放，因此電動汽車及混合動力汽車將成為未來幾十年汽車發展的主流。

參考文獻

[1]張興業.國際汽車工業的技術革命[J].汽車工程，2005（1）

〔責任編輯：龐遠燕〕