混合動(dòng)力汽車現(xiàn)狀分析

李凱

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混合動(dòng)力汽車現(xiàn)狀分析

李凱1,2

（1.太原理工大學(xué)，山西 太原 030000；2.運(yùn)城職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 運(yùn)城 044000）

傳統(tǒng)汽車帶來的環(huán)境污染和能源消耗問題越來越嚴(yán)重，新能源汽車成為當(dāng)下研究的重點(diǎn)?；旌蟿?dòng)力汽車作為過渡期的重要產(chǎn)品，融合了傳統(tǒng)汽車和純電動(dòng)車的的優(yōu)點(diǎn)，被各大汽車廠商重點(diǎn)研發(fā)。文章闡述了混合動(dòng)力汽車發(fā)展的必要性及其自身的優(yōu)勢，介紹了國內(nèi)外混合動(dòng)力汽車的發(fā)展現(xiàn)狀。同時(shí)，結(jié)合我國混合動(dòng)力汽車市場的特點(diǎn)，提出了參考性的建議，希望對(duì)混合動(dòng)力汽車的研發(fā)有所幫助。

混合動(dòng)力汽車；優(yōu)點(diǎn)；現(xiàn)狀；建議

引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車進(jìn)入千家萬戶，方便人們出行，提高了人們的生活質(zhì)量。與此同時(shí)，世界各國都受到能源危機(jī)和環(huán)境污染的挑戰(zhàn)，各國政府、汽車企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)都將研發(fā)的重點(diǎn)定位在節(jié)能和環(huán)保方面，在滿足汽車使用性能的前提下，開發(fā)出了一系列新型汽車。燃料電池汽車，簡稱FCV，它是通過氫氣、氧氣的電化學(xué)反應(yīng)來給汽車提供電能，從而驅(qū)動(dòng)汽車行駛，實(shí)現(xiàn)零污染和零排放，但是因?yàn)槌杀?、技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施等方面的問題，距離產(chǎn)業(yè)化還有很長的一段時(shí)間。純電動(dòng)汽車，簡稱EV，它是通過車載的電池組給電機(jī)提供電能，驅(qū)動(dòng)汽車行駛，實(shí)現(xiàn)零排放，但因?yàn)槔m(xù)航里程和充電設(shè)施以及電池回收利用等方面的缺陷，市場化的份額受到很大影響?；旌蟿?dòng)力汽車，簡稱HEV，它是利用發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩個(gè)動(dòng)力源來驅(qū)動(dòng)汽車行駛，通過控制兩者的協(xié)調(diào)工作，達(dá)到能量最優(yōu)分配、排放最優(yōu)、燃油消耗最小。混合動(dòng)力汽車是在現(xiàn)有的汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對(duì)能源體系進(jìn)行優(yōu)化，不改變用戶的使用習(xí)慣，迅速實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。作為傳統(tǒng)汽車和純電動(dòng)汽車之間的過渡車型，它綜合繼承了兩者的優(yōu)點(diǎn)，在保證汽車穩(wěn)定行駛的同時(shí)，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果，因此，混合動(dòng)力汽車受到了消費(fèi)者的熱烈追捧，成為汽車廠商研發(fā)的重點(diǎn)。

1 混合動(dòng)力汽車發(fā)展的必要性

20世紀(jì)90年代以來，能源的消耗和環(huán)境污染日益嚴(yán)重，人們在享受汽車文明的同時(shí)也對(duì)汽車行業(yè)的發(fā)展提出了更高的要求，高效、節(jié)能、環(huán)保、新能源等字眼也與汽車的發(fā)展緊密聯(lián)系在了一起，各種純電動(dòng)汽車脫穎而出。受限于技術(shù)的發(fā)展，電池的能量密度與汽油相差較大，續(xù)航里程未能滿足人們的使用要求，而燃料電池技術(shù)里制取氫氣的技術(shù)也不太成熟，價(jià)格成本較高，因此，雖然純電動(dòng)汽車和燃料電池汽車是汽車產(chǎn)業(yè)的終極目標(biāo)，但在短時(shí)間內(nèi)兩者還不能夠完全取代純?nèi)剂掀??；旌蟿?dòng)力汽車集電力和熱力于一體，兩者配合使用，在城市和過度階段時(shí)使用電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，在高速工況時(shí)使用發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，因此，在很大程度上降低汽車的燃油消耗量和污染物的排放量。與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車相比，在節(jié)能和排放上更勝一籌，與純電動(dòng)汽車相比，電池組數(shù)目和容量大大減少，造價(jià)成本較低，因此受到廣大消費(fèi)者的喜愛，成為了汽車廠商研發(fā)的重點(diǎn)。

在優(yōu)化能源消耗結(jié)構(gòu)方面，混合動(dòng)力汽車采用了精湛的機(jī)電耦合技術(shù)和智能化的整車控制策略，可以實(shí)現(xiàn)高能低耗低排，有效地減少了國內(nèi)對(duì)石油資源的依賴。對(duì)于插電式混合動(dòng)力汽車，比如廣汽傳祺GA3S純電續(xù)航里程60KM，比亞迪唐純電續(xù)航里程80KM，艾瑞澤7e純電續(xù)航里程50KM，榮威e550純電續(xù)航里程60KM。一般商業(yè)用電價(jià)格來計(jì)算，峰期每度電在1元左右，谷期每度電在0.3元左右。插電式混合動(dòng)力汽車按照前50KM耗電10度，后50KM耗油3L計(jì)算，百公里使用成本在24元-31元之間，而對(duì)于排量在1.6L的純?nèi)加蛙噥碚f，百公里的使用成本在60元左右，因此相比較來講，混合動(dòng)力汽車的使用成本大大減少。除此之外，結(jié)合電能的來源多元化的特點(diǎn)，各種可再生的能源都可以轉(zhuǎn)化成為電能，增加電力在交通能源領(lǐng)域中的應(yīng)用，優(yōu)化交通能源消耗。

2 混合動(dòng)力汽車的優(yōu)點(diǎn)

2.1 混合動(dòng)力汽車對(duì)比傳統(tǒng)汽車的優(yōu)點(diǎn)

混合動(dòng)力汽車是在傳統(tǒng)汽車結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，增加了一套電池-電機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)，組成更加復(fù)雜。在汽車處于不同行駛狀態(tài)的時(shí)候，發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)分別工作或是一起工作，可使發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳效率區(qū)域運(yùn)行，與傳統(tǒng)汽車相比，在怠速、低速、加速等工況下，減少了能源的消耗和環(huán)境的污染?；旌蟿?dòng)力汽車在起步時(shí)，依靠電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，相比傳統(tǒng)汽車有效降低了起步噪聲，同時(shí)也能夠避免傳統(tǒng)汽車怠速不穩(wěn)起步困難的情況，減少排放。在擁堵的城市工況下，在電池SOC值滿足負(fù)荷的情況下，混合動(dòng)力汽車采取純電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)零污染，減少了發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的噪聲和振動(dòng)，在NVH的設(shè)計(jì)方面更加人性化，提升了整車的質(zhì)感。

在能量控制管理方面，混合動(dòng)力汽車能夠根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)定，給蓄電池進(jìn)行充電，實(shí)現(xiàn)對(duì)能量的回收利用，提高燃料的利用率。在減速工況時(shí)，通過制動(dòng)能量回收技術(shù)節(jié)省能量，進(jìn)一步降低汽車的能量消耗和排放污染，同時(shí)提高了制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性和延長制動(dòng)器的使用壽命。

混合動(dòng)力汽車通過對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的優(yōu)化，在純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、混合驅(qū)動(dòng)三種模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)的工況始終在最佳點(diǎn)，從而使得汽車尾氣的排放大大減少，尤其是氮氧化合物的排放量，可滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)要求。

2.2 混合動(dòng)力汽車對(duì)比純電動(dòng)汽車的優(yōu)點(diǎn)

與純電動(dòng)汽車相比較來說，混合動(dòng)力汽車不需要過多的電池組，底盤結(jié)構(gòu)得以優(yōu)化，減少了整車的重量，有利于提高汽車的動(dòng)力性。混合動(dòng)力汽車延續(xù)傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車成熟的驅(qū)動(dòng)與控制技術(shù)，適合量產(chǎn)并降低制造成本。發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)可向蓄電池提供能量，無需停車充電，不需要進(jìn)行專用充電設(shè)施的建設(shè)，打破了純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程的限制，而且混合動(dòng)力汽車的電池組處于淺充淺放的狀態(tài)，可以延長電池組的使用壽命。

在汽車舒適性方面，混合動(dòng)力汽車借助發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，可帶動(dòng)空調(diào)、轉(zhuǎn)向助力、多媒體系統(tǒng)及其他輔助電器，不用消耗蓄電池組有限的電能，從而保證了駕車和乘坐的舒適性。

3 混合動(dòng)力汽車的發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 國外混合動(dòng)力汽車的發(fā)展現(xiàn)狀

自1997年，豐田汽車公司推出普銳斯混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車，它是全球第一款市場化的混合動(dòng)力汽車，也是最成功的車型，截止2018年，全球銷售量已突破300萬輛。此外，豐田還開發(fā)出了Camry Hybrid，Corolla Hybrid，Levin Hybrid，都獲得了不錯(cuò)的市場反響。因混合動(dòng)力汽車優(yōu)勢明顯，繼豐田之后，各國加快了混合動(dòng)力汽車的產(chǎn)品化進(jìn)程，汽車廠商紛紛推出了相應(yīng)的產(chǎn)品，通用的Precept，福特的Prodigy，日產(chǎn)的Tino，奔馳的S400 Blue Hybrid，寶馬的Active Hybrid，凱迪拉克的Escalade 等，都是具有代表性的車型。本田開發(fā)出Insight車型后，還相繼研發(fā)了Civic Hybrid，Accord Hybrid等車型。在混合動(dòng)力技術(shù)方面，福特汽車公司和豐田汽車公司主要研發(fā)雙ISG＋行星輪系混合動(dòng)力系統(tǒng)，通用汽車公司主要研發(fā)BSG＋PHEV技術(shù)，克萊斯勒主要研發(fā)高端的串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)，德國大眾主要開發(fā)ISG＋PHEV技術(shù)，雪鐵龍汽車公司主要研發(fā)BSG＋I(xiàn)SG＋AMT＋Clutch混合動(dòng)力系統(tǒng)，寶馬主要開發(fā)ISG＋AT技術(shù)，本田汽車公司主要開發(fā)ISG＋CVT技術(shù)?？偟膩碚f，美國主要以中高端車型的汽油機(jī)和電動(dòng)機(jī)混合動(dòng)力技術(shù)開發(fā)為主，日本主要以豐田和本田開發(fā)的混合動(dòng)力技術(shù)為主，歐洲主要以柴油混合動(dòng)力車型為主。

3.2 國內(nèi)混合動(dòng)力汽車的發(fā)展現(xiàn)狀

我國對(duì)于混合動(dòng)力汽車的研發(fā)始于上世紀(jì)90年代，現(xiàn)今也已初具規(guī)模。縱觀我國混合動(dòng)力研發(fā)歷程來看，主要節(jié)點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：（1）2001年11月，國家科技部將電動(dòng)汽車納入國家“十五”規(guī)劃?？萍疾繝款^，聯(lián)合國內(nèi)高校、科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)進(jìn)行混合動(dòng)力技術(shù)的研發(fā)攻關(guān)，并且確立了符合國情的混合動(dòng)力汽車發(fā)展布局，即“三縱三橫”。所謂“三縱”是指混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)汽車、燃料電池汽車。所謂“三橫”是指動(dòng)力控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)、電池及其控制系統(tǒng)。（2）混合動(dòng)力汽車的發(fā)展被列入國家的“863計(jì)劃”，為其提供了更好的契機(jī)和政府支持。經(jīng)過國家、企業(yè)、科研人員的共同努力，在這一階段，我國在混合動(dòng)力汽車整車研發(fā)和關(guān)鍵部件研發(fā)及道路運(yùn)行測試方面，取得了較好的成果。國內(nèi)參與研發(fā)混合動(dòng)力汽車的相關(guān)單位如圖表1所示：

表1 國內(nèi)混合動(dòng)力整車相關(guān)單位（*為國家863資助）

（3）我國在電動(dòng)汽車關(guān)鍵單元技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)及整車技術(shù)上取得了重大進(jìn)展，建立了研發(fā)技術(shù)平臺(tái)、測試檢驗(yàn)平臺(tái)以及示范應(yīng)用平臺(tái)。在北京、上海、天津分別建立起包括混合動(dòng)力電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)在內(nèi)的檢測基地和試驗(yàn)平臺(tái)。在國內(nèi)，混合動(dòng)力汽車和純電動(dòng)汽車研發(fā)正值熱潮，形成了企業(yè)、高校和科研院所為主的穩(wěn)定研發(fā)隊(duì)伍，制定了多項(xiàng)企業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、申請了多項(xiàng)國家專利。（4）國內(nèi)代表性的混合動(dòng)力汽車產(chǎn)品下線：長安的杰勛混合動(dòng)力轎車、奔騰B70混動(dòng)版、榮威750混動(dòng)版、奇瑞A3ISG和A5BSG、比亞迪F6雙模電動(dòng)轎車、東風(fēng)EQ7200HEV。

4 我國混合動(dòng)力汽車發(fā)展思路

我國混合動(dòng)力汽車起步較晚，就目前來看，國內(nèi)在混合動(dòng)力技術(shù)方面主要集中在低、中度混合的研發(fā)，和國外存在明顯的技術(shù)差距，再加上國外核心技術(shù)的保護(hù)，在短時(shí)間內(nèi)國內(nèi)很難有大的突破。近年來，國內(nèi)汽車大廠商要么直接采用國外成熟的產(chǎn)品線進(jìn)行裝配，要么根據(jù)國內(nèi)的需求對(duì)國外的技術(shù)進(jìn)行改造，從而達(dá)到縮短生產(chǎn)周期的目的，但長此以往，我國將成為世界汽車的裝配中心，失去自主研發(fā)的能力。另外由于大量的零部件需要進(jìn)口，很難壓低成本，不利于國內(nèi)汽車市場的保護(hù)。因此，為了加快我國混合動(dòng)力汽車的開發(fā)，結(jié)合現(xiàn)狀，本文提出幾點(diǎn)建議：

4.1 汽車廠商要合理定位、突出重點(diǎn)產(chǎn)品

汽車制造是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，需要綜合技術(shù)和完整的系統(tǒng)。不是每個(gè)企業(yè)都要做整車，小而全的形式，在傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)得到改觀。作為政府，要從技術(shù)、法規(guī)和政策等各個(gè)層面系統(tǒng)地分析我國混合動(dòng)力汽車要形成產(chǎn)業(yè)，還要做些什么工作，深入探討。作為汽車企業(yè)，要充分認(rèn)識(shí)混合動(dòng)力汽車整車和部件的技術(shù)現(xiàn)狀，仔細(xì)研究技術(shù)成熟度，根據(jù)自身的優(yōu)勢來發(fā)展核心的技術(shù)，要重點(diǎn)突出，做到能夠控制核心技術(shù)。

4.2 汽車廠商要加強(qiáng)自主開發(fā)和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)

在我國汽車自主品牌中，有長城、長安、奇瑞、比亞迪、吉利等致力于研究新能源汽車的企業(yè)，也都有自主研發(fā)的產(chǎn)品和專利技術(shù)，推動(dòng)著我國汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。與傳統(tǒng)汽車企業(yè)不同，混合動(dòng)力汽車產(chǎn)業(yè)要吸取之前的教訓(xùn)，不能在不斷引進(jìn)和不斷落后中徘徊，在我國提出“汽車雙積分制”的同時(shí)，自主品牌要抓住這一機(jī)遇，多開發(fā)自主生產(chǎn)和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，振興我國汽車產(chǎn)業(yè)。另外，在汽車企業(yè)研發(fā)產(chǎn)品，開拓市場的時(shí)候，國家應(yīng)予以政策上的支持和資金補(bǔ)貼，這樣可以消除國內(nèi)汽車廠商因研發(fā)新能源汽車而投入高成本的后顧之憂，減緩企業(yè)所承擔(dān)的壓力，保證企業(yè)的長久發(fā)展。

4.3 汽車廠商要降低成本，贏得市場

消費(fèi)者在購買汽車產(chǎn)品時(shí)，考慮最多的就是價(jià)格，而這，恰恰是阻礙混合動(dòng)力汽車發(fā)展的重要方面?；旌蟿?dòng)力汽車除了有常規(guī)動(dòng)力裝置外，還要安裝動(dòng)力電池、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等，所以成本較高。而降低混合動(dòng)力汽車的成本，電池技術(shù)將成為關(guān)鍵。外插電式混合動(dòng)力汽車的開發(fā)、電池比功率的提升、節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用等都可以使得混合動(dòng)力汽車的成本降低。另外，國家政策方面，應(yīng)加大補(bǔ)貼力度，正確引導(dǎo)，讓消費(fèi)者了解混合動(dòng)力汽車的節(jié)能優(yōu)勢，帶動(dòng)混合動(dòng)力汽車產(chǎn)業(yè)的繁榮。

5 結(jié)語

作為一種過渡車型，雖然目前混合動(dòng)力汽車還存在有很多問題，但結(jié)合全球汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和環(huán)保要求來說，它既沒有純電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程的困擾，又沒有傳統(tǒng)汽車的排放污染，是目前汽車產(chǎn)業(yè)最好的選擇，在近20-30年內(nèi)有良好的發(fā)展前景?；旌蟿?dòng)力汽車技術(shù)是一種可持續(xù)、多樣化、可再生能源時(shí)代的共性技術(shù)，我國應(yīng)抓住這一機(jī)遇，汽車廠商集中科研力量攻關(guān)，開發(fā)自主產(chǎn)品，加快混合動(dòng)力汽車產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化的步伐。

[1] 張金柱.混合動(dòng)力汽車結(jié)構(gòu),原理及維修[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008.

[2] 史程.混合動(dòng)力汽車的發(fā)展現(xiàn)狀與未來[J].黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2012,4:46-47.

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Analysis of the status about Hybrid vehicles

Li Kai1,2

( 1.Taiyuan University of Technology, Shanxi Taiyuan 030000; 2. Yun cheng polytechnic college, Shanxi Yuncheng 044000 )

The environmental pollution and energy consumption caused by traditional automobiles are becoming more and more serious, and new energy vehicles have become the focus of current research. As an important product of the transition period, hybrid vehicles have combined the advantages of traditional cars and pure electric vehicles and have been developed by major auto manufacturers. This paper expounds the necessity of hybrid vehicle development and its advantages, and introduces the development status of hybrid vehicle at home and abroad. At the same time, according to the characteristics of China's hybrid car market, this paper puts forward a reference proposal, hoping to help the development of hybrid car.

Hybrid vehicles; advantage; situation; suggestion

A

1671-7988(2018)18-40-03

U469.7

A

1671-7988(2018)18-40-03

CLC NO.: U469.7

李凱，(1988-)，男，助教，學(xué)士，山西運(yùn)城人，研究方向：汽車售后服務(wù)。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.18.015