1、1 混合動力汽車技術(shù)現(xiàn)狀基于節(jié)能和環(huán)保問題的汽車動力系統(tǒng)發(fā)展方向： 據(jù)國內(nèi)外專家、學(xué)者和企業(yè)界的研究結(jié)論，從節(jié)能和環(huán)保兩個方面綜合考慮，汽車動力系統(tǒng)將從今天的燃油的內(nèi)燃機（汽油機、柴油機、代用燃料發(fā)動機）過渡到內(nèi)燃機與電動機的混合動力系統(tǒng)，再過渡到使用蓄電池的純電動汽車和燃料電池電動汽車。電動汽車的優(yōu)點：1）“ 零排放”：電動汽車在運行中無廢氣排放，即使將發(fā)電廠的排放進(jìn)行等效換算，也是超低排放。此外，電廠可以遠(yuǎn)離市區(qū)建設(shè)，對城市污染較小。2）解除汽車對石油資源的依賴：電是二次能源，可以從多種途徑獲得，例如，煤、水、風(fēng)、太陽能、潮汐、生物質(zhì)、核能等，其中許多為可再生能源。3）系統(tǒng)效率高：燃油汽車

2、的能量循環(huán)：從原油精煉加油站燃油汽車。電動汽車的能量循環(huán)：從原油粗煉發(fā)電廠充電站電動汽車。據(jù)日本學(xué)者的研究結(jié)果，后者比前者能量效率高1217。此外，電動汽車可以利用晚間電網(wǎng)的低谷電充電，以提高電網(wǎng)總的能量效率。4）電動汽車的噪聲低、振動小。 基于以上原因，從上世紀(jì)80年代，國內(nèi)外掀起了電動汽車的研發(fā)熱潮，法國、日本、美國、德國等都經(jīng)過試驗和示范運行，開發(fā)出具有商品化水平的純電動汽車，如法國PSA公司的標(biāo)志P106和雪鐵龍AX電動轎車，日本豐田汽車公司的RAV-4EV電動轎車，美國通用汽車公司的EV1電動轎車等。我國也將電動汽車的研究開發(fā)列入“八五”、“九五”國家科技攻關(guān)項目，并于1996年6月

3、建成廣東汕頭國家電動汽車試驗示范基地?！笆濉逼陂g，國家科技部將電動汽車項目列入國家“863”重大專項。成了資助電池、電機及其控制系統(tǒng)、整車控制系統(tǒng)以外，重點資助北京市（北京理工大學(xué)牽頭）進(jìn)行純電動大客車的研發(fā)和示范運行。2005年6月21日由國家發(fā)改委正式批準(zhǔn)，14輛鉛酸電池純電動公交大客車在北京公交121路線投入商業(yè)化運行。另一個課題資助天津清源動力公司（中國汽車技術(shù)研究中心）進(jìn)行純電動轎車的研究開發(fā)和示范運行。其中有5輛純電動轎車于2005年初首次出口到美國。 目前電動汽車推廣應(yīng)用中的困難 1) 電池的性能低、價格貴、壽命短；使得電動汽車一次充電行駛里程短（鉛酸電池 在100 km左右，

4、Ni-MH電池在150 km左右），尚不能滿足人們對汽車機動性的要求；電池的價格昂貴，一套整車使用的Ni-MH電池或鋰離子電池的價格比汽車（不含電池）還高，且23年必須全部更換，使用費用大。目前尚未研制出性能價格比能與內(nèi)燃機相比的電池。2) 電動汽車的充電時間長，充滿一次需要48小時。充電設(shè)施投資大、建設(shè)周期長。3)當(dāng)前世界石油供應(yīng)相對充分，石油資源枯竭的問題尚不明顯。而各級政府對電動汽車應(yīng)該采用的優(yōu)惠政策，如峰谷電價差別、排放補貼等并未實施。 目前電動汽車推廣應(yīng)用中的困難因此，從全世界范圍看，由于受電池技術(shù)和價格的制約，純電動車目前只能在特殊地區(qū)如大城市市區(qū)、商貿(mào)、旅游、體育、娛樂中心、居民

5、小區(qū)等作為短途公共交通車，以及特殊地點、特殊用途如機場、碼頭、車站、倉庫、商場等作為特殊運輸工具而使用?；旌蟿恿﹄妱悠嚮旌蟿恿﹄妱悠嚕℉ybrid Electric Vehicle，簡稱HEV）是將電力驅(qū)動與輔助動力（APU）結(jié)合起來，充分發(fā)揮二者各自的優(yōu)勢及二者相結(jié)合產(chǎn)生的優(yōu)勢的車輛。輔助動力可以采用燃燒某種燃料的原動機，如內(nèi)燃機、燃?xì)廨啓C等或其它動力發(fā)電機組 混合動力電動汽車根據(jù)國際機電委員會下屬的電力機動車技術(shù)委員會的建議，HEV的定義為:由兩種或兩種以上的儲能器、能源或轉(zhuǎn)換器作驅(qū)動能源，其中至少有一種能提供電能的車輛。而一般人們常說的HEV是指既有內(nèi)燃機又有電動機驅(qū)動的車輛。 混合

6、動力電動汽車電動汽車有三種類型：由電池驅(qū)動的純電動汽車、由內(nèi)燃機為主動力，蓄電池為輔助動力的油電混合動力電動車以及燃料電池電動車?；旌蟿恿﹄妱悠囉碗娀旌蟿恿﹄妱榆囋诩夹g(shù)上已經(jīng)成熟，是近期內(nèi)可以產(chǎn)業(yè)化的車輛?；旌蟿恿﹄妱榆嚨膬?yōu)點是能充分利用現(xiàn)在的燃油車的生產(chǎn)線。缺點是僅有“有限度的”價格下降空間?；旌蟿恿δ芊裨谑袌錾鲜軞g迎，將取決于市場的油價和政府是否給予政策性鼓勵?；旌蟿恿﹄妱悠囯娪突旌蟿恿嚒坝碗姟焙汀半娪汀?，這“兩字”的顛倒，卻代表著技術(shù)路線的巨大差別。油電混合動力電動車的基本思想，是以內(nèi)燃機做為基本的動力，而以電彌補內(nèi)燃機在耗油和污染方面缺點。電油混合動力電動車的基本思想，是以電作為

7、基本的動力，而以油彌補蓄電池在儲能，亦即在如何維持較長持續(xù)里程方面的缺點?；旌蟿恿﹄妱悠囯娪突旌蟿恿囀窍蚣冸妱榆嚨倪^渡車型。電油混合動力車只需9-10kwh的鋰離子電池，只是純電動車的1/6，整車成本大大降低。隨著鋰離子電池性價比進(jìn)一步提高，電池數(shù)量逐步增加，直到實現(xiàn)全電動。現(xiàn)在在電油混合動力電動車方面所提出的新思想是：在60公里運行距離內(nèi)，將全使用蓄電池作為動力，以解決居民們上下班所需用到的能源，在我國絕大多數(shù)大、中城市行駛可不用一滴汽油；而且，用晚上的低谷電充電，省掉了修建抽水蓄能電站的投資；僅在居民作長距離旅行在高速公路上以較高速度行駛時，才改用“油”，以彌補蓄電池儲能的不足！混合動

8、力電動汽車的優(yōu)勢： 與純電動汽車比較：(1). 由于電池的容量大大減小，而使整車自重減小、成本降低。(2). 汽車的續(xù)駛里程和動力性可達(dá)到內(nèi)燃機的水平。不必要重新建設(shè)龐大的充電設(shè)施和取消每天的充電維護(hù)工作；(3).保證駕車和乘坐的舒適性（保證空調(diào)、暖風(fēng)、動力轉(zhuǎn)向等的使用）?；旌蟿恿﹄妱悠嚨膬?yōu)勢：與傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車比較：(1).可使原動機在最佳的工況區(qū)域穩(wěn)定運行，從而降低發(fā)動機的排放污染、噪聲和油耗。(2).在人口密集的商業(yè)區(qū)、居民區(qū)或其它對環(huán)保要求特別嚴(yán)格的地區(qū)，可關(guān)閉發(fā)動機，采用純電動方式驅(qū)動車輛，實現(xiàn)“零排放”。(3).通過電動機回收汽車減速和制動時的能量，進(jìn)一步降低汽車的能量消耗和排放污

9、染。 電動汽車，燃料電池汽車，混合動力汽車和內(nèi)燃機汽車的比較項目 電動汽車燃料電池汽車混合動力汽車內(nèi)燃機汽車尾氣排放 無 無 少量 多 能量來源 - 較窄 - 窄 能量轉(zhuǎn)換率 高 高 適中 低 高效工況區(qū)范圍 寬 寬 適中 窄 能量回收(再生制動) 有 有 有 無 行駛里程 短 適中 較長 長 日本美國混合動力汽車的現(xiàn)狀混合動力電動汽車的商業(yè)化已經(jīng)在日本和美國逐漸推廣。豐田汽車公司的Prius混合動力轎車已經(jīng)在日本和美國銷售了39萬輛以上。混合動力公交大客車在美國紐約、西雅圖和加州等地也已經(jīng)銷售和示范運行數(shù)百輛。巴西在里約熱內(nèi)盧用混合動力方式改造了幾條公交路線，采用柴油機和鉛酸電池串連式混合動

10、力結(jié)構(gòu)，取得了節(jié)油和降低排放的良好效果。 日本混合電動汽車日本混合電動汽車的研究開發(fā)早在20世紀(jì)90年代初期就己經(jīng)進(jìn)行。與美國不同的是，日本眾多的混合電動汽車研發(fā)項目幾乎完全由日本汽車公司自行承擔(dān)進(jìn)行，而且多為單車項目直接面向市場。因此，日本各大汽車公司目前擁有全球幾乎全部的混合電動汽車市場份額。豐田Prius混合動力汽車豐田汽車公司是目前走在HEV研究最前沿的汽車公司，也是世界上最早開始進(jìn)行HEV研究的汽車公司之一。現(xiàn)有三款混合電動車型批量投產(chǎn)。他們分別是Pries轎車、電動4輪驅(qū)動Estima小型車和在全世界首次使用了42V電源系統(tǒng)的軟混合動力系統(tǒng)(MILD HYBRID ) Crown轎

11、車。Pries轎車是豐田汽車公司在世界上第一個推出的HEV。 Pries與豐田“Corolla大小相仿，采用汽油發(fā)動機和電動馬達(dá)混聯(lián)裝置，發(fā)動機是1.5L汽油發(fā)動機，電池組為250個串聯(lián)的鎳氫電池，電池組總質(zhì)量僅為75kg， Pries每升汽油的行駛距離達(dá)到29.5km ，C02排放量為普通汽車的50%，而CO, HC和NOX的排放量僅為普通汽車的10%。豐田Pries己經(jīng)成功銷售到了北美和歐洲一些國家，成為各國所提倡的環(huán)保車輛的首選。豐田Prius混合動力汽車豐田Prius混合動力汽車豐田Prius混合動力汽車普銳斯是豐田1997年開始批量生產(chǎn)的一款混合動力轎車，至今在全球范圍內(nèi)已累計銷售逾

12、36萬輛。去年9月15日，豐田與一汽簽署混合動力合作協(xié)議，就在中國市場發(fā)展與普及性能、質(zhì)量皆佳的混合動力汽車開展合作。 豐田Prius混合動力汽車與同等排量的普通汽車相比，混合動力車在市區(qū)行駛的節(jié)油率達(dá)到了37.3%47.5%，在市郊行駛的節(jié)油率也達(dá)到19.8%36.0%，一般情況下，百公里油耗只有4升左右，大大少于目前普通汽車的油耗。 豐田Prius混合動力汽車在2003年紐約國際車展上，日木豐田公司展出了采用第二代豐田混合動力系統(tǒng)(Toyota Hybrid System, THS II)的混合動力轎車Prius2004, THS II采用了5OOV的高壓動力電，驅(qū)動電動機的最大功率可達(dá)5

13、OKW。 本田混合電動汽車本田是世界上第二家在美國市場銷售混合電動汽車的外國制造商。J-VX混合動力概念跑車是本田公司早期的HEV款式。本田公司1999年開始投放日本和美國市場的雙門雙座Insight混合動力系統(tǒng)，被稱為“集成電機輔助系統(tǒng)(Integrated Motor Assist IMA。這套系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、成本低、重量小，再加上精心設(shè)計的“極端稀薄燃燒”發(fā)動機，全鋁設(shè)計的輕車身結(jié)構(gòu)，風(fēng)阻系數(shù)極低的車身造型共同作用，使Insight在排放、動力性和經(jīng)濟(jì)性上都取得了較佳的效果，百公里油耗僅2.85升，名列2002年度美國環(huán)保署公布的最省油轎車名單榜首。 本田混合電動汽車本田混合電動汽車200

14、2年本田還推出了混合動力最新車型思域即Civic Hybrid，名列2003年度美國混合電動車銷量第一，略高于豐田的Prius。本田公司近日宣布，配備一臺V6發(fā)動機混合動力系統(tǒng)的新款雅閣將在今年12月初上市。全新的雅閣混合動力車?yán)帽咎锏谌冗M(jìn)的混合系統(tǒng)“IMA，結(jié)合新研制的氣缸間歇系統(tǒng)VCM(Variable Cylinder Management )，通過氣缸鈍化技術(shù)使得這臺V6發(fā)動機的燃油經(jīng)濟(jì)性堪與4缸的本田思域相媲美。 日產(chǎn)公司混合動力汽車日產(chǎn)公司早在1995年5月就開發(fā)出了可以使續(xù)駛里程增加一倍的串聯(lián)式混合動力微型轎車。同年9月日產(chǎn)公司又開發(fā)出燃油經(jīng)濟(jì)性提高一倍并且可以批量生產(chǎn)的并

15、聯(lián)方式混合電動汽車。2001年日產(chǎn)汽車公司又推出了混合電動轎車TINO 日本三菱公司開發(fā)自發(fā)電串聯(lián)式混合動力輕型卡車Canter。鈴木公司、大發(fā)公司等也開發(fā)出了自己的HEV概念車。除混合電動轎車外，日野的11.5米混合電動大客車和11.7米混合電動公交大客車也相繼投放市場。據(jù)悉，日本綜合能源調(diào)查會在清潔能源汽車普及計劃中設(shè)定的目標(biāo)是:到2010年，生產(chǎn)HEV 180萬輛、EV20萬輛、高性能EV24萬輛、天然氣CNG汽車100萬輛，其中HEV占到了56%。 日本代表性混合動力汽車參數(shù)日本混合動力汽車使用的變速傳動系統(tǒng)美國混合動力汽車技術(shù)現(xiàn)狀在美國，自1990年以來，由于環(huán)境問題以及美國加州“零

16、排放車輛法”的推行，各大汽車廠商更加注重對電動汽車的開發(fā)， 1993年9月，美國能源部和三大汽車公司牽頭成立了“新一代汽車伙伴關(guān)系(PNGV)”，美國政府通過PNGV與汽車界達(dá)成了多種合作研究、開發(fā)協(xié)議，并協(xié)調(diào)政府有關(guān)部門，國家實驗室和三大汽車公司的人力、物力資源，開展高效節(jié)能汽車包括HEV的研究。美國混合動力汽車技術(shù)現(xiàn)狀通用汽車公司于2004年在美國部分州推出了“Silverado”和“GMC Sierra 等簡易型混合動力汽車，并將在2006年推出“Saturn VUE Green Line。同時，已還與戴姆勒一克萊斯勒公司合作，計劃于2007年研發(fā)出雙模式完全混合動力技術(shù)系統(tǒng)。福特汽車公

17、司1998年開發(fā)出了福特P2000型5座并聯(lián)式混合動力電動汽車。2003年，福特汽車公司又推出了名的混合動力汽車為“freestly通用汽車公司混合動力汽車通用汽車公司在1998年1月底的底特律北美國際汽車展上，推出了EV1型4座混合動力電動汽車，串聯(lián)式和雙橋并聯(lián)式的混合動力車Precept(圖1.2 )，2000年通用公司又推出第三代EVI-Precept，雪弗蘭TRIAX做成一個平臺可以方便地裝配成純電動、混合動力或傳統(tǒng)的內(nèi)燃機轎車。2004年，通用為“雪弗蘭Silverado”及GMC Sierra型貨車提供了混合動力選擇。通用Precept混合電動汽車 福特公司混合動力汽車福特于199

18、9年推出P2000家用型5座并聯(lián)式混合電動汽車，百公里油耗為3.8升;在2000年投放市場的是Prodigy概念車，其百公里油耗接近3L:在2003年北美車展上，福特推出了名為freestly的混合電動汽車，成為汽車業(yè)首款混合動力多功能車;福特公司的混合動力型SW車Escape(下圖 )在2004年下半年開始面向零售的生產(chǎn)。福特Escape混合動力汽車克萊斯勒汽車公司混合動力汽車1998年，克萊斯勒汽車公司宣布開發(fā)出道奇無畏ESX2并聯(lián)式混合動力汽車，1999年推出混合動力概念車為Dodge ESX3, Durango 2004“道奇Ram HEV”開始上市銷售。此外，由美國航天局，俄亥俄州政

19、府等9家單位合作開發(fā)的串聯(lián)式電動一噴氣渦輪混合動力大客車也投放了市場;美國洛杉磯水利局也開發(fā)了LA301并聯(lián)混合動力轎車90S; 2003年，作為通用公司合作伙伴，Hydrogenics公司在位于密歇根沃倫的通用技術(shù)中心和美國陸軍部展示了一款配有燃料電池輔助能量系統(tǒng)的軍用柴油混合動力皮卡車。歐洲混合動力汽車技術(shù)現(xiàn)狀在歐洲，大眾汽車公司推出Chico牌混合動力電動微型汽車，該轎車在城市行駛，平均能量消耗每100km為3.2L。法國雷諾公司研制的VERT和HYMME兩款混合動力電動汽車已在法國接受了10000km的運行試驗。瑞典沃爾沃公司也開發(fā)出基于沃爾沃FL6卡車改裝的混合動力電動汽車，最高時速

20、可達(dá)90km。 德國大眾混合動力汽車德國大眾公司生產(chǎn)的并聯(lián)式混合動力電動車第三代Audi Du。已小批量生產(chǎn)，Du。是20世紀(jì)90年代末最先登臺亮相的一款混合動力電動汽車，于1997年在第57屆法蘭克福國際車展上出現(xiàn)。正是由于它與豐田公司的混合電動汽車Prius的出現(xiàn)，引發(fā)了混合電動汽車研發(fā)的新高潮。1998年德國薩克森靈公司開發(fā)了薩克森靈微型廂式車。1999年德國寶馬開發(fā)了318ISAD輕型混合動力車。在2004年美國底特律車展上，戴姆勒克萊斯勒旗下的奔馳公司，展出了計劃于2005年批量生產(chǎn)的混合車概念款“Vision Grand Sports Tourer。德國還開發(fā)出了混合動力大客車，并

21、在斯圖加特和威塞爾之間運行。德國的BOSCH等世界著名的零部件公司也積極與大汽車公司聯(lián)合開發(fā)混合動力電動汽車技術(shù)。同時，政府通過立法，將不允許油耗超過5升的轎車上路，以此來促進(jìn)混合動力汽車的發(fā)展。法國混合動力汽車法國總理讓一皮艾爾.哈法汗表示:“到2010年，法國將成為無污染交通工具領(lǐng)域的世界級領(lǐng)導(dǎo)人”。這給法國在無污染交通工具領(lǐng)域稱雄的野心確定了具體的時間表。所以它的兩大汽車企業(yè)PSA標(biāo)致一雪鐵龍和雷諾(Renault，根據(jù)各自不同情況，開展對電動汽車的研制。法國混合動力汽車?yán)字Z由于與日本日產(chǎn)(Nissan)的聯(lián)合，而日本在混合動力電動汽車的研究生產(chǎn)方面處于世界領(lǐng)先地位，因此其重點主要放在了對混合電動汽車的開發(fā)上。法國雷諾公司研制的VERT和HYMIVIE兩款混合動力電動汽車已在法國接受了10000km的運行試驗，并于1998年研制出了電動汽油兩用車，取名為NEXT，樣車已向公眾展出，雷諾公司的混合動力車“KANGOO，業(yè)己上市。而PSA標(biāo)致一雪鐵龍的研發(fā)重點則放在了純電動汽車的發(fā)展上，但也先后推出了幾款混合電動汽車，如雪鐵龍的“Ber