【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 境污染的日益加劇，電動(dòng)車這種以電能為動(dòng)力的交通工具憑借其節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)日漸成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。 20 世紀(jì) 80 年代以來 , 許多發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛投入巨資研發(fā)電動(dòng)汽車，我國(guó)的 “863 計(jì)劃 ”也已明確將電動(dòng)汽車作為重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目。目前，我國(guó)電動(dòng)汽車的研發(fā)水平與發(fā)達(dá)國(guó)家基本上處在同一起跑線上，在某些方面甚至超過國(guó)外。2020 年，我國(guó) 第一代混合動(dòng)力商品車通過論證和驗(yàn)收。 .混合動(dòng)力技術(shù) 優(yōu)缺點(diǎn)與 前景 1) 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車具備了良好的動(dòng)力性能、良好的燃油經(jīng)濟(jì)性、清潔環(huán)保、經(jīng)濟(jì)實(shí)用。為達(dá)到提高車輛的動(dòng)力性、經(jīng) 濟(jì)性和環(huán)保性 , 需要采用當(dāng)代最先進(jìn)的內(nèi)燃機(jī)技術(shù)深入分析低油耗特性； 選擇比功率、比能量和效率最高、扭矩密度最大的電機(jī) , 研究它的低速大轉(zhuǎn)矩、效率和再生制動(dòng)能量回饋性能； 經(jīng) 過周密分析和試驗(yàn)研究特性 , 最佳選擇各自高性能區(qū)段的組合與疊加。 2) 混合動(dòng)力汽車絕對(duì)成本過高是目前混合動(dòng)力電動(dòng)汽車推廣應(yīng)用的主要難點(diǎn) , 這是因?yàn)榛旌蟿?dòng)力汽車除了以往的動(dòng)力裝置外 , 至少還必須安裝電池 , 其成本不可能降至普通汽車的水準(zhǔn)。因此 , 混合動(dòng)力汽車技術(shù)發(fā)展的首要難題是降低成本 , 這也是今后有待解決的最大課題 , 特別是 必須降低動(dòng)力電池、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)等的成本。 3）提高汽車行駛過程中的能量再生利用效率 .從汽車制造階段著手 , 設(shè)計(jì)改進(jìn)汽車動(dòng)力系統(tǒng) , 滿足汽車再生制動(dòng)回收要求，加強(qiáng)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的可靠性 , 解決動(dòng)力電池的使用壽命和可靠性問題 , 是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車推廣應(yīng)用的前提。 國(guó)際能源緊缺，混合動(dòng)力可以很好的節(jié)省汽車行進(jìn)過程中減速、下坡過程的能量消耗，同時(shí)其排量低、污染小，也是未來汽車發(fā)展的必然趨勢(shì)。 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 (HEV)，是在目前還找不到理想的高質(zhì)量比能量和質(zhì)量比功率的車 載電源之前，電動(dòng)汽車的發(fā)展暫時(shí)受到阻撓而發(fā)展起來的新型車型， HEV 既是一種過渡型車型，也是一種獨(dú)立型車型在 21 世紀(jì) HEV 將會(huì)得到迅速的發(fā)展。 1991 年大眾汽車公司推出濟(jì)科牌混合動(dòng)力電動(dòng)微型汽車，車長(zhǎng) 3150mm、寬 1600mm、高 1480mm，可乘坐 4 人，整備質(zhì)量 78kg。采用 ，壓縮比 :功率 25kW/(6000rmin) 的三缸汽油機(jī)和一臺(tái) 6kW/(1280rmin) 的電動(dòng)機(jī)共同組成的混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。汽油機(jī)和電動(dòng)機(jī)通過兩個(gè)自動(dòng)離合器和一個(gè)五檔變速器，驅(qū)動(dòng)橋驅(qū)動(dòng)車輛行駛。當(dāng)速度低于 60km/h 時(shí)，由動(dòng)力電池組提供電能，車輛用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，在速度為 60km/h 啟動(dòng)汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)橋驅(qū)動(dòng)車輛行駛，當(dāng)車輛加速或爬坡時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)共同組成混合驅(qū)動(dòng)模式驅(qū)動(dòng)車輛行駛。 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 HEV 首先在歐洲出現(xiàn)，引起美國(guó)各大汽車公司的注意，為了減少對(duì)石油進(jìn)口的依賴，改善對(duì)大氣環(huán)境的污染，達(dá)到加州的排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。在汽車工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)具有更強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力和更大的市場(chǎng)，必須在 HEV 的整車和關(guān)鍵技術(shù)方面奪取領(lǐng)導(dǎo)地位， 1993 年 9 月，美國(guó)政府機(jī)構(gòu)和美國(guó)汽車研究會(huì)以及一些有關(guān)單位，共同聯(lián)合成立 “ 新一代汽車協(xié)調(diào)會(huì) ” PNGV，美國(guó)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(guó)家實(shí)驗(yàn)室和三大汽車公司的人力、物力資源，其研究方向代表了三大汽車公司及其用戶的利益。 PNGV提出新開發(fā)的概念車樣車的所達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)為 :在 10年的時(shí)間內(nèi)達(dá)到乘坐 5～6 人，整車質(zhì)量 898kg，燃料消耗量 3L， 0～ ，加速時(shí)間 12s，行駛里程 612km 的目標(biāo)。經(jīng)過多年的研究、開發(fā)和試驗(yàn)等，美國(guó)三大汽車公司都推出了混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 HEV概念車或樣車，通用汽車公司的概念車為 precept概念車，福特汽車公司概念車 為 prodigy 概念車，克萊斯勒汽車公司概念車為 Dodge ESX3，基本上都是采用發(fā)動(dòng)機(jī)為主，電動(dòng)機(jī)為輔的配置方式，來達(dá)到上述標(biāo)準(zhǔn)的要求。 混合動(dòng)力汽車的分類與特點(diǎn) 當(dāng)前普遍使用的燃油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車存在種種弊病，統(tǒng)計(jì)表明在占 80％以上的道路條件下，一輛普通轎車僅利用了動(dòng)力潛能的 40％，在市區(qū)還會(huì)跌至 25％，更 為嚴(yán)重的是排放廢氣污染環(huán)境。 20 世紀(jì) 90 年代以來，世界各國(guó)對(duì)改善環(huán)保的呼聲日益高漲，各種各樣的電動(dòng)汽車脫穎而出。雖然人們普遍認(rèn)為未來是電動(dòng)汽車的天下，但是目前的電池技術(shù)問題阻礙了電動(dòng)汽車的應(yīng)用。由于電池的能量密度與汽油相比差上百倍，遠(yuǎn)未達(dá)到人們所要求的數(shù)值，專家估計(jì)在 10 年以內(nèi)電動(dòng)汽車還無法取代燃油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車 (除非燃料電池技術(shù)有重大突破）。 現(xiàn)實(shí)迫使工程師們想出了一個(gè)兩全其美的辦法，開發(fā)了一種混合動(dòng)力裝置（ HEV）的汽車。所謂混合動(dòng)力裝置就是將電動(dòng)機(jī)與輔助動(dòng)力單元組合在一輛汽車上做驅(qū)動(dòng)力，輔助動(dòng)力單元實(shí)際上 是一臺(tái)小型燃料發(fā)動(dòng)機(jī)或動(dòng)力發(fā)電機(jī)組。形象一點(diǎn)說，就是將傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)盡量做小，讓一部分動(dòng)力由電池 電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)承擔(dān)。這種混合動(dòng)力裝置既發(fā)揮了發(fā)動(dòng)機(jī)持續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)，動(dòng)力性好的優(yōu)點(diǎn)，又可以發(fā)揮電動(dòng)機(jī)無污染、低噪聲的好處，二者 “ 并肩戰(zhàn)斗 ” ，取長(zhǎng)補(bǔ)短，汽車的熱效率可提高10％以上，廢氣排放可改善 30％以上。 混合動(dòng)力源電動(dòng)車按照能量合成的的形式主要分為串聯(lián)式 (SHEV)和并聯(lián)式（ PHEV）兩種。 串聯(lián)式動(dòng)力由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)三部分動(dòng)力總成組成，它們之間用串聯(lián)的方式組成 SHEV 的動(dòng)力單元系統(tǒng)。負(fù)荷小時(shí)由電池驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī) 帶動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，負(fù)荷大時(shí)則由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。當(dāng)電動(dòng)車處如啟動(dòng)、加速、爬坡的工況時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)組和電池組共同向電動(dòng)機(jī)提供電能；當(dāng)電動(dòng)車處低速、滑行、怠速的工況時(shí)，則由電池組驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，由發(fā)動(dòng)機(jī) 發(fā)電機(jī)組向電池組充電。這種串聯(lián)式電動(dòng)車不管在什么工況下，最終都要由電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)車輪。例如福特 “ 新能級(jí) 2020”SHEV ，其電池采用燃料電池，在城市市區(qū)行駛時(shí)全部由燃料電池驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)通過減速器（變速器）和驅(qū)動(dòng)橋驅(qū)動(dòng)車輪，達(dá)到了 “ 零排放 ” 要求。當(dāng)高速及爬坡時(shí)，則由發(fā)動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)組和燃料電池組共同 向電動(dòng)機(jī)供電，驅(qū)動(dòng)車輪。 并聯(lián)式裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)以機(jī)械能疊加的方式驅(qū)動(dòng)汽車，發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)分屬兩套系統(tǒng)，可以分別獨(dú)立地向汽車傳動(dòng)系提供扭矩，在不同的路面上既可以共同驅(qū)動(dòng)又可以單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)既可以作電動(dòng)機(jī)又可以作發(fā)電機(jī)使用，又稱為電動(dòng)－發(fā)電機(jī)組。由于沒有單獨(dú)的發(fā)電機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)可以直接通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)車輪，因此該裝置更接近傳統(tǒng)的汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，得到比較廣泛的應(yīng)用。例如大眾汽車公司的高爾夫 PHEV，發(fā)動(dòng)機(jī)通過一邊的離合器帶動(dòng)電動(dòng) 發(fā)電機(jī)，輸出扭力再通過另一邊離合器驅(qū)動(dòng)車輛行駛。靜止啟動(dòng)時(shí)，電池向電動(dòng) 發(fā)電機(jī)供電 ，此時(shí)電動(dòng) 發(fā)電機(jī)就是發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，發(fā)動(dòng)機(jī)一方面作為車輛單獨(dú)的動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)車輪，另一方面又帶動(dòng)電動(dòng) 發(fā)電機(jī)發(fā)電向電池充電，此時(shí)與傳統(tǒng)汽車一樣。在市區(qū)行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，一邊離合器脫開，一邊離合器接合，電池做為 唯一能源向電動(dòng)機(jī)供電，由電動(dòng)機(jī)取代發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪。當(dāng)電動(dòng)車需要高速或高負(fù)荷時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)一邊離合器閉合，發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng) 發(fā)電機(jī)系統(tǒng)組成復(fù)合驅(qū)動(dòng)形式，以最大功率驅(qū)動(dòng)車輛。 混合動(dòng)力汽車的工作原理 混合動(dòng)力汽車在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)日益成熟，有些已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用階段。由于構(gòu)造復(fù)雜，成本較高，在電動(dòng)汽車時(shí)代到 來之前，混合動(dòng)力型汽車只是一種過渡產(chǎn)品。 HEV 既要使用發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力，又要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)能和環(huán)保作出種種限制，使發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料消耗降低到最低，使發(fā)動(dòng)機(jī)的有害氣體的排放達(dá)到 “ 超低污染 ” 標(biāo)準(zhǔn)的要求。要用發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力來保證 HEV 正常行駛時(shí)所需要的基本動(dòng)力。采用控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍、降低發(fā)動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速、保持發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定均衡地運(yùn)轉(zhuǎn)、并采取“ 開 關(guān) ” 的控制方式，使發(fā)動(dòng)機(jī)避開啟動(dòng)、怠速和轉(zhuǎn)速突然變化時(shí)，燃料燃燒不完全面引起的燃料經(jīng)濟(jì)性降低和增加有害廢氣的排放，從而控制發(fā)動(dòng)機(jī)始終處于最佳狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)。另外， HEV 還可以廣泛地采用 轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)和斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)作為 HEV 的發(fā)動(dòng)機(jī)。 HEV 上是以電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)作為發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的輔助動(dòng)力，但又必須對(duì)電池組的質(zhì)量和整車的整備質(zhì)量進(jìn)行限制，以減輕 HEV 的總質(zhì)量。因此，一般電動(dòng) /發(fā)電機(jī)只是在 HEV 發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，車輛啟動(dòng)、加速或爬坡時(shí)起作用。電動(dòng) /發(fā)電機(jī)又是發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪，起調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率作用。電動(dòng) /發(fā)電機(jī)還起發(fā)電機(jī)的作用，將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能，儲(chǔ)存到電池組中去。在 HEV 下坡或制動(dòng)時(shí)，將汽車慣性動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能，儲(chǔ)存到電池組中去。因此， HEV 有了電動(dòng)機(jī)的輔助作用，就可以使 HEV 達(dá)到節(jié)能和 “ 超低污染 ” 的要求。從 20 世紀(jì) 90 年代起，全世界又掀起研究開發(fā)和制造 HEV 的競(jìng)爭(zhēng)熱潮， 21 世紀(jì) HEV 有可能成為汽車工業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)品。 HEV 汽車在起步、行車、加速和停車時(shí)，由其控制系統(tǒng)自動(dòng)判斷和控制使用何種動(dòng)力，使汽車的能源消耗和排放指標(biāo)控制在最佳范圍。汽車起步時(shí)因發(fā)動(dòng)機(jī)的效率低，由電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，在信號(hào)等待時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)自動(dòng)停止運(yùn)行，避免了怠速空轉(zhuǎn)的燃油消耗。汽車在正常行駛中控制發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳區(qū)域運(yùn)行，一部分動(dòng)力用于克服道路阻力，另一部分動(dòng)力用于為電池充電。 當(dāng)車輛起步加速或爬坡時(shí)，除機(jī)組所產(chǎn)生的電能，通過控制 設(shè)備，輸往驅(qū)動(dòng)車輪 的電動(dòng)機(jī)，此外，蓄電池組也同時(shí)供電給驅(qū)動(dòng)車輪的電動(dòng)機(jī)，以保證車輛具有足夠的牽引能力。當(dāng)車輛在平坦道路上作等速運(yùn)行時(shí)，只需發(fā)電機(jī)組 (或蓄電池組 )單獨(dú)提供電能驅(qū)動(dòng)車輛即可。當(dāng)車輛減速時(shí)，發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的電能，通過控制設(shè)備，向蓄電池組充電；在車輛制動(dòng)過程中，驅(qū)動(dòng)車輪的電動(dòng)機(jī)，將轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)，并通過控制設(shè)備向蓄電池充電。此種能將車輛的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔懿⒓右曰厥盏闹苿?dòng)方式，被成為 “ 再生制動(dòng) ” 。 混合動(dòng)力汽車通過將發(fā)動(dòng)機(jī)、充電電池和電