【文章內(nèi)容簡介】 境污染的日益加劇，電動車這種以電能為動力的交通工具憑借其節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)點日漸成為業(yè)界關(guān)注的焦點。 20 世紀 80 年代以來 , 許多發(fā)達國家紛紛投入巨資研發(fā)電動汽車，我國的 “863 計劃 ”也已明確將電動汽車作為重點攻關(guān)項目。目前，我國電動汽車的研發(fā)水平與發(fā)達國家基本上處在同一起跑線上，在某些方面甚至超過國外。2020 年，我國 第一代混合動力商品車通過論證和驗收。 .混合動力技術(shù) 優(yōu)缺點與 前景 1) 混合動力電動汽車具備了良好的動力性能、良好的燃油經(jīng)濟性、清潔環(huán)保、經(jīng)濟實用。為達到提高車輛的動力性、經(jīng) 濟性和環(huán)保性 , 需要采用當代最先進的內(nèi)燃機技術(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 , 研究它的低速大轉(zhuǎn)矩、效率和再生制動能量回饋性能； 經(jīng) 過周密分析和試驗研究特性 , 最佳選擇各自高性能區(qū)段的組合與疊加。 2) 混合動力汽車絕對成本過高是目前混合動力電動汽車推廣應(yīng)用的主要難點 , 這是因為混合動力汽車除了以往的動力裝置外 , 至少還必須安裝電池 , 其成本不可能降至普通汽車的水準。因此 , 混合動力汽車技術(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 必須降低動力電池、電機驅(qū)動系統(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)計改進汽車動力系統(tǒng) , 滿足汽車再生制動回收要求，加強混合動力電動汽車的可靠性 , 解決動力電池的使用壽命和可靠性問題 , 是混合動力電動汽車推廣應(yīng)用的前提。 國際能源緊缺，混合動力可以很好的節(jié)省汽車行進過程中減速、下坡過程的能量消耗，同時其排量低、污染小，也是未來汽車發(fā)展的必然趨勢。 混合動力電動汽車 (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，電動汽車的發(fā)展暫時受到阻撓而發(fā)展起來的新型車型， HEV 既是一種過渡型車型，也是一種獨立型車型在 21 世紀 HEV 將會得到迅速的發(fā)展。 1991 年大眾汽車公司推出濟科牌混合動力電動微型汽車，車長 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) 的三缸汽油機和一臺 6kW/(1280rmin) 的電動機共同組成的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)。汽油機和電動機通過兩個自動離合器和一個五檔變速器，驅(qū)動橋驅(qū)動車輛行駛。當速度低于 60km/h 時，由動力電池組提供電能，車輛用電動機驅(qū)動，在速度為 60km/h 啟動汽油機驅(qū)動橋驅(qū)動車輛行駛，當車輛加速或爬坡時，發(fā)動機與電動機共同組成混合驅(qū)動模式驅(qū)動車輛行駛。 混合動力電動汽車 HEV 首先在歐洲出現(xiàn)，引起美國各大汽車公司的注意，為了減少對石油進口的依賴，改善對大氣環(huán)境的污染，達到加州的排放標準的要求。在汽車工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)具有更強大的競爭力和更大的市場，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，美國政府機構(gòu)和美國汽車研究會以及一些有關(guān)單位，共同聯(lián)合成立 “ 新一代汽車協(xié)調(diào)會 ” PNGV，美國政府通過 PNGV與汽車界達成了多種合作研究、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，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到的標準為 :在 10年的時間內(nèi)達到乘坐 5～6 人，整車質(zhì)量 898kg，燃料消耗量 3L， 0～ ，加速時間 12s，行駛里程 612km 的目標。經(jīng)過多年的研究、開發(fā)和試驗等，美國三大汽車公司都推出了混合動力電動汽車 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)動機為主，電動機為輔的配置方式，來達到上述標準的要求。 混合動力汽車的分類與特點 當前普遍使用的燃油發(fā)動機汽車存在種種弊病，統(tǒng)計表明在占 80％以上的道路條件下，一輛普通轎車僅利用了動力潛能的 40％，在市區(qū)還會跌至 25％，更 為嚴重的是排放廢氣污染環(huán)境。 20 世紀 90 年代以來，世界各國對改善環(huán)保的呼聲日益高漲，各種各樣的電動汽車脫穎而出。雖然人們普遍認為未來是電動汽車的天下，但是目前的電池技術(shù)問題阻礙了電動汽車的應(yīng)用。由于電池的能量密度與汽油相比差上百倍，遠未達到人們所要求的數(shù)值，專家估計在 10 年以內(nèi)電動汽車還無法取代燃油發(fā)動機汽車 (除非燃料電池技術(shù)有重大突破）。 現(xiàn)實迫使工程師們想出了一個兩全其美的辦法，開發(fā)了一種混合動力裝置（ HEV）的汽車。所謂混合動力裝置就是將電動機與輔助動力單元組合在一輛汽車上做驅(qū)動力，輔助動力單元實際上 是一臺小型燃料發(fā)動機或動力發(fā)電機組。形象一點說，就是將傳統(tǒng)發(fā)動機盡量做小，讓一部分動力由電池 電動機系統(tǒng)承擔(dān)。這種混合動力裝置既發(fā)揮了發(fā)動機持續(xù)工作時間長，動力性好的優(yōu)點，又可以發(fā)揮電動機無污染、低噪聲的好處，二者 “ 并肩戰(zhàn)斗 ” ，取長補短，汽車的熱效率可提高10％以上，廢氣排放可改善 30％以上。 混合動力源電動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)式動力由發(fā)動機、發(fā)電機和電動機三部分動力總成組成，它們之間用串聯(lián)的方式組成 SHEV 的動力單元系統(tǒng)。負荷小時由電池驅(qū)動電動機 帶動車輪轉(zhuǎn)動，負荷大時則由發(fā)動機帶動發(fā)電機發(fā)電驅(qū)動電動機。當電動車處如啟動、加速、爬坡的工況時，發(fā)動機 電動機組和電池組共同向電動機提供電能；當電動車處低速、滑行、怠速的工況時，則由電池組驅(qū)動電動機，由發(fā)動機 發(fā)電機組向電池組充電。這種串聯(lián)式電動車不管在什么工況下，最終都要由電動機來驅(qū)動車輪。例如福特 “ 新能級 2020”SHEV ，其電池采用燃料電池，在城市市區(qū)行駛時全部由燃料電池驅(qū)動電動機，電動機通過減速器（變速器）和驅(qū)動橋驅(qū)動車輪，達到了 “ 零排放 ” 要求。當高速及爬坡時，則由發(fā)動機 電動機組和燃料電池組共同 向電動機供電，驅(qū)動車輪。 并聯(lián)式裝置的發(fā)動機和電動機以機械能疊加的方式驅(qū)動汽車，發(fā)動機與電動機分屬兩套系統(tǒng)，可以分別獨立地向汽車傳動系提供扭矩，在不同的路面上既可以共同驅(qū)動又可以單獨驅(qū)動。電動機既可以作電動機又可以作發(fā)電機使用，又稱為電動－發(fā)電機組。由于沒有單獨的發(fā)電機，發(fā)動機可以直接通過傳動機構(gòu)驅(qū)動車輪，因此該裝置更接近傳統(tǒng)的汽車驅(qū)動系統(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)動機通過一邊的離合器帶動電動 發(fā)電機，輸出扭力再通過另一邊離合器驅(qū)動車輛行駛。靜止啟動時，電池向電動 發(fā)電機供電 ，此時電動 發(fā)電機就是發(fā)動機的啟動機。發(fā)動機啟動后，發(fā)動機一方面作為車輛單獨的動力源驅(qū)動車輪，另一方面又帶動電動 發(fā)電機發(fā)電向電池充電，此時與傳統(tǒng)汽車一樣。在市區(qū)行駛時，發(fā)動機關(guān)閉，一邊離合器脫開，一邊離合器接合，電池做為 唯一能源向電動機供電，由電動機取代發(fā)動機驅(qū)動車輪。當電動車需要高速或高負荷時，發(fā)動機啟動一邊離合器閉合，發(fā)動機與電動 發(fā)電機系統(tǒng)組成復(fù)合驅(qū)動形式，以最大功率驅(qū)動車輛。 混合動力汽車的工作原理 混合動力汽車在發(fā)達國家已經(jīng)日益成熟，有些已經(jīng)進入實用階段。由于構(gòu)造復(fù)雜，成本較高，在電動汽車時代到 來之前，混合動力型汽車只是一種過渡產(chǎn)品。 HEV 既要使用發(fā)動機作為動力，又要對發(fā)動機的節(jié)能和環(huán)保作出種種限制，使發(fā)動機的燃料消耗降低到最低，使發(fā)動機的有害氣體的排放達到 “ 超低污染 ” 標準的要求。要用發(fā)動機的動力來保證 HEV 正常行駛時所需要的基本動力。采用控制發(fā)動機轉(zhuǎn)速范圍、降低發(fā)動機的最高轉(zhuǎn)速、保持發(fā)動機穩(wěn)定均衡地運轉(zhuǎn)、并采取“ 開 關(guān) ” 的控制方式，使發(fā)動機避開啟動、怠速和轉(zhuǎn)速突然變化時，燃料燃燒不完全面引起的燃料經(jīng)濟性降低和增加有害廢氣的排放，從而控制發(fā)動機始終處于最佳狀態(tài)下運轉(zhuǎn)。另外， HEV 還可以廣泛地采用 轉(zhuǎn)子發(fā)動機、燃氣輪機和斯特林發(fā)動機作為 HEV 的發(fā)動機。 HEV 上是以電動機驅(qū)動作為發(fā)動機驅(qū)動的輔助動力，但又必須對電池組的質(zhì)量和整車的整備質(zhì)量進行限制，以減輕 HEV 的總質(zhì)量。因此，一般電動 /發(fā)電機只是在 HEV 發(fā)動機啟動，車輛啟動、加速或爬坡時起作用。電動 /發(fā)電機又是發(fā)動機的飛輪，起調(diào)節(jié)發(fā)動機輸出功率作用。電動 /發(fā)電機還起發(fā)電機的作用，將發(fā)動機的動能轉(zhuǎn)換為電能，儲存到電池組中去。在 HEV 下坡或制動時，將汽車慣性動能轉(zhuǎn)換為電能，儲存到電池組中去。因此， HEV 有了電動機的輔助作用，就可以使 HEV 達到節(jié)能和 “ 超低污染 ” 的要求。從 20 世紀 90 年代起，全世界又掀起研究開發(fā)和制造 HEV 的競爭熱潮， 21 世紀 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，由其控制系統(tǒng)自動判斷和控制使用何種動力，使汽車的能源消耗和排放指標控制在最佳范圍。汽車起步時因發(fā)動機的效率低，由電動機提供動力，在信號等待時，發(fā)動機會自動停止運行，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)動機在最佳區(qū)域運行，一部分動力用于克服道路阻力，另一部分動力用于為電池充電。 當車輛起步加速或爬坡時，除機組所產(chǎn)生的電能，通過控制 設(shè)備，輸往驅(qū)動車輪 的電動機，此外，蓄電池組也同時供電給驅(qū)動車輪的電動機，以保證車輛具有足夠的牽引能力。當車輛在平坦道路上作等速運行時，只需發(fā)電機組 (或蓄電池組 )單獨提供電能驅(qū)動車輛即可。當車輛減速時，發(fā)電機組產(chǎn)生的電能，通過控制設(shè)備，向蓄電池組充電；在車輛制動過程中，驅(qū)動車輪的電動機，將轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機，并通過控制設(shè)備向蓄電池充電。此種能將車輛的動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔懿⒓右曰厥盏闹苿臃绞?，被成?“ 再生制動 ” 。 混合動力汽車通過將發(fā)動機、充電電池和電