混動汽車

混動汽車

兩個及以上單個驅動系統聯合組成車輛
廣義上說,混動汽車(HybridVehicle)是指車輛驅動系統由兩個或多個能同時運轉的單個驅動系統聯合組成的車輛,車輛的行駛功率依據實際的車輛行駛狀态由單個驅動系統單獨或共同提供[1]。通常所說的混動汽車,一般是指油電混動汽車(HybridElectricVehicle,HEV),即采用傳統的内燃機(柴油機或汽油機)和電動機作為動力源,也有的發動機經過改造使用其他替代燃料,例如壓縮天然氣、丙烷和乙醇燃料等[2]。随着世界各國環境保護的措施越來越嚴格,混動車輛由于其節能、低排放等特點成為汽車研究與開發的一個重點,并已經開始商業化。混動汽車使用的電動力系統中包括高效強化的電動機、發電機和蓄電池。蓄電池使用的有鉛酸電池、鎳錳氫電池和锂電池,将來應該還能使用氫燃料電池。
  • 中文名:混動汽車
  • 外文名:
  • 動力來源:
  • 英文名:Hybrid Power Automobile
  • 别名:混合動力汽車
  • 種類:3種
  • 優勢優點:按功率來确定内燃機的最大功率
  • 我國政策:《汽車産業發展政策》等

百科名片

複合動力汽車(亦稱混合動力汽車,英文為HybridPowerAutomobile)是指車上裝有兩個以上動力源:蓄電池、燃料電池、太陽能電池、内燃機車的發電機組,當前複合動力汽車一般是指内燃機車發電機,再加上蓄電池的汽車。

類型分類

混合動力汽車的種類目前主要有3種。一種是以發動機為主動力,電動馬達作為輔串聯混合動力電動汽車原理助動力的“并聯方式”。這種方式主要以發動機驅動行駛,利用電動馬達所具有的再啟動時産生強大動力的特征,在汽車起步、加速等發動機燃油消耗較大時,用電動馬達輔助驅動的方式來降低發動機的油耗。這種方式的結構比較簡單,隻需要在汽車上增加電動馬達和電瓶。

另外一種是,在低速時隻靠電動馬達驅動行駛,速度提高時發動機和電動馬達相配合驅動的“串聯、并聯方式”。啟動和低速時是隻靠電動馬達驅動行駛,當速度提高時,由發動機和電動馬達共同高效地分擔動力,這種方式需要動力分擔裝置和發電機等,因此結構複雜。

還有一種是隻用電動馬達驅動行駛的電動汽車“串聯方式”,發動機隻作為動力源,汽車隻靠電動馬達驅動行駛,驅動系統隻是電動馬達,但因為同樣需要安裝燃料發動機,所以也是混合動力汽車的一種。

優勢優點

車載動力源有多種:蓄電池、燃料電池、太陽能電池、内燃機車的發電機組,當前複合動力汽車一般是指内燃機車發電機,再加上蓄電池的汽車。

優點

1、采用複合動力後可按平均需用的功率來确定内燃機的最大功率,此時處于油耗低、污染少的最優工況下工作。需要大功率内燃機功率不足時,由電池來補充;負荷少時,富餘的功率可發電給電池充電,由于内燃機可持續工作,電池又可以不斷得到充電,故其行程和普通汽車一樣。

2、因為有了電池,可以十分方便地回收制動時、下坡時、怠速時的能量。

3、在繁華市區,可關停内燃機,由電池單獨驅動,實現"零"排放。

4、有了内燃機可以十分方便地解決耗能大的空調、取暖、除霜等純電動汽車遇到的難題。

5、可以利用現有的加油站加油,不必再投資。

6、可讓電池保持在良好的工作狀态,不發生過充、過放,延長其使用壽命,降低成本。

HEV

HEV(Hybrid-ElectricVehicle)—混合動力裝置。混合動力就是指汽車使用汽油驅動和電力驅動兩種驅動方式,優點在于車輛啟動停止時,隻靠發電機帶動,不達到一定速度,發動機就不工作,因此,便能使發動機一直保持在最佳工況狀态,動力性好,排放量很低,而且電能的來源都是發動機,隻需加油即可。

混合動力汽車的關鍵是混合動力系統,它的性能直接關系到混合動力汽車整車性能。經過十多年的發展,混合動力系統總成已從原來發動機與電機離散結構向發動機電機和變速箱一體化結構發展,即集成化混合動力總成系統。混合動力總成以動力傳輸路線分類,可分為串聯式、并聯式和混聯式等三種。

工作方式

複合動力電動汽車有兩種基本的工作方式,即串聯式、并聯式和串并聯(或稱混聯)式。複合動力驅動汽車的缺點是:有兩套動力,再加上兩套動力的管理控制系統,結構複雜,技術較難,價格較高。由于"新一代汽車夥伴合作"(PNGV)計劃的推動美國三大汽車公司對各種單元技術及其不同組織進行成百種方案的篩選、比較,認為采用複合動力是實現中級轎車百公裡3升油耗的可行方案因此而受到更大的關注。經過多年研究,混合動力電動汽車已開發出一些成功的例子。

同級比較

日本豐田汽車公司1997年12月宣布将複合動力電動轎車Prius投入小批量商業化生産,該車自重1515kg,裝用頂置凸輪軸四缸,1500cc排量汽油機,最大功率42.6kW/4600r/min,帶永磁無刷發電機,驅動電機亦為永磁無刷的額定功率30kW,采用氫鎳電池,實現串并聯控制方式,百公裡油耗為4.5L,比原汽油車減少了一半,CO2排量也相應減少了一半,CO、HC、NOX僅為現行法規允許值的10%,售價每輛216萬日元(約15000美元)。美國克萊斯勒汽車公司1998年2月在底特律展出第二代道奇無畏ESX2型複合動力電動轎車,該車裝用1500cc排量直噴柴油機帶發電機,采用鉛酸電池,交流感應電機驅動,鋁車架,複合材料車身,自重1022kg,百公裡油耗降至3.4L。2000年通用,福特,戴姆勒·克萊斯勒已開發出100公裡油耗已達到3升汽油或接近3升汽車的樣車,隻是價格仍較貴。

串聯式動力

串聯式動力由發動機、發電機和電動機三部分動力總成組成,它們之間用串聯方式組成SHEV動力單元系統,發動機驅動發電機發電,電能通過控制器輸送到電池或電動機,由電動機通過變速機構驅動汽車。小負荷時由電池驅動電動機驅動車輪,大負荷時由發動機帶動發電機發電驅動電動機。當車輛處于啟動、加速、爬坡工況時,發動機、電動機組和電池組共同向電動機提供電能;

電動車處于低速、滑行、怠速的工況時,則由電池組驅動電動機,當電池組缺電時則由發動機-發電機組向電池組充電。串聯式結構适用于城市内頻繁起步和低速運行工況,可以将發動機調整在最佳工況點附近穩定運轉,通過調整電池和電動機的輸出來達到調整車速的目的。使發動機避免了怠速和低速運轉的工況,從而提高了發動機的效率,減少了廢氣排放。但是它的缺點是能量幾經轉換,機械效率較低。

混聯式動力

混聯式裝置包含了串聯式和并聯式的特點。動力系統包括發動機、發電機和電動機,根據助力裝置不同,它又分為發動機為主和電機為主兩種。以發動機為主的形式中,發動機作為主動力源,電機為輔助動力源;以電機為主的形式中,發動機作為輔助動力源,電機為主動力源。該結構的優點是控制方便,缺點是結構比較複雜。豐田的Prius屬于以電機為主的形式。

并聯式動力

并聯式裝置的發動機和電動機共同驅動汽車,發動機與電動機分屬兩套系統,可以分别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動又可以單獨驅動。當汽車加速爬坡時,電動機和發動機能夠同時向傳動機構提供動力,一旦汽車車速達到巡航速度,汽車将僅僅依靠發動機維持該速度。電動機既可以作電動機又可以作發電機使用,又稱為電動-發電機組。由于沒有單獨的發電機,發動機可以直接通過傳動機構驅動車輪,這種裝置更接近傳統的汽車驅動系統,機械效率損耗與普通汽車差不多,得到比較廣泛的應用。

曆史發展

當前普遍使用的燃油發動機汽車存在種種弊病,統計表明在占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%,在市區還會跌至25%,更為嚴重的是排放廢氣污染環境。20世紀90年代以來,世界各國對改善環保的呼聲日益高漲,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問題阻礙了電動汽車的應用。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值,專家估計在10年以内電動汽車還無法取代燃油發動機汽車(除非燃料電池技術有重大突破)。

現實迫使工程師們想出了一個兩全其美的辦法,開發了一種混合動力裝置(Hybrid-ElectricVehicel,縮寫HEV)的汽車。所謂混合動力裝置就是将電動機與輔助動力單元組合在一輛汽車上做驅動力,輔助動力單元實際上是一台小型燃料發動機或動力發電機組。形象一點說,就是将傳統發動機盡量做小,讓一部分動力由電池-電動機系統承擔。這種混合動力裝置既發揮了發動機持續工作時間長,動力性好的優點,又可以發揮電動機無污染、低噪聲的好處,二者“并肩戰鬥”,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。

标準和現狀

混合動力車标準出台在望标準背後的博弈剛剛開始目前,《混合動力電動汽車标準》的研究與制定,已經由中國汽車技術研究中心協助整理完畢,并通過了科技部的驗收,上報主要負責國家度量衡體系的全國标準管理委員會等待批準,即将擇日出台。“混合動力車标準即将出台,這意味着混合動力車很快就能上市銷售了。”中國汽車技術研究中心汽車技術情報研究所總工程師、汽車産業政策研究室主任黃永和日前告訴記者。混合動力電動車标準即将出台,企業界的混合動力車的量産研究,也正在如火如荼地進行。

據來自科技部的消息,近期,國家将有一筆專項的撥款發放給長安,主要用于自主品牌的混合動力車的研究。江陵将成為長安的混合動力車研究基地。“我們的混合動力車研究是國家863計劃的一部分,撥款是肯定的。”長安集團宣傳部部長劉躍肯定了撥款的說法。但對具體撥款數額和混合動力車生産基地的問題,劉表示不知詳情。政策胎動,聞風而動者不僅僅隻有長安一家。一汽集團宣傳部副部長沃仲聲告訴記者,“我們和豐田關于混合動力車項目的合作正在順利進行。按照原計劃,今年Prius即将投産。”今年4月份上海國際車展上,一汽紅旗已經提前推出了完全自主研發的混合動力車。據了解,從制定标準的成員上來看,參與制定标準的主要包括中國汽車技術研究中心、天津清源電動車輛公司、東風電動車輛公司、一汽集團技術中心、清華大學和奇瑞汽車公司等。

發展現狀

日本

從目前世界範圍内的整個形勢來看,日本是電動汽車技術發展速度最快的少數幾個國家之一,特别是在發展混合動力汽車方面,日本居世界領先地位。目前,世界上能夠批量産銷混合動力汽車的企業,隻有日本的豐田和本田兩家汽車公司。1997年12月,豐田汽車公司首先在日本市場上推出了世界上第一款批量生産的混合動力轎車PRIUS。到2012年時,其所有的車型将全部裝上混合動力發動機。豐田汽車公司在實現混合動力系統的低能耗、低排放和改進行駛性能方面已經走在了世界的前列。

美國

美國三大汽車公司隻是小批量生産、銷售過純電動汽車,而混合動力和燃料電池電動汽車目前還未能實現産業化,日本的混合動力電動汽車在美國市場上占據了主導地位。美國能源部與三大汽車公司于1993年簽訂了混合動力電動汽車開發合同,進行為期5年的研發工作,并于1998年在北美國際汽車展上展出了樣車。在此基礎上,現已推出3款混合動力概念車:通用Precept、福特Prodigy、戴-克DodgeESX3。2004年,通用汽車公司與戴-克汽車公司對外宣布雙方将在開發混合動力電動汽車的技術領域攜手,共同推進此項技術的發展。

我國

目前我國各大汽車集團都在進行混合動力電動汽車研發,多數以混合動力電動客車為主,這種研發方向符合我國國情,有利于我國電動汽車的研究發展。一汽研發的紅旗HQ3将于2006年投産;東風集團的混合動力公交車已于2005年7月完成最終産品定型樣車試驗并通過驗收;長安集團具有完全自主知識産權的羚羊混合電動車已産出樣車,其裝備混合動力技術的長安CV9已經下線;奇瑞集團成立了國家節能環保汽車工程技術研究中心,将在2006年下半年重點推出第一自主品牌真正意義上的混合動力車,代号為“BSG”的混合動力車;吉利集團旗下的上海華普汽車已與同濟大學汽車學院簽署合作協議,預計3年内完成混合動力轎車商業化生産;

深圳五洲龍汽車有限公司也表示,中國規模最大、投放車輛最多的混合動力示範運營線路即将在深圳市龍崗區開通。而廣州本田更是緊跟豐田的步伐,于2006年中下旬推出國産雅閣混合動力車。上汽集團與通用簽署協議,将聯手開發混合動力轎車和公交客車。來自中興汽車的消息,中興汽車與美國在“汽車混合動力技術、轉子發動機技術及飛行汽車技術”等方面有着雄厚的技術實力的梅爾萊普頓集團簽訂了合作意向書,正式介入“油汽混合動力技術”領域。與此同時,新能源汽車作為未來汽車的主要發展方向,國家一向給予支持和鼓勵。如《汽車産業發展政策》、《“十一五”汽車産業發展規劃》等政策和文件都鼓勵清潔汽車、代用燃料及汽車節油技術的發展。

新标準

黃永和透露,混合動力車整車方面标準分為六個部分,包括混合動力車定型試驗規程、混合動力車動力性能試驗方法、混合動力車安全要求、輕型混合動力車污染物、輕型混合動力車能量消耗和混合重型混合動力車。其中前三項是輕型車和重型車共用标準:即“安全要求”、“動力性能試驗方法”和“定型試驗規程”。此外,涉及混合動力車其他方面的标準還有七項。更重要的是,所有标準隻是推薦性标準,而且不涉及專利技術,除了電池、電機等特定部件和電氣系統的專項技術要求外,其餘的條款都是有關試驗方法标準的。

有專家表示,這是因為混合動力車的發展在國内甚至國際上都是初級發展階段,遠沒有成熟,制定一個标準着實費力。事實也是如此。以世界公認最成熟的混合動力車豐田Prius為例,雖然它在美國上市後非常搶手,但是上周三,據CNN報道,美國政府宣布,由于發生了一連串的針對發動機的用戶投訴事件,Prius因此将面臨調查。美國國家高速公路安全管理委員會已經收到了33個投訴,涉及04款和05款Prius。委員會稱将評估用戶所投訴的問題,約75000輛Prius有可能受到影響。CNN援引美國國家高速公路安全管理委員會的報告說,在全部投訴中,85%的車主報告Prius在時速35到65英裡時會發生發動機突然停轉的現象,且事先沒有任何警告。出現這樣的問題,豐田面臨召回Prius的可能性。不久前,豐田曾宣稱,将準備把用于Prius的發動機用于佳美和花冠。

豐田中國事務所公關部楊紅堅女士告訴記者,豐田正全面協助美國道路交通安全局的調查。Prius尚且如此,中國起步更晚的混合動力車研究就更難制定強硬性标準。所以,對該标準的制定過程中也非常慎重。科技部從“八五”就開始組織混合動力汽車的研究工作,在“十五”期間則将混合動力汽車列為863重大專項。有關标準的研究一直是其中的重點内容之一。全國汽車标準化技術委員會電動車輛分技術委員會也在兩年中分三次對标準進行了審查。

公平之慮

豐田在混合動力汽車研究方面居于世界絕對領先地位。2004年,豐田Prius在釣魚台國賓館高調登場。當時豐田宣布,一汽豐田将成為這款據稱是代表最先進混合動力技術的小車唯一的一家海外生産廠家。豐田選擇在中國生産Prius,業界普遍猜測認為,已經占盡先機的豐田,力圖通過标準的推行,在中國獨霸混合動力轎車的天下,是提前在中國控制标準話語權的舉動。3月9日,長安集團總裁尹家緒告訴記者:“豐田極力推動自己的混合動力車标準,是想用他的标準代表中國的标準,但如果按照豐田的标準就要走豐田的路線。”

對于業界的顧慮,黃永和告訴記者,“該标準保證了公允,不會偏袒哪個企業。并不存在此前業内擔心的所謂中國标準就是豐田标準的問題。”對于沒有參加混合動力标準研究的國内主要企業,汽車技術研究中心都向他們發送了有關的會議通知和資料。而在此之前,标準草案還參考了國際标準(1SO)、聯合國歐洲經濟委員會法規(ECE)、歐洲标準(正N)、美國汽車工程師學會(5AE)、日本電動車協會(1EVS)等國際性、地區性和各國行業性組織的标準或規範。“雖然這些标準本身也不完善,有些也隻是草案,但事實上,對中國标準的制定起到了很大的啟發。”

一位知情人士透露,在國際合作與技術交流方面,涉及日、美、歐多家企業和機構,而不僅僅是一兩家公司。但是,這樣的安排并不能讓所有人感到平衡。“可以肯定的是,并不是所有企業都積極參與了此事。”該知情人士告訴記者。所以,對哪家有利,哪家吃虧都是不可知的。該人士分析,由于不涉及專利,該标準保持中立并不難。而正因為不涉及專利,該标準也就不痛不癢,缺乏實際上的标準應該具備的強制性。“标準顯得太中庸了,盡量做到誰都不得罪。因此此後的修訂和修改是可以預見的。”事實上,通用已承認自己的混合動力車大部分專利技術都買自豐田。因此發展混合動力技術,由于豐田目前是全球領先,必然具有更多的話語權。

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