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黑龙江大学剑桥学院
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姓名：李晟奇
汽车新技术 07交本一班 0703310117
混合动力车现状与展望
作者：李晟奇
摘要
主题为畅想绿色未来的北京国际车展，990款新车，有95款新能源车亮相，国内外车企以前从未有过的绿色阵营亮相车展，涌起了一股强劲的低碳浪潮。而混合动力车是当下新能源车的主要代表，混合动力车技术也日趋成熟，其能有效降低排放，改善尾气污染。
关键词：混合动力；汽车；新能源；排放
混合动力车现状与展望
绪论：2010年度全球最重要的汽车展事之一，2010第十一届北京国际汽车展览于2010年4月25日—5月2日在北京中国国际展览中心新馆和中国国际展览中心老馆隆重举行。本届车展共有来自16个国家和地区的2100余家厂商参展。本届展车共计990台，其中全球首发车14台。国际跨国公司在本届车展发布亚洲首发车41台，中国首先车35台，概念车65台，其中跨国公司37台，本届车展有95台新能源车现场展示，成为车展新亮点。意大利杜卡迪公司还展示了两辆亚洲首发的摩托车。在环保理念的深入和能源危机的压力下，本次车展最大的亮点莫过于各个汽车厂商参展的新能源汽车，其规模和数量都是有史以来最大的。“低碳生活”是近来最流行的词汇之一，在生活中尽可能降低碳排放量不仅是社会责任心的体现，更是一种时尚而积极的生活态度。对于汽车而言，替代能源是未来发展趋势，混合动力汽车作为汽油车型过渡性替代产品，近来一直是各厂家技术发展的重点。对消费者而言，混合动力车型除了是一个看点，更多其实是自身对环境保护的责任和需要。
一、混合动力车概念介绍
混合动力汽车〔Hybrid Electrical，简称 HEV〕是指同时装备两种动力来源---热动力源与电动力源的汽车。通过在混合动力汽车上使用电机，使得动力系统可以按照整车的实际运行工况要求灵活调控，而发动机保持在综合性能最佳的区域内工作，从而降低油耗与排放。
通常所说的混合动力一般是指油电混合动力，即燃料和电能的混合。混合动力汽车是有电动马达作为发动机辅助动力驱动汽车。
混合动力汽车的燃油经济性能高，而且行驶性能优越，混合动力汽车的发动机要使用燃油，而且在起步，加速时，由于有电动马达的辅助，所以可以降低油耗，简单地说，就是与同样大小的汽车相比，燃油费用更低。
而且，辅助发动机的电动马达可以在启动的瞬间产生强大的动力，因此，车主可以享用更强劲的起步，加速。同时，还能实现较高水平的燃油经济性。
二、实现零排放方案
全球各大汽车制造商如今都面临着巨大挑战，就是如何为传统燃油发动机寻找一种可持续发展的可替代能源。虽然几十年来，人们已经探索出了很多种可行的方法，但至今为止，还没有一种可投入大规模生产，并与传统内燃机相抗衡的解决途径。在全球温室效应仍加剧和油价飘升的压力下，汽车制造商责无旁贷，那么混合动力是否是一种有效的解决方案呢？
国际货币基金组织IMF预测，到2050年，全球汽车产量会增加4倍，从6亿辆增至29亿辆。这就引出一个问题：汽车保有量猛增的同时，能否降低油耗，兼顾环保？因此，超低排放和零排放动力总成的开发势在必行。在短期看来，内燃机仍占市场的主导地位，随着环境问题的日益恶化，各政府已推出许多针对OEM的优惠政策和法律法规以推进清洁动力总成的研发，并最终达到零排放的目标。而如今大多数的用户都不愿意为了环保放弃动力性能，无论如何，混合动力车能暂时发挥桥梁的作用。
近期内，生物燃油，压缩天然气/液化石油气和混合动力汽车是如今主要的三个解决方案。而长期看来，纯电动和燃料电池车是实现零排放的主要解决途径。
2.2 能源获取和生产
混合动力应用的是和传统发动机一样的能源，这比起CNG/LPG和生物燃料是个很大的优势。全球天然气储量非常丰富，应用范围也特别广，很多国家密集的管道网络能将天然气供应给工业，商业，以及国民。然而，全球天然气分布得并不均匀，而且优先供应的是暖气和电力。这就需要额外的运输网络或管道来实现大规模供应。至于生物燃油，情况则更加复杂，这引起很大的争议，人们认为生物燃油的生产已经影响了人类食物链的价格。而所谓的先进生物燃油，如生物质热裂解和藻类植物有着资源丰富，自生性强等优点。但科学家同样面对着两大难题：一是它们对于整个生态系统的影响，我们还不甚了解；二是将它们转化为液态乙醇需要很多能量，也就是说非常昂贵。事实上，无论是商业化，还是技术上，都还需要更多的突破。
2.3分布
混合动力汽车的的动力总成不需要任何附加结构，也就是说任何一个国家都可以应用这项技术。LPG/CNG最大的缺陷就是燃料补给站需要特殊的容器和泵。此外，还需要大量人力，物力和财力来建设补给站网络。生物燃料的加油站也需要特殊泵，而且相关基础设施也没有建立起来。
3.3技术整合主要的OEM都已经投入开发混合动力系统。混合动力起停系统的零售价约为400美元，而一个最简单的并联式全混系统则售价3000美元。若将传统的汽油或柴油发动机改装为生物燃油发动机并不难，只需要改变燃油系统零件，电控单元和排放装置，成本大约为100美元。至于CNG/LPG,要让传统发动机兼容需作不少的改动，其中最主要的就是容器空间和喷射系统。美国市场上唯一一辆量产的天然气汽车本田GX售价为25000美元左右。售后维修的价格在8000—18000美元之间。动力性能方面，CNG/LPG稍差，而生物燃油和混合动力则与汽油发动机相当。
3.4 二氧化碳排放
车用能源WTW研究是通过对多种车用能源从原材料开采到最终车辆上使用的众多环节中能量损耗及温室气体排放的研究分析，定量的对比不同车用能源整个燃料循环的能源利用效率及排放总量。在WTW的分析过程中，生物燃料二氧化碳的排放主要取决于生产喂料，而本地生产则对CNG/LPG有益,混合动力的排放计算方法则和汽油一样，以TTW分析，混合动力是最高效的，其次是CNG/LPG，生活柴油表现的较差。
3.5 用户的喜好
用户受益于新能源汽车的程度主要取决于政府的优惠政策，汽车价格，以及油价。但同样一款普锐斯，在美国的售价为21500美元，其在澳大利亚的售价却高达37000美元。本田CivicGX的情况则相反。所以不用区域的用户有截然不同的要求。由于价格因素，美国和巴西人偏爱生物燃料车；伊朗，澳大利亚，意大利等国家的车主则更喜欢CNG/LPG的汽车。鉴于这三种替代能源都各有优劣势，短时间内，OEM很难抉择。事实上，生物燃料和CNG/LPG的成本很具地区差异性，而且要想大规模盈利，必须能源供应商，OEM和政府三方共同投资。相比之下，混合动力汽车的地域局限性就不那么强烈。不可否认，电动车和燃料电池车的普及化还期待巨大的技术突破。因此，混合动力系统联合高性能发动机的方案是当前最可行的解决途径。
三、关键技术的研究
混合动力单元技术在混合动力汽车上，热力发动机又被称为混合动力单元。为提高燃料经济性，对混合动力单元必然提出更多的要求，例如要求混合动力单元能够快速启动和关闭等。目前对混合动力单元的研究主要集中于：一是燃烧系统的优化；二是尾气处理技术，主要研究高效的尾气催化系统；三是代用燃料的研究。
控制策略技术HEV产品开发中最关键的环节是根据不同的混合动力驱动系统制定和优化其控制策略，国外通过系统建模仿真对此进行了大量的匹配理论研究。控制系统的开发首先是根据采集到的速度和负荷等数据，计算出对应的要求输出功率:计算出以高效效率为基点的分配到内燃机与电动机上的功率值，即实现内燃机与电动机的最优功率分配比；然后，根据功率分配比，求出驱动电动机的功率值和其它有关数据，给出内燃机的控制参
数和电动机的控制参数。同时，驱动执行器完成这两个层次的工作控制。在执行器设计中，功率分配设置的设置以及与变速器的一体化设计是关键的部件设计工作。因为它要根据控制器的指令，正确地进行内燃机功率向驱动车辆功率和驱动发电机功率的分解。
能量存储技术的电动汽车上，蓄电池的开发和充放电特性的研究是关键。现在，镍氢电池和锂离子电池已可达到混合动力汽车的使用要求，但仍有价格高或寿命不长等缺陷。从发展看，能量储存装置的研究应该包括以下几个方面：一是研究电池内部的连接，检测，监控。二是电池设计和制造方面的改进，降低制造成本，改善电池的性能和提高寿命。适用于混合动力汽车的电池需要有较高的比功率，要达到的目标是，功率与能量比值大于20W/wh；使用寿命到10年；至少循环使用12万次。三是电池的热能管理及剩余电量管理。此外，电池的剩余电量直接影响混合动力汽车的经济性和排放，因此，需要有效的测试方法和控制设置。
总结：复合动力电动汽车有两种基本的工作方式，即串联式、并联式和串并联（或称混联）式。复合动力驱动汽车的缺点是：有两套动力，再加上两套动力的管理控制系统，结构复杂，技术较难，价格较高。由于“新一代汽车伙伴合作”（P NGV）计划的推动美国三大汽车公司对各种单元技术及其不同组织进行成百种方案的筛选、比较，认为采用复合动力是实现中级轿车百公里3升油耗的可行方案因此而受到更大的关注。经过多年研究，混合动力电动汽车已开发出一些成功的例子。
参考文献
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