混合动力汽车的发展趋势

混合动力汽车的发展趋势

宋云龙陆涛李杰

（北京中公高远汽车试验有限公司北京市101103）

摘要：目前新能源汽车已成为汽车技术发展的主要方向，而混合动力汽车(HEV)是传统内燃机车和电动汽车的混血儿，是电动汽车市场的先行兵。本文以混合动力汽车市场发展为研究对象，论述其发展需经历起步、成长、成熟、蜕变的四个阶段及每个阶段的特点。通过建设混合动力汽车市场，推动整个电动汽车行业的滚动发展。

1国内外混合动力汽车的发展概况

1.1国外混合动力汽车的发展概况

上世纪90年代以来，国外许多知名汽车公司都开始投入巨资进行混合动力汽车的研发。其中很多公司采用了包括现代电子、精密机械、控制技术、新型材料甚至航天技术在内的各种高新技术，使不少车型的主要动力性指标达到了燃油汽车的水平。进入21世纪后，各国加快了HEV的概念产品化的进程，相继推出了不同的HEV车型，丰田的Prius、本田的Insight和Civic等都是具有代表性的车型，这些成熟的产品都显示出了优良的环保性与节能性。这标志着HEV市场的逐渐成熟。

1.2国内混合动力汽车的发展概况

目前，中国发展混合动力汽车是发展纯动力汽车乃至燃料电池汽车的必经之路。短期内，混合动力汽车市场必然是各个车企竞争的高地。要真正发展好新能源汽车，需要国家政策的支持、技术研发的投入以及基础设施的完善和概念的推广，它对整个汽车行业增强国际市场竞争力有着战略性的意义。我国在国家高技术研究发展计划（863计划）中专门开列了包括混合动力汽车在内的电动汽车重大专项。目前，我国基本建立了常规混合动力汽车技术及产业化体系，研发了200款左右常规混合动力汽车产品。在常规混合动力客车方面，我国自主研发的常规混合动力客车也逐步被城市公交用户认可，产品技术创新水平和产业竞争力在逐步提高。

2混合动力汽车的结构特点

混合动力汽车是指车上装有两个以上动力源(设有电机驱动)，符合汽车道路交通和安全法规的汽车。车载动力源有多种，包括动力电池、燃料电池、太阳能电池以及内燃机车的发电机组。当前混合动力汽车一般是指内燃机车发电机再加上动力电池的电动汽车。混合动力汽车按发动机和电动机的耦合方式不同，可分为串联式混合动力汽车、并联式混合动力汽车、混联式混合动力汽车三种形式。

3混合动力汽车的关键技术及需攻关的难题

3.1混合动力汽车的关键技术

当前，混合动力汽车动力系统的高新技术已经逐步得到了应用。其中包括燃油动力与电动动力系统集成优化技术不断取得进展，节能效果不断提高；高性能锂离子电池、镍氢电池取代传统的铅酸电池；高效的一体化电力驱动系统取代传统的直流电机；电动辅助系统的广泛应用提高了整车能量利用效率和性能；网络系统的应用促进了混合动力汽车的模块化和智能化；轻量化技术和电器结构安全性技术得到了系统应用。在混合动力技术的发展上，表现出明显的模块化和平台化趋势。

轿车混合动力系统的模块化愈加明显，这逐步推进了汽车动力的电气化。从只具备自动启停、怠速关机功能的“微混合”到以并联式混合动力发动机为主体的“轻混合”再到以混联式为特征的“强混合”，随着电功率的比例逐步提高，混合程度不断提高，最终过渡到可充电式的串联式“全混合”方式。

城市客车混合动力系统出现平台化趋势。发电机组+驱动电机+储能装置，构成了混合动力系统的基本技术平台。通过换用不同的发电机组，从汽油、柴油内燃机到气体燃料发动机，各种不同的能源动力转化装置形成油电、气电等各种不同的混合动力系统，促进了动力系统的平稳过渡与转型。

3.2混合动力汽车还需攻关的难题

3.2.1控制系统。这里是指汽车动力总成集中控制系统，它是整车运行的核心单元。混合动力汽车的控制需要根据转速、负荷及车速等信息和相关设备的状态确定发动机与电动机的功率分配策略，即当汽车的负荷给定后，首先要确定发动机与电动机输出功率的比例，以保证满足汽车动力性、经济性、排放性等性能指标的要求。为了满足混合动力系统的要求，需要设计与混合动力系统相适应的控制系统和控制策略。

3.2.2混合动力汽车控制策略。由于各种混合动力汽车结构上的差异，因而需要不同的控制策略来调节和控制功率流在不同元件间的流动，其目的是为了达到四个主要目标：即最佳的燃油经济性、最低的排放、最低的系统成本、最好的驱动性能。

3.2.3内燃机。经过一百多年的发展，车用内燃机在动力性、经济性及排放控制方面获得了极大改善。近年来，电控燃油喷射、排气再循环、增压中冷、可变进气涡轮、高压共轨和催化后处理等技术的应用，更使得汽车的性能飞速提高，因此，作为一种成熟的动力设备，内燃机在混合动力电动汽车上的应用难度不大。由于可移动性能好、比功率大、热效率也较高，因此，内燃机仍然是影响整车效率和性能的关键设备。

3.2.4混合动力汽车动力电池的开发研制及充电特性和电池管理系统的研究。动力电池是混合动力汽车发展的关键技术，也是提高整车性能和降低成本的重要发展方向。动力电池技术存在以下问题：一是比能量相对不足，因而成本较高，比能量值越高，汽车经济性越好；二是寿命相对较短。当前动力电池寿命一般为充放电1000次左右，比整车寿命低得多。另外，动力电池的应用还涉及充电时间较长、电池荷电状态判别等问题，这些都不同程度地影响着整车性能。

4我国发展混合动力汽车的机遇与挑战

4.1机遇

在常规汽车技术开发方面，国内外存在明显的技术差距，合资外方对核心技术过度保护及不转让，外加面对巨大的市场需求，应对竞争对手，缩短新品推出周期，导致中国几大汽车厂商均采取引进国外企业先进、成熟的产品进行组装生产或进行适应性改造的方式，无形中削弱了企业进行自主开发的意愿和动力，对外方产生高度依赖性。长此以往，中国汽车产业将陷入“引进―落后―再引进”的恶性循环。但混合动力汽车作为一种新兴的节能环保型汽车，其技术和市场仍然处于一种蓬勃的发展阶段，国内外还不存在明显的代差，重视和扶持我国的混合动力汽车产业，是快速缩短与世界汽车技术水平差距的发展良机，也是保障我国汽车行业健康持续发展的重要机遇。

4.2挑战

行业竞争。国外部分车企混合动力技术已经相当成熟，如丰田、本田等，北美市场对混合动力技术的需求也日益高涨，德国也加强了发展混合动力和推出混合动力计划。行业竞争使得混合动力发展势在必行。

技术阻碍和技术缺失。混合动力汽车的关键技术难点在于上文4.2中所述，混合动力要在中国汽车市场大规模地应用，必须攻破这些难题，同时还要回避国外先入为主的策略，例如丰田就有200多项混合动力专利，因此我国在研发时就要绕开这些专利，形成自己的知识产权。

降低保养维修费用。由于混合动力车是新推出的车型，其售后、维修体系尚未成熟，而且混合动力车的部分零部件依靠进口，这样维修、保养成本会较高。所以要尽快发展和形成混合动力产业链，降低混合动力车保养维修费用。

5结语

鉴于石油资源日益匮乏和环境污染日益加剧的现实，国内外汽车制造商在其政府支持下，都在竞相开发各种类型的新能源汽车。因此，混合动力汽车技术还有相当长的路要走，但已采用的机电耦合技术和智能化的整车控制策略已经实现了整车的高性能、低能耗和低排放，因此混合动力汽车及电动汽车将成为未来几十年汽车发展的主流。