混合動(dòng)力汽車
廣義上說(shuō),混合動(dòng)力汽車(Hybrid Vehicle)是指車輛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由兩個(gè)或多個(gè)能同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的單個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)合組成的車輛,車輛的行駛功率依據(jù)實(shí)際的車輛行駛狀態(tài)由單個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)單獨(dú)或共同提供。
通常所說(shuō)的混合動(dòng)力汽車,一般是指油電混合動(dòng)力汽車(Hybrid Electric Vehicle, HEV),即采用傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)(柴油機(jī)或汽油機(jī))和電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源,也有的發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)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。
隨著世界各國(guó)環(huán)境保護(hù)的措施越來(lái)越嚴(yán)格,混合動(dòng)力車輛由于其節(jié)能、低排放等特點(diǎn)成為汽車研究與開(kāi)發(fā)的一個(gè)重點(diǎn),并已經(jīng)開(kāi)始商業(yè)化。
混合動(dòng)力汽車使用的電動(dòng)力系統(tǒng)中包括高效強(qiáng)化的電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和蓄電池。蓄電池使用的有鉛酸電池、鎳錳氫電池和鋰電池,將來(lái)應(yīng)該還能使用氫燃料電池。
1概述
車輛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由兩個(gè)或多個(gè)能同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的單個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)合組成,車輛的行駛功率依據(jù)實(shí)際的車輛行駛狀態(tài)由單個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)單獨(dú)或共同提供。因各個(gè)組成部件、布置方式和控制策略的不同,形成了多種分類形式。混合動(dòng)力車輛的節(jié)能、低排放等特點(diǎn)引起了汽車界的極大關(guān)注并成為汽車研究與開(kāi)發(fā)的一個(gè)重點(diǎn)。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(wú)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。2010年,全球進(jìn)入汽車混合動(dòng)力時(shí)代。
2混合動(dòng)力系統(tǒng)分類
根據(jù)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的聯(lián)結(jié)方式,一般把混合動(dòng)力汽車分為三類:
①串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(SHEV)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)等三大動(dòng)力總成用串聯(lián)方式組成了HEV的動(dòng)力系統(tǒng)。
②并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(PHEV)的發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)都是動(dòng)力總成,兩大動(dòng)力總成的功率可以互相疊加輸出,也可以單獨(dú)輸出。
③混動(dòng)式混合動(dòng)力汽車(PSHEV)綜合了串聯(lián)式和并聯(lián)式的結(jié)構(gòu)而組成的電動(dòng)汽車,主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)-發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)三大動(dòng)力總成組成。
根據(jù)在混合動(dòng)力系統(tǒng)中混合度的不同,混合動(dòng)力系統(tǒng)還可以分為以下四類:
①微混合動(dòng)力系統(tǒng)。代表的車型是PSA的混合動(dòng)力版C3和豐田的混合動(dòng)力版Vitz。從嚴(yán)格意義上來(lái)講,這種微混合動(dòng)力系統(tǒng)的汽車不屬于真正的混合動(dòng)力汽車,因?yàn)樗碾姍C(jī)并沒(méi)有為汽車行駛提供持續(xù)的動(dòng)力。
②輕混合動(dòng)力系統(tǒng)。代表車型是通用的混合動(dòng)力皮卡車。輕混合動(dòng)力系統(tǒng)除了能夠?qū)崿F(xiàn)用發(fā)電機(jī)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止,還能夠?qū)崿F(xiàn):(1)在減速和制動(dòng)工況下,對(duì)部分能量進(jìn)行吸收;(2)在行駛過(guò)程中,發(fā)動(dòng)機(jī)等速運(yùn)轉(zhuǎn),發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的能量可以在車輪的驅(qū)動(dòng)需求和發(fā)電機(jī)的充電需求之間進(jìn)行調(diào)節(jié)。輕混合動(dòng)力系統(tǒng)的混合度一般在20%以下。
③中混合動(dòng)力系統(tǒng)。本田旗下混合動(dòng)力的Insight, Accord 和Civic都屬于這種系統(tǒng)。中混合動(dòng)力系統(tǒng)采用的是高壓電機(jī)。另外,中混合動(dòng)力系統(tǒng)還增加了一個(gè)功能:在汽車處于加速或者大負(fù)荷工況時(shí),電動(dòng)機(jī)能夠輔助驅(qū)動(dòng)車輪,從而補(bǔ)充發(fā)動(dòng)機(jī)本身動(dòng)力輸出的不足,從而更好的提高整車的性能。這種系統(tǒng)的混合程度較高,可以達(dá)到30%左右,目前技術(shù)已經(jīng)成熟,應(yīng)用廣泛。
④是完全混合動(dòng)力系統(tǒng)。豐田的Prius 和未來(lái)的Estima屬于完全混合動(dòng)力系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了272-650v的高壓?jiǎn)?dòng)電機(jī),混合程度更高。與中混合動(dòng)力系統(tǒng)相比,完全混合動(dòng)力系統(tǒng)的混合度可以達(dá)到甚至超過(guò)50%。技術(shù)的發(fā)展將使得完全混合動(dòng)力系統(tǒng)逐漸成為混合動(dòng)力技術(shù)的主要發(fā)展方向。
3發(fā)展
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(lái),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(lái)是電動(dòng)汽車的天下,但是電池技術(shù)問(wèn)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(wú)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(kāi)發(fā)了一種混合動(dòng)力裝置(Hybrid-ElectricVehicle,縮寫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(shuō),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)。
2010年,全球進(jìn)入汽車混合動(dòng)力時(shí)代。據(jù)《2013-2017年中國(guó)混合動(dòng)力汽車行業(yè)深度調(diào)研與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示,從1997年全球第一輛混合動(dòng)力汽車(HEV)——(Toyota Prius)首發(fā)到2010年年底,豐田汽車全球累計(jì)銷售近300萬(wàn)輛,約占整個(gè)70%市場(chǎng)份額。雖然,HEV只占全球汽車銷量約3.7%的市場(chǎng)份額,而且未來(lái)市場(chǎng)上汽車仍以內(nèi)燃機(jī)為主要驅(qū)動(dòng)力,但是,各國(guó)政府都已經(jīng)出臺(tái)鼓勵(lì)政策,鼓勵(lì)和支持新能源汽車的發(fā)展,從亞洲近鄰日本和韓國(guó),到大洋彼岸的北美以及西歐汽車工業(yè)強(qiáng)國(guó)皆如此。
中國(guó)政府亦不遺余力鼓勵(lì)汽車產(chǎn)業(yè)重組與變革,汽車產(chǎn)業(yè)已被納入“十二五”調(diào)整產(chǎn)業(yè)之列。由工信部啟動(dòng)的《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012-2020)》已明確鼓勵(lì)多種技術(shù)路線車型的發(fā)展。作為新能源汽車之一,從市場(chǎng)和技術(shù)角度看,HEV規(guī);彤a(chǎn)業(yè)化可能性最大。據(jù)預(yù)測(cè),2020年,全球HEV市場(chǎng)將占到整體市場(chǎng)的13%(包括plug-in HEV 1400萬(wàn)輛),EV為2%(約140萬(wàn)輛)。2015年,預(yù)計(jì)中國(guó)市場(chǎng)HEV將達(dá)到74萬(wàn)輛,市場(chǎng)增長(zhǎng)率為18%,而政府采購(gòu)和混合動(dòng)力客車(HEB)將是主要消費(fèi)客戶。同時(shí),由于汽車產(chǎn)業(yè)鏈脫節(jié)和核心技術(shù)缺乏等負(fù)面因素存在,中國(guó)HEV發(fā)展將機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。HEV市場(chǎng)投資風(fēng)險(xiǎn)仍較大,市場(chǎng)估值需謹(jǐn)慎!
4行業(yè)情況
市場(chǎng)上的多家汽車廠商都在進(jìn)行混合動(dòng)力汽車的研發(fā)與生產(chǎn)。
我國(guó)混合動(dòng)力汽車主要集中在華東地區(qū)、華北地區(qū)和華中地區(qū),以上三個(gè)地區(qū)的混合動(dòng)力汽車占到了全國(guó)的65.1%,特別是華東地區(qū)的混合動(dòng)力汽車占到全國(guó)的27.3%,其中安徽、浙江、福建省政府紛紛出臺(tái)對(duì)混合動(dòng)力汽車的補(bǔ)貼政策,促進(jìn)了華東地區(qū)混合動(dòng)力汽車的發(fā)展。華中和華南地區(qū)混合動(dòng)力汽車別占到了22.9%和14.9%,西部地區(qū)由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展比較落后,因此混合動(dòng)力汽車行業(yè)在此發(fā)展比較緩慢,但是隨著國(guó)家對(duì)西部地區(qū)的重視,不斷出臺(tái)相關(guān)政策加快西部地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展,未來(lái)混合動(dòng)力汽車在西部地區(qū)也將有很好的發(fā)展空間。