1 混合動力汽車概述
    汽車工業(yè)歷來是一個國家的支柱性產(chǎn)業(yè)，是衡量一個國家工業(yè)化水平的重要標志，也關系到一個國家的國民經(jīng)濟水平和國際競爭力。據(jù)有關資料顯示：經(jīng)濟發(fā)達國家在世界經(jīng)濟中的地位與其在世界汽車工業(yè)中的排名順序基本上是吻合的。如今，全世界汽車的保有量已達到近7億輛，汽車己與人們的日常生產(chǎn)和生活密不可分。然而，當今世界石油資源日趨緊張，眾多燃油汽車尾氣排放造成空氣質量日益惡化，開發(fā)低排放、低油耗的新型汽車成為當今汽車工業(yè)界的緊迫任務。未來汽車技術的發(fā)展主要是圍繞著“能源”與“環(huán)保”兩大主題。人們越來越關注其他燃料的汽車和電動汽車的開發(fā)，電動汽車成為最主要的選擇之一。電動汽車（ElectricVehicle，EV）包括純電動汽車（BEV）、混合動力汽車（Hybrid ElectricVehicle,HEV或HV）和燃料電池汽車（Fuel Cell ElectricVehicle，F(xiàn)CEV）三種。使用電動汽車可實現(xiàn)無污染，并可利用煤炭、水力等其他非石油資源，它是理想的零排放或低排放車輛，因此，使用電動汽車無疑是解決問題的最有效途徑。但是由于作為純電動汽車的關鍵部件之一的電池在能量密度、壽命、價格等方面的問題，使得純電動汽車的性價比無法與傳統(tǒng)的內燃機汽車抗衡。盡管目前具有世界先進水平的純電動汽車的性能與內燃機汽車已不相上下，但過高的成本使其難以商品化。燃料電池汽車具有高效率、低排放、低噪聲的特點，其燃料甲醇有廣泛的來源，并可再生。所以燃料電池汽車已成為世界各大汽車集團新世紀激烈競爭的焦點，被喻為21世紀改變人類生活的十大高科技項目之首，但產(chǎn)業(yè)化仍需較長時間，在這種環(huán)境下，結合內燃機汽車和電動汽車優(yōu)點的混合動力汽車異軍突起，在世界范圍內成為新型汽車開發(fā)的熱點，可以相信，在電動汽車的儲能部件—電池沒有根本性突破以前，使用混合動力汽車是解決排污和能源問題最具現(xiàn)實意義的途徑之一。
    混合動力電動汽車（HEV）是在一輛汽車上同時配備電力驅動系統(tǒng)和輔助動力單元（Auxiliary Power Unit，APU），其中APU是燃燒某種燃料的原動機或由原動機驅動的發(fā)電機組，目前HEV所采用的原動機一般為柴油機、汽油機或燃氣輪機。混合動力電動汽車將原動機、電動機、能量儲存裝置（蓄電池）組合在一起，它們之間的良好匹配和優(yōu)化控制，可充分發(fā)揮內燃機汽車和電動汽車的優(yōu)點，避免各自的不足，是當今最具實際開發(fā)意義的低排放和低油耗汽車。
    較之純電動汽車，混合動力汽車（HEV）具有如下特勢：
    （1）可以最大限度發(fā)揮內燃機汽車和純電動汽車的雙重優(yōu)勢。
    （2）由于有原動機作為輔助動力，電池的數(shù)量和質量可減少，因此汽車自身重量可以減小。
    （3）汽車的續(xù)駛里程和動力性可達到內燃機的水平。
    （4）借助原動機的動力，可帶動空調、真空助力、轉向助力及其他輔助電器，無須消耗電池組有限的電能，從而保證了駕車和乘坐的舒適性。
    較之內燃機汽車，混合動力汽車（HEV）具有如下優(yōu)點：
    （1）可使原動機在最佳的工況區(qū)域穩(wěn)定運行，從而大大減少了汽車變工況（特別是低速、怠速）時的排放，再由于可回收制動能量，可使混合動力汽車成為較低排放的節(jié)能汽車。
    （2）在人口密集的商業(yè)區(qū)、居民區(qū)和游覽區(qū)等區(qū)域，混合動力汽車可以關閉輔助動力單元（APU），由純電力驅動，成為零排放的電動汽車。
    （3）可通過電動機提供動力，因此可配備功率較小的發(fā)動機，并可通過電動機回收汽車減速和制動時的能量，進一步降低汽車的能量消耗和排污。
    混合動力汽車基本上不改變現(xiàn)有的汽車產(chǎn)業(yè)結構，不改變現(xiàn)有能源（石油燃料）的體系，不改變用戶對汽車的使用習慣，這也是它能夠迅速實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的重要原因。
    由以上分析可以看出，混合動力汽車的研究和發(fā)展對于解決環(huán)境污染和能源危機這兩個人類目前面臨的大難題能起到相當大的作用。

    1．1混合動力汽車的發(fā)展概況
    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)境的呼聲日益高漲，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(shù)值，專家估計在10年以內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一電動機系統(tǒng)承擔。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。作為一項嶄新的技術，20世紀90年代初以來，混合動力汽車的開發(fā)得到了美國、日本及歐洲許多發(fā)達國家的高度重視，并已取得了一些重大的成果和進展。下面介紹當前世界各國混合動力汽車的技術發(fā)展狀況。
    1．國外混合動力汽車的技術發(fā)展狀況
    （1）20世紀90年代，美國斥巨資組織各大汽車公司和有關部門積極開展混合動力汽車的研究工作。1993年提出了旨在開發(fā)新一代高效節(jié)能汽車的PNGV （the Partnership for a NewGeneration ofVehicles）計劃。美國先進項目局（ARPA）于1993年訂立電動汽車和混合動力汽車項目，出資2500萬美元研究EV和PEV技術。1994年ARPA項目投資已增加到4600萬美元。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(fā)合同，進行為期5年的研發(fā)工作，并于1998年在北美國際汽車展上展出了樣車。隨著PNGV計劃的實施，美國三大汽車公司進行了一系列的整車技術開發(fā)和研制工作。
    1990年，美國通用汽車公司在洛杉磯展出“沖擊”（Impact）牌電動轎車，即人們常說的EVI電動轎車。其時速達到128km/h（采用了電子限速，曾創(chuàng)下了292.8km/h的電動汽車車速紀錄），0.96km/h加速時間小于9s，高速公路行駛一次充電續(xù)駛里程達到144km，電池剩余容量即荷電狀態(tài)（（SOC）為15%，采用車載充電機充電時間為15h，而采用固定充電機充電時間僅為3h. EV1成為現(xiàn)代電動汽車的典范。通用汽車公司在推出電動汽車EVI的同時，也致力于串聯(lián)式混合動力汽車和并聯(lián)式混合動力汽車的研制，他們以原來的產(chǎn)品EVI為基礎，于1998年開發(fā)了EVI型4座混合動力汽車，并于2000年11月開發(fā)出混合動力皮卡車，并在美國多個城市進行了商業(yè)試運行，到2008年年底，通用汽車公司在北美地區(qū)擁有8款混合動力汽車，其中，通用君越混合動力ECO-Hybrid己于2008年9月在中國開始銷售。
    福特汽車公司己開發(fā)出福行P2000型5座并聯(lián)式混合動力汽車，福特新開發(fā)出的“優(yōu)異2010”概念車試驗平臺的性能己達到了PNGV計劃的部分目標，同時福特又于2003年推出了汽油機與電動機共同驅動的混合動力小型運動車Escape，截至2005年7月已經(jīng)售出了40多萬輛。
    1998年1月，克萊斯勒汽車公司宣布開發(fā)出道奇“無畏”WSX2串聯(lián)式混合動力汽車。1997年由美國國家航空航天局（NASA）Lewis中心、俄亥俄州政府和工業(yè)界、大學等9個單位合作，開發(fā)出串聯(lián)式電動噴氣渦輪混合動力大客車。
    （2）從目前世界范圍內的整個形勢來看，日本是電動汽車技術發(fā)展速度最快的少數(shù)幾個國家之一，特別是在發(fā)展混合動力汽車方面，日本居世界領先地位。目前，世界上能夠批量產(chǎn)銷混合動力汽車的企業(yè)，只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產(chǎn)的混合動力轎車普銳斯（PRIUS），2000年起便在北美、歐洲及世界各地公開發(fā)售。到了2001年，豐田汽車公司又在日本推出了Ectima混合動力小貨車、使用弱混合動力的皇冠豪華小轎車和Dyna混合動力輕型貨車。2005年11月30日，豐田汽車正式宣布，豐田混合動力汽車累計已經(jīng)銷售超過了50萬臺。普銳斯自1997年在日本上市之后，進入美國、英國、中國等70多個國家，截至2010年9月全球銷量突破200萬輛。2006年豐田公司在美國推出凱美瑞混合動力汽車，目前的累計銷量己超過10萬輛，成為豐田汽車銷量第二高的混合動力產(chǎn)品。目前，豐田汽車在全世界50多個國家銷售混合動力產(chǎn)品。其中，北美和日本是主要的消費市場。2004年9月15日，中國一汽集團與日本豐田汽車公司在北京舉行了混合動力汽車合作項目簽約儀式，共同生產(chǎn)豐田普銳斯混合動力小汽車。
    在實現(xiàn)低排放的前提下，為了提高車輛的動力性，在2003年，豐田汽車公司把新一代的混合動力系統(tǒng)（Hybrid Synergy Drive）引入了第二代的普銳斯。在2005年豐田把這套系統(tǒng)的使用范圍擴展到了對動力性能要求更高的SUV車型上—雷克薩斯的RX400h（日本名為Harrier Hybrid）和Highander Hybrid舊本名為Kluger Hybrid）。豐田第三代普銳斯于2009年年初在底特律車展上亮相，并于5月18日開始在日本各地發(fā)售。第三代普銳斯搭載阿特金森循環(huán)1.8 L4缸發(fā)動機，取代舊款的1.5L發(fā)動機，最大功率為98馬力，比舊款提高22馬力，轉矩到142N·m，比舊款增加31N"m，加上電動機動力整車最大功率為134馬力，低速轉矩進一步提升，這也意味著低速時能夠獲得更好的燃油經(jīng)濟性。百公里加速時間比舊款提高1s，僅需9.8 s。豐田第三代普銳斯提供四種駕駛模式，Normal為正常模式；EV-Drive模式允許駕駛者在低速狀態(tài)下單純依靠電力行駛約1.6 km；而Power（動力）模式提高油門靈敏度，使得駕駛感向跑車趨近；Eco模式則可以幫助駕駛員獲得最佳的燃油經(jīng)濟性。第三代普銳斯百公里油耗僅為4.7L。
    繼豐田普銳斯混合動力汽車成功推向市場之后，本田汽車公司也開發(fā)了自己的混合動力汽車產(chǎn)品，目前本田汽車公司主要銷售兩個品牌，一個是1999年推出的Insight，一個是2001年推出的Civic。并實現(xiàn)了在北美和日本市場上的銷售。截至2008年年底，本田汽車公司混合動力車型的累計銷量達到約30萬輛，2009年2月6日，全新款Insight登陸日本市場。短短10天訂單就突破1000輛，遠遠超出當初制訂的銷售計劃，本田還在混合動力車的開發(fā)上，通過研究新型發(fā)動機、鎳氫蓄電池等追求動力高效化；通過開發(fā)新型輕質鋁車身、樹脂油箱等謀求車輛的輕型化，使汽車達到每升汽油可行駛35 km的世界最高水平，并且使汽車尾氣排放達到世界最嚴格要求的標準。
    1995年5月日產(chǎn)汽車公司開發(fā)了可以使續(xù)駛里程增加1倍的串聯(lián)式混合動力型微型轎車。同年9月日產(chǎn)汽車公司又開發(fā)出使耗油量降低一半，并且可以批量生產(chǎn)的并聯(lián)方式混合動力型汽車系統(tǒng)。日野汽車制造公司也于1997年12月開發(fā)出了柴油機／電動并聯(lián)式混合型系統(tǒng)的客車。日本富士重工則將研制微型混合動力型汽車作為自己的主攻目標。三菱電動機公司也開發(fā)出輕型串聯(lián)式混合動力卡車。
    （3）歐洲也正在積極進行混合動力汽車的開發(fā)、研制及推廣工作，法國雷諾公司研制的VERT和HYMME兩款混合動力汽車已在法國接受10000 km的運行試驗。并于1998年研制出電動汽油兩用車。這種電動汽油兩用車前部裝有一臺汽油發(fā)動機，2臺7 kW電動機裝在兩個后輪上，瑞典沃爾沃公司也開發(fā)出基于沃爾沃FL6卡車改裝的混合動力汽車，最高時速可達90 km。德國已有幾十輛混合動力大客車在斯圖加特和威塞爾市運行。德國開發(fā)的并聯(lián)式混合動力車DUO已小批量生產(chǎn)。
    因此，在各大型汽車公司紛紛推出具有各自特色的混合動力汽車的同時，以日．本為主導的混合動力汽車產(chǎn)業(yè)格局將被打破，在可以預見的2-3年內，混合動力汽車將逐步成為各大汽車公司在國際市場上競爭的主流產(chǎn)品。
    2．中國在混合動力汽車領域的開發(fā)動態(tài)
    我國在“八五”和“九五”期間都有計劃地開展了電動汽車的關鍵技術攻關和整車研制，在此基礎上也進行了混合動力汽車的若干技術領域的開發(fā)。清華大學1995年就開始研究混合動力汽車關鍵技術和系統(tǒng)及理論。目前我國各大汽車集團都在進行混合動力電動汽車研發(fā)，多數(shù)以混合動力電動客車為主，這種研發(fā)方向符合我國國情，有利于我國電動汽車的研究發(fā)展。一汽研發(fā)的紅旗HQ3于2006年投產(chǎn)；東風集團的混合動力公交車已于 2005年7月完成最終產(chǎn)品定型，樣車試驗并通過驗收；長安集團具有完全自主知識產(chǎn)權的羚羊混合動力電動車已產(chǎn)出樣車，其裝備混合動力技術的長安CV9己經(jīng)下線；奇瑞集團成立了國家節(jié)能環(huán)保汽車工程技術研究中心，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汽車—代號為“BSG”的混合動力車；吉利集團旗下的上海華普汽車己與同濟大學汽車學院簽署合作協(xié)議，預計'I年內完成混合動力轎車商業(yè)化生產(chǎn)；深圳五洲龍汽車有限公司也表示，中國規(guī)模最大、投放車輛最多的混合動力示范運營線路即將在深圳市龍崗區(qū)開通。而廣州本田更是緊跟豐田的步伐，于2006年中下旬推出國產(chǎn)雅閣混合動力車。上汽集團與通用簽署協(xié)議，將聯(lián)手開發(fā)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(fā)動機技術及飛行汽車技術”等方面有著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。2007年11月底，10輛奇瑞B(yǎng)SG（Belt Driven Starter Generator，皮帶驅動啟動發(fā)電機）混合動力轎車率先銷售到奇瑞出租車公司，小批量投放出租車市場；2007年12月13日，長安汽車集團自主研發(fā)了首款量產(chǎn)杰勛牌混合動力汽車。與此同時，新能源汽車作為未來汽車的主要發(fā)展方向，國家一向給予支持和鼓勵。如《汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策》、《“十一五”汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》等政策和文件都鼓勵清潔汽車、代用燃料及汽車節(jié)油技術的發(fā)展。

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