混合动力汽车的应用与发展

PAGEPAGE17混合动力汽车的应用与发展目录摘要3abstaract3引言4第一章混合动力汽车的概述51.1混合动力汽车的概述51.2发展混合动力汽车的必要性51.3混合动力汽车技术研究的目的和意义6第二章混合动力汽车的分类及各类型的工作原理72.1串联式混合动力汽车的结构和工作原理72.2并联式混合动力汽车的结构特点72.3混联式混合动力汽车的结构特点9第三章混合动力汽车的主要部件113.1控制方式113.2电动机113.3混合动力汽车车用镍氢动力电池12第四章混合动力汽车发展现状及趋势144.1混合动力汽车发展的优缺点144.2混合动力汽车的发展现状144.3发展混合动力汽车面临的问题154.4混合动力汽车的发展趋势16结束语18致谢19参考文献20混合动力汽车的应用与发展摘要等于对全文一个概括。在丰富：目前世界汽车工业可持续发展所面临的两大难题是环境污染和石油资源匮乏,环保和节能是21世纪汽车技术的一个重要发展方向,同时各国的排放法规也日趋严格。混合动力汽车(HEV)正是具有低污染和低油耗特点的新一代清洁汽车。混合动力汽车是传统内燃机车辆与电动车辆的有效组合。混合动力汽车以其独有的特点得以在这一时期成为非常有前途的产品。等于对全文一个概括。在丰富关键词：混合动力；汽车；发展；应用Abstaract:Sustainabledevelopmentoftheworldautomobileindustryfacestwomajorchallengesisthelackofenvironmentalpollutionandoilresources,environmentalprotectionandenergyconservationinthe21stcenturyautomotivetechnologyisanimportantdirectionofdevelopment,whilethecountriesarebecomingincreasinglystringentemissionsregulations.Hybridelectricvehicle(HEV)isalow-pollutionandlowfuelconsumptioncharacteristicsofanewgenerationofcleanvehicles.Hybridelectricvehicleisatraditionalinternalcombustionenginevehiclesandelectricvehiclesaneffectivecombination.Hybridelectricvehiclewithitsuniquefeaturesinthisperiodcanbeaverypromisingproduct.Keywords:HybridElectricVehicle；car；develop；application

引言进入21世纪以来，能源安全与气候变化成为国际社会关注的焦点，为实现交通领域的健康可持续发展，世界主要汽车生产国进一步加快推动节能与新能源汽车的发展，预计未来3-5年内，全球节能与新能源汽车将进入一个快速产业化发展的阶段。根据机电混合度的不同，混合动力汽车与传统燃油汽车相比能够实现10%-40%的节油效果，常规排放物和CO2排放也显著降低，并具有性能稳定、可靠性强，不依赖于新建配套设施，因此被认为是近中期比较现实和有效的新能源汽车产品，会在未来2-3年内将成为汽车市场的主要竞争者。目前，国际上混合动力汽车已经实现商业化。2007年全球混合动力汽车销量达到50万辆左右。美国作为全球最大的混合动力汽车市场，2007年在轻型车销量下滑2.5个百分点的情况下，混合动力汽车销量增长38%，达到35万辆。另外，自混合动力汽车上市以来，单一品牌混合动力轿车的最大累计销量已经超过120万辆。

在我国，混合动力汽车已进入科研向产业化转型的关键时期。在国家“863”连续两个五年计划持续支持下，我国已基本掌握了混合动力汽车关键零部件和动力系统平台技术，建立了相关技术标准和测试能力，开发出一批混合动力汽车产品，实现了小批量的整车生产能力，在多个城市开展了小规模示范应用，并成功服务于北京奥运会和残奥会，取得了良好的社会效益和环境效益，初步证明了混合动力汽车在我国应用的可行性和适用性。为了推动包括混合动力汽车在内的节能与新能源汽车的产业化进程，我国政府目前局部小规模示范应用的基础上，近期将组织开展大规模推广应用工程，相关政府部门也在加紧制定专项财政补贴方案，随着我国政府积极推动的以混合动力汽车为主的节能与新能源汽车大规模推广应用工程的启动，将进一步突破我国节能与新能源汽车的产业化瓶颈、降低制造成本、培育产业链，并在局部区域实现显著的节能减排效果，加速启动我国节能与新能源汽车市场。

第一章混合动力汽车的概述1.1混合动力汽车的概述1.1.1混合动力汽车的定义混合动力汽车是指车上装有两个以上动力源，包括有电机驱动，符合汽车道路交通、安全法规的汽车，车载动力源有多种：蓄电池、燃料电池、太阳能电池、内燃机车的发电机组等，当前混合动力汽车一般是指发动机，发电机，再加上蓄电池的汽车。1.1.2混合动力汽车的有优点混合动力汽车的主要优点是:1、采用混合动力后可按平均需用的功率来确定内燃机的最大功率，此时处于油耗低、污染少的最优工况下工作。需要大功率内燃机功率不足时，由电池来补充；负荷少时，富余的功率可发电给电池充电，由于内燃机可持续工作，电池又可以不断得到充电，故其行程和普通汽车一样。2、因为有了电池，可以十分方便利用制动时、下坡时、怠速时的能量对电池进行充电。3、在繁华市区，可关停内燃机，由电池单独驱动，实现"零"排放。4、有了内燃机可以十分方便地解决耗能大的空调、取暖、除霜等纯电动汽车遇到的难题。5、可以利用现有的加油站加油，不必再投资。6、可让电池保持在良好的工作状态，不发生过充、过放，延长其使用寿命，降低成本。1.1.3混合动力汽车的缺点混合动力技术的先进性和实现的现实性，节能、环保效果明显，采用混合动力汽车是现阶段解决环保和能源问题最为切实可行的方案。但是，由于混合动力汽车是在牺牲了部分环保利益的基础上，可以满足目前人们对汽车环保的基本要求，在结构上两套系统电池/电机和内燃机同时安装于本来只装一套系统的汽车上，不仅加大了汽车本身的重量，也提高了对整体工艺及控制等方面的要求。除了和纯电动汽车（BEV）一样受目前蓄电池技术的限制之外，混合动力的能量来源仍然是石油，这决定了混合动力不是电动汽车发展的最终形式。但是，目前日本的几大公司的混合动力汽车的热销说明，混合动力汽车是传统汽车时代向氢燃料电池汽车时代的过渡车型技术，虽然不是长远之计，但据估计，仍有50年以上的较长市场周期。可以充分利用现有内燃汽车生产能力，推动传统汽车工业的改造发展。总之，混合动力汽车介于传统汽车和纯电动汽车、燃料电池汽车之间，是一种承前启后的，在经济和技术方面都趋于成熟的电动汽车产品。混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，价格较高。现代汽车伙伴合作计划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，认为采用混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。日本丰田汽车公司在1997年12月宣布将混合动力电动轿车Prius投入小批量商业化生产，该车自重1515kg，装用顶置凸轮轴四缸，1500cc排量汽油机，最大功率42.6kW/4600r/min，带永磁无刷发电机，驱动电机亦为永磁无刷的额定功率30kW，采用氢镍电池，实现串并联控制方式，百公里油耗为3.4L，比原汽油车减少了一半，CO2排量也相应减少了一半，CO、HC、NOX仅为现行法规允许值的10％，售价每辆216万日元（约15000美元）。美国克莱斯勒汽车公司1998年2月在底特律展出第二代道奇无畏ESX2型混合动力电动轿车，该车装用1500cc排量直喷柴油机带发电机，采用铅酸电池，交流感应电机驱动，铝车架，复合材料车身，自重1022kg，百公里油耗降至3.4L。2000年通用，福特，戴姆勒·克莱斯勒已开发出100公里油耗已达到3升汽油或接近3升汽车的样车，只是价格仍较贵。1.2发展混合动力汽车的必要性当前普遍使用的燃油发动机汽车存在种种弊病，统计表明在占80％以上的道路条件下，一辆普通轿车仅利用了动力潜能的40％，在市区还会跌至25％，更为严重的是排放废气污染环境。20世纪90年代以来，世界各国对改善环保的呼声日益高涨，各种各样的电动汽车脱颖而出。虽然人们普遍认为未来是电动汽车的天下，但是目前的电池技术问题阻碍了电动汽车的应用。由于电池的能量密度与汽油相比差上百倍，远未达到人们所要求的数值，专家估计在10年以内电动汽车还无法取代燃油发动机汽车（除非燃料电池技术有重大突破）。现实迫使工程师们想出了一个两全其美的办法，开发了一种混合动力装置（Hybrid-ElectricVehicel，缩写HEV）的汽车。所谓混合动力装置就是将电动机与辅助动力单元组合在一辆汽车上做驱动力，辅助动力单元实际上是一台小型燃料发动机或动力发电机组。形象一点说，就是将传统发动机尽量做小，让一部分动力由电池-电动机系统承担。这种混合动力装置既发挥了发动机持续工作时间长，动力性好的优点，又可以发挥电动机无污染、低噪声的好处，二者“并肩战斗”，取长补短，汽车的热效率可提高10％以上，废气排放可改善30％以上。谈到节能环保的汽车新能源的发展，在中国还往往停留在电动汽车的探索上。的确，全球汽车界在电动车上没有少下功夫，但是到头来都是走进死胡同。在新世纪，汽车发展的技术路线应趋于理智而统一：近期从油电混合动力下手大幅度降低油耗和排放；长远靠资源极为丰富，且完全没有污染的氢动力燃料电池重新定义汽车。

在全球汽车业低迷的大势下，丰田堪称是“一枝独秀”。丰田成功的因素很多，其中之一就是新技术的开发和应用。丰田“普锐斯”同时装有汽油发动机和电动机两套系统。启动、加速和上坡时两套系统同时出力；刹车时能量逆向存入蓄电池；平稳行驶时，由蓄电池驱使电动机单独出力，不再烧油。算总账，混合动力车可以节省一半汽油，尾气污染自然也减少一半。

混合动力车2003年的市价210万日元(人民币16万元)，比同级车贵40万日元。但是政府对私人购车补贴25万日元，车主多花的钱一年多就能在节省的汽油费中赚回来。尤其让消费者感到方便的是混合动力车只需到平常的加油站加油，不用改变汽车的使用习惯；政府和企业推广这种产品也无须投资新建充电装置或加气站。应该说，中国汽车业的发展思路应该转移到务实而量力而行的方向了。氢动力燃料电池车，是一项必须关注的前沿技术，但仅仅是“关注”即可。而混合动力车的研发倒应该是当务之急。一是混合动力车并非什么远在天边的高科技，又有成熟的商品化车型可借鉴。二是混合动力车特别适合中国大城市交通普遍拥堵，汽车频繁制动的国情，节能治污的效果可以发挥到极致。其实，如果中国的油价继续攀升，道路拥堵又难以根本改善，市场的混合动力车的需求就会非常迫切。合资生产或者进口混合动力车，一定很快就会被精明的生产商或经销商提到议事日程。混合动力车将是中国车市的新商机。1.3混合动力汽车技术研究的目的和意义电动汽车己有三种驱动类型:以高效能蓄电池驱动的电动汽车(EV)、以燃料电池为动力源电动汽车(FEV)和以燃油发动机与电动机混合驱动的混合动力电动汽车(HEV)。电动汽车的研究是从单独依靠蓄电池供电的纯电动汽车开始的，纯电动汽车或零排放新燃料汽车无疑是我们的最终目标，但目前纯电动汽车初始成本高，行驶里程较短。由于高效能蓄电池、燃料电池及其系统的发展相对滞后，混合动力汽车正是在纯电动汽车开发过程中为有利于市场化而产生的一种新的车型。它将现有内燃机与一定容量的储能器件(主要是高性能电池或超级电容器)通过先进控制系统相组合，可以大幅度降低油耗，减少污染物排放。国内外普遍认为它是投资少、选择余地大、易于满足未来排放标准和节能目标、市场接受度高的主流清洁车型，从而引起各大汽车公司的关注，得到商业市场的响应并迅速发展。电力辅助型混合动力汽车采用并联式结构，电池组容量相对较小(2-6kW/h)，由发动机提供匀速行驶时的平均功率需求，当加速或爬坡需要较大功率时，由电池和电动机组成的电力辅助部分补充输出驱动功率.混合动力汽车动力性能、燃料经济性以及废气排放效果的好坏，在很大程度上取决于车辆驱动系统参数的合理匹配以及车辆行驶过程中对各部件的协调控制。传统燃油汽车的发动机使用情况多数是偏离其最佳工作区域，未能实现动力传动系统的最佳匹配。因此，通过合理匹配混合动力汽车的驱动系统，制定适合于车辆行驶工况的控制策略，对于提高汽车行驶效率，降低燃油消耗和尾气排放具有较大的潜力，是一个值得研究的课题。对于汽车的动力性能和燃料经济性水平，通常是在进行实车道路试验之后给予最后评价。这样做不但周期长，成本高，而且在产品设计阶段对整车及各总成方案的确定、结构参数的选择、传动系参数与发动机的匹配等具有一定的盲目性，可能遗漏较优的方案，造成浪费。如果在设计阶段，根据有关设计参数和驱动系统控制策略，利用计算机仿真模拟对汽车动力性和燃料经济性进行预测，可以考察驱动系统参数是如何影响汽车动力性和燃油经济性，并对其进行优化设计。此外，按预定的程序模拟各种行驶工况，包括瞬变的非稳定工况，能全面地预测汽车齐多种工况下的动力性能和燃油经济性。

第二章混合动力汽车的分类及各类型的工作原理2.1串联式混合动力汽车的结构和工作原理串联混合动力电动汽车是由发动机、发电机和驱动电动机三大动力总成组成，它们采用“串联”的方式组成驱动系统。在车辆行驶之初，蓄电池组处于电量饱和状态，其能量输出可以满足车辆要求，辅助动力系统不需要工作，蓄电池输出的直流电经控制器变为交流电后供入驱动电动机、驱动电动机输出的转矩经变速器、传动轴及驱动桥驱动车轮。蓄电池组电量低于60%时，辅助动力系统起动，为驱动系统提供能量的同时，还给蓄电池组进行充电。当车辆能量需求较大时，辅助动力系统与蓄电池组同时为驱动系统提供能量，发动机-发电机组产生的交流电经整流器变为直流电和电池输出的直流电经控制器变为交流电后供入驱动电动机。由于蓄电池组的存在，使发动机工作在一个相对稳定的工况，使其排放得到改善。串联式混合动力系统一般由内燃机直接带动发电机发电，产生的电能通过控制单元传到电池，再由电池传输给电机转化为动能，最后通过变速机构来驱动汽车。在这种联结方式下，电池就象一个水库，只是调节的对象不是水量，而是电能。电池对在发电机产生的能量和电动机需要的能量之间进行调节，从而保证车辆正常工作。2.2并联式混合动力汽车的结构及其特点并联式混合动力系统有两套驱动系统：传统的内燃机系统和电机驱动系统。两个系统既可以同时协调工作，也可以各自单独工作驱动汽车。这种系统适用于多种不同的行驶工况，尤其适用于复杂的路况。该联结方式结构简单，成本低。电动机的动力要与车辆驱动系统相结合，可分为：（1）在发动机输出轴处进行组合；（2）在变速器（包括驱动桥）处进行组合；（3）在驱动桥处进行组合。下图是一种电动机的动力在驱动轮处进行组合的驱动轮动力组合式PHEV，其驱动模式为：1）以发动机驱动为基本驱动模式，独立驱动后驱动轮；2）驱动电动机为辅助驱动模式，能独立驱动前驱动轮；3）在混合驱动时，发动机驱动的后轮动力与驱动电机驱动的前轮动力进行组合，成为混合四驱动模式。2.3混联式混合动力汽车的结构特点及优点混联式混合动力系统的特点在于内燃机系统和电机驱动系统各有一套机械变速机构，两套机构或通过齿轮系，或采用行星轮式结构结合在一起，从而综合调节内燃机与电动机之间的转速关系。与并联式混合动力系统相比，混联式动力系统可以更加灵活地根据工况来调节内燃机的功率输出和电机的运转。此联结方式系统复杂，成本高。混联式混合动力汽车的优点：1）三个动力总成比串联式混合动力电动汽车三个动力总成的功率、质量和体积小。2）有多种工作模式，节能最佳，有害气体排放达到“超低污染”。3）发动机可直接驱动车辆，没有机械能-电能-机械能的转换过程，能量转换的综合效率比内燃机汽车高。4）电动机可独立驱动车辆行驶。电动机利用低速大转矩特性，带动车辆起步，可在城市中实现“零污染”行驶。当车辆需最大输出功率时，电动机可给发动机提供辅助动力，因此发动机功率可选择较小，燃料经济性比串联式混合动力电动汽车好。

第三章混合动力汽车的主要部件3.1控制方式目前市面上混合动力汽车最常见的两种动力源是内燃机和电动机。一般情况下，内燃机是前轮的驱动源，而电动机是两个后轮的驱动源。车内的电脑会根据不断变化着的交通条件所需的动力情况，随时作出反应，不需驾车人预先指令，即自动地选择最为理想的驱动模式；或是由两台电动机进行后轮驱动；或是由一台内燃机进行前轮驱动；或是内燃机和电动机同时驱动。当从静止状态起步时，车上的电脑会首先选择电动驱动模式，这是因为内燃机在汽车起步后的第一公里期间内，所用燃料的80％都被作为废气排掉了，既浪费燃料又污染环境。当车速到每小时40公里时，电脑会自动选择内燃机驱动模式，同时内燃机在工作时也对蓄电池组进行充电。如果驾驶员突然实施紧急加速，电脑则会启动电动机来协助内燃机进行联合驱动。而当低速行驶时，或者电脑判定蓄电池组的能量不足时，也会启动内燃机工作。当汽车减速时，电脑会对内燃机起到制动作用，判定利用其制动能量对蓄电池组充电。此外电脑还操纵着例如制动装置、防车轮抱死和方向控制等其他功能。在前后轮之间，内燃机和电动机或是交替的、或是相继的、或是同时的，不断变化着的驱动方式，使得汽车始终保持其动力潜能的最大发挥，大大减少了燃料消耗和废气排放。3.2电动机在HEV上是以电动机驱动作为发动机驱动的辅助动力，但又必须对电池组的质量和整车的整备质量进行限制，以减轻HEV的总质量。因此，一般电动－发电机只是在HEV发动机启动，车辆启动、加速或爬坡时起作用。电动－发电机又是发动机的飞轮，起调节发动机输出功率的作用。电动－发电机还起发电机的作用，将发动机的动能转换为电能，储存到电池组中去。在HEV下坡或制动时，将汽车惯性将动能转换为电能，储存到电池组中去。因此，HEV有了电动机的辅助作用，就可以使HEV达到节能和“超低污染”的要求。电动机的种类很多，用途广泛，功率的覆盖面非常大。但HEV所采用的电动机种类少，功率覆盖面也较小。目前主要采用的交流电动机、永磁电动机和开关磁阻电动机，不管是电机本身还是它们的控制装置，成本都比较高，但随着电动机的电子计算机控制和机电一体化的加速发展，很多新技术正逐步运用到混合动力汽车（HEV）的电动机上，一旦形成大规模批量生产，所用电机乃至整车的成本都会得到大大降低。混合动力汽车对电动机的基本要求：1.从日本汽车公司开发电动汽车的研究和实践认为，在采用大功率的电动机来驱动HEV时，与采用小功率的电动机比较，具有电阻小，效率高，比能耗低，动力性能好等优点。但在目前的条件下，各种电池的比能量较小，理所当然地采用小功率的电动机，因而出现电阻大，效率低，比能耗高，动力性能差等问题。2.混合动力汽车的电动机应具有较大范围内的调速性能，能够根据驾驶员对加速踏板和对制动踏板的控制，由中央控制器控制电动机与发动机之间动力的协调。以获得所需要的起动、加速、行驶、减速、制动等所需的功率与转矩，使它们达到与内燃机汽车加速踏板同样的控制效果。3.混合动力汽车应具有最优化的能量利用，电动机应具有高效率、低损耗，并在车辆减速时实现能量回收并反馈回蓄电池，这点在内燃机汽车上是不能实现的。4.电动机的质量，各种控制装置的质量和冷却系统的质量等也要求尽可能小，因此，大功率的高速电动机具有高性能，质量小等优点，在混合动力汽车得到了广泛地应用。另外，还要求电动机及控制装置在运转时的噪声要低。5.各种电动机的电压，可以达到120～500V，对电气系统安全性和控制系统的安全性，都必须符合国家（或国际）有关车辆电气控制的安全性能的标准和规定，装置高压保护设备。除此之外，还要求电动机可靠性好，耐温和耐潮性能强，能够在较恶劣的环境下长期工作，结构简单，适合大批量生产，运行时噪声低，使用维修方便，价格便宜等。3.3混合动力汽车车用镍氢动力电池随着人类环保意识的不断增强，石油资源逐年减少，油价逐步攀升，降低汽车污染和节约能源已成为世界各国政府面临的严峻问题。蓄电池技术和氢气的制取、运输、储存、成本等严重制约了电动汽车和燃料电池汽车的发展，因而混合动力汽车应运而生。在混合动力汽车中，由于采用了高功率的能源储存装置（蓄电池、超级电容等）能向汽车提供瞬时的能量而可减小发动机尺寸，提高效率，降低排放和燃油消耗，且可在进行制动和减速时回收能量。铅酸电池质量重，不能快充深放，循环寿命短；锂离子电池具有大电流性能差，价格高和安全性问题，目前还不适于混合动力汽车的发展。镍氢电池具有高比功率、电流充放电大、无污染、安全性能好等特点，广泛应用在混合动力汽车上。目前，世界上已开发的主要动力蓄电池性能如表所示。电池型号质量比能量（Wh/kg）质量比功率（W/kg）循环次数（次）铅酸电池33130400~500镍镉电池45＞500500混合电动车用镍氢电池40～60550～1350＞1000锂离子电池100＞1300＞1000（当前混合动力汽车车用动力电池性能）镍氢电池的正极采用金属氢氧化镍，负极使用锡氢合金。镍氢动力电池具有无污染、高比能、大功率、快速充放电、耐用性等许多优异特性。与铅酸电池相比，镍氢电池具有比能量高、重量轻、体积小、循环寿命长的特点；与镍镐电池相比，其比能量是镍镉电池的两倍。另一大优点就是镍氢电池不含有镉、铅这类有毒金属，其中一些金属还有较高的回收价值，可称为绿色能源。镍氢电池的主要特点：（1）质量比功率高：目前商业化的镍氢功率型电池能做到1350Wh/kg。（2）循环次数多：目前应用在电动车上的镍氢动力电池，80%放电深度，循环可以达1000次以上，为铅酸电池的3倍以上。100%DOD循环寿命也在500次以上。在混合动力汽车中可使用5年以上。（3）无污染：不含铅、镉等对人体有害的金属，为21世纪“绿色环保电源”。（4）耐过充过放。（5）无记忆效应。（6）使用温度范围宽：正常使用温度范围了-30～55℃；贮存温度范围-40～70℃。

第四章混合动力汽车发展现状及趋势4.1混合动力汽车发展的优缺点4.1.1为什么要用混合动力汽车进入21世纪以来，能源安全与气候变化成为国际社会关注的焦点，为实现交通领域的健康可持续发展，世界主要汽车生产国进一步加快推动节能与新能源汽车的发展，预计未来3-5年内，全球节能与新能源汽车将进入一个快速产业化发展的阶段。根据机电混合度的不同，混合动力汽车与传统燃油汽车相比能够实现10%-40%的节油效果，常规排放物和CO2排放也显著降低，并具有性能稳定、可靠性强，不依赖于新建配套设施，因此被认为是近中期比较现实和有效的新能源汽车产品，会在未来2-3年内将成为汽车市场的主流竞争者。4.1.2各种类型汽车的对比4.2混合动力汽车的发展现状中国新能源汽车产业始于21世纪初。2001年，新能源汽车研究项目被列入国家“十五”期间的“863”重大科技课题，并规划了以混合动力车为起点，向氢动力车目标挺进的战略。2009年初，国家财政部、科技部下发《节能与新能源汽车示范推广财政补助资金管理暂行办法》，在北京、上海、重庆、杭州、广州、深圳等13个城市开展节能与新能源汽车示范推广试点工作，以财政政策鼓励在公交、出租、公务、环卫和邮政等公共服务领域率先推广使用节能与新能源汽车，对推广使用单位购买节能与新能源汽车给予补助。目前混合动力车型是新能源汽车的主流。从产销量上来看，近年来各个品牌混合动力车型的销量也是不断攀升，同时也得到了越来越多消费者的认可。混合动力车型并不只是一种过渡阶段的新产品，而是未来汽车产品的发展方向。在这股产业化高潮中，国内汽车企业也正在向国际接轨。从最初合资企业一汽丰田引进普锐斯混合动力轿车到如今包括一汽、上汽、东风、长安、奇瑞、比亚迪的群雄逐鹿，混合动力汽车在中国已进入科研转向产业化的关键时期。到2010年，中国混合动力汽车市场将进入快速发展阶段。进入21世纪以来，能源安全与气候成为国际社会关注的焦点，为实现交通领域的健康可持续发展，预计3～5年内，全球节能与新能源汽车将进入一个快速产业化的发展阶段。根据混合度的不同，混合动力汽车与传统燃料汽车相比能够实现10%～40%的节油效果，常规排放物和二氧化碳排放也显著降低，并具有性能稳定、可靠性强、不依赖新建设施配套，因此被认为是近中期比较现实和有效的新能源汽车产品，会在2～3年内成为汽车市场的主流竞争者。目前，国际上混合动力汽车已经实现商业化。据资料显示，2007年全球混合动力汽车销售量达到50万辆左右。美国作为全球最大的混合动力汽车市场，2007年在轻型车销量下滑2.5个百分点的情况下，混合动力汽车销售仍然增长38%，达到35万辆。自混合动力汽车上市以来，目前单一产品混合动力轿车最大累计销量已经超过20万辆。为了推动包括混合动力汽车在内的节能与新能源汽车的产业化进程，我国政府在目前局部小规模示范应用的基础上，近期将组织开展大规模推广应用工程，相关政府部门也在加紧制定专项财政补贴方案。随着我国政府积极推动的以混合动力汽车为主的节能与新能源汽车大规模推广应用工程的启动，将进一步突破我国节能与新能源汽车的产业化瓶颈、降低制造成本、培育产业链，并在局部区域实现显著的节能减排效果，加速启动我国节能与新能源汽车市场。4.3发展混合动力汽车面临的问题混合动力汽车面临的三大难关：电池系统的能量密度问题、电机系统的体积和响应速度问题以及传动系统的效率问题。混合动力汽车面临三大挑战：从技术上讲，混合动力车和电动车使用的技术是非常相似的，二者也共同面临着一些技术上的障碍。混合动力车和电动车最主要的是三大系统，即电池系统、电机系统和传动系统。目前，在这三个方面都有一些难题尚待解决。对于电池系统，几年前考虑的是镍氢电池，现在用的都是锂电池，而对锂电池的研发也在不断进步，也就是说，单体电池在技术上正在不断发展。就单体电池而言，最大的问题就是它的能量密度，实际上不同的电池技术最大的区别就是它们在能量密度上的区别；另外一个问题就是它的稳定性。在汽车上使用的电池实际上是由很多的单体电池一节一节地串联起来的，比如说144V电池，就是由12个12V的单体电池串联起来形成一个电池包。对这个电池包在技术上有一定的要求，这是一个技术难点。怎样控制所有的电池都保持一个最佳的充放电效率，使各个单体电池的电压、工作温度、充放电状态均衡、稳定，让电池长期地保持在最佳的状态，延长电池的寿命，这些是对电池和电池包技术最主要的挑战。目前这还是一个技术瓶颈，主要体现在成本较高和能量密度较小，这就导致充一次电之后行驶距离还不够远。如果从电动汽车的角度来讲，这个技术目前还没有进入实用阶段，因为还是受距离的限制。电机系统也同样面临问题。现在不管是混合动力车还是电动车，它们的主要驱动力都来自电机。电机技术本身是一个比较成熟的技术，在工业界其他很多地方都在应用，但是在汽车上驱动电机的技术应用比较少。目前从全球的供应商来讲，致力于量产汽车用电机的屈指可数，而且目前产品价格都是非常昂贵的。电机技术用在汽车上面，有一些很特殊的要求，比如要求体积要很小，易于散热，响应速度非常快，而且对成本要求比较严格，这些都是和其他工业应用不一样的地方。在电机方面，还涉及电机控制的问题，工业应用对电机控制的成本高低不太敏感，但是对于汽车这样一个消费品来讲，电机控制的成本对它有非常大的影响。我们所说的传动系统是指整个车的传动系统，这和传统汽车联系比较密切。传统汽车上只有一个动力源，就是发动机。无论手动还是自动，一般就是通过变速箱将动力传动在驱动轴上面。而现在混合动力有多于一个的动力源，动力源的整个传动系统也就因此变得比较复杂了。目前有一些混合动力汽车采用比较简单的传动方式，但是这种方式有它致命的弱点，即效率不高，浪费比较大。而采用效率比较高的并联传动方式往往都会要求在传统汽车上做很大的改动。因为从目前来看，大多数混合动力汽车前身实际上还是传统汽车，把传统汽车改造成混合动力，传动系统的改造是一个挑战。4.4混合动力汽车的发展趋势在能源和环保的压力下，世界各大汽车公司无不涉足电动汽车领域，但是由于技术和经济上存在的各种困难，电动汽车还有相当长的路要走才有可能实现商品化，而混合动力汽车技术相对更为成熟，由于采用了精湛的机电耦合技术和智能化的整车控制策略，从而实现整车的高性能，低能耗和低排放。因此日本、美国等多家汽车公司已经和正向市场推出各种混合动力汽车产品，世界主要地区汽车销售量及混合动力汽车销售量预测表明到2010年全球混合动力汽车年产可达294万辆。从国内市场来看，由于经济的持续快速增长，城市规模不断扩大，各大城市政府已纷纷将推广使用清洁燃料汽车作为净化空气、改善环境的一项重要措施，特别是北京申办2008年奥运会成功，更为洁