1 混合动力汽车概述
    汽车工业历来是一个国家的支柱性产业，是衡量一个国家工业化水平的重要标志，也关系到一个国家的国民经济水平和国际竞争力。据有关资料显示：经济发达国家在世界经济中的地位与其在世界汽车工业中的排名顺序基本上是吻合的。如今，全世界汽车的保有量已达到近7亿辆，汽车己与人们的日常生产和生活密不可分。然而，当今世界石油资源日趋紧张，众多燃油汽车尾气排放造成空气质量日益恶化，开发低排放、低油耗的新型汽车成为当今汽车工业界的紧迫任务。未来汽车技术的发展主要是围绕着“能源”与“环保”两大主题。人们越来越关注其他燃料的汽车和电动汽车的开发，电动汽车成为最主要的选择之一。电动汽车（ElectricVehicle，EV）包括纯电动汽车（BEV）、混合动力汽车（Hybrid ElectricVehicle,HEV或HV）和燃料电池汽车（Fuel Cell ElectricVehicle，FCEV）三种。使用电动汽车可实现无污染，并可利用煤炭、水力等其他非石油资源，它是理想的零排放或低排放车辆，因此，使用电动汽车无疑是解决问题的最有效途径。但是由于作为纯电动汽车的关键部件之一的电池在能量密度、寿命、价格等方面的问题，使得纯电动汽车的性价比无法与传统的内燃机汽车抗衡。尽管目前具有世界先进水平的纯电动汽车的性能与内燃机汽车已不相上下，但过高的成本使其难以商品化。燃料电池汽车具有高效率、低排放、低噪声的特点，其燃料甲醇有广泛的来源，并可再生。所以燃料电池汽车已成为世界各大汽车集团新世纪激烈竞争的焦点，被喻为21世纪改变人类生活的十大高科技项目之首，但产业化仍需较长时间，在这种环境下，结合内燃机汽车和电动汽车优点的混合动力汽车异军突起，在世界范围内成为新型汽车开发的热点，可以相信，在电动汽车的储能部件—电池没有根本性突破以前，使用混合动力汽车是解决排污和能源问题最具现实意义的途径之一。
    混合动力电动汽车（HEV）是在一辆汽车上同时配备电力驱动系统和辅助动力单元（Auxiliary Power Unit，APU），其中APU是燃烧某种燃料的原动机或由原动机驱动的发电机组，目前HEV所采用的原动机一般为柴油机、汽油机或燃气轮机。混合动力电动汽车将原动机、电动机、能量储存装置（蓄电池）组合在一起，它们之间的良好匹配和优化控制，可充分发挥内燃机汽车和电动汽车的优点，避免各自的不足，是当今最具实际开发意义的低排放和低油耗汽车。
    较之纯电动汽车，混合动力汽车（HEV）具有如下特势：
    （1）可以最大限度发挥内燃机汽车和纯电动汽车的双重优势。
    （2）由于有原动机作为辅助动力，电池的数量和质量可减少，因此汽车自身重量可以减小。
    （3）汽车的续驶里程和动力性可达到内燃机的水平。
    （4）借助原动机的动力，可带动空调、真空助力、转向助力及其他辅助电器，无须消耗电池组有限的电能，从而保证了驾车和乘坐的舒适性。
    较之内燃机汽车，混合动力汽车（HEV）具有如下优点：
    （1）可使原动机在最佳的工况区域稳定运行，从而大大减少了汽车变工况（特别是低速、怠速）时的排放，再由于可回收制动能量，可使混合动力汽车成为较低排放的节能汽车。
    （2）在人口密集的商业区、居民区和游览区等区域，混合动力汽车可以关闭辅助动力单元（APU），由纯电力驱动，成为零排放的电动汽车。
    （3）可通过电动机提供动力，因此可配备功率较小的发动机，并可通过电动机回收汽车减速和制动时的能量，进一步降低汽车的能量消耗和排污。
    混合动力汽车基本上不改变现有的汽车产业结构，不改变现有能源（石油燃料）的体系，不改变用户对汽车的使用习惯，这也是它能够迅速实现产业化的重要原因。
    由以上分析可以看出，混合动力汽车的研究和发展对于解决环境污染和能源危机这两个人类目前面临的大难题能起到相当大的作用。

    1．1混合动力汽车的发展概况
    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，世界各国对改善环境的呼声日益高涨，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（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一电动机系统承担。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。作为一项崭新的技术，20世纪90年代初以来，混合动力汽车的开发得到了美国、日本及欧洲许多发达国家的高度重视，并已取得了一些重大的成果和进展。下面介绍当前世界各国混合动力汽车的技术发展状况。
    1．国外混合动力汽车的技术发展状况
    （1）20世纪90年代，美国斥巨资组织各大汽车公司和有关部门积极开展混合动力汽车的研究工作。1993年提出了旨在开发新一代高效节能汽车的PNGV （the Partnership for a NewGeneration ofVehicles）计划。美国先进项目局（ARPA）于1993年订立电动汽车和混合动力汽车项目，出资2500万美元研究EV和PEV技术。1994年ARPA项目投资已增加到4600万美元。美国能源部与三大汽车公司于1993年签订了混合动力电动汽车开发合同，进行为期5年的研发工作，并于1998年在北美国际汽车展上展出了样车。随着PNGV计划的实施，美国三大汽车公司进行了一系列的整车技术开发和研制工作。
    1990年，美国通用汽车公司在洛杉矶展出“冲击”（Impact）牌电动轿车，即人们常说的EVI电动轿车。其时速达到128km/h（采用了电子限速，曾创下了292.8km/h的电动汽车车速纪录），0.96km/h加速时间小于9s，高速公路行驶一次充电续驶里程达到144km，电池剩余容量即荷电状态（（SOC）为15%，采用车载充电机充电时间为15h，而采用固定充电机充电时间仅为3h. EV1成为现代电动汽车的典范。通用汽车公司在推出电动汽车EVI的同时，也致力于串联式混合动力汽车和并联式混合动力汽车的研制，他们以原来的产品EVI为基础，于1998年开发了EVI型4座混合动力汽车，并于2000年11月开发出混合动力皮卡车，并在美国多个城市进行了商业试运行，到2008年年底，通用汽车公司在北美地区拥有8款混合动力汽车，其中，通用君越混合动力ECO-Hybrid己于2008年9月在中国开始销售。
    福特汽车公司己开发出福行P2000型5座并联式混合动力汽车，福特新开发出的“优异2010”概念车试验平台的性能己达到了PNGV计划的部分目标，同时福特又于2003年推出了汽油机与电动机共同驱动的混合动力小型运动车Escape，截至2005年7月已经售出了40多万辆。
    1998年1月，克莱斯勒汽车公司宣布开发出道奇“无畏”WSX2串联式混合动力汽车。1997年由美国国家航空航天局（NASA）Lewis中心、俄亥俄州政府和工业界、大学等9个单位合作，开发出串联式电动喷气涡轮混合动力大客车。
    （2）从目前世界范围内的整个形势来看，日本是电动汽车技术发展速度最快的少数几个国家之一，特别是在发展混合动力汽车方面，日本居世界领先地位。目前，世界上能够批量产销混合动力汽车的企业，只有日本的丰田和本田两家汽车公司。1997年12月，丰田汽车公司首先在日本市场上推出了世界上第一款批量生产的混合动力轿车普锐斯（PRIUS），2000年起便在北美、欧洲及世界各地公开发售。到了2001年，丰田汽车公司又在日本推出了Ectima混合动力小货车、使用弱混合动力的皇冠豪华小轿车和Dyna混合动力轻型货车。2005年11月30日，丰田汽车正式宣布，丰田混合动力汽车累计已经销售超过了50万台。普锐斯自1997年在日本上市之后，进入美国、英国、中国等70多个国家，截至2010年9月全球销量突破200万辆。2006年丰田公司在美国推出凯美瑞混合动力汽车，目前的累计销量己超过10万辆，成为丰田汽车销量第二高的混合动力产品。目前，丰田汽车在全世界50多个国家销售混合动力产品。其中，北美和日本是主要的消费市场。2004年9月15日，中国一汽集团与日本丰田汽车公司在北京举行了混合动力汽车合作项目签约仪式，共同生产丰田普锐斯混合动力小汽车。
    在实现低排放的前提下，为了提高车辆的动力性，在2003年，丰田汽车公司把新一代的混合动力系统（Hybrid Synergy Drive）引入了第二代的普锐斯。在2005年丰田把这套系统的使用范围扩展到了对动力性能要求更高的SUV车型上—雷克萨斯的RX400h（日本名为Harrier Hybrid）和Highander Hybrid旧本名为Kluger Hybrid）。丰田第三代普锐斯于2009年年初在底特律车展上亮相，并于5月18日开始在日本各地发售。第三代普锐斯搭载阿特金森循环1.8 L4缸发动机，取代旧款的1.5L发动机，最大功率为98马力，比旧款提高22马力，转矩到142N·m，比旧款增加31N"m，加上电动机动力整车最大功率为134马力，低速转矩进一步提升，这也意味着低速时能够获得更好的燃油经济性。百公里加速时间比旧款提高1s，仅需9.8 s。丰田第三代普锐斯提供四种驾驶模式，Normal为正常模式；EV-Drive模式允许驾驶者在低速状态下单纯依靠电力行驶约1.6 km；而Power（动力）模式提高油门灵敏度，使得驾驶感向跑车趋近；Eco模式则可以帮助驾驶员获得最佳的燃油经济性。第三代普锐斯百公里油耗仅为4.7L。
    继丰田普锐斯混合动力汽车成功推向市场之后，本田汽车公司也开发了自己的混合动力汽车产品，目前本田汽车公司主要销售两个品牌，一个是1999年推出的Insight，一个是2001年推出的Civic。并实现了在北美和日本市场上的销售。截至2008年年底，本田汽车公司混合动力车型的累计销量达到约30万辆，2009年2月6日，全新款Insight登陆日本市场。短短10天订单就突破1000辆，远远超出当初制订的销售计划，本田还在混合动力车的开发上，通过研究新型发动机、镍氢蓄电池等追求动力高效化；通过开发新型轻质铝车身、树脂油箱等谋求车辆的轻型化，使汽车达到每升汽油可行驶35 km的世界最高水平，并且使汽车尾气排放达到世界最严格要求的标准。
    1995年5月日产汽车公司开发了可以使续驶里程增加1倍的串联式混合动力型微型轿车。同年9月日产汽车公司又开发出使耗油量降低一半，并且可以批量生产的并联方式混合动力型汽车系统。日野汽车制造公司也于1997年12月开发出了柴油机／电动并联式混合型系统的客车。日本富士重工则将研制微型混合动力型汽车作为自己的主攻目标。三菱电动机公司也开发出轻型串联式混合动力卡车。
    （3）欧洲也正在积极进行混合动力汽车的开发、研制及推广工作，法国雷诺公司研制的VERT和HYMME两款混合动力汽车已在法国接受10000 km的运行试验。并于1998年研制出电动汽油两用车。这种电动汽油两用车前部装有一台汽油发动机，2台7 kW电动机装在两个后轮上，瑞典沃尔沃公司也开发出基于沃尔沃FL6卡车改装的混合动力汽车，最高时速可达90 km。德国已有几十辆混合动力大客车在斯图加特和威塞尔市运行。德国开发的并联式混合动力车DUO已小批量生产。
    因此，在各大型汽车公司纷纷推出具有各自特色的混合动力汽车的同时，以日．本为主导的混合动力汽车产业格局将被打破，在可以预见的2-3年内，混合动力汽车将逐步成为各大汽车公司在国际市场上竞争的主流产品。
    2．中国在混合动力汽车领域的开发动态
    我国在“八五”和“九五”期间都有计划地开展了电动汽车的关键技术攻关和整车研制，在此基础上也进行了混合动力汽车的若干技术领域的开发。清华大学1995年就开始研究混合动力汽车关键技术和系统及理论。目前我国各大汽车集团都在进行混合动力电动汽车研发，多数以混合动力电动客车为主，这种研发方向符合我国国情，有利于我国电动汽车的研究发展。一汽研发的红旗HQ3于2006年投产；东风集团的混合动力公交车已于 2005年7月完成最终产品定型，样车试验并通过验收；长安集团具有完全自主知识产权的羚羊混合动力电动车已产出样车，其装备混合动力技术的长安CV9己经下线；奇瑞集团成立了国家节能环保汽车工程技术研究中心，在2006年下半年重点推出第一自主品牌真正意义上的混合动力汽车—代号为“BSG”的混合动力车；吉利集团旗下的上海华普汽车己与同济大学汽车学院签署合作协议，预计'I年内完成混合动力轿车商业化生产；深圳五洲龙汽车有限公司也表示，中国规模最大、投放车辆最多的混合动力示范运营线路即将在深圳市龙岗区开通。而广州本田更是紧跟丰田的步伐，于2006年中下旬推出国产雅阁混合动力车。上汽集团与通用签署协议，将联手开发混合动力轿车和公交客车。来自中兴汽车的消息，中兴汽车与美国在“汽车混合动力技术、转子发动机技术及飞行汽车技术”等方面有着雄厚的技术实力的梅尔莱普顿集团签订了合作意向书，正式介入“油汽混合动力技术”领域。2007年11月底，10辆奇瑞BSG（Belt Driven Starter Generator，皮带驱动启动发电机）混合动力轿车率先销售到奇瑞出租车公司，小批量投放出租车市场；2007年12月13日，长安汽车集团自主研发了首款量产杰勋牌混合动力汽车。与此同时，新能源汽车作为未来汽车的主要发展方向，国家一向给予支持和鼓励。如《汽车产业发展政策》、《“十一五”汽车产业发展规划》等政策和文件都鼓励清洁汽车、代用燃料及汽车节油技术的发展。

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