石油資源并非用之不竭，作為汽車的主要燃料，它總會有被替代的一天，雖然在尋找新能源的過程中，各大汽車企業(yè)曾一度各自為政，致力于不同的方向，但在經(jīng)歷了長期摸索與碰壁之后，目前全球汽車業(yè)對能源革命的步驟也基本達成了共識，柴油、天燃氣、乙醇等清潔能源被公認為行之有效的方式，正處于推廣期；而氫動力則被視為了最終的完美解決之道。
作為第二階段的技術(shù)，油電混合動力則正處于大力發(fā)展期。
混合動力雖然仍是基于石油作燃料，并不能徹底解決能源緊缺問題，但在諸多解決方案中，目前只有混合動力成功實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，甚至一些曾對混合動力技術(shù)并不看好的歐洲汽車企業(yè)也開始奮起直追，并先后推出了各自的量產(chǎn)車型。
什么是混合動力？
混合動力汽車是采用傳統(tǒng)的內(nèi)燃機和電動機作為動力源，通過混合使用熱能和電力兩套系統(tǒng)開動汽車，達到節(jié)省燃料和降低排氣污染的目的。使用的內(nèi)燃機既有柴油機又有汽油機，但共同的特點是排量小、質(zhì)量輕、速度高、排放好。混合動力汽車的關(guān)鍵是混合動力系統(tǒng)，它的性能直接關(guān)系到混合動力汽車整車性能。經(jīng)過十多年的發(fā)展，混合動力系統(tǒng)總成已從原來發(fā)動機與電機離散結(jié)構(gòu)向發(fā)動機、電機和變速器一體化結(jié)構(gòu)發(fā)展，即集成化混合動力總成系統(tǒng)?；旌蟿恿偝梢詣恿鬏斅肪€分類，可分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式三種。
串聯(lián)式
由發(fā)動機、發(fā)電機和電動機三部分動力總成組成，用串聯(lián)方式組成動力單元。發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，電能通過控制器輸送到電池或電動機，由電動機通過變速機構(gòu)驅(qū)動汽車。當(dāng)車輛處于啟動、加速、爬坡工況時，發(fā)動機、發(fā)電機組和電池組共同向電動機提供電能；當(dāng)車輛處于低速、滑行、怠速的工況時，則由電池組驅(qū)動電動機，當(dāng)電池組缺電時則由發(fā)動機、發(fā)電機組向電池組充電。串聯(lián)式適用于城市內(nèi)頻繁起步和低速工況，可以將發(fā)動機調(diào)整在最佳工況點附近穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，通過調(diào)整電池和電動機的輸出來達到調(diào)整車速的目的。使發(fā)動機避免了怠速和低速運轉(zhuǎn)，從而提高了發(fā)動機的效率，減少了廢氣排放。它的缺點是能量幾經(jīng)轉(zhuǎn)換，機械效率較低，很難達到明顯降低油耗的目的，目前主要用于城市大客車，在轎車中很少見。
并聯(lián)式
并聯(lián)式裝置的發(fā)動機和電動機共同驅(qū)動汽車，發(fā)動機與電動機分屬兩套系統(tǒng)，可以分別獨立地向汽車傳動系提供扭矩，在不同的路面上既可以共同驅(qū)動又可以單獨驅(qū)動。當(dāng)汽車加速爬坡時，電動機和發(fā)動機能夠同時向傳動機構(gòu)提供動力，一旦汽車車速達到巡航速度，汽車將僅僅依靠發(fā)動機維持該速度。電動機既可以作電動機又可以作發(fā)電機使用，以平衡發(fā)動機所受的載荷，使其能在高效率區(qū)域工作。但是由于發(fā)動機和驅(qū)動輪采用機械連接，在城市工況時，發(fā)動機并不能總是運行在最佳工況點，車輛的燃油經(jīng)濟性比串聯(lián)時要差。由于沒有單獨的發(fā)電機，發(fā)動機可以直接通過傳動機構(gòu)驅(qū)動車輪，這種裝置更接近傳統(tǒng)的汽車驅(qū)動系統(tǒng)，機械效率損耗與普通汽車差不多，因此得到比較廣泛的應(yīng)用。
并聯(lián)式代表車型——本田思域混合動力版
思域混合動力版以本田最新開發(fā)的1.3L三段式i-VTEC發(fā)動機作為主動力，它的特點是可以根據(jù)可變氣門正時及升程系統(tǒng)（VTEC），通過低轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)速、氣缸停止的三個階段對氣門進行控制。輔助動力則是安裝了本田小型化的IMA綜合電機輔助系統(tǒng)，這套系統(tǒng)可以在起步、低速巡航以及加速狀態(tài)下，通過電動機輔助的方式來降低油耗，而在車輛減速時，電動機回收能量，存儲到鎳金屬蓄電池里。當(dāng)車輛停止時，發(fā)動機會自行關(guān)閉。這兩個動力組件的結(jié)合，令思域混合動力版實現(xiàn)了與1.8L發(fā)動機相同的行駛動力，而其由于采用了聯(lián)合再生制動系統(tǒng)，成功地提高了燃油經(jīng)濟性及駕駛舒適性。根據(jù)清華大學(xué)汽車工程系研究室的測試，在北京市區(qū)實際道路情況下，1.3L混合動力版思域能比普通1.8L思域節(jié)油36～41%，綜合節(jié)油效果為38%。
思域混合動力版自2001年12月面世以來，先后在全球40多個國家和地區(qū)銷售，到目前為止的全球累計銷量已將近20萬輛。
電動車與氫動力
電動車——三菱i MiEV
三菱i MiEV是通過對微型車i進行最小幅度的改進開發(fā)而成，它配備了最大輸出功率47kW的電動機以及減速齒輪，取代了發(fā)動機和變速器，并配備了鋰離子充電電池。2006年度的聯(lián)合研究車配備電壓為330V、容量為16kWh的電池，目標最大時速達到130km/h，持續(xù)行駛距離達到130km。到2007年，計劃將電池容量增至20kWh，持續(xù)行駛距離延長至160km。三菱汽車今后還將改進電池并減輕各部分的質(zhì)量，力爭在2010年前后使持續(xù)行駛距離達到200km。同時三菱i MiEV還在制定力爭2010年上市的計劃。
技術(shù)瓶頸：電池容量、電動系統(tǒng)效能以及成本
內(nèi)燃機加氫動力——寶馬氫能7系
寶馬氫能7系裝備了能夠使用液氫燃料和汽油的6.0L V12發(fā)動機，最大輸出功率為191kW，最大扭矩可達390Nm，在9.5s內(nèi)即可從靜止加速到100km/h，最高電子限速為230km/h。除了一個容量74L的普通油箱外，氫能7系還配有一個額外的燃料罐，可容納約8kg的液態(tài)氫。雙模驅(qū)動為BMW氫能7系提供了超過700km的總行駛里程，其中氫驅(qū)動200km以上；汽油驅(qū)動500km。駕駛者可以手動完成從氫動力到汽油動力模式的轉(zhuǎn)換，完全不會對氫能7系的行駛狀態(tài)和性能造成影響。如果一種燃料用盡，系統(tǒng)將會自動切換到另一種燃料形式，保證燃料的供應(yīng)持續(xù)而可靠。
技術(shù)瓶頸：液氫的供應(yīng)系統(tǒng)和使用成本
混聯(lián)式
混聯(lián)式裝置包含了串聯(lián)式和并聯(lián)式的特點。動力系統(tǒng)包括發(fā)動機、發(fā)電機和電動機，根據(jù)助力裝置不同，它又分為發(fā)動機為主和電機為主兩種。由于混聯(lián)方式是串聯(lián)和并聯(lián)的結(jié)合體，因此它也結(jié)合了串聯(lián)式可使發(fā)動機不受汽車行駛工況的影響，始終可以讓發(fā)動機在最佳工作區(qū)域穩(wěn)定運行，并可選用功率較小的發(fā)動機以及并聯(lián)式可由發(fā)動機和電動機共同驅(qū)動或各自單獨驅(qū)動汽車的特點，能夠使發(fā)動機、電機等部件進行更多的優(yōu)化匹配，從而在結(jié)構(gòu)上保證了在更復(fù)雜的工況下使系統(tǒng)在最優(yōu)狀態(tài)工作，所以更容易實現(xiàn)排放和油耗的控制目標。混聯(lián)式的缺點是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。
混聯(lián)式代表車型——豐田普銳斯
豐田普銳斯屬于以電機為主的混聯(lián)形式，混合動力系統(tǒng)除了包括發(fā)動機與電動機兩個動力總成之外，還包含了發(fā)電機、電動機、內(nèi)置動力分離裝置的混合動力專用變速器、鎳氫電池組和動力控制總成。普銳斯的混合動力系統(tǒng)有一個特點，就是采用行星齒輪變速結(jié)構(gòu)，變速器內(nèi)置動力分離裝置，行星齒輪機構(gòu)巧妙地將減速器、發(fā)電機和電動機等動力部件耦合在一起，同時行星齒輪又起到無級變速器的功能，結(jié)構(gòu)十分緊湊，形成一個集成化混合動力總成系統(tǒng)。
啟動以及中速以下行駛，此時發(fā)動機效率低下，因此普銳斯的發(fā)動機關(guān)閉，僅由大功率電動機驅(qū)動車輛。在常規(guī)行駛時，發(fā)動機做主動力源，由動力分離裝置將動力分成兩路，一路驅(qū)動發(fā)電機進行發(fā)電，產(chǎn)生的電力驅(qū)動電動機運轉(zhuǎn)，另一路則直接驅(qū)動車輪，系統(tǒng)會自動對兩條路徑的動力進行最佳分配，以達到效率的最大化。
當(dāng)要加速時，電池組會加進來為電動機供電，增強電動機輸出功率。當(dāng)減速或制動時，則由車輪的慣性力驅(qū)動電動機。這時電動機變成了發(fā)電機，車輛制動能量轉(zhuǎn)換成了電能。電池組電量保持在一個恒定水平，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)電池組電量下降會啟動發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，向電池組充電。
理念更為前衛(wèi)的混合動力
什么是燃料電池(Fuel Cells)?
燃料電池是將所供燃料的化學(xué)能直接變換為電能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置，是通過連續(xù)供給燃料從而能連續(xù)獲得電力的發(fā)電裝置。由于其具有發(fā)電效率高，適應(yīng)多種燃料和環(huán)境特性好等優(yōu)點，近年來已在積極地進行開發(fā)。
福特Edge插電式混合動力車
福特Edge是世界上第一輛可通過家用電源為電池組充電，并使用氫燃料電池混合動力的概念車。它使用了車載氫燃料電池、發(fā)電機和鋰離子蓄電池相結(jié)合的動力系統(tǒng)，該系統(tǒng)將傳統(tǒng)燃料電池的尺寸、質(zhì)量、成本和復(fù)雜性減少了50%以上，還有望使燃料電池組的壽命翻一番之多。
Edge混合動力車由一個336V的鋰離子電池組提供全時動力，用標準家用電源就可以為電池組充電，這一舉措使得Edge成為了一款真正的插電式混合動力車。充滿電后，該車會自動優(yōu)先以儲存的電力行駛40km，當(dāng)電池組的電能消耗到40%以后，氫燃料電池開始自動給電池組充電。氫燃料電池是通過一個35MPa的氫氣罐，供應(yīng)4.5kg的可用氫來轉(zhuǎn)化成電能給電池組充電。現(xiàn)在如果一次充滿電并加滿4.5kg的氫后，Edge混合動力車可連續(xù)行駛362.25km，同時實現(xiàn)真正的零排放。此外，目前Edge已經(jīng)可以達到136.85km/h的最高車速。
混合動力的不足之處
混合動力最顯著的缺點在于由于搭載兩套動力系統(tǒng)而導(dǎo)致成本偏高。要想克服這一障礙，僅憑用戶和廠家的努力是不夠的。目前，不少發(fā)達國家政府從稅收等方面對混合動力車等環(huán)保、低油耗車型執(zhí)行相應(yīng)的優(yōu)惠政策。比如日本在稅收中立的前提下，對排放性能及節(jié)能性能良好，且對環(huán)境負荷小的汽車，降低其稅率，新車注冊一定年數(shù)后對環(huán)境負荷大的汽車作為特例處理要提高稅率。歐美各國也通過不同程度地減免汽車購置稅、消費稅、個人所得稅等優(yōu)惠政策，積極促進混合動力車等低油耗車的普及和發(fā)展。
其次在于蓄電池技術(shù)。目前，在混合動力汽車中，技術(shù)成熟的鎳金屬電池幾乎已經(jīng)成為了標準，但這也意味著鎳金屬電池在能量密度和功率密度方面不會有大的飛躍了，電池的使用壽命和電池容量對混合動力車的節(jié)能效率都有所制約。更為高效的鋰電池是替代鎳金屬電池的最佳選擇，但除了技術(shù)上仍需要很多突破之外，鋰電池的高昂成本也是一個難以解決的問題，但很多行業(yè)專家認為，電池的改進決定著混合動力車今后的發(fā)展方向。
其他品牌混合動力產(chǎn)品動態(tài)
奔馳S400 HYBRID
梅賽德斯-奔馳在2007年的法蘭克福車展上展出了一款S400 HYBRID，這款采用混合動力的S級搭載了一款最大功率205kW 的3.5L V6汽油發(fā)動機，并結(jié)合一臺提供15kW的動力以及160Nm扭矩的電動機。二者結(jié)合的最大功率為220kW，最大扭矩為375Nm，0～100km/h加速時間僅需7.3s，最高車速可達250km/h。這款混合動力版的S級將于2009年中首先在歐洲上市。
奧迪Q7 3.6FSI HYBRID
Q7 HYBRID采用并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)，利用3.6L FSI汽油發(fā)動機和一臺電動機共同驅(qū)動車輛行駛，動力通過Quattro?全輪驅(qū)動系統(tǒng)傳遞到四個車輪，總體性能指標超過搭載3.6L FSI發(fā)動機的標準版Q7。電動機由一個288V鎳氫電池提供動力，可以使功率額外增加37kW。這款混合動力車的油耗大大降低，同時CO2排放量也降低了23%，0-100km/h加速時間僅為8.5s。這款Q7 HYBRID將在08年底上市。
福特Escape Hybrid
福特在2004年與豐田簽署混合動力技術(shù)專利許可協(xié)議后，隨即投放了當(dāng)時市場上第一款混合動力SUV車型Escape。08款Escape Hybrid搭載了2.3L汽油發(fā)動機，同時還匹配了電動機、發(fā)電機，以及置于行李廂底板下的330V鎳氫電池。在6000r/min時發(fā)動機可發(fā)揮98kW的最大功率，而在4250r/min時能夠輸出174Nm的最大扭矩；電動機則是在3000～5000r/min之間維持有69kW的功率輸出，新車綜合輸出數(shù)值實際上已經(jīng)與普通的3.0L V6發(fā)動機相當(dāng)了。
凱迪拉克凱雷德Hybrid
凱雷德Hybrid應(yīng)該是迄今為止在大型豪華SUV上運用節(jié)能混合動力的首部車型，它是以兩個小型電動機和原先的那款6.2L V8發(fā)動機為動力基礎(chǔ)，可以產(chǎn)生244kW的功率和497Nm的扭矩，同時它還有一個300V的混合動力系統(tǒng)。據(jù)稱，加裝了電動機的混合動力版凱雷德經(jīng)濟性要比原來提高了25%，凱雷德Hybrid預(yù)計在2008年夏季上市銷售。
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