隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，我國的汽車保有量也在不斷增加，從而給我國資源、環(huán)境帶來巨大的壓力。我國的石油資源短缺，石油的 大量進(jìn)口影響了國家的能源安全和國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。為了減少汽車對石油的依賴并改善汽車尾氣對大氣環(huán)境的污染，國內(nèi)外在尋找具有環(huán)保特性的汽車新能源 方面，付出了巨大的努力。
電動汽車是新能源汽車技術(shù)之一。我國在電動汽車的研發(fā)方面，已經(jīng)取得了重大的進(jìn)展，特別是綜 合電驅(qū)動和傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的優(yōu)勢的混合動力汽車，由于其技術(shù)相對成熟，又能夠兼顧節(jié)能和環(huán)保，是當(dāng)前最接近產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)。考慮到混合動力汽車的動力混合方 式是多種多樣的，因此有必要對幾種主要的混合動力汽車技術(shù)及其節(jié)能效果作初步的探討。
一、混合動力汽車及其分類
（一）混合動力汽車（Hybrid Vehicle，HV）
混合動力汽車是彌補(bǔ)了純電動汽車的續(xù)駛里程不足與重量等問題而誕生的。按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T19596電動汽車術(shù)語的定義，混合動力汽車（Hybrid Vehicle，HV）是指能夠至少從可消耗燃料和可再充電能/能量存儲裝置獲得動力的汽車。使用了電機(jī)的混合動力汽車被叫做混合動力電動汽車（Hybrid Electric Vehicle，HEV）。 目前，混合動力汽車是采用傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)和電動機(jī)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(dá)到節(jié)省燃料和降低排氣污染的目的?；旌蟿恿ζ囀?用的內(nèi)燃機(jī)與同類型燃油汽車相比，排量相對較小。使用的電動力系統(tǒng)中包括高效強(qiáng)化的電動機(jī)、發(fā)電機(jī)、超級電容、燃料電池和蓄電池等?；旌蟿恿﹄妱涌蛙嚮?結(jié)構(gòu)及原理見圖。
按照發(fā)動機(jī)與電機(jī)組、合的方式，混合動力電動汽車有串聯(lián)式、并聯(lián)式和串并混聯(lián)式三種類型。
（二）串聯(lián)式混合動力汽車(Series Hybrid Electric Vehicle，SHEV)
串聯(lián)式混合動力汽車是指車輛的驅(qū)動力只來源于電動機(jī)的混合動力汽車。串聯(lián)式結(jié)構(gòu)比較簡單，由 發(fā)動機(jī)帶動發(fā)電機(jī)，再帶動電動機(jī)驅(qū)動汽車。需要時，由發(fā)電機(jī)和蓄電池提供的電力共同驅(qū)動汽車。動力系統(tǒng)采用電傳動的方式（沒有機(jī)械變速箱），同時也為蓄電 池充電。當(dāng)發(fā)動機(jī)停止時由蓄電池的電能通過電動機(jī)驅(qū)動汽車。車輛制動時，車輪驅(qū)動電機(jī)發(fā)電并向蓄電池充電，實(shí)現(xiàn)部分能量回收。串聯(lián)系統(tǒng)布置容易，連接方 便，工作過程中發(fā)動機(jī)經(jīng)常走走停停，串聯(lián)式結(jié)構(gòu)可使發(fā)動機(jī)不受汽車行駛工況影響，始終在其最佳工作區(qū)穩(wěn)定運(yùn)行，并可選用功率較小的發(fā)動機(jī)，串聯(lián)式混合動力 電動汽車特別適用于在市內(nèi)低速運(yùn)行工況。其缺點(diǎn)是整個動力系統(tǒng)功率儲備大（既有發(fā)動機(jī)，又有電動機(jī)，又有發(fā)電機(jī)及電池等儲能單元），需要功率足夠大的電動 機(jī)；發(fā)動機(jī)輸出需全部轉(zhuǎn)化為電能再變?yōu)轵?qū)動汽車的機(jī)械能，使得燃油能量利用率比較低，整車效率受到影響。串聯(lián)式混合動力客車基本結(jié)構(gòu)見圖2。
（三）并聯(lián)式混合動力汽車（Parallel Hybrid Electric Vehicle PHEV）
并聯(lián)式混合動力汽車是指車輛的驅(qū)動力由電動機(jī)及發(fā)動機(jī)同時或單獨(dú)供給的混合動力汽車。并聯(lián)式 結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。發(fā)動機(jī)通過變速箱驅(qū)動汽車，電力驅(qū)動系統(tǒng)通過蓄電池及電動機(jī)經(jīng)藕合同時驅(qū)動汽車。發(fā)動機(jī)在一定的條件下也為蓄電池充電。發(fā)動機(jī)經(jīng)常工作在最 佳狀態(tài)下，起步、加速及高速行駛時電力系統(tǒng)參加工作。兩套動力系統(tǒng)通過耦合機(jī)構(gòu)將兩者動力混合，雖機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，但．傳動效率較高。并聯(lián)式混合動力客車基本 結(jié)構(gòu)見圖3。
（四）混聯(lián)式（串、并聯(lián)式）混合動力電動汽車（Parallel and Series Hybrid Electric Vehicle PSHEV）
混聯(lián)式混合動力汽車是同時具有串聯(lián)式和并聯(lián)式驅(qū)動方式的混合動力汽車?；炻?lián)式混合動力汽車充 分發(fā)揮了串聯(lián)式和并聯(lián)式的優(yōu)點(diǎn)，能夠使發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動機(jī)等部件進(jìn)行更多的優(yōu)化匹配，從而在結(jié)構(gòu)上保證在更復(fù)雜工況下使系統(tǒng)工作在最優(yōu)狀態(tài)，更容易實(shí) 現(xiàn)排放和油耗的控制目標(biāo)，因此是最具影響力的HEV?；炻?lián)式混合動力客車基本結(jié)構(gòu)見圖4混合動力汽車除發(fā)動機(jī)、電動機(jī)和蓄電池等各種單元技術(shù)外，重要的技術(shù)是各系統(tǒng)的電子控制技術(shù)和整車的動力系統(tǒng)優(yōu)化與控制技術(shù)，匹配好的系統(tǒng)能達(dá)到節(jié)省燃料50%，排放下降80%。還有制動能量回收技術(shù)，應(yīng)能回收制動能量的30%。
二、混合動力汽車特點(diǎn)及節(jié)油效果
（一）混合動力汽車的工況混合動力電動汽車（HEV）
將發(fā)動機(jī)、電動機(jī)和能量儲存裝置（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(nèi)燃機(jī)和電動機(jī)的優(yōu)勢?；旌蟿恿ζ嚬?jié)、能、環(huán)保的特征是根據(jù)汽車不同工況采用不同的控制方式來實(shí)現(xiàn)的?；旌蟿恿ζ囈话憧刂撇呗允歉鶕?jù)儲能元件 （一般是電池）的容量、駕駛員的油門踏板位置、車速和驅(qū)動輪的功率需求等參數(shù)，按照一定的規(guī)則使發(fā)動機(jī)和電動機(jī)輸出相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩，以滿足驅(qū)動輪的功率要求。
1．混合動力汽車在不同工況下主要的5種情況
（1）汽車在一檔起步或低速行駛，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速低于相應(yīng)限值時，電機(jī)單獨(dú)用來驅(qū)動。
（2）在不定期發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下，負(fù)載轉(zhuǎn)矩小于發(fā)動機(jī)相應(yīng)轉(zhuǎn)矩時，發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)在其經(jīng)濟(jì)功率區(qū)間，單獨(dú)驅(qū)動。
（3）電池容量低于某一下限，而發(fā)動機(jī)又可以提供多余扭矩時，電機(jī)在發(fā)動下以發(fā)電方式運(yùn)行，為電池充電。
（4）在發(fā)動機(jī)一定轉(zhuǎn)速下，整車負(fù)載超過發(fā)動機(jī)所能提供的最大扭矩時，電機(jī)提供峰值功率，與發(fā)動機(jī)聯(lián)合驅(qū)動。
（5）再生制動過程中，電機(jī)以發(fā)電機(jī)方式工作，提供制動扭矩，同時將回收的能量回饋到儲能系統(tǒng)。
（二）三種混合動力汽車的基本特點(diǎn)
串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)的基本特點(diǎn)見表1。
實(shí)際上，混合動力汽車的性能（特別是動力性、經(jīng)濟(jì)性）取決于動力系統(tǒng)諸零部件的配置、選型以及整車控制策略等。
（三）混合動力電動汽車與純電動汽車對比具有的優(yōu)點(diǎn)
1．電池容量小，整車重量輕。
2．汽車的續(xù)駛里程和動力性可達(dá)到內(nèi)燃機(jī)水平。
3．保證駕車和乘坐的舒適性。
（四）混合動力電動汽車與內(nèi)燃機(jī)汽車相比具有的優(yōu)點(diǎn)
1．可使原動機(jī)在最佳工況區(qū)穩(wěn)定運(yùn)行，從而降低排污和油耗。
2．在人口密集的商業(yè)區(qū)、居民區(qū)等地可用純電動方式驅(qū)動車輛實(shí)現(xiàn)零排放。
3．通過電機(jī)回收汽車減速和制動時的能量，進(jìn)一步降低汽車的 能耗和排放。
混合電動公交客車是一種集純電動車、內(nèi)燃機(jī)汽車技術(shù)和優(yōu)勢于一體的混合動力電動汽車，具有超 低排放、低油耗、低噪聲、高經(jīng)濟(jì)性和高環(huán)保性的優(yōu)點(diǎn)，是一種新型綠色環(huán)保城市公交客車。
（五）混合動力汽車的節(jié)油原理及節(jié)油效果
混合動力汽車節(jié)、能的基本原理見圖5。
如圖5所 示，混合動力客車的節(jié)能是通過控制發(fā)動機(jī)在最佳功率轉(zhuǎn)速區(qū)間運(yùn)轉(zhuǎn)、富余能量存儲和再生制動時制動能量回饋來實(shí)現(xiàn)的。在整車起動的時候，通過純電動的驅(qū)動方 式，實(shí)現(xiàn)起動時候的節(jié)能和降低排放。在整車行駛加速和急加速的時候，發(fā)動機(jī)運(yùn)行在最佳燃油經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速區(qū)間，用電池轉(zhuǎn)換成電機(jī)的助力扭矩實(shí)現(xiàn)助力。當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)在最 佳燃油經(jīng)濟(jì)性轉(zhuǎn)速區(qū)間并且有富余能量時，把富余的能量存儲起來。這樣使整車達(dá)到較好的燃油經(jīng)濟(jì)性和最佳的排放。串聯(lián)混合動力汽車、并聯(lián)混合動力汽車和混聯(lián) 混合動力汽車的節(jié)油性能比較見表2。
三、混合動力城市客車產(chǎn)業(yè)化面臨的問題
我國在混合動力客車方面，雖有了一定的基礎(chǔ)，取得了一些成果，但技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)化程度與國際上的差距還是很大，其發(fā)展面臨著以下3個問題。
1．混合動力汽車涉及多種系統(tǒng)，其技術(shù)含量高、相互關(guān)系復(fù)雜、相互作用頻繁，我國客車生產(chǎn)企業(yè)_大 多還缺乏集成混合動力汽車各系統(tǒng)并使之優(yōu)化的能力。目前，國內(nèi)有些企業(yè)、為了盡快推出混合動力汽車產(chǎn)品，關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)與零部件還是依賴國外企業(yè)，這從企業(yè) 搶占市場的角度可以理解，但如果都這樣，必將造成今后我國雖然有自主的混合動力車產(chǎn)品，卻依然沒有產(chǎn)品的核心技術(shù)，空心化問題就得不到解決。
2．混合動力汽車需要的關(guān)鍵零部件產(chǎn)品開發(fā)還不成熟，像蓄電池、電機(jī)等部件，價格高，質(zhì)量尚不過關(guān)。零部件企業(yè)的配套能力不足，建立完善的混合動力汽車產(chǎn)業(yè)化工業(yè)基地以及售后服務(wù)體系，還需要很長一段時間。
3．由于混合動力車技術(shù)含量較高，因此，目前我國混合動力汽車的制造成本要比同類型的傳統(tǒng)汽車高出約30%，而這僅靠采購控制、加強(qiáng)管理和設(shè)計(jì)優(yōu)化等傳統(tǒng)降低成本的方法是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。事實(shí)上，連混合動力汽車技術(shù)最為領(lǐng)先的豐田公司也承認(rèn)，在該公司生產(chǎn)的混合動力汽車使用壽命內(nèi)，其節(jié)約的燃油費(fèi)用還不足以抵消為購買混合動力車而額外支付的車款。車價高將影響該技術(shù)的推廣應(yīng)用。
四、結(jié)束語
鑒于以上情況，城市客車整車企業(yè)應(yīng)加大技術(shù)進(jìn)步的力度，迅速提高集成能力。在產(chǎn)品開 發(fā)策略上，應(yīng)立足成熟的零部件，首先在輕、中度混合的車型上突破。零部件企業(yè)應(yīng)加速產(chǎn)品成熟，提高質(zhì)量、降低成本，滿足整車的配套要求。應(yīng)用單位應(yīng)通過實(shí) 際應(yīng)用，積累車輛使用和維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)。與各方共同努力，逐步實(shí)現(xiàn)車輛各能源系統(tǒng)的高度混合，使節(jié)能、環(huán)保的效果最佳。
