浅谈混合动力汽车的发展现状 柳晓东 (上海交通大学安泰经济与管理学院，上海市，200240) 摘要：根据国际能源机构(EA)的统计数据，目前，在交通领域的石油消费占石油消费 总量的六成。而依照世界上的开采水平，石油储量在40年左右的时间内就会耗尽。据测算， 汽车所排放的尾气约占地球温室气体总排放量的20%。无论是石化能源的消耗困惑，还是 尾气排放问题，大量的燃油汽车的使用是造成这些问题的最主要的要素。因此，寻找适合汽 车的新能源成了当务之急。相对于燃油汽车而言，新能源汽车的优势明显，可基本上满足低 能耗、零排放、弱噪音、无污染等要求。无论从经济效益还是社会效益，新能源汽车都有着 很大的优势。四 关键词：混合动力汽车：发展现状 Review of the current situation on Hybrid Electric Vehicle Liu Xiaodong (Antai College of Economics and Management,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200240, PR China.) Abstract:According to the statistic data from the IEA,nowadays,oil consumption accounts for sixty percent of the total oil consumption in the field of transportation.The oil reserve will run out in 40 years in accordance with the mining level in the world.It is estimated that 20 of earth's total greenhouse gas emissions is made up with automobile exhaust emissions.A lot of fuel car use is the most important element of the cause of petrochemical energy consumption and exhaust emission problems.So it is a must for us to find a new kind of energy which fits the cars.Relative to the fuel vehicle,the obvious advantages of new energy vehicles can basically meet the requirements of low energy,zero emissions,less noise pollution and so on.No matter from economic or social benefits,new energy vehicles has a great advantage. Key words:Hybrid Electric Vehicle:current situation 0引言 如今，随着技术水平的进步，有越来 所谓的新能源汽车，是指采用非常规的 越多种类的新能源汽车逐步问世，较为常见 车用燃料作为动力的来源、或使用常规的车 的有混合动力汽车(EV)、纯电动汽车(BEV)、 用燃料、采用新型车载动力装置，综合车辆 燃料电池电动汽车(FCEV)、太阳能汽车、 的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的 氢发动机汽车、其他新能源（如高效储能器、 技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。 二甲醚)汽车等。☒ 所谓的非常规能源，是指除汽油、柴油发动 其中，混合动力汽车(EV),是一种 机之外所有其它能源。 较为早期的新能源汽车，它是由两种或以上
浅谈混合动力汽车的发展现状 柳晓东 （上海交通大学安泰经济与管理学院，上海市，200240） 摘要： 根据国际能源机构（IEA）的统计数据，目前，在交通领域的石油消费占石油消费 总量的六成。而依照世界上的开采水平，石油储量在 40 年左右的时间内就会耗尽。据测算， 汽车所排放的尾气约占地球温室气体总排放量的 20%。无论是石化能源的消耗困惑，还是 尾气排放问题，大量的燃油汽车的使用是造成这些问题的最主要的要素。因此，寻找适合汽 车的新能源成了当务之急。相对于燃油汽车而言，新能源汽车的优势明显，可基本上满足低 能耗、零排放、弱噪音、无污染等要求。无论从经济效益还是社会效益，新能源汽车都有着 很大的优势。 [1] 关键词：混合动力汽车；发展现状 Review of the current situation on Hybrid Electric Vehicle Liu Xiaodong (Antai College of Economics and Management, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, PR China.) Abstract: According to the statistic data from the IEA, nowadays, oil consumption accounts for sixty percent of the total oil consumption in the field of transportation. The oil reserve will run out in 40 years in accordance with the mining level in the world. It is estimated that 20 of earth's total greenhouse gas emissions is made up with automobile exhaust emissions. A lot of fuel car use is the most important element of the cause of petrochemical energy consumption and exhaust emission problems. So it is a must for us to find a new kind of energy which fits the cars. Relative to the fuel vehicle, the obvious advantages of new energy vehicles can basically meet the requirements of low energy, zero emissions, less noise pollution and so on. No matter from economic or social benefits, new energy vehicles has a great advantage. Key words: Hybrid Electric Vehicle; current situation 0 引言 所谓的新能源汽车，是指采用非常规的 车用燃料作为动力的来源、或使用常规的车 用燃料、采用新型车载动力装置，综合车辆 的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的 技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。 所谓的非常规能源，是指除汽油、柴油发动 机之外所有其它能源。 如今，随着技术水平的进步，有越来 越多种类的新能源汽车逐步问世，较为常见 的有混合动力汽车（HEV）、纯电动汽车（BEV）、 燃料电池电动汽车（FCEV）、太阳能汽车、 氢发动机汽车、其他新能源（如高效储能器、 二甲醚）汽车等。 [2] 其中，混合动力汽车（HEV），是一种 较为早期的新能源汽车，它是由两种或以上
的动力源来提供汽车的动力。它是传统燃料 勋混合动力轿车是国内第一款自主研发将 汽车与纯电动汽车的过渡产物，由于纯电动 中度混合技术实现产业化并且量产的混合 汽车及其他新能源汽车的技术要求与前期 动力轿车④。这是我国首条完全自主研发的 开发较大，因此，混合动力汽车在目前具有 混合动力汽车的生产线。其动力系统由自主 很好的发展潜力与发展前景。) 研发的1.5L的高效发动机和13kW的永 磁同步无刷电机组合而成，续驶里程和整体 1优点 动力水平与2.0L汽油发动机车型相比基 混合动力汽车相较于单纯的燃料汽车， 本相当，但是其节油量在20%以上，排放限 其最大的优势在于它可以选择一个最优的 制达到国际领先水平。 工况来工作。采用混合动力后可按平均需用 (2)比亚迪F6DM双模电动汽车。比亚 的功率来确定内燃机的最大功率，此时处于 迪F6DM双模电动汽车采用的是先进的EV 油耗低、污染少的最优工况下工作。需要大 (纯电动)+HEV的模式，其续驶里程为纯电 功率内燃机功率不足时，由电池来补充：负 动模式100m+混合动力模式330km,最高时 荷少时，富余的功率可发电给电池充电，由 速为160km/h。成本增加5万元左右，量产 于内燃机可持续工作，电池又可以不断得到 后可降低到增加3万元左右。 充电，故其行程和普通汽车一样。 以上两款混合动力汽车，前者是我国的 其另一个优点是融入了电池的元素。有 首辆混合动力汽车，具有深远的意义：后者 了电池，就可以把下坡、制动时的多于电量 是我国自主研发的集大成者，其采用的双模 储存，而不是以热能而损耗掉：其次，在繁 混合动力模式在全球范围内也处于较为先 华市区，可关停内燃机，由电池单独驱动， 进的水平。 实现“零”排放。 其他的国产混合动力汽车也有各自的 特点，如一汽奔腾B70、上汽荣威750、奇 2国内技术与现状 瑞A5BSG、东风EQ7200HEV等。由此可见， 2.1国内技术的现状 我国在混合动力汽车上的研究还是卓有成 我国在新能源汽车领域的研究起步较 效的。 晚，在资金上的投入上也与欧美等发达国家 不仅是企业投身于开发混合动力汽车 有很大距离，我国目前在混合动力汽车领域 的领域，各大高校也积极投身于其中。2010 的技术开发以低、中度混合的研发为主。大 年11月，上海交通大学机械与动力工程学 多数企业目前只是停留在较为低端的产品 院汽车工程研究院许敏教授团队历经2年时 上，与此同时，也都在加紧研发更为新型而 间研发出了混合动力汽车专用Atkinson循 又先进的新一代混合动力汽车。 环发动机。混合动力汽车专用Atkinson循环 2.2大背景下的国内产品 发动机参加2010年中国国际工业博览会， 我国现阶段对新能源汽车十分重视，基 获得2010年中国国际工业博览会高校展区 于我国的国情，混合动力汽车是最适合目前 优秀产品一等奖称号。高校在混合动力汽车 我国发展的大背景，同时也是最容易推广， 领域的研发有助于与企业进行长期合作，企 适用范围最广的新能源汽车之一。在“十五” 业提供资金，学校提供知识，从而有力的推 期间，科技部组织国内多家高校、科研机构 动了混合动力汽车行业的快速发展。 和企业联合攻关，确立了“三纵三横”的发 展布局，即以混合动力电动汽车、纯电动汽 3国外技术与现状 车和燃料电池汽车为“三纵”，以动力控制 国外的混合动力汽车起步较早，更为关 系统、驱动控制系统和电池及其控制系统为 键的是，许多政府会把此举当作一次对新能 “三横”。在国家的大力支持下，许多企业 源的探索，对环境问题的一种有力的解决， 推出了自己的创新产品。 因此，政府愿意为这项研究承担一部分的费 (1)中国长安杰勋混合动力轿车。杰 用来鼓励企业的研究。如，美国福特、日产
的动力源来提供汽车的动力。它是传统燃料 汽车与纯电动汽车的过渡产物，由于纯电动 汽车及其他新能源汽车的技术要求与前期 开发较大，因此，混合动力汽车在目前具有 很好的发展潜力与发展前景。 [3] 1 优点 混合动力汽车相较于单纯的燃料汽车， 其最大的优势在于它可以选择一个最优的 工况来工作。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。 其另一个优点是融入了电池的元素。有 了电池，就可以把下坡、制动时的多于电量 储存，而不是以热能而损耗掉；其次，在繁 华市区，可关停内燃机，由电池单独驱动， 实现“零”排放。 2 国内技术与现状 2.1 国内技术的现状 我国在新能源汽车领域的研究起步较 晚，在资金上的投入上也与欧美等发达国家 有很大距离，我国目前在混合动力汽车领域 的技术开发以低、中度混合的研发为主。大 多数企业目前只是停留在较为低端的产品 上，与此同时，也都在加紧研发更为新型而 又先进的新一代混合动力汽车。 2.2 大背景下的国内产品 我国现阶段对新能源汽车十分重视，基 于我国的国情，混合动力汽车是最适合目前 我国发展的大背景，同时也是最容易推广， 适用范围最广的新能源汽车之一。在“十五” 期间，科技部组织国内多家高校、科研机构 和企业联合攻关，确立了“三纵三横”的发 展布局，即以混合动力电动汽车、纯电动汽 车和燃料电池汽车为“三纵”，以动力控制 系统、驱动控制系统和电池及其控制系统为 “三横”。在国家的大力支持下，许多企业 推出了自己的创新产品。 （1）中国长安杰勋混合动力轿车。杰 勋混合动力轿车是国内第一款自主研发将 中度混合技术实现产业化并且量产的混合 动力轿车 [4]。这是我国首条完全自主研发的 混合动力汽车的生产线。其动力系统由自主 研发的 1.5 L 的高效发动机和 13 kW 的永 磁同步无刷电机组合而成，续驶里程和整体 动力水平与 2.0 L 汽油发动机车型相比基 本相当，但是其节油量在 20%以上，排放限 制达到国际领先水平。 （2）比亚迪 F6DM 双模电动汽车。比亚 迪 F6DM 双模电动汽车采用的是先进的 EV （纯电动）+HEV 的模式，其续驶里程为纯电 动模式 100km+混合动力模式 330km，最高时 速为 160km/h。成本增加 5 万元左右，量产 后可降低到增加 3 万元左右。 以上两款混合动力汽车，前者是我国的 首辆混合动力汽车，具有深远的意义；后者 是我国自主研发的集大成者，其采用的双模 混合动力模式在全球范围内也处于较为先 进的水平。 其他的国产混合动力汽车也有各自的 特点，如一汽奔腾 B70、上汽荣威 750、奇 瑞 A5BSG、东风 EQ7200HEV 等。由此可见， 我国在混合动力汽车上的研究还是卓有成 效的。 不仅是企业投身于开发混合动力汽车 的领域，各大高校也积极投身于其中。2010 年 11 月，上海交通大学机械与动力工程学 院汽车工程研究院许敏教授团队历经2年时 间研发出了混合动力汽车专用 Atkinson 循 环发动机。混合动力汽车专用 Atkinson 循环 发动机参加 2010 年中国国际工业博览会， 获得 2010 年中国国际工业博览会高校展区 优秀产品一等奖称号。高校在混合动力汽车 领域的研发有助于与企业进行长期合作，企 业提供资金，学校提供知识，从而有力的推 动了混合动力汽车行业的快速发展。 3 国外技术与现状 国外的混合动力汽车起步较早，更为关 键的是，许多政府会把此举当作一次对新能 源的探索，对环境问题的一种有力的解决， 因此，政府愿意为这项研究承担一部分的费 用来鼓励企业的研究。如，美国福特、日产
北美和Tes1a公司在2009年获得了80亿 混合动力汽车面临了一系列问题。首先，混 美元的贷款用于混合动力和纯电动汽车的 合动力汽车的原理，是把两种原料混合而提 研发，同年又从奥巴马政府的绿色新政获得 供动力的，即使其比例有助于缓解污染，但 24亿美元的支持。2009年美国混合动力汽 是其所运用的原料还是传统的燃料能源，因 车销量达到29.03万辆，占其本国汽车市场 此，在能源短缺与缓解污染严重的大环境下， 2.8%的份额。正是得益于政府的鼓励，才使 混合动力汽车不及其他新能源汽车如此环 得越来越多的公司有信心把资金投入这一 保与节省，因此，如何把混合动力汽车中运 新兴产业，带动了该行业的快速进步与发展。 用的原理以及思路运用于其他的新能源汽 目前，从技术层面来说，美国通用汽车 车中去，才是此项研究的重要目的。 公司掌握成熟的BSG技术和并联混合动力 (PHEV)技术美国福特主要致力于双ISG+ 参考文献 行星轮系混合动力汽车的研发，技术也已成 [1]何寄华新能源汽车亟待推广[丁]人民 熟：克莱斯勒面向高端的串联式PHEV研发， 论坛第九期2013 技术趋于成熟。 [2] 法国标致雪铁龙主要面向柴油发动机 http://www.baike.com/wiki/%E6%96%B0%E 的混合动力研发，主要采用BSG+ISG+AMT+ 8%83%BD%E6%BA%90%E8%BD%A6 离合器混合形式，技术成熟。 [3]吴瑞竹，肖继学，宋春华，张汉中，廖旋， 德国大众奥迪的ISG和PHEV技术也 殷巧.混合动力汽车发展综述[J].中国测 趋于成熟：奔驰BSG和ISG成熟，双模混 试，2012,06：26-29. 合车型正在研发：宝马X系列采用ISG+AT [4]杨超.国内外混合动力汽车的发展现 混合动力形式，7系混合动力己上市。[5] 状和前景[D].郑州：河南农业大学，2011. 日本丰田的双ISG+行星轮系混合动力[5]Zhai H B,Christopher F H,Rouphail 技术非常成熟完善，占有大量市场：本田的 N M.Development of a modal emissions ISG+CVT混合动力技术成熟。总体来看，美 model for a hybrid electric vehicle [J]. 国和日本都以汽油混合动力为主，美国以中 Transportation Research Part 高端大排量车型的混合动力研发为主，日本 D-Transport and Environment,2011,16 以丰田和本田为代表的ISG+行星轮系和 (6)：444-450. ISG+CVT为主。而欧洲主要以柴油混合动力 [6]Mansour C,Clodic D.Dynamic modeling 车型和少量的低排量汽油混合动力车型为 of the electro-mechanical configuration 主。 of the Toyota Hybrid System series/parallel power train [J]. 4面临的问题 International Journal of Automotive Technology,2012,13(1):143-166. 从我国现阶段混合动力汽车的研究成 果与国外先进的混合动力汽车的技术层面 来分析，我们可以发现，在我国，混合动力 汽车的研究还处于严重的落后阶段，这种 技术上的差距是资金投入不足的表现，由于 该领域在环境上有积极的意义，有利于社会 和谐健康的发展，因此，政府有责任，也有 必要在该项行业上进行政策的鼓励与资金 的帮助。 而对于处于世界领先水平的欧美、日等 国家来说，也有许多值得完善的地方，如今
北美和 Tesla 公司在 2009 年获得了80亿 美元的贷款用于混合动力和纯电动汽车的 研发，同年又从奥巴马政府的绿色新政获得 24 亿美元的支持。2009 年美国混合动力汽 车销量达到 29.03 万辆，占其本国汽车市场 2.8%的份额。正是得益于政府的鼓励，才使 得越来越多的公司有信心把资金投入这一 新兴产业，带动了该行业的快速进步与发展。 目前，从技术层面来说，美国通用汽车 公司掌握成熟的 BSG 技术和并联混合动力 （PHEV）技术美国福特主要致力于双 ISG+ 行星轮系混合动力汽车的研发，技术也已成 熟；克莱斯勒面向高端的串联式 PHEV 研发， 技术趋于成熟。 法国标致雪铁龙主要面向柴油发动机 的混合动力研发，主要采用 BSG+ISG+AMT+ 离合器混合形式，技术成熟。 德国大众奥迪的 ISG 和 PHEV 技术也 趋于成熟；奔驰 BSG 和 ISG 成熟，双模混 合车型正在研发；宝马 X 系列采用 ISG+AT 混合动力形式，7 系混合动力已上市。[5] 日本丰田的双 ISG+行星轮系混合动力 技术非常成熟完善，占有大量市场；本田的 ISG+CVT 混合动力技术成熟。总体来看，美 国和日本都以汽油混合动力为主，美国以中 高端大排量车型的混合动力研发为主，日本 以丰田和本田为代表的 ISG+行星轮系和 ISG+CVT 为主。而欧洲主要以柴油混合动力 车型和少量的低排量汽油混合动力车型为 主。 [6] 4 面临的问题 从我国现阶段混合动力汽车的研究成 果与国外先进的混合动力汽车的技术层面 来分析，我们可以发现，在我国，混合动力 汽车的研究还处于严重的落后阶段， 这种 技术上的差距是资金投入不足的表现，由于 该领域在环境上有积极的意义，有利于社会 和谐健康的发展，因此，政府有责任，也有 必要在该项行业上进行政策的鼓励与资金 的帮助。 而对于处于世界领先水平的欧美、日等 国家来说，也有许多值得完善的地方，如今， 混合动力汽车面临了一系列问题。首先，混 合动力汽车的原理，是把两种原料混合而提 供动力的，即使其比例有助于缓解污染，但 是其所运用的原料还是传统的燃料能源，因 此，在能源短缺与缓解污染严重的大环境下， 混合动力汽车不及其他新能源汽车如此环 保与节省，因此，如何把混合动力汽车中运 用的原理以及思路运用于其他的新能源汽 车中去，才是此项研究的重要目的。 参考文献 [1] 何寄华 新能源汽车亟待推广[J] 人民 论坛 第九期 2013 [2] http://www.baike.com/wiki/%E6%96%B0%E 8%83%BD%E6%BA%90%E8%BD%A6 [3] 吴瑞竹,肖继学,宋春华,张汉中,廖旋, 殷巧. 混合动力汽车发展综述[J]. 中国测 试,2012,06:26-29. [4] 杨超. 国内外混合动力汽车的发展现 状和前景[D]． 郑州：河南农业大学，2011. [5] Zhai H B，Christopher F H，Rouphail N M. Development of a modal emissions model for a hybrid electric vehicle [J]. Transportation Research Part D-Transport and Environment，2011，16 （6）：444-450. [6] Mansour C，Clodic D. Dynamic modeling of the electro-mechanical configuration of the Toyota Hybrid System series/parallel power train [J]. International Journal of Automotive Technology，2012，13（1）：143-166