概況

當(dāng)前汽車行業(yè)的技術(shù)發(fā)展熱點：安全、節(jié)能,、環(huán)保,。

其中，為提高節(jié)能和環(huán)保性能,，可以采取的技術(shù)措施總的來說包括：

1. 重點從整車重量和幾何尺寸入手,，降低現(xiàn)有車輛的行駛阻力

2. 提高現(xiàn)有汽/柴油內(nèi)燃機的熱效率

3. 采用替代燃料（能源）

4. 采用以電動車輛為代表的新型動力技術(shù)

就目前的技術(shù)水平而言，各種方案都具有一定的可行性,；但也存在一些問題,，而有些目前很難解決的矛盾，是制約該技術(shù)發(fā)展的根本因素,。

汽車的輕量化設(shè)計和低風(fēng)阻技術(shù),，也是近年來的行業(yè)研究重點之一。但不得不承認(rèn),，對于大多數(shù)車輛來說,，由于制造成本的限制（主要是新型高強度、低密度材料）以及運輸任務(wù)的要求,，大幅度減輕重量和幾何尺寸存在較大困難,。（輪胎的新技術(shù)可以降低滾動阻力，但滾動阻力對整車的行駛阻力來說往往不是主要的,。）

大幅度改進現(xiàn)有內(nèi)燃機的熱效率,，無疑是提高燃料利用率、降低單位行程污染物排放的極其有效的手段,。但限于熱機循環(huán)的熱力學(xué)性質(zhì),，以及內(nèi)燃機研究、制造的水平,，想要內(nèi)燃機在整個工作區(qū)間（即不同的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩/功率）內(nèi)都有較高的熱效率,，是不現(xiàn)實的。而單純由常規(guī)內(nèi)燃機驅(qū)動的車輛,，隨著行駛環(huán)境和駕駛員意圖的不同,，又不得不在相當(dāng)大的工作區(qū)間工作。

替代能源技術(shù)的研究目前發(fā)展很迅速,。如各種醇類（添加）燃料,、壓縮天然氣,、液化石油氣、氫氣以及生物柴油等（比較前瞻性的還有可燃冰等）,。

常規(guī)內(nèi)燃機稍加改動,，就可以使用這些替代能源，的確可以明顯減少對石油燃料的依賴,，而且其排放污染物也比汽油,、柴油少得多。

但目前存在的問題主要有：替代燃料車輛的動力性比采用石油燃料要差,；替代燃料的產(chǎn)能遠(yuǎn)不及石油,，有的還需要犧牲大面積的耕地；其制造和儲運環(huán)節(jié)存在安全問題,；其補充設(shè)施（主要是各類加氣站）目前還不夠普及,；氫氣和生物采油等制備成本并不低。

電動車輛技術(shù)

電動車輛則是另一個節(jié)能,、減排的發(fā)展方向,。此處所指的“電動車輛”，是一個廣義概念,，大體上包含下列分支：純電動汽車,、燃料電池汽車和混合動力汽車。

一,、純電動汽車 顧名思義,，也就是完全由電力驅(qū)動、而沒有其他動力設(shè)備和能源裝置的車輛,。其動力系統(tǒng)很簡單：電池組—電動機—車輛傳動系…

電動機的效率遠(yuǎn)高于內(nèi)燃機,，而且在工作時沒有任何化學(xué)污染物的排放，對節(jié)能和環(huán)保都有很大的意義,。而且其機械傳動和控制系統(tǒng)也不是非常復(fù)雜。

但純電動車輛也存在一些問題：

（1）最主要的,，純電動車輛電池組的能量密度偏低,。無論采取何種先進電池技術(shù)，就目前技術(shù)水平而言,，單位重量的電池所能儲存的電能,，遠(yuǎn)低于同樣重量燃油所能釋放出來的機械功。這就意味著,，要么犧牲動力性和續(xù)駛歷程,、要么極大的增加車載電池的重量。而對于很多運輸任務(wù)而言,，這兩個選擇都是難以接受的,。

（2）另外,，純電動車輛的充電場所和充電時間都存在問題。

（3）如果我們深入研究其能量轉(zhuǎn)換鏈,，會發(fā)現(xiàn),，純電動車輛最終很可能還是依賴化石燃料（或者水電、核能,；單純的太陽能或者風(fēng)能等完全清潔能源基本上不現(xiàn)實）,。

石油或者煤炭經(jīng)過發(fā)電設(shè)備轉(zhuǎn)化成電能、經(jīng)過輸變電,、給電動車的電池充電,、再由電池放電給電機做功。能量轉(zhuǎn)換次數(shù)較多,，最終對化石燃料的利用率并不很高,；而且所謂“零排放”只是對于車輛行駛環(huán)境而言，發(fā)電的過程及其設(shè)備維護很可能還是存在污染,。（對于發(fā)電行業(yè)來說,，雖然采用的技術(shù)在不斷地升級，如開發(fā)出了超高壓,、超臨界,、超超臨界機組，開發(fā)出了流化床燃燒和整體氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù),，但這種努力的結(jié)果是：機組規(guī)模巨大,、超高壓遠(yuǎn)距離輸電、投資上升,，到用戶的綜合能源效率仍然只有35%左右,，大規(guī)模的污染仍然沒有得到根本解決。）

（4）大容量電池組的成本較高,，維護較復(fù)雜,，其制造和維護過程中很可能會產(chǎn)生大量污染物。

二,、燃料電池車輛

目前車輛行業(yè)界的一個共識：電動車輛,、乃至所有“清潔能源汽車”的終極技術(shù)目標(biāo)，就是燃料電池,。

1.基本定義 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)。

依據(jù)電解質(zhì)的不同,，燃料電池分為堿性燃料電池（AFC）,、磷酸型燃料電池（PAFC）,、熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）及質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）等,。

燃料電池不受卡諾循環(huán)限制,，能量轉(zhuǎn)換效率高，潔凈,、無污染,、噪聲低，模塊結(jié)構(gòu),、積木性強,、比功率高，既可以集中供電,，也適合分散供電,。

2.基本結(jié)構(gòu)與工作原理

（1）燃料電池

燃料電池從本質(zhì)上說是一種電化學(xué)裝置，其基本組成與一般電池相同,。

為實現(xiàn)較大功率的輸出,，燃料電池通常由若干“單體電池”組成。與普通電池類似,，單體燃料電池是由正負(fù)兩個電極(負(fù)極即燃料電極,，正極即氧化劑電極)以及電解質(zhì)組成。

不同的是一般電池的活性物質(zhì)貯存在電池內(nèi)部,，因此,，限制了電池容量。而燃料電池的正,、負(fù)極本身不包含活性物質(zhì),，只是個催化轉(zhuǎn)換元件。因此燃料電池是名符其實的把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)換機器,。電池工作時,，燃料和氧化劑由外部供給，進行反應(yīng),。原則上只要反應(yīng)物不斷輸入,，反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出，燃料電池就能連續(xù)地發(fā)電,。

這里以氫-氧燃料電池為例來說明燃料電池的基本工作原理。

氫-氧燃料電池原理圖

這個反映是電觧水的逆過程,。電極應(yīng)為：

負(fù)極： H2 + 2OH- →2H2O + 2e-

正極： 1/2O2 + H2O + 2e- →2OH-

電池反應(yīng)：H2 + 1/2O2==H2O

另外,，只有燃料電池本體還不能工作，必須有一套相應(yīng)的輔助系統(tǒng),，包括反應(yīng)劑供給系統(tǒng),、排熱系統(tǒng),、排水系統(tǒng)、電性能控制系統(tǒng)及安全裝置等,。

燃料電池通常由形成離子導(dǎo)電體的電解質(zhì)板和其兩側(cè)配置的燃料極（陽極）和空氣極（陰極）,、及兩側(cè)氣體流路構(gòu)成，氣體流路的作用是使燃料氣體和空氣（氧化劑氣體）能在流路中通過,。

在實用的燃料電池中因工作的電解質(zhì)不同,，經(jīng)過電解質(zhì)與反應(yīng)相關(guān)的離子種類也不同。PAFC和PEMFC反應(yīng)中與氫離子（H+）相關(guān),，發(fā)生的反應(yīng)為：

燃料極：H2 =2H+ + 2e- （1）

空氣極：2H+ + 1/2O2 +2e-= H2O （2）

全體：H2+1/2O2 = H2O （3）

氫氧燃料電池組成和反應(yīng)循環(huán)圖

在燃料極中,，供給的燃料氣體中的H2 分解成H+ 和e- ，H+ 移動到電解質(zhì)中與空氣極側(cè)供給的O2發(fā)生反應(yīng),。e- 經(jīng)由外部的負(fù)荷回路,，再反回到空氣極側(cè)，參與空氣極側(cè)的反應(yīng),。一系例的反應(yīng)促成了e- 不間斷地經(jīng)由外部回路,，因而就構(gòu)成了發(fā)電。并且從上式中的反應(yīng)式（3）可以看出,，由H2 和O2 生成的H2O ,，除此以外沒有其他的反應(yīng)，H2 所具有的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成了電能,。但實際上,，參與電化學(xué)反應(yīng)的電極存在一定的電阻，電流通過時會引起了部分熱能產(chǎn)生,，由此減少了轉(zhuǎn)換成電能的比例,。

表1 燃料電池的分類

（2）燃料電池電動車的系統(tǒng)組成

組成燃料電池電動車的動力系統(tǒng)有三個關(guān)鍵零組件，即

①重組器（reformer）：將甲醇,、汽油等液體燃料重組為富氫氣（hydrogen-rich）氣體燃料,，提供予燃料電池反應(yīng)。

②燃料電池（fuel cell stack）：燃料電池是燃料電池電動車的動力源,，其提供氫氣與空氣中的氧氣反應(yīng)并產(chǎn)生電流與電壓,，同時產(chǎn)生廢熱（水）等副產(chǎn)物。

③電力轉(zhuǎn)換器（inverter／converter）：將燃料電池產(chǎn)生的電力轉(zhuǎn)換為直流電或交流電,，或具備升壓或降壓以調(diào)整電力輸出,。

3.技術(shù)特色及發(fā)展現(xiàn)狀

燃料電池被稱為是繼水力、火力,、核能之后第四代發(fā)電裝置和替代內(nèi)燃機的動力裝置,。國際能源界預(yù)測，燃料電池是21世紀(jì)最有吸引力的發(fā)電方法之一,。

根據(jù)工作溫度的不同,，把堿性燃料電池（AFC,，工作溫度為100℃）、固體高分子型質(zhì)子膜燃料電池（PEMFC,，也稱為質(zhì)子膜燃料電池,，工作溫度為100℃以內(nèi)）和磷酸型燃料電池（PAFC，工作溫度為200℃）稱為低溫燃料電池,；把熔融碳酸鹽型燃料電池（MCFC,，工作溫度為650℃）和固體氧化型燃料電池（SOFC，工作溫度為1000℃）稱為高溫燃料電池,，并且高溫燃料電池又被稱為面向高質(zhì)量排氣而進行聯(lián)合開發(fā)的燃料電池,。

燃料電池最大的優(yōu)點在于能量轉(zhuǎn)換次數(shù)少，燃料利用率高,。

傳統(tǒng)的火力發(fā)電站的燃燒能量大約有近70%要消耗在鍋爐和汽輪發(fā)電機這些龐大的設(shè)備上,，燃燒時還會排放大量的有害物質(zhì)。而使用燃料電池發(fā)電,，是將燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能,，不需要進行燃燒，沒有轉(zhuǎn)動部件,，理論上能量轉(zhuǎn)換率為100%,，裝置無論大小實際發(fā)電效率可達(dá)40%～60%，可以實現(xiàn)直接進入企業(yè),、飯店,、賓館、家庭實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)聯(lián)用,，沒有輸電輸熱損失,，綜合能源效率可達(dá)80%，裝置為集木式結(jié)構(gòu),，容量可小到只為手機供電,、大到和目前的火力發(fā)電廠相比，非常靈活,。

此外,，燃料電池還具有以下優(yōu)點：

（1）部分負(fù)荷時也能保持高的效率；

（2）通過與燃料供給裝置的組合,，可適用較大范圍的不同燃料,；

（3）輸出功率可按“積木式”靈活調(diào)節(jié)；

（4）電池本體的負(fù)荷響應(yīng)性好,；

（5）NOX及SOX等的排出量少,，有利環(huán)保。

近20多年來,，燃料電池經(jīng)歷了堿性,、磷酸、熔融碳酸鹽和固體氧化物等幾種類型的發(fā)展階段,，燃料電池的研究和應(yīng)用正以極快的速度在發(fā)展,。AFC已在宇航領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，PEMFC已廣泛作為交通動力和小型電源裝置來應(yīng)用,，PAFC作為中型電源應(yīng)用進入了商業(yè)化階段,，MCFC也已完成工業(yè)試驗階段，起步較晚的作為發(fā)電最有應(yīng)用前景的SOFC已有幾十千瓦的裝置完成了數(shù)千小時的工作考核,，相信隨著研究的深入還會有新的燃料電池出現(xiàn),。

美、日等國已相繼建立了一些磷酸燃料電池電廠,、熔融碳酸鹽燃料電池電廠,、質(zhì)子交換膜燃料電池電廠作為示范。日本已開發(fā)了數(shù)種燃料電池發(fā)電裝置供公共電力部門使用,，其中磷酸燃料電池（PAFC）已達(dá)到"電站"階段,。已建成兆瓦級燃料電池示范電站進行試驗，已就其效率,、可運行性和壽命進行了評估,，期望應(yīng)用于城市能源中心或熱電聯(lián)供系統(tǒng)。日本同時建造的小型燃料電池發(fā)電裝置,，已廣泛應(yīng)用于醫(yī)院,、飯店、賓館等,。

在車輛工程領(lǐng)域,，目前比較普遍的方案是氫動力質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）

在燃料電池發(fā)動機方面突破大功率氫燃料電池組制備的關(guān)鍵技術(shù)，轎車用凈輸出30KW,、客車用凈輸出60KW和100KW的燃料電池發(fā)動機,，已在同濟大學(xué)和清華大學(xué)燃料電池發(fā)動機測試基地通過嚴(yán)格的測試并裝車運行，燃料電池轎車已累計運行4000多km,，燃料電池客車?yán)塾嬤\行超過8000km,。

由于氫氣里沒有腐蝕性的雜質(zhì)，也沒有碳阻塞燃燒室,，燃料電池車很少需要維修,。

此外，氫燃料車比汽油車安全,。即使在失火的情況下也便于逃生,。汽油車發(fā)生事故或遇火，油箱會爆炸，油產(chǎn)生的熱和毒氣都會致命,。而氫燃料車在猛烈的撞擊下,，甚至儲氫罐破裂都不會引起大火，在逃生時不會被大火燒傷,。即使氫采用壓縮儲存,，也僅易燃。若撞擊后氫燃料外溢沒有著火,，它會蒸發(fā)到空氣中,，不產(chǎn)生污染。即使失火也不會爆炸,，因為氫氣只有與氧氣或空氣在密閉的空間里混合才會爆炸,。

氫燃料電池車的尾氣排放物是水，對環(huán)境的污染為零,。

4.需要解決的問題

對于純?nèi)剂想姵剀嚮蚧跉淠茉吹钠渌愋蛙?，怎樣合理控制制氫成本和建立社會網(wǎng)絡(luò)化的儲氫站是一個重要工程；在行駛的汽車?yán)镌鯓颖４鏆淙剂弦彩且粋€重要課題,。

儲氫技術(shù)基本上有三種,，一是在超低溫-253°將氫呈液態(tài)保存，二是用高壓（約5000磅/平方英寸）壓縮氣態(tài)氫,，提高能量密度,，三是用金屬氫化合物在普通常溫下儲存氫；具體來說,，燃料電池電動車普及化道路上尚需攻克的課題主要有：

（1）氫氣燃料的供給

如前所述,，燃料電池電動車以燃料的氫氣與空氣的氧氣反應(yīng)，以其產(chǎn)生的電力推動馬達(dá)而得以行駛,。相較于傳統(tǒng)電動車,，燃料電池電動車的燃料電池可視為小型發(fā)電廠，且燃料電池電動車可以改善傳統(tǒng)電池過重,、電能容量及長時間充電的缺點,，燃料電池發(fā)電可視為水電解的逆反應(yīng)，發(fā)電過程中只有水份的排放,，是清凈的動力能源,。而這些都依賴于氫能源的充足供給。

以國外的情形為例：日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省原來預(yù)估2010年底,，燃料電池電動車可以達(dá)到5萬臺,，2020年達(dá)到500萬臺的目標(biāo)，目前看來似乎有些過熱,，各個車廠開始以較務(wù)實的態(tài)度對應(yīng)這件事情,。Toyota預(yù)定2003年燃料電池電動車商品化,，且希望將價格訂在日幣1000萬元以下才具產(chǎn)品競爭力。但短期內(nèi),，燃料電池價格不易降至數(shù)百萬日元內(nèi),。同期從事研發(fā)工作的Honda、Daimler Chrysler,、Ford等車廠都認(rèn)為燃料電池電動車發(fā)展的難題是─氫氣燃料的供給,。特別是氫氣供應(yīng)站與氫氣燃料的環(huán)境整備 （infrastructure）。燃料電池電動車可以純氫氣為燃料,，抑或以碳?xì)湎等剂先缂状肌⑻烊粴?、汽油等?jīng)由重組取得富氫氣燃料,，其熱值等性質(zhì)雖各有所長，以儲存性與管理而言,，甲醇與高品質(zhì)的汽油經(jīng)由重組似乎較具優(yōu)勢,。

（2）燃料重組

燃料重組，最大的問題在于重組過程中造成的高溫現(xiàn)象,，甲醇重組時溫度約300℃,，汽油重組時的溫度則高達(dá)800℃（碳與氫分子鍵結(jié)強，不易打斷）,，已經(jīng)在道路行駛測試（fleet test）的甲醇重組方式燃料電池電動車,，因為高溫而需要配置大型冷卻風(fēng)扇，產(chǎn)生令人不快的噪音問題,，雖然靜肅性 （如：馬達(dá)運轉(zhuǎn)等）仍較傳統(tǒng)電動汽車優(yōu)越,，但燃料重組時大型冷卻風(fēng)扇噪音問題亦不得不重視。而且大型冷卻風(fēng)扇亦會造成能量消耗,，燃料重組方式燃料電池電動車因兼顧能源效率與噪音問題,，事實上、較Toyota 的Prius 的復(fù)合動力能源效率相異不大,，看不出燃料電池電動車的顯著優(yōu)勢,。更何況燃料重組時并非百分之百的零污染，仍有一定量的CO2甚至NOx和SOx排出,。以甲醇重組并完成日本道路行駛測試的Mazda認(rèn)為“唯有以純氫氣作為燃料的燃料電池電動車才具有挑戰(zhàn)性,！”甲醇與汽油重組衍生的各種問題，特別是高溫,，是燃料電池電動車普及化的一大障礙,。另外，高效率的重組器開發(fā)亦刻不容緩,。

（3）純氫氣燃料儲存方式

純氫氣燃料,，似乎是燃料電池電動車未來可能普及化的燃料供應(yīng)方式，然而氫氣的儲存卻是另一問題點。目前即使是氣密性最佳的燃料容器,，充氣后長時間放置很可能即漏失完畢,！

氫氣燃料儲存方式有高壓儲氫（compressed hydrogen gas），可能引發(fā)安全上的顧慮,，理論上較高的壓力儲氫量越多,，但高壓儲氫材料容器的價格昂貴，尤其是燃料電池電動車,，這種移動式載具必須考慮碰撞的安全性,；低溫儲氫，要儲存氫氣燃料于 -273℃環(huán)境,，其所需低溫儲存處理的能量消耗亦不容忽視,，且應(yīng)考慮前述漏失問題；較安全且可行的方案是儲氫合金（metal hydride,，儲存效率仍有極大的改善空間,。

（4）純氫氣燃料的制備

依照日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省預(yù)估2020年達(dá)到500萬臺的燃料電池電動車目標(biāo)，相當(dāng)于一年需要37億5000mm3的氫氣,，這樣的消耗量單靠天然氣提煉氫氣是不可能符合需求,，況且在精制氫氣時亦會衍生一定數(shù)量的CO2排放，與降低CO2排放訴求的燃料電池電動車互為矛盾,，其實只是CO2排放只是改變?yōu)槿剂想姵仉妱榆囈酝獍l(fā)生的場所罷了,。

為了不增加制造純氫氣燃料時所帶來的環(huán)境污染，以太陽能發(fā)電的電力對水產(chǎn)生電解制造純氫氣似乎可行,。實際上,，Honda 在美國加州的研發(fā)中心即利用太陽能發(fā)電制造純氫氣，并由供應(yīng)站供給氫氣進行相關(guān)實驗,，每輛車單以太陽能發(fā)電制造純氫氣即可獲得一年約7600L,，相當(dāng)于每天20.8L氫氣，以目前供給氫氣1.0L行駛1.8km的實驗車為例,，每天可行駛37.4km,，一年可累積里程13,680km，基本上可以滿足普通行駛要求,。不過,、配置在每臺燃料電池電動車上的太陽電池面積是車輛平面投影面積的4倍，太陽電池的能源利用效率與如何小型化又是另一個課題,！

（5）燃料電池價格

目前燃料電池因需要使用一定量的貴重金屬（主要是鉑）,，燃料電池廠預(yù)計短期內(nèi)不易降至量產(chǎn)化價格。除了膜組合體中貴重金屬如何降低使用量之外,，開發(fā)耐高溫（200℃）與耐不純物的質(zhì)子交換膜等都是當(dāng)前重要的課題,。

現(xiàn)階段燃料電池電動車普及化最大的課題是,，氫氣的儲存方式與供給體制。如何增加氫氣儲存效率(開發(fā)高效率儲氫合金材料)與氫氣供應(yīng)站的普及化都是燃料電池電動車技術(shù)能否普及化的因素,。而欲促進燃料電池電動車普及化,，現(xiàn)階段與未來應(yīng)朝下列幾個方向發(fā)展：

1、增加重組過程中富氫氣的比例

2,、改善反應(yīng)氣體供應(yīng)方式

3,、改善氫氣的使用效率

4、改善燃料系統(tǒng)對硫成分的抗性

5,、縮短啟動時間

6,、動力系統(tǒng)的熱管理

7、動力系統(tǒng)的最佳化設(shè)計

8,、減少燃料電堆的容積與重量

三,、混合動力汽車（HEV）

1.定義 目前，關(guān)于“混合動力”的定義比較多,，一般比較通行的是：一輛汽車，同時擁有兩種,、或兩種以上的動力裝置（也有的用“能源裝置”術(shù)語,，但不夠嚴(yán)謹(jǐn)），其中有一種必須是電能動力,。

而一般來說,，除了電力之外的動力，另一種都是車用內(nèi)燃機,。所以“混合動力”又常被稱作“油電混合”,。

2.基本工作原理

與純電動車和燃料電池車（以及單純太陽能汽車等）方案相比，可以說混合動力采用的是一種不那么激進的“中庸之道”,。

其全部能源歸根結(jié)底還是來自車載燃油,，燃油還是通過傳統(tǒng)熱力學(xué)過程由熱機轉(zhuǎn)化成機械能。

也就是說,，混合動力整車的能源利用率不會高于車載內(nèi)燃機的最佳熱效率,。

其節(jié)能減排的基本出發(fā)點是：優(yōu)化發(fā)動機的工作區(qū)間。

（可以類比無級變速器,。無級變速器可以在某功率下尋求燃油消耗率最小的工作點,，而混合動力可以將發(fā)動機控制在整個萬有特性圖中的最經(jīng)濟點。）

例如,，發(fā)動機的最經(jīng)濟工作點是：n=2000rpm,，Pe=40Kw。

當(dāng)車輛負(fù)荷較輕時,，比如,，僅需要20Kw的功率,。此時，發(fā)動機仍工作在最經(jīng)濟點,，輸出40Kw功率,；多余的20Kw由電系統(tǒng)回收，儲存在電池中,。（或者發(fā)動機完全關(guān)閉,，單純由電系工作。）

轉(zhuǎn)速和車速的協(xié)調(diào)由傳動系的傳動比實現(xiàn),，所以很多HEV配置無級變速器,。

當(dāng)車輛負(fù)荷較大時，比如,，需要60Kw的功率,。此時，發(fā)動機仍工作在最經(jīng)濟點,，輸出40Kw功率,；不足的20Kw由電系統(tǒng)提供，電池對外放電,。（或者發(fā)動機完全關(guān)閉,，單純由電系工作。）

混合動力技術(shù)能夠提高燃油經(jīng)濟性和排放性的具體原因,，可參閱《汽車?yán)碚摗返诙?第五節(jié),。

就目前技術(shù)水平而言，與常規(guī)動力車輛相比,，混合動力車輛的油耗可以降低一半左右,，排放污染物水平減少的幅度更大。

3.技術(shù)類型

混合動力車輛,，根據(jù)“油”與“電”的不同組合方式,，有串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)之分,。較常見的是前兩者,。

（1）所謂“串聯(lián)”，就是發(fā)動機-發(fā)電機-電動機-車輛傳動裝置…成線形串成一列,。在發(fā)電機和電動機之間是蓄電池端口,，由控制器控制。能量基本流程：

①發(fā)動機工作在最經(jīng)濟點,，燃油的化學(xué)能由內(nèi)燃機轉(zhuǎn)化成機械能（或者關(guān)閉發(fā)動機,，完全由電池提供能源）；

②帶動發(fā)電機全部轉(zhuǎn)化成電能,；

③如果發(fā)電量不足,，則由電池補充,；如果發(fā)電量超過需求，則將多余的部分儲存在電池中,；

④電能經(jīng)過電池的調(diào)節(jié)后傳遞給電動機,，再次轉(zhuǎn)化成機械能；

⑤機械能帶動車輛傳動系統(tǒng),，提供驅(qū)動輪驅(qū)動力…

由于所有能量都要經(jīng)過發(fā)電-電動的反復(fù)轉(zhuǎn)換,，效率較差；而且由于串行布置,，所有動力總成都要滿足車輛最大功率的需求,，體積和質(zhì)量都難以控制。

但串聯(lián)式方案由于發(fā)動機和驅(qū)動輪之間沒有直接的聯(lián)接,，發(fā)動機工作不受行駛環(huán)境和駕駛員意圖的影響,，容易控制在理想工作點，整套控制系統(tǒng)也較簡單（相對并聯(lián)和混聯(lián)）,。

目前,，如果選用效率較高的發(fā)電機和電動機，串聯(lián)式混合動力車輛的效能還是可以接受的,。

（2）所謂“并聯(lián)”,，指的是“油”和“電”都可以單獨驅(qū)動汽車行駛。它的核心電系是一個在控制器控制下的電機,，可以適時的充當(dāng)電動機或者發(fā)電機。

①發(fā)動機工作在最經(jīng)濟點,，燃油的化學(xué)能由內(nèi)燃機轉(zhuǎn)化成機械能（或者關(guān)閉發(fā)動機,，完全由電池提供能源）；

②如果該功率不足,，則電池放電,，電機對外輸出機械功，在動力合成裝置的協(xié)調(diào)下該機械功與來自內(nèi)燃機的機械功匯合,，共同驅(qū)動車輛,；如果發(fā)動機功率過剩，那么動力合成裝置將一部分功率分配給電機,，電機發(fā)電,，將剩余的能量儲存起來；

③從動力合成裝置輸出的機械功驅(qū)動車輛…

很顯然,，并聯(lián)式方案更復(fù)雜,，而且發(fā)動機與驅(qū)動輪存在機械連接，對控制器的要求更高,。

但其最大的優(yōu)點是效率高,。驅(qū)動輪輸出功率中的很大一部分直接來自發(fā)動機,，而不需要發(fā)電-電動的轉(zhuǎn)換。另外,，由于內(nèi)燃機和電機的功率是相加后共同滿足行駛需求,，它們各自的額定功率都可以遠(yuǎn)小于整車的功率需求，可以做到小型化,、輕量化,，這對于許多小型車輛而言是必須的。

（3）還有一種“混聯(lián)”,。從理論上說,，其綜合性能最佳；但系統(tǒng)組成非常龐大,，傳動布置非常困難,，對控制系統(tǒng)的要求也非常高。在此不多介紹,。

4.特點總結(jié)

總之,，混合動力技術(shù)的優(yōu)點包括：

（1） 所采用的動力總成都是對已有技術(shù)的繼承，需要完全重新研制的設(shè)備不多,。

（2） 由于所有能源從本質(zhì)上還是來自車載燃油,，能夠比較準(zhǔn)確的定量評價對燃油經(jīng)濟性和排放性的貢獻(xiàn)。

（3） 是目前唯一可以回收制動能量（部分）的技術(shù),。

（4） 對蓄電池技術(shù)要求相對不高,。

（5） 利用普通加油站。

而存在的問題主要有：

（1） 沒有完全擺脫對化石燃料的依賴,。這是最致命的缺陷,，所以一般認(rèn)為混合動力技術(shù)只是燃料電池車輛普及之前的一個過渡。

（2） 在所有電動車輛技術(shù)中,，其控制系統(tǒng)最為復(fù)雜,。對控制器軟硬件水平以及車上信號通信的要求非常高。（因此,，實際混合動力車輛的效能與仿真計算相比,，存在一定差異。）

（3） 由于各動力裝置的工作狀況切換比較頻繁,，其壽命存在問題,。而且大量的瞬態(tài)工作過程對油耗和排放都帶來一定負(fù)面影響。

（4） 專門用于混合動力車輛的高效率,、低排放內(nèi)燃機的研發(fā)還需加快進度,。

（5） 研發(fā)和制造成本較高。

這是所有電動車輛（乃至所有新型節(jié)能車輛）的共性,。如果沒有政策性傾斜,，單憑其技術(shù)優(yōu)勢和消費者對環(huán)境問題的自覺認(rèn)知,，市場競爭力不佳。因為其初始購車費用和日程養(yǎng)護,、維修費用的增加,，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過節(jié)能所帶來的收益。