工业技术
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald
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DOI：10.16660/jki.1674-098X.2018.13.104
混合动力汽车发展趋势与现状以及突破点
①
傅宇杰
（浙江科技学院  浙江杭州  310023）
摘  要：截止到2018年，全世界汽车保有量将到达13.4亿辆。随着汽车拥有量的快速增长，人们对于全球能源问题和环境保护问题越来越重视。最近几年，虽然新能源汽车不断带给我们惊喜，但由于种种约束，纯电动汽车并没有和预想的一样解决所有烦恼，在这个尴尬又矛盾的时期，混合动力汽车的出现无
疑给了我们完美的答案。本文通过当代大学生的视角简述目前国内外混合动力汽车的发展情况、存在的一些问题和在未来混合动力汽车发展的突破点。关键词：混合动力汽车  发展  问题  突破点
中图分类号：F407.471                            文献标识码：A                        文章编号：1674-098X(2018)05(a)-0104-02
①作者简介：傅宇杰（1996，10—），男，汉族，浙江杭州人，本科在读，研究方向：车辆工程。
近几年频发的PM2.5和雾霾事件又把这些问题推到新的高度，全世界汽车生产和消费不断创造新高，这也让人们意识到必须加快新能源汽车的研发和推广工作。混合动力汽车和纯电动汽车成为了最好的解决方案，但现实总是残酷的，基于电池技术和基础配套设施等种种原因，纯电动汽车始终无法大范围普及大众；所以，混合动力汽车（Hybrid Vehicle ）是作为纯电动汽车、传统内燃机汽车二者的过渡产品而存在的。混合动力汽车其驱动系统一般包含有两个亦或两个以上可以同时间运转的系统组成，其动力是由多个还是单个驱动系统所提供也是由其实际使用需求所决定的，ECU根据车辆具体行驶状态，控制驱动系统之间的良好匹配和优化，达到降低排放和节省油耗的目的。当下，市场上使用较为普遍的混合动力汽车大都是由汽油机亦或柴油机与电动机一起组成的。
1  国内混合动力汽车发展状况
虽然我国的混合动力汽车的发展和关键技术还处在起步阶段，但我国政府在国家高技术研究发展计划中专门把关于电动汽车发展的重大专项列入其中，足见国家对于新能源汽车的重视程度。目前，我国新能源汽车的自主创新速度持续加快，我们不仅要打造核心技术，还要形成关键部件和系统集成的国产化。目前国内市场的大部分份额都被比亚迪和荣威等品牌占领，这也说明这两个品牌在新一轮创新道路上走在了前列。
（1）这里值得一提的车型就是比亚迪秦，自从2013年底正式上市以来，一直受到消费者的追捧，4缸1.5T燃油直喷式发动机搭配6速自动挡DCT双离合，使秦的最高时速也达到了185km/h，百公里加速时间为5.9s，丝毫不比传统内燃机汽车逊。衡量新能源汽车最重要的指标——纯电动模式下的巡航能力，秦也表现不俗，等速法纯电续航里程也达到了80km。
（2）荣威e550也是近来年插电式混合动力中型轿车的中坚力量，它搭载了1台1.5L汽油发动机，电机最大功23kW，最大扭矩147N ·m，锂离子电池的容量也达到了
11.8kW ·h，美中不足的是纯电续航里程只有60km。荣威e550搭配的EDU智能电池变速箱，可完美实现不同驱动模式的自由切换。
2  混合动力及新能源汽车目前存在的问题
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奔腾b50汽车虽然新能源汽车已经早在20世纪80年代就已经被生产出来，但目前新能源动力汽车的普及程度很明显低于人们之前的预期，尽管大多数消费者已经能够在理念上认可混合动力汽车和纯电动汽车，但是会选择购买的消费者少之又少，这主要是因为新能源汽车依旧存在许多方面的问题，主要是由于技术和政策两方面的原因导致的。2.1  燃料电池技术问题
燃料电池技术问题，一直是限制纯电动汽车和混合动力汽车“跑得远，跑得快”的最主要原因。目前商业上主流的燃料电池一般是磷酸型燃料电池(PAFC)和硅酸型燃料电池（SOFC）等，虽然它们能满足一般的使用场所，但对于新能源汽车来说，这几款燃料电池在使用时长和成本这两个方面有很大的问题。特别是燃料电池的成本问题，车用燃料电池的高成本直接导致了新能源汽车的售价居高不下, 这是推广新能源汽车必须解决的首要问题。目前市面上具有代表性的新能源汽车，如丰田的Mirai，售价约为45万元；本田的Clarity，售价约为40万元，远远高于其他同级车辆。造成车用燃料电池成本居高不下的主要原因，是因为燃料电池的各部件成本较高，尤其是需要大量应用铂金属的催化层；其次，为了满足车用电池“跑得快，跑得远”的要求，燃料电池各部件都要进行特殊的加工工艺，这就无法避免成本的增加[3]。2.2 新能源汽车能耗过大的问题
不管是纯电动汽车，还是混合动力汽车，它们都是依靠电力来驱动车辆，所以要经常充电，但就目前中国的能源结构而言，电力还是主要依靠火力发电，清洁能源发电的比例依旧很低。2016年我国总发电量的71.60%是依靠火力发电得到的，这远远高于发达国家的发电结构。对于电动车辆来说，电能消
耗的标准是每瓦时0.5g二氧化碳，这就方便计算电动车使用的电量在发电过程中产生的二
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五菱之光6376c3氧化碳。以目前市面上最新科技的特斯拉Model  S车型来计算，即便它在行驶过程中没有排放二氧化碳和其他废气，但通过计算，特斯拉ModelS车型二氧化碳排放量为每公里222g，这已经属于重度污染，这就导致了产生清洁能源的过程中的排放的二氧化碳和内燃机汽车行驶过程中产生的二氧化碳相差不大。2.3 国家政策方面的问题
新能源汽车目前在我国的推广程度和政府的政策支持是分不开的，但基于新能源汽车电池成本居高不下和配套设施的不完善，想要更大范围在全国推广新能源汽车，政府必须加大支持力度。不仅要增加购置补贴，也要增加研发技术的投入，从新型电池的研发，到新能源汽车在城市和高速公路上的配套设施的建设，都需要投入大量资金的支持。
3  混合动力汽车未来的突破点
3.1 在燃料电池方面的突破
在燃料电池方面，未来新能源汽车首选的必然是氢燃料电池技术，氢能源反应过后只产生水，不产生其他的废弃物，而且氢可以来源于水的电解，储量也非常大，在最近几年中，科学家在氢燃料电池技术研究方面已经取得了很大的进展。和氢燃料电池技术相配套就是质子交换膜，使用质子交换膜后，膜两侧只能让质子通过，其他微粒无法通过，而氢燃料电池的本质就是电解水的逆反应，因此它就是为氢燃料
电池量身打造的。在技术成熟的未来，氢气将作为人们的主
要能源，氢燃料电池也将是车辆的最佳动力源。3.2 在车辆能量管理系统方面的突破
另一个十分重要的突破点是新能源汽车的能量管理系统。对于传统的内燃机汽车，因为机械传动件在运动时的摩擦损失和内燃机的能量转化率比较低，传统的内燃机汽车上都没有能量管理系统；但对于新能源汽车来说，电动机的效率在90％左右，机械传动件在运动时的摩擦损失大大减少，所以能量管理系统能使新能源汽车更加环保。它能够整合管理车辆配置上包括发动机、电动机和电池组在内的多种动力源，通过对车辆在不同道路和工况下的分析，形成不同的模式，不同的模式下各动力部件的协
调控制。能量管理系统可以主要分为：以发动机效率为主导的、以优化系统效率为主导的、以等效油耗最小为主导的和以全局油耗最小为主导的四种不同模式，这也是当前混合动力汽车研究的重点和难点[4]。
参考文献
[1] 黄宇航，李长楚.低碳经济下中国电力能源可持续发展研究[J].市场周刊,2017(6):45-46．
[2] 崔胜民.新能源汽车技术解析[M].北京：化学工业出版社,2016.
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向架构架，作用是衰减垂向的冲击振动；允许轴箱和转向架构架之间有一定的横向运动；传递横纵向载荷；固定轴距，限制轮对的活动范围。
轴箱悬挂装置是影响城轨车辆动力学性能的重要组成部分，定位参数和合理结构的选择和应用，可以显著提升车辆的动力学性能。但不管哪一种轴箱悬挂装置，均应满足以下要求：有一定的刚度，适应力的传递；轻量化，便于减轻车体自重；结构简单，减少磨耗，维修方便；布置合理，利于检修作业中拆解。
4  城轨车辆轴箱悬挂装置的选择与应用
（1）拉板式轴箱定位装置：通过拉板，一端与轴箱连接，另一端与转向架构架连接，在纵向和横向以不同刚度实现转向架构架与轴箱的相对活动，拉板使用弹簧钢材，具有一定的弹性，定位性能稳定，德国和日本等国家采用较多。
（2）转臂式轴箱定位装置：又称弹性铰定位，定位转臂的一端与圆筒形轴箱体固接，另一端以橡胶弹性节点与构架上的安装座相连接。弹性节点允许轴箱与构架在上下方向有较大的位移，弹性节点内的橡胶件设计成使轴箱在纵向和横向具有适宜的不同的定位刚度的要求，优越性较突出，中国、法国、英国城轨车辆的转向架应用较多。
（3）圆锥叠层橡胶弹簧：在构架与轴箱之间装设压剪型层叠式橡胶弹簧，其垂向刚度较小，使轴箱相对构架有较大的上、下方向位移，而它的纵、横向有适宜的刚度，以实现良好的弹性定位，国内国外应用较多。
（4）导柱定位：安装在构架上的导柱及坐落在轴箱弹簧托盘上的支持环均装有磨耗套，导柱插入支持环，当构架与轴箱之间发生上、下运动时，两磨耗套产生干摩擦，它的定位
科目二倒车入库的方法
作用是通过导柱与支持环传递纵向力和横向力，再通过轴箱
橡胶垫产生不同方向的剪切变形，实现弹性定位作用。
（5）轴箱减振弹性元件多采用圆弹簧，垂向减振器多采用油压减振器，有良好的减振性能，广泛用于国内外城轨车辆轴箱悬挂装置。
弹性车轮有诸多优点，但相对于刚性车轮，弹性车轮结构较复杂，成本高，因橡胶元件强度等条件的制约，对轴重也提出了限制，因此弹性车轮难以普遍推广，而轴箱悬挂装置的发展则需要更轻量化和高强度的材料。与许多发达国家相比，我国城轨车辆的发展起步较晚，但相信中国城轨交通车辆在未来发展中，在新技术支撑下的进一步尝试和钻研中，会有更优越动力学性能、更合理结构的车轮和轴箱悬挂装置产生和应用。
参考文献
[1] 文娟，李芾，丁军君.弹性车轮在城市轨道交通车辆中的发展与运用[J].河北科技大学学报,2015(1):1-8.
[2] 范蓉平，孟光，崔银会.弹性车轮的发展与研究现状[J].机车电传动,2005(1):8-11.[3] 郑伟生.轻轨、地铁车轮选型的研究[J ].国外铁道车辆,2000(2):19-24.
[4]廖道鹏，李娜，李权.国内城轨车辆转向架一系悬挂装置的发展[J].铁道机车与动车,2017(5):11-13,26,62.
[5] 黄双良.轨道车辆转向架一系悬挂系统技术的分析[J].技术与市场,2014(8):37.
[6] 刘文松，米彩盈，余万里.新型低地板有轨电车一系悬挂系统[J].机械工程师,2011(2)39-41.
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