插电式并联混合动力汽车研究现状论文_王曼

插电式并联混合动力汽车研究现状论文_王曼

(重庆交通大学交通运输学院,重庆 400074)

摘要:面临着能源危机和环境污染两大威胁,插电式混合电动汽车(PHEV)已经成为交通工具发展的热点和汽车产业研发的重点。梳理总结PHEV的国内外应用现状,分析了其发展前景和困境,因其能耗低、污染少等优势必将成为最具发展前景的车辆之一,极有可能成为下一步开发热点。

关键词:新能源汽车;PHEV;并联混合动力;电动汽车

1 引言

随着社会的发展进步,传统汽车(主要以汽油和柴油为燃料)保有量逐年增加,使得能源、温室气体、空气质量等三方面主要问题陷入了恶性循环,面临能源枯竭和大气污染的双重威胁,清洁能源汽车的发展势在必行。由于在技术、经济和环境等方面的优势,混合动力电动汽车(Hybrid Electric Vehicle,简称HEV)被认为是目前最切实可行的清洁汽车方案。但是传统混合动力电动汽车由于存在价格高、效率低、仍然消耗较多汽油/柴油,远景并不乐观。因此,急需开发出一种既能发挥现有混合动力汽车技术的最大优势,又能缓解能源和环境压力的全新清洁能源车型。

插电式混合动力汽车(Plug-in Hybrid Electric Vehicle,简称PHEV)是在传统混合动力汽车基础上开发出来的一种新型的混合动力电动汽车,可以使用电力网对动力电池进行充电的混合动力电动汽车,是一种由混合动力汽车向纯电动汽车发展的过渡性产品。因电池的成本费用高昂,此种车辆以较低价格进入家庭在短期内很难实现,然而受国内汽车发展趋势的影响,受到政府重视而提高了相应补贴,插电式混合动力车型进入家庭指日可待。

2 国内外应用现状

作为一种节能环保的新能源交通工具,PHEV从上个世纪90年代初开始得到美国、日本及欧洲等许多汽车强国的高度重视,并已取得了一些重大突破和进展。

早期的混合动力汽车制造时由费迪南德·保时捷等人于1899年发起的。1975年9月,《大众科学》杂志采用了一辆节能的涡轮电力混合动力试验车作为封面,自此正式引进了插电式电动汽车。1971年,现代插电式电动汽车的发明者Andy Frank博士(PHEV之父)开始研究混合动力以及插电式电动汽车,从1990年开始,他带领学生团队建立了插电式电动汽车基本模型并获得了多个未来汽车和未来卡车的竞赛奖项。1998年,通用、福特和克莱斯勒分别在北美国际车展上展现了各自开发的新能源样车,并以此为基础上市了三款混合动力轿车——通用Precept、福特Prodigy、克莱斯勒DodgeESX3。美国能源部曾在2008年宣布了一项为期三年(2008~2010年)的PHEV技术研发与示范计划,投入了3000万美元用来设计开发PHEV,实现了PHEV在纯电动模式下行驶40mile的目标,随后又通过降低成本提高PHEV竞争力,最终实现商业化。随后在2009年3月给汽车制造商和相关机构资助了24亿美元用以生产和研发新一代插电式混合动力汽车和蓄电池。2011年,美国政府又重新制定了电动汽车的近期发展目标,主要是指EV和PHEV。

欧洲国家之前热衷于发展纯电动和燃料电池混合动力汽车,然而近年来纯电动汽车发展速度并不理想,因此也开始加速了插电式混合动力汽车的开发。欧盟曾制订了“FP(Framework Program)计划”和“欧洲电动车辆城市运输系统计划(ELCIDIS)”来推动混合动力汽车技术发展。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆德国政府曾在2011年通过了“电动汽车政府方案”,通过一些优惠政策,促使德国达到2020年保有100万辆纯电动和插电式混合动力汽车的目标。法国的雷诺成功地开发了VERT和HYMME混合动力车型,瑞典沃尔沃开发了基于传统车的混合动力型客车和皮卡,德国奥迪公司2013年5月底制定了于2014年推出插电式混合动力汽车"A3etron"的计划。

和传统车相比,我国的插电式混合动力技术和发达国家的差距较小,早在“十五”计划期间,国家就投入超过8亿元的专项资金用于电动汽车开发,形成了三纵三横的电动汽车研发格局,“十一五”期间,国家又投入节能与新能源汽车重大专项资金11亿元,经过10年的发展,插电式混合动力汽车已取得明显的进步。2011年—2015年即“十二五”计划期间,国家仍大力发展节能汽车,力争实现混合动力汽车的规模化、产业化,实现中、重度混合动力乘用车保有量超过百万辆的计划。2016-2020年即“十三五”计划期间,国家计划实现超过300万辆的中、重度混合动力汽车的销售目标,并实现插电式混合动力电动汽车的产业化及500万辆的市场保有量目标。

3 发展趋势

近年来我国相关政策对新能源汽车的补贴、鼓励及支持,促使车企纷纷进入该领域,而在不少业内人士看来,以往“撑门面”的纯电动汽车之所以被插电混动车抢了风头,还是与其目前的发展困境有关。

尽管我国为了推动PHEV的使用采用了中央和地方财政补贴购买用户的政策,但相对与传统的汽柴油汽车,车辆的价格还普遍偏高。由于基础设施增速相对较慢,充电成为很多消费者暂时难以解决的现实问题,在我国一些较大城市,充电桩安装的数量较少,且其设置布局基本紧靠在汽车站、停车场等周围,在公路、城市道路沿线、小区周边的充电桩少之又少,造成普通群众购买PHEV后充电难、路段远、成本高等问题。基于此,国家能源局制定了《电动汽车充电基础设施建设规划》与《充电基础设施建设指导意见》,文件中明确提出,到2020年国内充换电站数量达到1.2万个,充电桩达到450万个。但目标相对于当前我的实际现状,还有很长的路要走。此外,电池续航里程等技术问题也亟待解决。面对技术瓶颈,汽车厂商的量产计划及市场推广也显得极为谨慎,市场反应始终未现有效增长。目前PHEV上采用较多的电池主要有锂离子电池、镍氢电池,锂电池技术成熟,已广泛应用于电信行业、计算机等领域。有预测显示,到2020年,纯电动汽车全球销量将达到100万辆;另一方面,到2020年,插电式混合动力车的销量将达到135万辆,到2025年,全球插电式混合动力车的销量将达到270万辆。国际能源署2009年规划到2020年,电动汽车和插电式(Plug-in)混合动力汽车世界销量可超过每年500万辆。

4 结论

在能源短缺和汽车污染较为严重的背景条件下,尽管当前PHEV的推广应用还存在价格较高、充电基础设施不完善等问题,但其兼容了BEV和常规HEV的优点,同时具备能耗低、污染少等优势,从长远来看PHEV将是近二三十年内最适合推广应用的车辆,也是现阶段应该大力推行使用的车辆。通过汽车企业、电力公司、各级政府和社会各界的共同努力与合作,相信当前PHEV所面临的主要技术问题将会很快得到解决。

参考文献

[1]陈清泉,孙逢春,祝嘉光.现代电动汽车技术[M].北京:北京理工大学出版社,2002.

[2]房娜娜.ISG混合动力电动汽车的仿真研究[D].合肥工业大学,2012.

[3]杜瑞.纯电动汽车起步控制策略研究[D].重庆大学,2012.

[4]吴憩棠.“十二五”应提出实事求是的新能源汽车产量目标[J].汽车与配件,2011(5):1-2.

论文作者:王曼

论文发表刊物:《知识-力量》2018年4月下

论文发表时间:2018/6/6

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