浅谈PHEV发展现状及趋势_裴梦洁.pdf

年第期浅谈 发展现状及趋势裴梦洁（重庆交通大学，重庆 ）摘要：近年来，新能源乘用车市场呈现出持续高增长的良好态势，其中，市场于 年迎来爆发元年，年月累计销量再度实现爆发式高增长，市场潜力巨大。基于此，本文介绍了 的现状及结构分类，探讨 的发展前景，分析其发展中的需要解决的一些技术困境，为车企布局 市场和实现我国新能源汽车战略目标提供借鉴意义。关键词：；里程焦虑；发展现状；存在问题；发展前景中图分类号：文献标识码：文章编号：（）（，）：，：；作者简介：裴梦洁（），女，重庆人，硕士在读，研究方向为大数据分析与智能方法。引言随着社会经济的发展和科学技术的进步，汽车产业也得到了快速的发展，但是机动车尾气中含有大量的、等，这些都会导致严重的环境污染，危害着人类的健康，并且化石能源不属于可再生能源。所以汽车工业朝着节能、环保方向转变成为了必然的趋势。为了促进新能源汽车产业的快速发展，各国政府相继出台政策鼓励发展新能源。因此，国务院在 年正式发了 节能与新能源产业发展规划（年），文件明确了新能源汽车发展的主要技术路线是插电式混合动力和纯电动汽车。不仅如此，国务院办公厅在 年 月发布了 新能源汽车产业发展规划（），在这个文件中，我们可以知道要强化整车集成技术创新，要以纯电动汽车、插电式混合动力（含增程式）汽车、燃料电池汽车为“三纵”，布局整车技术创新链，提高新能源汽车整车综合性能。现在主要是纯电动汽车、燃料电池汽车以及插电式混合动力汽车是新能源汽车的主要构成部分。汽车的电动化在减少化石能源依赖和减轻环境空气污染方面扮演着重要的角色。纯电动汽车由于其零排放、低噪声、结构简单的特点而被广泛推广，然而由于电池能量密度的技术没有得到解决，纯电动汽车需要很长的充电时间，并且续航里程还很短的弱点暴露明显，纯电动汽车充电桩问题短时间内解决不好，因此里程焦虑短时间内会一直存在。除此之外，电动汽车市场尚不完善，电池折旧成本核算等问题依然没有标准合理的解决方案。燃料电池汽车是指通过车载燃料电池产生能量提供动力的汽车，目前市场上有一定数量的天然气和乙醇式燃料电池汽车。氢燃料电池汽车一直被认为是未来新能源汽车中较为理想的方案，目前氢燃料电池汽车的技术瓶颈仍然在于车载储氢的技术没有得到解决，还有就是燃料电池的寿命短，价格高，而且加氢站的基础设施成本高昂也制约了氢燃料电池汽车的发展。插电式混合动力汽车（）有良好的能耗经济性，它拥有发动机和电机两种动力源，可先以纯电模式行驶，实现零排放，直到电池荷电状态降低到一定水平后再用发动机来补充额外的功率，从能量平衡的角度来看，在电能上对驱动能量有额外的补充，因此节油 潜 力 通 常 要 高 于 混 合 动 力 汽 车。最 重 要 的 是 电池也比纯电动汽车小，电池成本比纯电动汽车低，有可能 比 能更好的替代燃油车，是目前解决化石能源短缺问题以及尾气排放导致的环境污染问题的最有效途径之一，起到了良好的能源替代作用，所以也逐渐成为国家大力推广的新能源车型。简介插电式混合动力汽车（简称 ）是可以利用外接电源对车载电池进行充电介于纯电动汽车与燃油汽车两者之间的一种新能源汽车，它不仅有传统油车的油箱、变速器等设备；还有 的控制电路、电池、电动机；有充电接口可以对电池进行充电，电池容量也比较大。它不仅可以在一定的里程范围内使用纯电动模式，实现零排放行驶，还可以利用混动模式以此来增加车辆的续航里程，综合了纯电动汽车和混合动力汽车的优点。与非插电式混合动力汽车相比，有更大的电池DOI:10.19475/ki.issn1674-957x.2023.04.032内燃机与配件 容量，续航里程更长，如果有较好的充电条件，并且是短途行驶，可以当做纯电动汽车使用。但是由于电池容量比纯电动汽车要小得多，因此价格也要便宜许多，但是当电量使用完之后，由于 带有传统油车的油箱，在无法充电的时候，可以当做油车使用，没有里程焦虑。虽然 的购买价格高于传统油车和混合动力汽车，但 大都有 模式，续航在 ，完全满足日常上下班的代步需求。在平时的使用，只要不出远门，在电池可以提供的续航里程中使用，它完全就是一台纯电动汽车，使得车辆在城区内行驶基本实现零排放和零油耗。而且因为是混动车型，用车成本这块也比传统燃油车更低一些，毕竟电费要比油费便宜许多，从长期主义看，的燃油经济性比普通汽车提高了倍，有很好的应用前景，值得大力推广。的发展历史及现状在汽车发展的长河里，虽然在很长一段时间里传统内燃机汽车占据了整个市场，近年来才开始大力发展新能源汽车，实际上作为新能源汽车的蓄电池汽车要早半个世纪诞生。但是由于高昂的价格等种种原因退出来汽车历史的舞台。为什么近年来人们又重新研发起新能源汽车，因为现在气候问题、能源短缺、环境污染以及全球金融危机影响着世界。混动汽车兴起于美国第二次石油危机，丰田是较早踏足混动汽车领域的企业之一，美国、日本、德国等国家对于 的研究较早，技术也较为成熟。美国于上世纪 年代就开始对 进行研究，并于 年正式展出插电式混合动力汽车的雪佛兰 ，年起正式在市场推广，其零百加速约 ，油耗约为 。之后福特 ，凯迪拉克 等 车型相继研发成功，开始逐步占领全球市场。同期丰田旗下最典型的一款 车型普锐斯（）也正式上市 汽车产品的不断发展迭代的背后是电池、电机、发动机等一些相关核心部件的技术进步以及配套充电设施的不断完善。供应 产品的中国自主品牌供应商主要有比亚迪、吉利、长城、长安、奇瑞、广汽 、传祺等，价格多集中在 万元，主打高性价比，节能高效是主要卖点。供应插电混动车型产品的中国合资品牌供应商主要有上汽大众、上汽通用、广汽本田等，除了一汽奥迪等高端车型以外，多集中在 万元区间。外资品牌在混动技术路线上存在一定的分歧，部分车企选择纯电路线为核心路线，加快对旗下燃油和混动车型的替换，其余车型则是兼顾纯电和混动路线，部分日系车企将混动视为中短期核心路线。结构分类及特点根据混合度（驱动电机功率占整车功率比例）可以将 分为混合度 的微混、混合度 左右的轻混、混合度 的中混以及混合度 的重混。混合度越大电机功率越大，电池电能也越大，但是耗油量越少。系统架构由电机、电控、逆变器、电池、油箱、充电器等部分构成，按照发动机的耦合方式和驱动系统的结构不同可以分为串联式、并联式和混联式三种形式。串联式插电混合动力构型串联式 的结构布置主要组成部分是逆变器、动力电池、发动机、发电机、驱动电机组成。串联式混动就是只靠电机为车辆提供驱动力，发动机只负责给发电机机械能，不直接参与对车轮的输出工作，然后靠发电机产生的电能为车辆的电池组进行充电，或者把电池输出的电结合起来，为驱动电机供电。这种系统架构的优势在于低俗时，使电机工作，系统效率高，比较能节油，并且结构还简单。劣势就是发动机不直接驱动，电机停止运作时，系统的效率比较低，这时候就比较耗油。并联式插电混合动力构型并联式插电混合动力构型主要由驱动电机、逆变器、动力电池等组成。并联式混动系统中，发动机和电机并没有在同一路径上了。这种系统架构的优势在于发动机与电机同时承担动力的输出，动力性能比较好，劣势就是并联相对于串联式更复杂。混联式插电混合动力构型混联式插电混合动力构型主要由发动机、动力耦合装置、驱动电机、逆变器、动力电池、发电机等部分组成。混联式混合动力汽车综合了串联式与并联式两种驱动形式的优点，其三个动力源之间具有更多的动力匹配方式，车辆具有多种工作模式，从而保证了混合动力系统在复杂工况下仍能实现最佳动力匹配，进而达到最大限度节能减排的目的。是当前研究的热点构型。混合结构是发动机与电机可以在串联和并联两种模式之间去转换，在速度低的时候主要是电机工作，在加速时转换为串联模式，与发动机共同工作，动力的性能比较好，但是架构较为复杂，并且成本比串联和并联昂贵。存在的问题 充电基础设备 的车载电池充电不会很麻烦，方便快捷，因为消费者可以在家里给自己的汽车充电。对于大多时候都开车上下班的工薪族来说，每个月可以减少至次去加油站的次数。在美国等一些发达国家，消费者可以直接在家里利用插座就可以给汽车充电，而且可供亿多辆 同时充电，但是我国这个情况还需要进一步考察。另一方面，我国的充电基础设施还需要进一步解决，因为我国居民住房大多都是楼房，没有自己的汽车房，这种情况就需要政府来牵头推动在居民小区楼等一些公共场所建立充电站，以此来更快更方便的推广和应用 。电池电池 是 的 关 键 核 心 技 术，锂 离 子 电 池 是 目前最常用的电池，因为相比于铅酸电池、镍氢电池和镍镉电池，锂离子电池具有工作电压高，比能量大，体积小，质量轻，循环寿命长，自放电率低，无记忆效应，无污染等优点。但是目前大容量的锂离子电池需要解决充电、放电慢这一问题，同时要降低电池成本，延长电池的寿命，提高电池的性能，保证电池的良好工作可靠性。虽然锂离子电池比其他电池优点更多，但是其价格太高，除非使 在使用时的花费能够弥补购置电池的价格，锂离子电池才能在车辆上得到广泛的应用。降低锂 年第期离子价格成本的方式有两个：第一个是降低隔膜和电解液成本等锂离子电池的主要材料成本。第二是投入大量的资金，扩大规模，提高自动化水平，但是这需要时间。生产规模的扩大前提是需要这么大的市场，需要一个适合的发展环境，首先需要纯电动汽车或者 市场的扩大，来带动电池市场的扩大，形成一个良性循环。目前 的 电 池 寿 命 在 年 左 右，所 期 望 在 上应用的锂离子电池寿命在 年，在 上应用的电池都需要大功率的工作，这会大大降低电池的使用寿命，所以在电池的技术上在保证车辆性能的同时，尽可能的去将电池寿命延长。车辆价格 的车辆价格是比传统汽车和混合动力汽车要高的。比传统汽车高的原因是 多一个电机和一个电池，所以价格要高于传统汽车；比混合动力汽车高的原因是因为 对电池的性能要求更高，因此电池价格是混合动力汽车普通电池的倍。但是，的燃油经济性更高，比两者都好，因此从长期利益看，更有前景，有数据表明，年后 以及混合动力汽车的累计费用都要比传统汽车更低，而 年后 的累计费用比混合动力汽车低。因此，要想投放市场并扩大市场，就要考虑下消费者能接受的成本差以及回报年限。当然，更重要的是 在减少环境污染方面做的贡献，大幅度减少了排放污染物，这是传统汽车和混合动力汽车不能比的。未来发展趋势 产品整体朝着高经济性（更低油耗、高性能）、高舒适性（模式切换更平顺）的方向发展，其中发动机热效率进一步提高，电机功率、性能继续提高、体积减小，变速器综合效率、智能电气化水平提高。的发展短期内受政策因素影响较大，长期受核心零部件技术发展进程以及纯电动汽车发展影响，未来 将兼顾经济性和高性能，在成本压力之下，未来中高端产品相对低端产品或占据更大的市场份额。未来发展趋势受几个方面的影响。其一是技术驱动的影响。发动机热效率的提升、电机功率的提升、电控系统能量管理效率和管理策略的提升、变速箱电气智能集成化，综合效率的提升、电池功率容量的提升都会促使 产品在经济性、动力性能方面不断提升。其二是市场驱动。随着纯电动车型和相应基础设施的快速发展，补贴力度的下降，路权优势不再，部分中低端 产品面临较大的成本压力，未来市场份额将逐步下降，高性能、长续航的中高端 产品或将占据 市场较大的份额。其三是政策驱动。政策鼓励新能源汽车整车、零部件以及配套基础设施产业协同全方位发展，有利于电动、电池等 核心零部件的技术进步，但长期来看，纯电为主，混动为辅的大基调不利于 扩大规模。插电式混合动力车型作为近几年的新兴产物，市场的认可还需要时间的积累，由于搭载的系统更为复杂，很多私人修车坊难以处理，如果车辆发生问题还是要去正规 店里去维修，相配套的保养保修政策也会成为消费者购买与否的一个因素，总之 如果想完全打开市场还需要一定的时间，但是作为从驾驶和节能角度，这个趋势又是必然的。结束语在石油资源日益紧缺以及环境问题的今天，有很好的发展前景，其潜在的价值包括：（）用车成本低。在当下这个油价不断上涨的时代，电价比油价便宜得多。并且保养项目少，费用低。（）驾驶体验好。在日常使用中，凌乱、嘈杂的发动机对车