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混合动力汽车需要解决的问题和面临的挑战

混合动力汽车要进入实用化，需要具备高比能量和高比功率

的能量存储装置，低成本、高效率的功率电子设备和燃料经济性

高、排放低的发动机。所面临的关键性技术和需要解决的问题包

括以下几个方面：

其一，混合动力汽车发动机频繁起动、关闭，使驱动系统和

附件（如空调和动力转向等）的电能管理变得复杂，因此需要先

进的检测和控制系统；现有的以热力发动机为主的混合动力单元

在将燃油转化为有用功的同时，需要提高转化效率，同时还要满

足严格的排放标准。

其二，能量存储装置（电池）要具有较高的比功率，以满足

汽车加速和爬坡时对大功率的需要；同时，能量存储装置必须采

用热能控制管理，要有较高的比能量、较长的使用寿命和低廉的

制造成本。

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其三，电力电子器件必须减小尺寸、减轻质量和降低制造成

本。

其四，需要建立更先进的驱动系统数学模型（包括静态和动

态的），这是计算机仿真和分析的基础。

其五，制定完善的混合动力汽车相关标准和法规，为混合动

力汽车的市场化奠定基础。

1）混合动力单元技术：混合动力汽车的动力可以同时来自热力

发动机和电动机。在混合动力汽车上，热力发动机又被称为混合

动力单元，与传统汽车发动机相比，其作用发生了变化。在并联

混合动力汽车上，混合动力单元通过传动轴驱动车轮，同时电动

机也承担一部分动的功能，因而使得混合动力单元能够采用尺寸

更小、效率更高的热力发动机；在串联混合动力汽车上,混合动力

单元驱动1台发电机产生电能,由于汽车的行使与发动机没有直

接的联系，因此混合动力单元也能够采用小型高效的发动机，且

其运行工况可以固定于较小的高功率区。

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当前，混合动力单元研究的主要对象是热力发动机和燃料电

池。其在燃料的使用方面出现了很大的变化，除了汽油外，还有

天然气、液化气和酒精等代用燃料。提高混合动力单元的燃料经

济性，对混合动力单元必然提出更多的要求，例如要求混合动力

单元能够快速起动和关闭，并降低起动时的排放等。

混合动力汽车的主要目标就是降低排放，所以，控制混合动

力单元的排放将是今后研究的重点。目前对混合动力单元的研究

主要集中于以下几个方面。

一是燃烧系统的优化，通过观察燃料与空气混合物的点燃和

NOX

燃烧的过程，发现形成的机理，从而改进燃烧系统。二是尾

气处理技术，主要研究高效的尾气催化系统。三是代用燃料的研

究。

从目前的研究表明，压燃直喷式柴油发动机将是首选的混合

动力单元。

2）能量存储技术：目前运用于混合动力汽车上的能量储存

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装置主要还是高能蓄电池。除此之外，虽然超级电容器、飞轮电

池等新型能量储存装置也在研究开发范畴，但是近期最有希望进

入实用化的还是高能蓄电池。

现在，银氢电池和铿离子电池已可达到混合动力汽车的使用

要求。银氢电池已广泛地应用于电动汽车、计算机、医疗器械以

及其它领域。该电池技术的关键是，其能够储存氢的合金应该是

一种能够稳定地经受无数次循环反复使用的