混合動(dòng)力和燃料電池的車那種比較好?

【專家解說(shuō)】：原理比較復(fù)雜 需要點(diǎn)耐心看看 混合動(dòng)力 通常所說(shuō)的混合動(dòng)力一般是指油電混合動(dòng)力，即燃料(汽油，柴油)和電能的混合。 混合動(dòng)力汽車是有電動(dòng)馬達(dá)作為發(fā)動(dòng)機(jī)的輔助動(dòng)力驅(qū)動(dòng)汽車。 混合動(dòng)力汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性能高，而且行駛性能優(yōu)越，混合動(dòng)力汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)要使用燃油，而且在起步、加速時(shí)，由于有電動(dòng)馬達(dá)的輔助，所以可以降低油耗，簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是與同樣大小的汽車相比，燃油費(fèi)用更低。 而且，輔助發(fā)動(dòng)機(jī)的電動(dòng)馬達(dá)可以在啟動(dòng)的瞬間產(chǎn)生強(qiáng)大的動(dòng)力，因此，車主可以享受更強(qiáng)勁的起步、加速。同時(shí)，還能實(shí)現(xiàn)較高水平的燃油經(jīng)濟(jì)性 混合動(dòng)力汽車的種類目前主要有3種。 一種是以發(fā)動(dòng)機(jī)為主動(dòng)力，電動(dòng)馬達(dá)作為輔助動(dòng)力的“并聯(lián)方式”。這種方式主要以發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)行駛，利用電動(dòng)馬達(dá)所具有的再啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)大動(dòng)力的特征，在汽車起步、加速等發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗較大時(shí)，用電動(dòng)馬達(dá)輔助驅(qū)動(dòng)的方式來(lái)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗。這種方式的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，只需要在汽車上增加電動(dòng)馬達(dá)和電瓶。 另外一種是，在低速時(shí)只靠電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)行駛，速度提高時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)馬達(dá)相配合驅(qū)動(dòng)的“串聯(lián)、并聯(lián)方式”。啟動(dòng)和低速時(shí)是只靠電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)行駛，當(dāng)速度提高時(shí)，由發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)馬達(dá)共同高效地分擔(dān)動(dòng)力，這種方式需要?jiǎng)恿Ψ謸?dān)裝置和發(fā)電機(jī)等，因此結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 還有一種是只用電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)行駛的電動(dòng)汽車“串聯(lián)方式”，發(fā)動(dòng)機(jī)只作為動(dòng)力源，汽車只靠電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)行駛，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)只是電動(dòng)馬達(dá)，但因?yàn)橥瑯有枰惭b燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，所以也是混合動(dòng)力汽車的一種。 從對(duì)電能的依賴程度，混合動(dòng)力可分為弱混合動(dòng)力MILD HYBRID(也稱輕度混合動(dòng)力，軟混合動(dòng)力，微混合動(dòng)力等)，中度混合動(dòng)力，重度混合動(dòng)力FULL HYBRID(也稱全混合動(dòng)力，強(qiáng)混合動(dòng)力等)，插電混合動(dòng)力PLUG IN HYBRID 弱混常用BSG皮帶傳送啟動(dòng)/發(fā)電技術(shù)，例如奇瑞A5的BSG款(電機(jī)10KW)，通常節(jié)油10%以下，電機(jī)不直接參與驅(qū)動(dòng)，主要用于啟動(dòng)和回收制動(dòng)能量。 中混常用ISG內(nèi)置安裝曲軸啟動(dòng)/發(fā)電技術(shù)，例如別克君越EcoHybrid(電機(jī)15KW)，通常節(jié)油20%左右。 強(qiáng)混合動(dòng)力代表產(chǎn)品為TOYOTA PRIUS(電機(jī)50KW)，可節(jié)油40%。 插電混合動(dòng)力，將提供更好的節(jié)油比例，但將消耗一定的電能，例如大眾高爾夫TwinDrive(電機(jī)130KW)的測(cè)試數(shù)據(jù)，每百公里8度電和2.5的油耗。 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)主要由控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、輔助動(dòng)力系統(tǒng)和電池組等部分構(gòu)成。 以串聯(lián)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車為例，介紹一下混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的工作原理。 在車輛行駛之初，蓄電池處于電量飽滿狀態(tài)，其能量輸出可以滿足車輛要求，輔助動(dòng)力系統(tǒng)不需要工作; 電池電量低于60%時(shí)，輔助動(dòng)力系統(tǒng)起動(dòng): 當(dāng)車輛能量需求較大時(shí)，輔助動(dòng)力系統(tǒng)與蓄電池組同時(shí)為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供能量; 當(dāng)車輛能量需求較小時(shí)，輔助動(dòng)力系統(tǒng)為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供能量的同時(shí)，還給蓄電池組進(jìn)行充電。 由于蓄電池組的存在，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的工況，使其排放得到改善。 不是所有的混合動(dòng)力車輛都要依靠電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、電池和電線。有些車輛是靠液壓發(fā)動(dòng)機(jī)、鈴線和蓄能器的聯(lián)合作用來(lái)驅(qū)動(dòng)的。 最近的汽油價(jià)格達(dá)到了創(chuàng)紀(jì)錄的歷史新高，讓站在加油泵面前的消費(fèi)者膽顫心驚。但是，與重型卡車運(yùn)輸車隊(duì)的經(jīng)營(yíng)者相比，這些消費(fèi)者的痛苦只能算是小痛小癢了。 從燃料經(jīng)濟(jì)性的角度來(lái)看，為我們配送包裹和運(yùn)送垃圾的卡車需要承受幾方面的不利沖擊。重量就是其中一個(gè)重大因素。滿載重型運(yùn)輸車輛一般在14000到33000磅的重量范圍之間。除重量因素外，很多這類的運(yùn)輸工具還具有燃料燃燒的工作負(fù)載循環(huán)，它們需要不斷地啟動(dòng)和停車。 在過(guò)去的一年中，UPS公司一直在密歇根州測(cè)試運(yùn)行一輛使用液壓混合動(dòng)力 系統(tǒng)的6類配送卡車。該公司還投入使用了50輛電動(dòng)混合動(dòng)力卡車。 所以，幾個(gè)最大的卡車車隊(duì)運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)開始追逐混合動(dòng)力運(yùn)輸工具的潮流，這對(duì)任何人來(lái)說(shuō)都不會(huì)感到奇怪。聯(lián)邦快遞(Federal Express) 公司和 UPS 公司的運(yùn)輸車隊(duì)在過(guò)去兩年增加了幾十輛混合動(dòng)力卡車，兩個(gè)公司采用的都是Eaton Corp公司提供的混合動(dòng)力傳動(dòng)系。據(jù)美國(guó)最大的垃圾運(yùn)送公司W(wǎng)aste Management的發(fā)言 人Lynn Brown說(shuō)，該公司也在評(píng)估一系列的渣土運(yùn)輸車的混合動(dòng)力解決方案。 但是，可能讓人感到意外的是，F(xiàn)edEx公司、UPS公司和Waste Management公司正在考慮選用在一些最重型車輛上的混合動(dòng)力系統(tǒng)的種類。這些混合動(dòng)力系統(tǒng)不像豐田公司的Prius車型一樣，使用的是電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、電池和電線，而是利用液壓泵發(fā)動(dòng)機(jī)、高壓鈴線和蓄能器的聯(lián)合作用來(lái)驅(qū)動(dòng)車輛。 這類液壓混合動(dòng)力中最激進(jìn)的型號(hào)完全擺脫了傳統(tǒng)的機(jī)械動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)。在這些車輛上，柴油引擎驅(qū)動(dòng)液壓泵發(fā)動(dòng)機(jī)，而液壓泵發(fā)動(dòng)機(jī)再為高壓蓄能器蓄能。蓄能器驅(qū)動(dòng)后輪上的斜軸式液壓泵發(fā)動(dòng)機(jī)從而驅(qū)動(dòng)車輛。一個(gè)低壓儲(chǔ)備器用于收集液體，然后把液體再送回到第一個(gè)液壓泵發(fā)動(dòng)機(jī)中，這樣就形成了一個(gè)完整的液壓循環(huán)系統(tǒng)。 與電動(dòng)混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，液壓混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)也有提供再生制動(dòng)的能力。貨物運(yùn)送車輛和渣土運(yùn)輸車經(jīng)常要制動(dòng)剎車，當(dāng)車輛制動(dòng)時(shí)，液壓泵發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)為高壓蓄能器蓄能。當(dāng)卡車再次啟動(dòng)前行時(shí)，儲(chǔ)存在蓄能器中的能量可以用來(lái)減少柴油引擎的負(fù)載。這些能量也可以限制引擎關(guān)閉時(shí)推進(jìn)力的迸發(fā)，比如說(shuō)，在室內(nèi)操作車輛時(shí)。 對(duì)一般消費(fèi)者或某些工程師來(lái)說(shuō)，在這樣一個(gè)電氣化程度不斷提高的世界里，液壓發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)看上去有些落伍。但是，液壓泵發(fā)動(dòng)機(jī)和蓄能器可以提供一種應(yīng)用扭矩和存儲(chǔ)能量可靠的、低成本途徑，這也正是混合動(dòng)力車輛所需要的。并且液壓發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)系統(tǒng)相比具有明顯的功率密度優(yōu)勢(shì)，至少現(xiàn)在是這樣?！耙簤喊l(fā)動(dòng)機(jī)好像非常有效，至少對(duì)大多數(shù)重型卡車系列來(lái)說(shuō)是這樣的，”環(huán)境保護(hù)基金會(huì)(Environmental Defense)高級(jí)汽車策略會(huì)成員、機(jī)械工程師John DeCicco博士這樣評(píng)價(jià)。 液壓驅(qū)動(dòng)方式 當(dāng)今的液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)主要有三種方式，并且都處在發(fā)展之中。美國(guó)環(huán)境保護(hù)署(U.S. Environmental Protection Agency，英文縮寫EPA)交通與空氣質(zhì)量辦公室(Office of Transportation and Air Quality，英文縮寫OTAQ)的研究者們與Eaton Corp公司、美國(guó)西南研究院(Southwest Research Institute，英文縮寫SwRI)和其他合作伙伴聯(lián)合開發(fā)了一種混合動(dòng)力系統(tǒng)。從2006年6月開始，這套系統(tǒng)開始由UPS公司的配送卡車在底特律市進(jìn)行測(cè)試運(yùn)行。美國(guó)環(huán)境保護(hù)署也與Parker Hannifin公司簽訂了一個(gè)單獨(dú)合作研發(fā)協(xié)議，著手液壓混合動(dòng)力方面的設(shè)計(jì)。 在某些方面，液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)與其同伴電動(dòng)混合動(dòng)力系統(tǒng)相似。但是，液壓系 統(tǒng)是使用液壓泵發(fā)動(dòng)機(jī)、鈴線和蓄能器產(chǎn)生扭矩并存儲(chǔ)能量，而不是使用電動(dòng)發(fā) 動(dòng)機(jī)、電線和電池。 Eaton Corp和Parker Hannifin兩家公司也都各自進(jìn)行了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)的開發(fā)。Eaton公司開發(fā)的是一個(gè)液壓?jiǎn)?dòng)輔助的并行系統(tǒng)，但是其主要的推進(jìn)力仍然是來(lái)自于機(jī)械動(dòng)力傳動(dòng)系。Parker Hannifin公司在過(guò)去的一年半的時(shí)間里研發(fā)出一種新型的液壓混合動(dòng)力設(shè)計(jì)，其中一些負(fù)載循環(huán)數(shù)據(jù)來(lái)自于Waste Management公司。Parker Hannifin公司負(fù)責(zé)液壓動(dòng)力事業(yè)部創(chuàng)新設(shè)計(jì)的副總裁、機(jī)械工程師Joe Kovach博士報(bào)告說(shuō)，他們公司將在今年晚些時(shí)候結(jié)合新型液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)建造一個(gè)渣土運(yùn)送卡車模型。 由于蓄電池體積大、能量密度低、充電時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)制約了電動(dòng)汽車的發(fā)展。近年來(lái)快速發(fā)展的質(zhì)子交換膜燃料電池由于其能量轉(zhuǎn)化效率高、能量密度大、無(wú)須充電、零排放等優(yōu)點(diǎn)廣泛被采用在電動(dòng)汽車上。目前進(jìn)行燃料電池汽車研發(fā)投入的主要汽車廠商，國(guó)際上有通用、本田、福特、戴-克、雷諾-日產(chǎn)、菲亞特、馬自達(dá)、日產(chǎn)、豐田、大眾、三菱、現(xiàn)代等，國(guó)內(nèi)有上汽等，另外清華大學(xué)和北京綠源公司已合作推出燃料電池功率為18kW，采用壓縮氫氣作為燃料的PEMFC燃料電池汽車樣車。 據(jù)鐘再敏等人在《燃料電池汽車動(dòng)力總成控制策略》一文中介紹，現(xiàn)階段，車載燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的冷車啟動(dòng)、動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢和回饋制動(dòng)能的儲(chǔ)存三方面問(wèn)題的存在，決定了燃料電池汽車動(dòng)力總成配置中必須有一個(gè)車載輔助儲(chǔ)能部件?，F(xiàn)有燃料電池概念車中通常采用超級(jí)電容或動(dòng)力蓄電池組完成上述輔助儲(chǔ)能功能。根據(jù)不同技術(shù)特征，儲(chǔ)能元件有高能量型和高功率型之分。一般來(lái)說(shuō)，動(dòng)力蓄電池有高功率型和高能量型的區(qū)別，而超級(jí)電容基本均作為高功率型儲(chǔ)能部件使用。 1、燃料電池汽車動(dòng)力控制系統(tǒng) 一種燃料電池汽車動(dòng)力控制系統(tǒng)，它包括有能源子系統(tǒng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)，上述兩子系統(tǒng)間通過(guò)直流母線進(jìn)行電能傳輸，所述能源子系統(tǒng)中設(shè)有能源管理器、燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)和動(dòng)力蓄電池組，所述能源管理器分別與燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)、動(dòng)力蓄電池組中的CAN通訊控制器相連接;所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)由車輛管理器和一帶有電機(jī)控制器的驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成，車輛管理器與所述電機(jī)控制器相連接。該發(fā)明燃料電池汽車動(dòng)力控制系統(tǒng)，采用模塊化設(shè)計(jì)，能夠合理配置使用其各零部件，充分地發(fā)揮其零部件的性能，為一通用優(yōu)化的動(dòng)力控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。