插電式混合動(dòng)力汽車技術(shù)及研發(fā)狀況分析

邱先文

（天津大學(xué)內(nèi)燃機(jī)研究所 天津 300072）

引言

新能源汽車包括純電動(dòng)汽車（BEV）、普通油電混合動(dòng)力汽車（HEV）、插電式混合動(dòng)力汽車（PHEV）、燃料電池汽車（FCV）等[1]。

插電式混合動(dòng)力汽車是可以利用外部電網(wǎng)對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行充電的混合動(dòng)力汽車。其特點(diǎn)是可使用純電動(dòng)模式驅(qū)動(dòng)汽車行駛，且純電動(dòng)模式下的行駛里程較長(zhǎng)。在純電動(dòng)行駛里程內(nèi)，汽車以純電動(dòng)模式行駛，當(dāng)電池能量不足時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)，汽車以混合動(dòng)力模式行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)起續(xù)駛里程作用。插電式混合動(dòng)力汽車一般都配備有車載充電機(jī)，可以使用家用電源為動(dòng)力電池充電，也可以使用外部充電設(shè)施充電。插電式混合動(dòng)力汽車是最接近純電動(dòng)汽車的新能源汽車，電機(jī)的功率比純電動(dòng)汽車小一點(diǎn)，動(dòng)力電池的容量介于純電動(dòng)汽車與普通油電混合動(dòng)力汽車之間，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率比普通油電混合動(dòng)力汽車小一些。當(dāng)汽車以純電動(dòng)模式行駛時(shí)，能大幅降低燃油消耗率以及有害氣體排放和溫室氣體排放。由于具有純電動(dòng)汽車節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)，又具有普通油電混合動(dòng)力汽車?yán)m(xù)駛里程長(zhǎng)的特點(diǎn)，并且可利用夜間用電低谷對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行充電，插電式混合動(dòng)力汽車是非當(dāng)前最有發(fā)展?jié)摿Φ男履茉雌嘯2]。在純電動(dòng)汽車和燃料電池汽車技術(shù)尚未成熟之前，插電式混合動(dòng)力汽車成為現(xiàn)階段研究和使用的前沿和熱點(diǎn)[3]。

本文概述了插電式混合動(dòng)力汽車的技術(shù)特點(diǎn)，對(duì)國(guó)內(nèi)外插電式混合動(dòng)力汽車的研發(fā)狀況以及我國(guó)插電式混合動(dòng)力汽車的技術(shù)前景進(jìn)行了分析。

1 插電式混合動(dòng)力汽車動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

插電式混合動(dòng)力汽車動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和普通油電混合動(dòng)力汽車相似，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)（簡(jiǎn)稱電機(jī)）/發(fā)電機(jī)和動(dòng)力電池等。但是插電式混合動(dòng)力汽車的電池容量一般都比較大，并且可從外部電網(wǎng)對(duì)動(dòng)力電池充電，所以插電式混合動(dòng)力汽車的純電動(dòng)續(xù)駛里程較長(zhǎng)。同時(shí)，插電式混合動(dòng)力汽車可以像普通油電混合動(dòng)力汽車一樣工作。在動(dòng)力電池電量充足時(shí)的短距離行駛中，可以只工作于純電動(dòng)模式，當(dāng)動(dòng)力電池荷電狀態(tài)SOC下降到一定程度，動(dòng)力電池的能量不能滿足需求時(shí)，必需像普通油電混合動(dòng)力汽車一樣工作[4]。

1.1 按照驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分類

與普通油電混合動(dòng)力汽車相似，按照驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不同，也就是根據(jù)主要?jiǎng)恿υ垂β史至髋c合成方式的不同，可將插電式混合動(dòng)力汽車分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式等3種類型。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在普通油電混合動(dòng)力汽車上加裝動(dòng)力電池，實(shí)現(xiàn)外接充電。由此可知，3種類型的普通油電混合動(dòng)力汽車所具備的特點(diǎn)在相應(yīng)類型的插電式混合動(dòng)力汽車上同樣存在，所不同的是，插電式混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力電池和電機(jī)功率比普通油電混合動(dòng)力汽車大許多，而發(fā)動(dòng)機(jī)功率比普通油電混合動(dòng)力汽車小[4]。

1.1.1 串聯(lián)式PHEV

串聯(lián)式PHEV的結(jié)構(gòu)如圖1所示[3]。串聯(lián)式PHEV具有如下特點(diǎn)[4]：

1）汽車由動(dòng)力電池提供驅(qū)動(dòng)力，當(dāng)動(dòng)力電池的能量不足時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，發(fā)電機(jī)將電能輸送給電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)汽車。

圖1 串聯(lián)式PHEV結(jié)構(gòu)

2）類似于普通串聯(lián)式油電混合動(dòng)力汽車，發(fā)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)橋之間通過電能來實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞，發(fā)動(dòng)機(jī)與車輪之間沒有機(jī)械連接，發(fā)動(dòng)機(jī)可一直工作在最佳工況點(diǎn)附近，避免了發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速和低速運(yùn)轉(zhuǎn)工況，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，減少了廢氣排放。

增程式電動(dòng)汽車（EREV）的工作原理與串聯(lián)式PHEV非常類似，但兩者是有本質(zhì)區(qū)別的。串聯(lián)式PHEV是由普通油電混合動(dòng)力汽車派生出來的，具有普通油電混合動(dòng)力汽車的大部分特點(diǎn)，只是將功率型電池更換為比容量更大的能量型電池，使動(dòng)力電池有足夠的能量，保證汽車在純電動(dòng)模式下的行駛里程更長(zhǎng)。增程式電動(dòng)汽車是由純電動(dòng)汽車派生出來的，由于汽車增加了增程器，所以稱為增程式電動(dòng)汽車。所謂的增程器，就是一臺(tái)小型發(fā)動(dòng)機(jī)，用于發(fā)電，以提高純電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程，避免頻繁地停車充電。當(dāng)動(dòng)力電池的能量充足時(shí)，汽車進(jìn)入純電動(dòng)模式，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車行駛；當(dāng)動(dòng)力電池所儲(chǔ)存電量無法滿足純電動(dòng)工況時(shí)，增程器（發(fā)動(dòng)機(jī)）起動(dòng)，通過發(fā)電機(jī)對(duì)動(dòng)力電池充電，在汽車依然由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的前提下增加續(xù)駛里程[5]。

1.1.2 并聯(lián)式PHEV

并聯(lián)式PHEV的結(jié)構(gòu)如圖2所示[3]。其特點(diǎn)類似于并聯(lián)式普通油電混合動(dòng)力汽車。發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)相互獨(dú)立，既可以采用電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)汽車，實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)行駛，又可以采用發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)汽車行駛，在功率需求較大時(shí)可以由發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)汽車行駛。發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器通過耦合器進(jìn)行機(jī)械連接，發(fā)動(dòng)機(jī)所提供的動(dòng)力和由動(dòng)力電池-電動(dòng)機(jī)所提供的動(dòng)力在原驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的某一處會(huì)合[4]。

圖2 并聯(lián)式PHEV結(jié)構(gòu)

1.1.3 混聯(lián)式PHEV

混聯(lián)式PHEV的結(jié)構(gòu)如圖3所示[3]。混聯(lián)式PHEV綜合了并聯(lián)式PHEV和串聯(lián)式PHEV的特點(diǎn)，可使發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)等部件實(shí)現(xiàn)優(yōu)化匹配。發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率可分為兩部分，一部分通過機(jī)械方式傳遞到驅(qū)動(dòng)橋，另一部分驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能輸送給動(dòng)力電池或電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力矩通過動(dòng)力耦合裝置傳送給驅(qū)動(dòng)橋。停車時(shí)，利用外部充電設(shè)施對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行充電；汽車低速行駛時(shí)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要以串聯(lián)方式工作；汽車高速行駛時(shí)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要以并聯(lián)方式工作[4]。

圖3 混聯(lián)式PHEV結(jié)構(gòu)

1.2 按照電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)功率占整車功率的比例分類[1]

電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)功率占整車功率的比例，也叫混合度，據(jù)此可將插電式混合動(dòng)力汽車分成4種類型：

1）微混合，混合度在5%以內(nèi)；

2）輕混合，混合度在20%左右；

3）中混合，混合度可達(dá)30%～40%；

4）重混合，也叫全混合，混合度達(dá)40%以上。

隨著混合度的增強(qiáng)，所需電機(jī)功率和電池能量增大，節(jié)能減排效果越好。

2 插電式混合動(dòng)力汽車的工作模式[3]

按照PHEV動(dòng)力電池電量的變化特點(diǎn)，可將PHEV的工作模式分為電量消耗模式、電量保持模式和常規(guī)充電模式等3種。PHEV在運(yùn)行過程中，根據(jù)整車控制策略，將電量消耗模式、電量保持模式和常規(guī)充電模式實(shí)現(xiàn)無縫銜接。

1）電量消耗模式?？煞譃榧冸妱?dòng)模式和混合動(dòng)力模式。純電動(dòng)模式主要用于汽車低速或低負(fù)荷時(shí)，由動(dòng)力電池驅(qū)動(dòng)汽車，發(fā)動(dòng)機(jī)處于關(guān)閉狀態(tài)，汽車的動(dòng)力性相對(duì)較弱；混合動(dòng)力模式主要用于汽車高速或負(fù)荷較高時(shí)，電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)處于工作狀態(tài)，動(dòng)力電池為汽車行駛提供主要?jiǎng)恿?，發(fā)動(dòng)機(jī)則為汽車行駛提供動(dòng)力電池輸出不足的動(dòng)力。純電動(dòng)和混合動(dòng)力2種模式的選擇，取決于PHEV行駛時(shí)的動(dòng)力需求。在電量消耗模式下，汽車將最大限度地使用動(dòng)力電池的能量。

2）電量保持模式。為保證汽車和動(dòng)力電池的安全性以及使用連續(xù)性，當(dāng)動(dòng)力電池的電量消耗到一定程度時(shí)，汽車將自動(dòng)進(jìn)入電量保持模式，由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車行駛，動(dòng)力電池的電量基本保持不變。

3）常規(guī)充電模式。利用車載充電器通過外部充電設(shè)施給動(dòng)力電池充電。

3 插電式混合動(dòng)力汽車的研發(fā)狀況

3.1 國(guó)外插電式混合動(dòng)力汽車研發(fā)狀況

日本豐田的雙ISG+行星輪系混合動(dòng)力技術(shù)已非常成熟；日本本田的ISG+CVT混合動(dòng)力技術(shù)日趨成熟。美國(guó)通用汽車公司已掌握成熟的BSG和并聯(lián)混合動(dòng)力技術(shù)；德國(guó)大眾奧迪的ISG和并聯(lián)混合動(dòng)力技術(shù)趨于成型；德國(guó)寶馬X系列采用ISG+AT混合動(dòng)力模式[6]。

1）美國(guó)通用汽車公司的凱迪拉克CT6插電式混合動(dòng)力汽車，由一臺(tái)2.0TSIDI渦輪增壓4缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和2臺(tái)高性能驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成。這2臺(tái)高性能驅(qū)動(dòng)電機(jī)與3組行星齒輪及5組離合器共同組成一臺(tái)高性能多模式EVT變速箱，提供4種主要?jiǎng)恿Ψ峙淠Ｊ揭约?種駕駛模式選擇。電池組為鋰離子電池，由192個(gè)電池模塊組成，總?cè)萘窟_(dá)18.4 kW·h。發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率和最大轉(zhuǎn)矩分別為203 kW（5 300 r/min）和 400 N·m（3 000～4 300 r/min）；電機(jī)的最大功率和最大轉(zhuǎn)矩分別為47 kW和186 N·m。系統(tǒng)綜合最大輸出功率和最大轉(zhuǎn)矩分別為250 kW和586 N·m，綜合油耗為1.7 L/100 km，0～100 km加速時(shí)間為5.4 s。純電動(dòng)模式下，最高車速為125 km/h，續(xù)駛里程為80 km。混合動(dòng)力模式下，最高車速為240 km/h，續(xù)駛里程達(dá)到935 km。由于將雙電機(jī)集成于變速箱內(nèi)部，無論是電池產(chǎn)生的能量，還是發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的能量，都可通過變速器傳遞到車輪上，從而保證了動(dòng)力輸出的一致性。日常使用中，在220 V電壓下，有2種充電方式：充電樁充電和旅行充電，充電時(shí)間不到5 h[7-8]。

2）日本豐田普銳斯PHV插電式混合動(dòng)力汽車，由一臺(tái)熱效率高達(dá)40%的1.8 L自然吸氣4缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和2臺(tái)電機(jī)組成。發(fā)動(dòng)機(jī)采用阿特金森循環(huán)，壓縮比達(dá)到13.0，采用ECVT電磁耦合無級(jí)變速箱。發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率為72 kW（5 200 r/min），最大轉(zhuǎn)矩為142 N·m（3 600 r/min），前后各一臺(tái)電機(jī)的額定功率分別為53 kW和23 kW，轉(zhuǎn)矩分別為163 N·m和40 N·m，系統(tǒng)綜合輸出功率達(dá) 90 kW[9]。0～100 km/h加速時(shí)間僅需11.1 s，最高車速為162 km/h。由于采用了容量為8.8 kW·h的鋰電池組，且在車頂搭載了一塊最大輸出功率達(dá)180 W的太陽能電池板，因此純電動(dòng)模式下的最高車速達(dá)135 km/h，續(xù)駛里程達(dá)68.2 km[10]?；旌蟿?dòng)力模式下的油耗為37.2 km/L，綜合油耗約為2.7 L/100 km，在混合動(dòng)力模式下的總續(xù)駛里程可達(dá)965 km[11]。支持快充電和慢充電,采用快充電，可20 min充滿80%電量。因?yàn)榇钶d了一塊太陽能板，此車型成為全世界首款支持太陽能充電的量產(chǎn)車型。太陽能電池板的發(fā)電量不僅可用于電氣設(shè)備，還可用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)，使汽車能夠邊行駛邊充電[10]。

3）瑞典沃爾沃S60L智能E驅(qū)插電式混合動(dòng)力汽車，由一臺(tái)Drive-E 2.0L渦輪增壓4缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和前后2臺(tái)電機(jī)組成，采用8速手電一體變速箱。發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率為175 kW（5 500 r/min)，最大轉(zhuǎn)矩為 350 N·m（1 500～4 800 r/min）；前電機(jī)為 C-ISG 曲軸集成式起動(dòng)發(fā)電一體化電機(jī)，最大功率為33 kW，最大轉(zhuǎn)矩為150 N·m；后電機(jī)為ERAD集成式后軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)，最大功率為50 kW，最大轉(zhuǎn)矩為200 N·m。動(dòng)力電池為鋰離子電池，容量為11.2 kW·h。共有3種駕駛模式，在pure（純電動(dòng)）模式下，續(xù)駛里程為53 km；在hybrid（混合動(dòng)力）模式下，綜合油耗為2.1 L/100 km，CO2排放量低至49 g/km，續(xù)駛里程達(dá)1 000 km；在power（高性能運(yùn)動(dòng)）模式下，系統(tǒng)綜合最大功率為225 kW,最大轉(zhuǎn)矩為550 N·m，最高車速為230 km/h，0～100 km/h加速時(shí)間僅為5.6 s。可采用公共充電設(shè)施對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行充電，同時(shí)，隨車配備有便攜式充電電纜，適合普通220 V電源插座，能做到隨插隨用[12-13]。

4）德國(guó)寶馬i8插電式混合動(dòng)力汽車，由一臺(tái)1.5L BMWTwinPower Turbo渦輪增壓3缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和一臺(tái)電機(jī)組成，搭載一臺(tái)6擋手自一體變速箱。發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率為170 kW（5 800 r/min)，最大轉(zhuǎn)矩為320 N·m（3 700 r/min)；電機(jī)的輸出功率為 96 kW，最大轉(zhuǎn)矩為250 N·m；綜合最大功率為266 kW，綜合最大轉(zhuǎn)矩為570 N·m，鋰離子電池的容量為7.1 kW·h。CO2排放量為49 g/km，在歐盟測(cè)試循環(huán)中，平均油耗為2.1 L/100 km。同時(shí)使用2個(gè)動(dòng)力源時(shí)，綜合油耗不到5 L/100 km。加上在市郊公路和高速公路上的長(zhǎng)距離行駛，油耗也不到7 L/100 km。即使全部是長(zhǎng)途行駛，油耗也不到8 L/100 km?？傮w來說，在任何條件下，插電式混合動(dòng)力汽車的油耗都比同級(jí)別的傳統(tǒng)燃油動(dòng)力汽車降低了約50%。使用iWallbox-PURE充電墻盒（16 A），充電80%的時(shí)間為2 h，若使用家用電源（12 A），充電80%需要2.5 h左右。在SPORT模式下,發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)為電池進(jìn)行持續(xù)充電[14-16]。

3.2 我國(guó)插電式混合動(dòng)力汽車研發(fā)狀況

我國(guó)自主研發(fā)的插電式混合動(dòng)力汽車主要采用將電機(jī)安裝在變速箱、發(fā)動(dòng)機(jī)間的離合器后以及將電機(jī)裝在變速器輸出軸等2種技術(shù)線路，經(jīng)過多年的發(fā)展，已形成競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)有較高的占有率[17]。

1）廣汽傳祺GS42017款1.5LPHEV智享版插電式混合動(dòng)力汽車，由一臺(tái)1.5 L自然吸氣4缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和一臺(tái)永磁同步電機(jī)組成，搭載一臺(tái)電動(dòng)車單速變速箱。電池為三元鋰電池，電池容量為12 kW·h。電機(jī)的最大輸出功率和最大轉(zhuǎn)矩分別為130 kW和300 N·m。發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率和最大轉(zhuǎn)矩分別為71 kW（5 500 r/min）和 120 N·m（1 200～5 000 r/min）。綜合工況油耗為1.8 L/100 km，最高車速為180 km/h，純電動(dòng)模式下的續(xù)駛里程為58 km[18]。

2）上汽榮威eRX5 1.5TGI尊貴旗艦版插電式混合動(dòng)力汽車，由一臺(tái)1.5 L渦輪增壓4缸汽油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和一臺(tái)永磁同步電機(jī)組成，搭載一臺(tái)2擋自動(dòng)變速箱。電池為三元鋰電池，電池容量為12 kW·h，采用快充方式，電池充滿電需3 h。電機(jī)的最大輸出功率和最大轉(zhuǎn)矩分別為56 kW和318 N·m。發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率和最大轉(zhuǎn)矩分別為124 kW（5 600 r/min）和250 N·m（1 700～4 400 r/min），綜合轉(zhuǎn)矩為 704 N·m，綜合油耗為1.6 L/100 km，0～100 km/h加速時(shí)間為7.8 s，最高車速為200 km/h，純電動(dòng)模式下的續(xù)駛里程為60 km；混合驅(qū)動(dòng)模式下，續(xù)駛里程為650～800 km[19]。

3）比亞迪唐2017款2.0T唐100插電式混合動(dòng)力汽車，由一臺(tái)2.0L渦輪增壓4缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和2臺(tái)永磁同步電機(jī)組成，搭載一臺(tái)6擋雙離合變速箱。三元鋰電池（鎳鈷錳酸鋰電池）的容量為23 kW·h，采用慢充方式，充滿電用時(shí)6.9 h。發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率和最大轉(zhuǎn)矩分別為151 kW（5 500～6 000 r/min）和320 N·m（1 750～4 500 r/min）。2 臺(tái)電機(jī)前后布置，每臺(tái)電機(jī)的最大功率和最大轉(zhuǎn)矩分別為110 kW和250 N·m，電機(jī)總的最大功率和最大轉(zhuǎn)矩分別為220 kW和500 N·m。綜合工況油耗為1.8 L/100 km，最高車速為180 km/h，0～100 km/h加速時(shí)間為4.9 s，純電動(dòng)模式下的續(xù)駛里程為100 km[20]。

4）吉利帝豪PHEV 2017款1.5L E-CVT進(jìn)取版插電式混合動(dòng)力汽車，由一臺(tái)1.5L自然吸氣4缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、一臺(tái)永磁同步電機(jī)和一臺(tái)發(fā)電機(jī)組成，搭載一臺(tái)E-CVT無級(jí)變速箱。發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率為76 kW，電機(jī)的最大功率和最大轉(zhuǎn)矩分別為114 kW和339 N·m。采用三元鋰電池組，電池組容量為11 kW·h。使用交流式公共充電樁或家用壁掛式交流充電盒（最大充電功率為3.3 kW）給電池組充電時(shí)，充滿電需3.5 h。如果使用隨車附贈(zèng)的220 V應(yīng)急充電線（三相插頭）進(jìn)行充電，最大充電功率僅為1.8 kW，充滿電需6.7 h左右。綜合工況油耗為1.5 L/100 km，最高車速為175 km/h，純電動(dòng)模式下的續(xù)駛里程為61 km[21]。

4 插電式混合動(dòng)力汽車應(yīng)用情況

2016年全球新能源汽車銷量為773 600輛，其中36%為插電式混合動(dòng)力汽車[22]。

截至2016年年底，全球超過200萬輛的新能源汽車保有量中，39%為插電式混合動(dòng)力汽車[23]。

4.1 國(guó)外插電式混合動(dòng)力汽車應(yīng)用情況

表1為2016年國(guó)外主要PHEV車型銷量統(tǒng)計(jì)表[24]。

表1 2016年國(guó)外主要PHEV車型銷量統(tǒng)計(jì)表

1）2016年美國(guó)新能源汽車總銷量為157 130輛，其中PHEV銷量為722 80輛，在美國(guó)新能源汽車中的份額明顯上升，從38%上升到46%。原因是新款Volt，福特Fusion銷量的攀升以及許多進(jìn)口PHEV產(chǎn)品的導(dǎo)入[23]。2017年美國(guó)電動(dòng)汽車總銷量為199 822輛，比2016年增長(zhǎng)27%。其中PHEV銷量占47%[25]。

2）2016年，三菱歐藍(lán)德PHEV的銷量共計(jì)5 459輛，在2016年日本電動(dòng)汽車市場(chǎng)中的占比為24%，這是該車型在日本市場(chǎng)表現(xiàn)最差的一年。其次是豐田普銳斯Plug-In，銷量為160輛，占比為1%[26]。2016年日本電動(dòng)汽車銷量下滑的主要原因是低廉的油價(jià)以及可選車型較少[27]。

3）2016年，德國(guó)插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車銷量最多的是奧迪A3 e-Tron，銷量為1 615輛，在2016年德國(guó)電動(dòng)汽車市場(chǎng)中的占比為6%；其次是三菱歐藍(lán)德PHEV，銷量為1 436輛，占比為5%；第三是大眾Golf GTE，銷量為1 315輛，占比接近5%[26]。

4.2 我國(guó)插電式混合動(dòng)力汽車應(yīng)用情況

2016年，我國(guó)插電式混合動(dòng)力汽車產(chǎn)量和銷量分別為9.9萬輛和9.8萬輛，同比2015年分別增長(zhǎng)15.7%和17.1%。其中，插電式混合動(dòng)力乘用車產(chǎn)量和銷量分別為8.1萬輛和7.9萬輛,同比2015年分別增長(zhǎng)29.9%和30.9%[28]。

2016年我國(guó)插電式混合動(dòng)力汽車銷量分布如圖4所示[29]。從圖4可以看出，2016年，插電式混合動(dòng)力汽車銷售市場(chǎng)主要集中在上海、廣東兩地，占總銷量的比例分別為37%和27%。而作為新能源汽車產(chǎn)銷最大市場(chǎng)的北京市，基本沒有插電式混合動(dòng)力車型銷售，主要原因是插電式混合動(dòng)力車型在北京不僅不能享受地方補(bǔ)貼，還無法參與新能源汽車單獨(dú)搖號(hào)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力大大減弱，消費(fèi)者更多選擇純電動(dòng)汽車。在政策力度相似的上海、廣州、深圳，可以長(zhǎng)途出行的插電式混合動(dòng)力汽車如比亞迪唐及比亞迪秦銷售勢(shì)頭良好。

圖4 2016年我國(guó)PHEV銷量分布圖

2017年，我國(guó)插電式混合動(dòng)力汽車產(chǎn)量和銷量分別為12.8萬輛和12.4萬輛，同比2016年分別增長(zhǎng) 28.5%和 26.9%[30]。

2017年我國(guó)插電式混合動(dòng)力汽車銷量前10名如表2所示。從地域看，上海插電式混合動(dòng)力汽車的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)仍然較明顯，廣州和深圳市場(chǎng)的表現(xiàn)一般，非限購(gòu)地區(qū)的插電式混合動(dòng)力汽車有突破趨勢(shì)[31]。

表2 2017年度國(guó)內(nèi)PHEV銷量排行榜

5 我國(guó)插電式混合動(dòng)力汽車技術(shù)發(fā)展前景

1）驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制技術(shù)

2016年，我國(guó)新能源汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，產(chǎn)品集成度和產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)不斷上升。在新能源乘用車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)方面，集成驅(qū)動(dòng)電機(jī)/電機(jī)控制器/減速器的三合一電驅(qū)動(dòng)總成、驅(qū)動(dòng)電機(jī)與2擋變速器總成等已開始應(yīng)用。在新能源商用車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)方面，集成了多個(gè)電機(jī)控制器、DCDC變換器、充電機(jī)、高壓配電盒的電力電子集成控制器已成熟并不斷小型化；集成電磁離合器的雙電機(jī)串并聯(lián)系統(tǒng)也開始應(yīng)用。在技術(shù)指標(biāo)方面，我國(guó)新能源乘用車驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率密度已達(dá)到3.3～3.6 kW/kg，最高轉(zhuǎn)速提高至12 800 r/min以上；新能源商用車驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩密度達(dá)到18 N·m/kg以上，最高轉(zhuǎn)速達(dá)到3 500 r/min以上；電機(jī)控制器功率密度和效率分別達(dá)到12 kW/L和98%以上[29]。

2）鋰離子電池技術(shù)

2016年，我國(guó)新能源汽車配套動(dòng)力電池總量為28.14GW·h，同比2015年增長(zhǎng)72%。其中，磷酸鐵鋰電池為20.332GW·h，三元鋰電池為6.447 GW·h，錳酸鋰電池為0.962 GW·h，鈦酸鋰電池為0.413 GW·h[29]。

2017年新能源汽車補(bǔ)貼政策，將電池的系統(tǒng)能量密度列為一項(xiàng)重要考核指標(biāo)。三元鋰電池，尤其是高鎳三元鋰電池成為動(dòng)力電池發(fā)展方向。預(yù)計(jì)至2020年，采用三元材料的動(dòng)力電池需求量將上升至71.6 GW·h，占比由目前的22%上升至70%以上[32]。

3）充電基礎(chǔ)設(shè)施

根據(jù)中國(guó)電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施促進(jìn)聯(lián)盟（充電聯(lián)盟）統(tǒng)計(jì)，截止2016年底，我國(guó)公共類充電樁建設(shè)、運(yùn)營(yíng)數(shù)量超過15萬個(gè)，相比于2015年末的4.9萬個(gè)，凈增2倍以上，我國(guó)充電基礎(chǔ)設(shè)施公共類充電設(shè)施保有量全球第一[33]。

中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)于2016年10月26日發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》明確指出：2020年，建成超過1.2萬座充換電站，超過500萬個(gè)交直流充電樁，在小規(guī)模城市群建設(shè)充電服務(wù)網(wǎng)站，慢充功率提高至6.6 kW以上，快充每充電15 min可行駛里程大于100 km，實(shí)現(xiàn)無線充電、移動(dòng)充電等新型充電技術(shù)試點(diǎn)運(yùn)營(yíng)，探索清潔能源與電動(dòng)汽車的融合，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與車輛雙向充電技術(shù)（V2G）；2025年，建成超過3.6萬座充換電站，超過2 000萬個(gè)交直流充電樁，建成覆蓋全國(guó)的充電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，慢充功率提高至10 kW，快充每充電10 min可行駛里程超過100 km，實(shí)現(xiàn)無線充電、移動(dòng)充電等新型充電技術(shù)大規(guī)模推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)可再生能源與電動(dòng)汽車融合的示范應(yīng)用；2030年，建成超過4.8萬座充電站，超過8 000萬個(gè)交直流充電樁，進(jìn)一步完善優(yōu)化全國(guó)充電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，將風(fēng)能、太陽能等接入充電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)可再生能源與電動(dòng)汽車融合的規(guī)模化應(yīng)用[34]。

6 結(jié)束語

1）插電式混合動(dòng)力汽車綜合了普通油電混合動(dòng)力汽車和純電動(dòng)汽車各自的優(yōu)點(diǎn)。

與普通油電混合動(dòng)力汽車相比，插電式混合動(dòng)力汽車動(dòng)力電池的容量更大，可外接充電設(shè)施進(jìn)行充電，節(jié)油率比普通油電混合動(dòng)力汽車高許多。日常出行時(shí)，插電式混合動(dòng)力可當(dāng)作純電動(dòng)汽車使用。

與純電動(dòng)汽車相比，插電式混合動(dòng)力汽車動(dòng)力電池的容量小很多。如果沒有合適的充電條件，插電式混合動(dòng)力汽車可當(dāng)作傳統(tǒng)燃油汽車使用，行駛里程不受限制。

2）研發(fā)高效可靠的電機(jī)，提高電池的能量密度及安全性能是當(dāng)前插電式混合動(dòng)力汽車的研發(fā)重點(diǎn)。提高電池的能量密度是汽車生產(chǎn)商和動(dòng)力電池制造商共同努力的方向。

3）與傳統(tǒng)燃油汽車相比，插電式混合動(dòng)力汽車的造價(jià)仍然很高。必須盡快使動(dòng)力電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和插電式混合動(dòng)力專用發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)化，使插電式混合動(dòng)力汽車產(chǎn)業(yè)的規(guī)模達(dá)到一定程度，從而使成本大幅度降低。

4）制約我國(guó)插電式混合動(dòng)力汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸是產(chǎn)業(yè)鏈較為分散，基礎(chǔ)設(shè)施還不健全，市場(chǎng)認(rèn)可度相對(duì)較低。實(shí)現(xiàn)插電式混合動(dòng)力汽車產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化,需要我國(guó)政府大力扶助，國(guó)內(nèi)的汽車企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)自主創(chuàng)新，提高研發(fā)速度，縮小與國(guó)外先進(jìn)汽車企業(yè)的差距。

5）目前，插電式混合動(dòng)力汽車的售后服務(wù)體系尚未成熟，維修成本較高，必須采取比傳統(tǒng)燃油汽車更加優(yōu)惠的保修政策，消除顧客對(duì)插電式混合動(dòng)力汽車技術(shù)的憂慮，提高客戶購(gòu)買插電式混合動(dòng)力汽車的信心。

6）從傳統(tǒng)燃油汽車向純電動(dòng)汽車的轉(zhuǎn)變是大勢(shì)所趨，在過渡階段，插電式混合動(dòng)力汽車起著舉足輕重的作用，在未來近二三十年內(nèi)，插電式混合動(dòng)力汽車將是最適合推廣應(yīng)用的新能源汽車。隨著插電式混合動(dòng)力汽車所面臨的技術(shù)問題得到解決，插電式混合動(dòng)力汽車必將成為主流車型，最終順利過渡到純電動(dòng)汽車。