我國混合動力乘用車示范推廣產品分析

金茂菁，抄佩佩，王發福，林 杉

（1.科學技術部 高技術研究發展中心交通處，北京 100040；2.中國汽車工程研究院 技術經濟研究及咨詢部，重慶 400039；3.北京理工大學 機械與車輛工程學院，北京 100081）

為應對日益嚴峻的節能減排壓力，美國、日本、歐洲等國家和地區相繼發布實施了新的電動汽車發展戰略，并有針對性地開展各類電動汽車示范推廣項目。我國也于2009年啟動了“十城千輛節能與新能源汽車示范推廣應用工程”，以財政政策鼓勵在公共服務領域率先推廣使用節能與新能源汽車。本文主要圍繞技術、產品、市場、政策等方面對我國混合動力乘用車示范推廣情況進行了相關分析。

1 混合動力乘用車發展概況

作為一種有效的節能途徑，混合動力技術已逐步成熟，并率先實現產業化，正成為汽車市場銷售新的增長點[1]。世界各大汽車公司通過使用先進的開發手段，已在較短的開發周期內相繼推出了采用不同布置方案和控制策略的HEV產品。

1.1 國際產品技術情況

1.1.1 輕度混合動力技術研發及產業化體系在歐洲形成

標致-雪鐵龍、寶馬、奧迪、菲亞特等歐洲主要汽車生產商均計劃在其轎車平臺上廣泛應用輕度混合技術。2008年，歐洲已有近5%的新車采用了輕度混合技術，預計到2015年歐洲市場裝配啟停系統的比例將上升到80%，以發動機自動啟停為主要特征的輕度混合技術（啟/停技術：stop/start）將成為傳統汽車的標準配置。此外，博世、法雷奧、德爾福等零部件公司已具備大規模輕度混合系統的生產配套能力。

1.1.2 中/深度混合動力轎車技術日本企業處于領先地位

中/深度混合動力轎車當屬日本混合動力汽車最具代表性[2]。目前，豐田在全球大約80個國家和地區銷售共計18款混合動力乘用車。以豐田Prius為例，第3代Prius 2009年初上市，在動力性能進一步提升的同時，燃油經濟性較前一代相比提高8%，價格下降13%，已形成與傳統燃油汽車的市場競爭優勢。此外，本田混合動力汽車技術也發展迅速，Insight、Civic混合動力汽車燃油經濟性分別達到3.7 L/100 km、4.9 L/100 km。

1.1.3 插電式混合動力技術成為世界各國新能源汽車戰略布局重點

插電式混合動力作為一種具有純電動和混合動力雙重特征的電動汽車技術，成為全球汽車工業的研發熱點，美國、日本、歐洲等國家和地區高度重視插電式混合動力汽車戰略布局，主要汽車公司也加快插電式混合動力汽車技術研究[3]。從技術及產品成熟度來看，具有代表性的產品有豐田普銳斯插電式混合動力汽車、通用Volt串聯增程式電動汽車。其中，普銳斯插電式NEDC油耗僅為2.6 L/100 km，Volt續駛里程可達570 km（純電模式可達80 km）。這兩款車自上市以來取得了較好的市場反響，銷量均達到7 000余輛。

1.2 國內產品技術情況

我國于2012年4月發布的《節能與新能源汽車產業發展規劃（2012-2020年）》將混合動力技術的推廣和應用提到重要位置，混合動力汽車迎來良好發展機遇。近年來我國混合動力汽車技術不斷提高，產品技術方案不斷豐富。

1.2.1 形成了具有完全自主知識產權的動力系統技術平臺，建立了混合動力乘用車技術開發體系

我國政府在國家高技術研究發展計劃(863計劃)中專門開列了包括混合動力汽車在內的電動汽車重大專項，已經建立起了混合動力汽車動力系統技術平臺和產學研合作研發體系，取得了一系列突破性成果，為整車開發奠定了堅實的基礎。截止到2010年，在混合動力車輛技術領域，我國知識產權局受理并公開的中國專利申請為2 144件。其中，發明專利為1 487件（授權為107件）、實用新型為652件、外觀為5件。根據國內企業混合動力汽車知識產權分類統計結果，前三名企業分別是：奇瑞汽車有限公司、比亞迪股份有限公司和重慶長安汽車股份有限公司[4]。

1.2.2 自主開發出關鍵零部件系列化產品，混合動力汽車產業化全面跟進

我國已自主研制出6～100 Ah的鎳氫和鋰離子動力電池系列產品；自主開發的電機重量比功率超過1 300 W/kg，電機系統最高效率達到93%。與此同時，混合動力汽車關鍵零部件的產業化全面跟進，生產配套能力顯著增強。在未來2～3年內，預計將形成20億Ah以上的動力電池和全系列驅動電機生產能力，能夠滿足100萬輛混合動力及電動汽車的配套要求。

1.2.3 基本掌握混合動力汽車整車開發關鍵技術，形成了各類汽車的開發能力

我國自主研發了自動啟停、電動助力、制動能量回收等混合動力汽車關鍵技術，并建立了混合動力系統、輔助系統、整車控制器等關鍵總成生產制造體系和質量控制體系。國內主要整車企業研制出BSG、ISG等不同混合動力技術方案的車型，節油率依據系統方案的不同在10%～40%之間，排放可達到國Ⅳ標準，并通過了產品型式認證試驗，獲得了國家產品公告，長安、奇瑞等混合動力轎車均實現上市銷售。

1.3 綜合對比

由于目前混合動力汽車主要是以傳統汽車為基礎，而我國在傳統汽車領域的技術差距較大，故在混合動力汽車的研發方面存在著“先天不足”。與國外先進產品和技術相比，我國混合動力乘用車技術總體上處于全面落后的狀況，產業化方面的差距正在迅速拉大。

1.3.1 常規混合動力汽車

以2012年北京車展為例，混合動力汽車量產車型展出較多，占到混合動力展車的81%，而外資品牌的混合動力產品較多，占到全部混合動力展車的70%，國內自主品牌在售的混合動力車型明顯較外資品牌要少。在混合動力技術領域，日本廠商掌握著優良的專利資源。在混合動力汽車節油率上，日本豐田公司的產品要優于其它國家的廠商；在技術積累方面，國內自主品牌的技術積累仍然有較長的路要走。

在市場潛力方面，混合動力車型幾乎覆蓋了從小型車到豪華車的所有級距。在混合動力產品的價格上，經初步統計，混合動力車型的售價要比傳統車型高出25%以上。

1.3.2 插電式混合動力汽車

在2012年北京車展上，插電式混合動力汽車量產車型多于概念車型，占到插電式混合動力展車的72%。自主品牌在插電式混合動力汽車領域比外資品牌更為積極，自主品牌插電式混合動力汽車占比達到61%。目前，插電式混合動力汽車的百公里綜合油耗基本都在3 L以下。比亞迪的雙模技術、豐田的混合動力技術都已經實現了產業化，在市場上推出了成熟的產品。

2 示范推廣產品技術分析

截止2012年9月，我國共發布36批《節能與新能源汽車示范推廣應用工程推薦車型目錄》，涉及到比亞迪F3DM、上汽君越、廣汽傳祺、豐田凱美瑞、長安志翔等混合動力乘用車20個產品型號共24款車型。

2.1 分類統計

按照2011年3月1日頒布實施的《QC/T 837-2010 混合動力電動汽車類型》行業標準，從動力系統結構、混合度及外接充電能力等方式將該20個產品型號24款示范推廣車輛類型作分類統計，結果見表1。

按照2009年中機車輛技術服務中心根據國家示范推廣政策規定編制的《節能與新能源汽車節油率與最大電功率比檢驗大綱》，將20個產品型號24款示范推廣車輛類型按節油率與最大電功率比作分類統計，結果見表2。

表1 混合動力乘用車示范推廣產品車輛類型分類統計

表2 示范推廣產品節油率和最大電功率比分類統計

2.2 產品分析

2.2.1 微混合型產品分析

根據行業標準定義，以發動機為主要動力源，電機作為輔助動力，具備制動能量回收功能的混合動力電動汽車，電機的峰值功率和總功率的比值小于10%；僅有怠速啟停功能的汽車也可稱為微混合型混合動力汽車。

這種僅有怠速啟停功能的混合動力系統在傳統內燃機上的啟動電機（一般為12 V）上加裝了皮帶驅動啟動電機，通常稱為BSG技術（Belt Driven Starter Generator）。該電機為發電啟動(Stop-Start)一體式電動機，用來控制發動機的啟動和停止，在怠速、啟動等情況下降低了油耗和排放。

表3為微混合型混合動力乘用車示范產品統計。5款車型的電機額定功率在1.1～1.7 kW之間，均采用12 V、55～75 Ah的鉛酸蓄電池，僅具有怠速啟停功能，受限于電池，使用的啟動電機功率有限，實際的節油效果并不理想。（注：長安志翔SC7163H1為CNG型兩用燃料混合動力轎車。）

表3 微混合型混動汽車示范推廣產品統計

2.2.2 輕混合型產品分析

根據行業標準定義，以發動機為主要動力源，電機作為輔助動力，在車輛加速和爬坡時，電機可向車輛行駛系統提供輔助驅動力矩的混合動力電動汽車，一般情況下，電機的峰值功率和總功率的比值大于10%。

（1）基于BSG技術的輕混合型動力系統

以通用汽車的皮帶傳動啟動/發電機（Belt Alternator Starter，BAS）系統為代表，基于BSG技術的混合動力系統解決方案，通過采用與發動機皮帶連接的大功率電動機（身兼助力電機、啟動機、發電機三職）以及較大電壓的鎳氫或鋰離子電池組為電動機供電，實現電動助力功能[5]，如圖3所示。這種系統在節能效果上比一般BSG系統更加明顯，系統成本相比強（重度）混合型混合動力車型成本卻低許多。

表4為基于BSG技術的輕混合型混合動力乘用車示范產品統計。

表2 示范推廣產品節油率和最大電功率比分類統計

表4中別克君越eAssist的電動機能夠以15 kW的最大功率和150 N·m的轉矩啟動發動機，作為助力電機時輸出11.2 kW的最大功率、可在1 000 r/min的轉速下（電機轉速）提供最高107 N·m的轉矩；為電動機供電的鋰離子電池組電壓115 V，容量為0.5 kW時，輸出功率15 kW，重量29 kg。

（2）基于ISG技術的輕混合型動力系統

ISG混合動力系統（Integrated Starter Generator）采用發動機和電機轉矩疊加方式進行動力混合，發動機與電機和變速器相并聯，按照不同的行駛工況要求，發動機的轉矩與電機的轉矩在變速器前進行多種形式的復合以實現最優的驅動效率，以發動機為整車主動力源，電機系統起“補峰平谷”作用，可實現怠速啟停、能量回收、電動助力等功能[6]。ISG系統結構簡單、緊湊，并且重量輕，可以改善燃油經濟性、降低排放，行業內通常稱為“單軸并聯中度混合動力系統”，以長安ISG中度混合動力系統為代表，如圖4所示。

表5為基于ISG技術的輕混合型混合動力乘用車示范產品統計。除了廣汽傳祺之外，其余6款車型均采用了額定功率在10～13 kW之間的永磁同步電機，144 V、6 Ah的金屬氫化物鎳蓄電池。廣汽傳祺兩個產品型號4款車型為四輪驅動，采用了最大功率15 kW的集成起動發電機（ISG）、最大功率25 kW的后軸驅動電機，以及288 V、6.5 Ah的磷酸鐵鋰電池。

2.2.3 強混合型混合動力汽車

根據行業標準定義，以發動機和/或電機為動力源，一般情況下，電機的峰值功率和總功率的比值大于30%，且電機可以獨立驅動車輛正常行駛的混合動力電動汽車。

表5 基于ISG技術的輕混合型混動汽車產品統計

混合動力乘用車示范推廣產品中，以豐田凱美瑞混合動力（采用第2代豐田油電混合動力系統THS-Ⅱ）和比亞迪F3DM插電式雙模電動車為典型代表。豐田凱美瑞混合動力一代采用額定功率為22 kW的交流永磁同步電機，244.8 V、6.5 Ah的金屬氫化物鎳蓄電池；比亞迪F3DM采用額定功率為37 kW的永磁同步電機，330 V、57 Ah的鐵鋰電池。

表6為強混合型混合動力乘用車示范推廣產品統計，其中豐田凱美瑞共有3個產品型號5款車型（凱美瑞尊瑞GTM7251HEV有3款）。

表6 強混合型混合動力示范推廣產品統計

3 示范推廣產品應用情況分析

根據中國汽車工業協會的統計，2011年中國混合動力汽車的產銷量分別為2 713輛和2 580輛，2012年上半年中國混合動力汽車的產銷量分別達到了3 953輛和3 989輛，其中混合動力客車占絕大部分，混合動力乘用車示范數據并不理想。我國混合動力乘用車通過3年多的示范推廣，積累了一定的運營經驗，以下主要對混合動力乘用車示范城市、用途領域及相關支持政策進行分析。

3.1 示范領域分析

根據十城千輛示范推廣工程，我國混合動力乘用車示范推廣主要分布在北京、上海、重慶、大連、杭州等25個城市出租和公務等公共服務領域。此外，根據國家發展改革委關于開展私人購買新能源汽車補貼試點方案，混合動力乘用車（主要指插電式混合動力乘用車）示范推廣還包括上海、長春、深圳、杭州、合肥等試點城市私人購買領域。其中，具有代表性的混合動力乘用車實際示范產品及相應城市見表7。

表7 典型混合動力乘用車示范情況統計

3.2 推廣政策分析

3.2.1 國家政策

混合動力乘用車示范推廣政策主要以財政政策鼓勵為主，根據財政部、科技部出臺的《節能與新能源汽車示范推廣財政補助資金管理暫行辦法》，中央財政對試點城市相關公共服務領域示范推廣單位購買和使用節能與新能源汽車給予一次性定額補助。其中節油率在40%以上的混合動力汽車，補助標準為5萬元／輛，具體補貼標準見表8。

根據《私人購買新能源車試點財政補助資金管理暫行辦法》，對新能源乘用車的補助標準根據動力電池組能量確定，對滿足支持條件的插電式混動汽車，按3 000元/kWh給予補助，最高補助5萬元/輛；對于油電混合動力產品，則歸入“節能汽車”類別，只給予了3 000元的補貼。

表8 公共服務乘用車和輕型商用車示范推廣補貼標準單位：萬元/輛

3.2.2 地方政策

除中央財政安排部分補助資金外，示范城市地方政府也安排了一定資金給予適當補助。特別是在私人購買領域，各地政府均在國家基礎上給予一定額度補貼，插電式混合動力乘用車具體補貼情況見表9。此外，其它非示范城市，如廣州市也積極鼓勵消費者購買新能源汽車，于2012年7月出臺《廣州市中小客車總量調控管理試行辦法》，對新能源和混合動力汽車開辟單獨搖號通道，并補貼1萬元，這一舉措為新能源汽車發展提供了良好的機遇。

表9 典型城市混合動力乘用車示范推廣補貼政策

3.2.3 政策趨勢

目前國內混合動力乘用車市場推廣的主要障礙在于技術尚未完全成熟、成本和售價相對較高，鼓勵政策尚不完善等制約因素[7]。今后政府除了繼續完善財政補貼政策，還需要通過稅收調控驅動產業的發展。例如完善我國汽車燃料消耗量標準體系，將現有整車生產企業新增傳統汽車產能與新能源汽車研發、生產和銷售相結合，建立基于乘用車生產企業平均燃料消耗量和車型燃料消耗量目標值的財稅獎罰機制；構建低碳汽車稅制，新的汽車稅種如二氧化碳稅、燃油稅的開征，以及鼓勵購買使用新能源和小排量車的稅收政策的出臺，必然會影響到人們購車的選擇和汽車的使用，促進節能與新能源汽車的發展。

4 結論

發展節能與新能源汽車是落實我國節能減排、培育戰略性新興產業的重要舉措。混合動力技術作為一種先進的新能源技術，值得政府大力推廣。 未來我國應加大混合動力乘用車示范推廣扶持力度，加快私人混合動力乘用車推廣體系建設，加強對試點工作、示范相關的合理管理。重點支持推出技術先進，具有較強競爭力，全新設計研發的混合動力乘用車型，大力支持動力電池等關鍵零部件自主研發，為新能源汽車的發展奠定堅實的基礎。并通過政府采購、社會宣傳等方式加強對社會公眾的綠色消費引導。除此之外，國內車企應積極制定符合自身產品發展戰略規劃的混合動力汽車技術發展路線，大力推進混合動力產品市場化。

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