混合动力汽车电池的悖论

混合动力汽车的悖论

       在一场关于先进汽车电池的会议上，一位 HEV 反对者与一家 HEV 制造商争辩说，柴油车比混合动力车提供更好的燃油经济性。作为一名优秀的推销员，这家 HEV 制造商断然否认了这一说法。也许两者都是对的。在城市驾驶中，HEV 显然提供了更好的燃油效率，而柴油在高速公路上的消耗更少。与混合动力车一样好，这辆车并非没有讽刺意味。将两者结合起来将提供最好的解决方案，但柴油混合动力解决方案的高成本可能不会以低燃料价格得到回报，尽管这种车辆在欧洲有售。

       这些车辆肯定会找到买家，特别是如果政府以“绿色”为由提供补助的话。高端 HEV 配备一个 250hp 的全尺寸内燃机和一个总功率为 150-400hp 的电动机。不幸的是，步行、骑自行车或乘坐公共交通工具的消费者不会得到这样的讲义。常识提醒我们通过减少驾驶或在需要驾驶时使用小型车辆来节约能源。

       他支持柴油机作为最节能的发动机，尤其是在高速公路上。时任大众汽车集团动力总成负责人的沃尔夫冈哈茨表示，混合动力技术是一种非常昂贵的节省少量燃料的方式，并表示大众汽车只是迫于政治压力才生产混合动力车。

       它被称为 1 升汽车，因为该概念车每 100 公里仅燃烧一升燃料。大众汽车可能有一个解决方案 — 1 升汽车。为了证明这一概念，当时的大众董事长费迪南德皮耶希博士将汽车从他们位于沃尔夫斯堡的总部开到汉堡参加股东大会。平均油耗仅为每 100 公里 0.89 升（317 英里/加仑）。

       即使在使用寿命结束时容量较低，燃油效率也没有受到严重影响。两辆本田思域汽车的混合动力电池剩余电量为 68%；Insight 占 85%，Prius 占 39%。在测试过程中，Insight 的燃油经济性降低了 1.2mpg（0.12L/km），而 Prius 的燃油效率降低了 3.2mpg（0.33L/km）。在这两种情况下，空调都关闭了。

       电池必须能够在 4C 下连续充电和放电，提供 10kW (200hp) 长达 10 分钟，在 –20°C 至 40°C（–4°F 至 104°F）下运行并提供 5 年的服务. 超级电容器可以提供所需的耐用性，但高成本和低能量密度不利于这种选择。铅酸具有良好的放电特性，但充电速度较慢。锂离子电池，尤其是 LTO，将是一个不错的选择，但高功率消耗需要主动冷却。车辆总重量为 33 吨（73,000 磅）的混合动力卡车需要严格的电池要求。第二代镍氢正在测试中；坚固的 NiCd 也可以尝试。

       电池电量仅供短时间使用。HEV 电池很少遇到电动汽车中常见的完全充放电循环。

       大多数 HEV 电池的保修期为 8 年。为了满足这么长的使用寿命，电池针对寿命进行了优化，而不是像消费品那样具有高比能量。电池制造商通过使用更厚、更耐用的隔膜部分地实现了这一点。为了减轻压力，电池以 30-80% 的充电状态 (SoC) 运行，或锂离子电池大约 3.5-4.0V/cell，而不是通常的 3.0-4.20V/cell。

       HEV 电池瞬时运行，与启动电池相似，通过应用短功率脉冲来加速而不是像 EV 那样长时间连续放电。HEV 电池很少会放电到 20% 的低充电状态 (SoC)。在正常使用情况下，并联 HEV 每英里（1.6 公里）消耗的电池容量不到可用电池容量的 2%。容量衰减不会引起注意，HEV 电池在不到原始容量一半的情况下仍能正常工作。

       在这方面，HEV 类似于带有曲轴和离合器的普通车辆，也称为并联配置。燃油节省是通过使用更小的内燃机来实现的，该内燃机针对最大燃油效率而非高扭矩进行了调整。丰田声称新款普锐斯的热效率为 40%。动力十足的驾驶得到了电动机的认可，因为这种推进系统提供的扭矩比相同马力的迟缓内燃机要好得多。HEV 使用机械动力系统将动力从 ICE 传输到车轮。说明了混合动力汽车中电气化动力总成的不同模式。各国政府要求公众减少燃料消耗并减少污染。他们在不改变驾驶习惯的情况下这样做，HEV 符合要求。由于高燃料成本和环境问题，日本在采用 HEV 方面处于领先地位。

       ICE 在红绿灯处关闭，电动机推动汽车通过缓慢行驶的交通。在全功率状态下，内燃机和电动马达都参与以获得最佳加速。HEV 的目的是在不牺牲性能的情况下节省燃料，HEV 通过使用一个或多个电动机在加速期间辅助 ICE 并在制动时利用动能来实现这一点。

       容量衰减不影响燃油效率在 256,000 公里（160,000 英里）处，两辆本田思域汽车的容量为 68%，Insight 为 85%，Prius 为 39%。