油電混合動力汽車龐巴迪公司名稱：Hybrid Electric Vehicle，簡稱HEV），即采用傳統(tǒng)的內(nèi)燃機（柴油機或汽油機）和電動機作為動力源，也有的發(fā)動機經(jīng)過改造使用其他替代燃料，例如壓縮天然氣、丙烷和乙醇燃料等。驅(qū)動系統(tǒng)由兩個或多個能同時運轉(zhuǎn)的單個驅(qū)動系統(tǒng)聯(lián)合組成的車輛。車輛的行駛功率依據(jù)實際的車輛行駛狀態(tài)由單個驅(qū)動系統(tǒng)單獨或共同提供。世界各國研究開發(fā)的混合動力汽車有不同的結構形式，根據(jù)其動力傳動系統(tǒng)的配置和組合方式的不同，分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式三種組合方式。
混合動力汽車的歷史可以追溯到1900年，德國汽車設計大師F.費迪南德·保時捷造出了裝有兩臺輪轂電機的Lohner-保時捷串聯(lián)混合動力車，但該車蓄電池太過笨重而且續(xù)航里程不長。20世紀末，受世界汽車節(jié)能與排放法規(guī)驅(qū)動，以日本豐田汽車Prius（普銳斯）、本田Insight為代表的混合動力乘用車商業(yè)化取得成功。1997年，豐田汽車發(fā)布第一代Prius油電混合動力汽車，同年實現(xiàn)量產(chǎn)銷售。2010年，全球進入汽車混合動力時代。中國混合動力汽車在2001年-2020年期間，國家重點研發(fā)計劃“新能源汽車重點專項”，新能源汽車產(chǎn)業(yè)躋[jī]身世界前列。2023年1-10月混合動力車型PHEV銷量177萬輛，同比增長91.6%，增速遠超BEV 24.4%的同比增速。
簡史
世界混合動力汽車
混合動力汽車的歷史可以追溯到1900年，德國汽車設計大師F.費迪南德·保時捷造出了裝有兩臺輪轂電機的Lohner-保時捷串聯(lián)混合動力車，但該車蓄電池太過笨重而且續(xù)航里程不長。為此，波爾舍在同一年又設計出了Semper Vivus（意為“永生”）混合動力車，采用體積更小的鉛酸蓄電池和兩臺由DeDion-Bouton內(nèi)燃機驅(qū)動的發(fā)電機。在1901年的巴黎車展上，波爾舍展示了這輛原型車，后來又在它的基礎上推出了名為“Mixte”的公路版混合動力汽車，實現(xiàn)了Lohner-Porsche車的小規(guī)模量產(chǎn)。
20世紀末，受世界汽車節(jié)能與排放法規(guī)驅(qū)動，以日本豐田Prius（普銳斯）、本田Insight為代表的混合動力乘用車商業(yè)化取得成功?；旌蟿恿ζ嚨墓?jié)能、低排放等特點引起了汽車界的極大關注并成為汽車研究與開發(fā)的一個重點。1997年，豐田發(fā)布第一代Prius油電混合動力汽車，同年實現(xiàn)量產(chǎn)銷售。2010年，全球進入汽車混合動力時代。據(jù)《2013-2017年中國混合動力汽車行業(yè)深度調(diào)研與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》數(shù)據(jù)顯示，從1997年全球第一輛混合動力汽車——普銳斯（Toyota Prius）首發(fā)到2010年年底，豐田汽車全球累計銷售近300萬輛，約占70%的市場份額，當時混合動力汽車占全球汽車銷量約3.7%的市場份額。
中國混合動力汽車
“十五”期間（2001～2005年），“電動汽車重大科技專項”確立了混合動力汽車作為中國大力發(fā)展的三大新能源汽車類型之一。
“十一五”期間（2006～2010年），國家高技術研究發(fā)展計劃“節(jié)能與新能源汽車重大項目”使中國基本掌握了新能源汽車的關鍵核心技術，并在北京奧運會期間投入了500輛新能源汽車示范運行。
“十二五”期間（2011～2015年），電動汽車科技發(fā)展專項規(guī)劃將插電式混合動力汽車與增程式混合動力汽車劃分到“電驅(qū)動”類型，確立了中國汽車技術發(fā)展方向，混合動力汽車發(fā)展進入產(chǎn)業(yè)化的關鍵階段。
“十三五”期間（2016～2020年），中國重點研發(fā)計劃“新能源汽車重點專項”，將動力深度電氣化、車身底盤輕量化、整車智能網(wǎng)聯(lián)化作為技術關鍵，開始在混合動力汽車產(chǎn)業(yè)化后開展技術升級。在國家科技研發(fā)計劃的帶動下，中國插電混合動力汽車技術得到發(fā)展。2011～2018年，中國新能源汽車包含混合動力汽車年產(chǎn)量，從不足5千輛增長到127萬輛，新能源汽車產(chǎn)業(yè)躋身世界前列。
經(jīng)典車型
豐田第三代PRIUS普銳斯
豐田在1997年推出了世界首款量產(chǎn)HEV車型“Prius普銳斯”，豐田在這塊已經(jīng)有26年的技術積累。2012年，第三代PRIUS普銳斯登錄中國。第三代PRIUS普銳斯采用了新一代油電混合動力系統(tǒng)（THS-II），低油耗（4.3L/100km），其中90%皆為全新研發(fā)，并搭載了新款1.8L發(fā)動機。第三代PRIUS普銳斯擁有優(yōu)越的空氣動力學性能和三種不同的駕駛模式，同時配備領先的太陽能通風系統(tǒng)與遙控空調(diào)系統(tǒng)、觸摸追蹤顯示功能。
比亞迪秦Pro DM超能版
作為中國新能源汽車領域的領軍企業(yè)，比亞迪在插電混動技術方面有著卓越的技術實力和豐富的研發(fā)經(jīng)驗。其PHEV車型不僅配備了專用的混合動力發(fā)動機，還采用了先進的可變行程和廢氣增壓等技術。2019年比亞迪秦Pro DM超能版上市，新車搭載1.5TI國六B發(fā)動機與電機組成的動力系統(tǒng)，綜合最大功率228kW，綜合最大扭矩495Nm，0-100km/h加速僅需5.9秒，還可提供82km的純電續(xù)航里程，多連桿式后獨立懸架同時強化了底盤的舒適性。
結構原理
特點
混合動力系統(tǒng)具有以下特性：內(nèi)燃機在中高負荷區(qū)間可實現(xiàn)高效率運行，顯著提升燃油經(jīng)濟性；在低速、小負荷工況下采用電機單獨驅(qū)動，可達成低能耗與零排放；通過制動能量回收技術，能夠進一步優(yōu)化整車燃油經(jīng)濟性；系統(tǒng)結構與控制策略相比單純內(nèi)燃動力或純電動力更為復雜。油電混合動力車型的主要局限性之一是購車成本較高，同款車型的混合動力版本售價通常比燃油版本高出2萬至5萬元，需通過長期使用中節(jié)省的燃油費用分攤這一差價。
動力來源
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，輔助動力系統(tǒng)不需要工作。電池電量低于60%時，輔助動力系統(tǒng)啟動：當車輛能量需求較大時，輔助動力系統(tǒng)與蓄電池組同時為驅(qū)動系統(tǒng)提供能量；當車輛能量需求較小時，輔助動力系統(tǒng)為驅(qū)動系統(tǒng)提供能量的同時，還給蓄電池組進行充電。由于蓄電池組的存在，使發(fā)動機工作在一個相對穩(wěn)定的工況，使其排放得到改善?；旌蟿恿ζ嚥捎媚軌驖M足汽車巡航需要的較小發(fā)動機，依靠電動機或其他輔助裝置提供加速與爬坡所需的附加動力。其結果是提高了總體效率，同時并未犧牲性能?；旌蟿恿囋O計成可回收制動能量。在傳統(tǒng)汽車中，當司機踩制動時，這種本可用來給汽車加速的能量作為熱量被白白扔掉了。而混合動力車卻能大部分回收這些能量，并將其暫時貯存起來供加速時再用。
主要配置
配備有內(nèi)燃機、電池和電動機/發(fā)電機（HTEV）的混合動力車輛是最常見的混合動力形式。HTEV的基本配置有串聯(lián)混合和并聯(lián)混合，在串聯(lián)式混合動力車輛中，牽引車輛的機械力來自電驅(qū)動器。該電驅(qū)動器由可再充電電池組或由內(nèi)燃機驅(qū)動的發(fā)電機供電，或者由兩者一起供電。而在并聯(lián)式混合動力車輛中，牽引車輛的機械力可以來自內(nèi)燃機，也可以來自電驅(qū)動器，還可以同時來自兩者。
驅(qū)動電機
驅(qū)動電機是新能源汽車驅(qū)動系統(tǒng)的核心部件之一。驅(qū)動電機為整車提供動力，通過驅(qū)動電機的正轉(zhuǎn)來實現(xiàn)整車加速、減速；通過驅(qū)動電機的反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)倒車?；旌蟿恿ζ嚭图冸妱悠嚨尿?qū)動電機所起作用都相同，即作為驅(qū)動電機使用，也同時作為發(fā)電機使用。驅(qū)動電機功率和扭矩關系到汽車的動力性能，輸出功率的大小就類似于傳統(tǒng)燃油汽車內(nèi)燃機的輸出功率。輸出功率越大，車輛行駛的最高車速越高：輸出轉(zhuǎn)矩越大，加速性能越好。
油電混合動力汽車采用三相交流永磁同步電機。同步電機是指轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速同步的電機。用于汽車驅(qū)動的同步電機幾乎都為旋轉(zhuǎn)磁極式，轉(zhuǎn)子使用永磁體，與變速驅(qū)動單元輸出齒輪機構連接，是旋轉(zhuǎn)輸出部分。電機定子是纏繞三相線圈的部分，與變速驅(qū)動單元殼體固定。轉(zhuǎn)子磁體的 N 極、S 極隨定子繞組的旋轉(zhuǎn)磁場磁極的移動而旋轉(zhuǎn)。磁場產(chǎn)生磁通量，電樞完成電能與機械能的轉(zhuǎn)換。驅(qū)動電機的工作主要根據(jù)驅(qū)動電機控制器(逆變器) 發(fā)出指令執(zhí)行。驅(qū)動電機控制器將輸入的直流電逆變成電壓、頻率可調(diào)的三相交流電，供給配套的三相交流永磁同步電機使用。
關鍵技術
油電混合動力汽車的車身、底盤、電器設備與傳統(tǒng)汽車一樣，沒有大的區(qū)別，混合動力系統(tǒng)是這類汽車的關鍵所在，也是它與傳統(tǒng)汽車區(qū)別最大的部分，它的性能直接關系到混合動力汽車的整車性能。經(jīng)過十多年的發(fā)展，混合動力系統(tǒng)總成已從原來發(fā)動機與電機離散結構向發(fā)動機電機和變速箱一體化結構發(fā)展，即集成化混合動力總成系統(tǒng)。典型油電混合動力汽車的主要組成包括發(fā)動機、電動機和電池。
混合動力專用發(fā)動機
混合動力專用發(fā)動機是指專門設計開發(fā)用于混合動力的內(nèi)燃機。專用發(fā)動機的使用能進一步降低混合動力的能量損耗，降低能量管理策略的調(diào)控難度，對于提升整個系統(tǒng)綜合效率具有重要意義。汽油機因升功率高、結構緊湊、振動噪聲低、無須復雜的排放后處理系統(tǒng)和高壓燃油噴射系統(tǒng)，整機成本低，更適合作為乘用車混合動力專用發(fā)動機?；旌蟿恿Ｓ冒l(fā)動機與常規(guī)車用汽油機的差異主要體現(xiàn)在以下幾方面：
①工況運行收窄
引入電池、電機和電控（三電）系統(tǒng)后，汽油機的轉(zhuǎn)速、負荷與車輛運行參數(shù)間實現(xiàn)部分或全部解耦，工作點更加靈活，結合能量管理優(yōu)化策略，專用汽油機的工況點處于高效區(qū)內(nèi)或在最佳效率運行線工作。這與常規(guī)汽油機在全工況平面尤其在中小負荷區(qū)運行有較大差別。
②更高效節(jié)能
混合動力專用汽油機對動力性的要求降低（由電機補償），開發(fā)目標重點轉(zhuǎn)向燃油經(jīng)濟性，可以采用一些犧牲動力性的更高效節(jié)能技術，如阿特金森/米勒循環(huán)、超稀薄燃燒、冷卻廢氣再循環(huán)等，在寬高效區(qū)中實現(xiàn)更高的峰值效率，即“高原出高峰”。
③結構更簡單
窄域高效運行降低了汽油機對復雜可變技術的需求，在采用必要的可變氣門調(diào)節(jié)的基礎上，其他可變機構如可變幾何壓縮比（VCR）、可變進氣歧管長度（VIM）、可變幾何渦輪噴嘴（VGT）等可被省去，在機械機構與裝置設計方面實現(xiàn)精簡，從而降低整機成本。
④緊湊性與振動噪聲要求高
安裝空間受限與更加頻繁的起停，要求混合動力專用汽油機具有更低的起動慣量和更緊湊的結構設計，并且對專用發(fā)動機的振動噪聲性能提出了更高要求。
電動機
混合動力汽車可以采用直流電動機、交流感應電動機、永磁電動機和開關磁阻電動機等。隨著混合動力汽車的發(fā)展，直流電動機已經(jīng)很少采用，多數(shù)采用了感應電動機和永磁電動機，開關磁阻電動機應用也得到重視，還可以采用特種電動機為混合動力汽車的驅(qū)動電動機。采用不同的電動機就可以組成不同的混合動力汽車。
電池
混合動力汽車可以采用各種不同的蓄電池、燃料電池、儲能器和超級電容器等作為輔助能源，一般電池是作為混合動力汽車的常用輔助能源，只有在混合動力汽車用電動機起動發(fā)動機或電動機輔助驅(qū)動時才使用。
油電混合動力控制系統(tǒng)
混合動力汽車控制技術是對內(nèi)燃機驅(qū)動系統(tǒng)和電動機驅(qū)動系統(tǒng)實現(xiàn)雙重控制。發(fā)動機與電動機的動力系統(tǒng)應進行最有效的組合和實現(xiàn)最佳匹配，發(fā)動機和驅(qū)動系統(tǒng)、電動機和驅(qū)動系統(tǒng)都能具有高效率，能夠回收再生制動能量，延長混合動力汽車的行駛里程，改進混合動力汽車的節(jié)能性。在操縱裝置和操縱方法上繼承或沿用內(nèi)燃機汽車主要的操縱裝置和操縱方法以適應駕駛員的操作習慣，使操作簡單化和規(guī)范化。在整車控制系統(tǒng)中，采用全自動機電一體化控制系統(tǒng)，達到安全、可靠、節(jié)能、環(huán)保和靈活的目的。
混合動力汽車控制系統(tǒng)主要包括有：
(1)控制系統(tǒng)，由操縱裝置、中央控制器和各種控制模塊共同組成。
(2)發(fā)動機和驅(qū)動系統(tǒng)、發(fā)動機和發(fā)動機驅(qū)動系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。
(3)電動機和驅(qū)動系統(tǒng)、電動機和電動機驅(qū)動系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。
(4)信號反饋及檢測裝置，包括各電量檢測裝置、顯示裝置和自診斷系統(tǒng)等。
主要分類
根據(jù)混合動力驅(qū)動的聯(lián)結方式，一般把混合動力汽車分為4類：
串聯(lián)式混合動力汽車
串聯(lián)式混合動力汽車（SHEV）主要由發(fā)動機、發(fā)電機、驅(qū)動電機等三大動力總成用串聯(lián)方式組成了SHEV的動力單元系統(tǒng)。發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，電能通過控制器輸送到電池或電動機，由電動機通過變速機構驅(qū)動汽車。小負荷時由電池驅(qū)動電動機進而驅(qū)動車輪，大負荷時由發(fā)動機帶動發(fā)電機發(fā)電驅(qū)動電動機。串聯(lián)式結構適用于城市內(nèi)頻繁起步和低速運行工況，可以將發(fā)動機調(diào)整在最佳工況點附近穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，通過調(diào)整電池和電動機的輸出來達到調(diào)整車速的目的，使發(fā)動機避免了怠速和低速運轉(zhuǎn)的工況，從而提高了發(fā)動機的效率，減少了廢氣排放。串聯(lián)式結構的不足：發(fā)動機的輸出需全部轉(zhuǎn)化為電能，再變?yōu)轵?qū)動汽車的機械能由于機電能量轉(zhuǎn)換和電池充放點的效率較低，使得燃油能量的利用率比較低。
并聯(lián)式混合動力汽車
并聯(lián)式混合動力汽車（PHEV）的發(fā)動機和驅(qū)動電機都是動力總成，兩大動力總成的功率可以互相疊加輸出，也可以單獨輸出。發(fā)動機與電動機分屬兩套系統(tǒng)，可以分別獨立地向汽車傳動系統(tǒng)提供扭矩，在不同的路面上既可以共同驅(qū)動又可以單獨驅(qū)動。當司機想要有最大的加速度或汽車加速爬坡時，電動機和發(fā)動機能夠同時向傳動機構提供動力，此時可實現(xiàn)與強大汽油發(fā)動機相當?shù)钠鸩叫阅埽坏┢囓囁龠_到巡航速度，汽車將僅僅依靠發(fā)動機維持該速度。電動機既可以作電動機又可以作發(fā)電機使用，又稱為電動－發(fā)電機組。由于沒有單獨的發(fā)電機，發(fā)動機可以直接通過傳動機構驅(qū)動車輪，這種裝置更接近傳統(tǒng)的汽車驅(qū)動系統(tǒng)，機械效率損耗與普通汽車差不多，因此得到比較廣泛的應用。并聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)最適合于汽車在城市間公路和高速公路上穩(wěn)定行駛的工況。由于并聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)動機工況要受汽車行駛工況的影響，因此不適于汽車行駛工況變化較多、較大的路況。
混聯(lián)式混合動力汽車
混聯(lián)式混合動力汽車（PSHEV）綜合了串聯(lián)式和并聯(lián)式的結構而組成的電動汽車。主要由發(fā)動機、電動-發(fā)電機和驅(qū)動電機三大動力總成組成。根據(jù)助力裝置不同，它又分為發(fā)動機為主和電動機為主兩種。以發(fā)動機為主的形式中，發(fā)動機作為主動力源，電動機為輔助動力源:以電動機為主的形式中，發(fā)動機作為輔助動力源，電動機為主動力源。
插電式混合動力汽車
插電式混合動力汽車是一種介于串聯(lián)式混合動力汽車和純電動汽車之間的汽車，電池相對比較大，可以外部充電，可以用純電動模式行駛，電池電量耗盡后再以混合動力模式（以內(nèi)燃機為主）行駛，并適時向電池充電。
市場情況
中國汽車工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)顯示，2022年中國插電式混動汽車銷量為151.8萬輛，增速達150%，遠高于純電動汽車增速。2022年，電動車銷量超過了1000萬輛，中國再次成為領跑者，其電動車銷量約占全球電動車銷量的60%。全球范圍內(nèi)超過一半的電動車現(xiàn)在在中國上路，目前已經(jīng)超過了2025年新能源汽車的銷量目標。歐洲是第二大市場，2022年電動車銷量增長了15%以上，這意味著每五輛車中就有超過一輛是電動車。作為第三大市場的美國，2022年電動車銷量增長了55%，銷售占比達到了8%。
發(fā)展趨勢
主流趨勢
油電混合車已經(jīng)成為了汽車行業(yè)的主流趨勢。它們將傳統(tǒng)的燃油發(fā)動機和電動機結合在一起，以提高燃油效率和減少排放。隨著技術的不斷進步和成本的逐漸降低，混合動力車的銷量和市場份額在未來幾年內(nèi)有望繼續(xù)增長，特別是在具有嚴格的排放法規(guī)的地區(qū)。純電動車是另一種主要的趨勢，它們完全依靠電力來驅(qū)動。隨著電池技術的不斷改進和成本的逐漸降低，電動汽車的續(xù)航里程和充電速度已經(jīng)得到了顯著提高，這也使得純電動車在城市和短途出行方面越來越受歡迎。
新場化新階段
2020年由工信部裝備工業(yè)一司指導，中國汽車工程學會牽頭組織編制的《節(jié)能與新能源汽車技術路線圖2.0》提出，到2035年，汽車產(chǎn)業(yè)要實現(xiàn)電動化轉(zhuǎn)型，傳統(tǒng)能源動力乘用車全部為混合動力，新能源汽車成為主流，節(jié)能汽車與新能源汽車銷量將各占50%。
2023年，中國新能源汽車從政策驅(qū)動階段跨入市場化驅(qū)動新階段。主要表現(xiàn)在，混合動力汽車，即燃油動力與電力混合驅(qū)動的汽車，成為增長最快的細分市場。銷售數(shù)據(jù)顯示，2023年第一季度，中國混合動力汽車市場銷量43.3萬輛，同比增長74.1%。新能源汽車多元技術路線將成為“新常態(tài)”。里斯咨詢發(fā)布的《全球新能源汽車品類趨勢研究報告》認為，從長期發(fā)展來看，插電式混動汽車在顛覆燃油車的意義和作用上會受到純電動汽車的挑戰(zhàn)，形成與純電動汽車“動態(tài)共存”的競爭態(tài)勢。
面臨挑戰(zhàn)
根據(jù)公安部數(shù)據(jù)，截至2023年9月底，全國汽車保有量達到3.3億輛，新能源汽車1821萬輛，占汽車保有量的5.5%。前三季度，全國新注冊登記汽車1817萬輛，同比增長4.4%；新能源汽車新注冊登記519.8萬輛，同比增長40%，占汽車新注冊登記量的28.6%。盡管在保有量上還遠不及燃油車，但新能源汽車在新注冊登記量上的占比逐漸接近三分之一的現(xiàn)階段，就由于電動車規(guī)模迅速擴大、新能源車的成本仍高于燃油車，以及規(guī)模增長所帶來的充電難等因素，迎來了新能源革命陣痛期。
從長期發(fā)展來看，汽車電動化是必然趨勢，但在相當長的時間里，油電雙行無疑是必經(jīng)階段。轉(zhuǎn)型所遇到的一系列問題都令行業(yè)不得不反復思考，如何在現(xiàn)階段尋求具有可持續(xù)性、發(fā)展性、系統(tǒng)性以及實用性的發(fā)展道路，從而實現(xiàn)更為長遠的轉(zhuǎn)型與升級。
參考資料 >
混合動力.中國大百科全書.2023-12-08
全新油電混合雙擎 豐田普銳斯登陸蓉城.易車.2023-12-11
16.99萬元起/續(xù)航更持久 秦Pro DM超能版82km續(xù)航版上市.易車.2023-12-11
雪佛蘭開拓者 CHEVROLET BLAZER.雪佛蘭Chevrolet中國官方網(wǎng)站.2023-12-12
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2024年汽車市場走勢研判.中國新聞周刊.2023-12-11
加速變革，聚焦電動智能，豐田實力詮釋“在中國”.太平洋汽車網(wǎng).2023-12-11
國際能源署最新電動車報告：2030目標已不再遙遠？.虎嗅.2023-12-09
電車，油車和混動車的發(fā)展趨勢.易車.2023-12-09
混動崛起打破純電獨大格局，新能源汽車多元時代開啟.騰訊網(wǎng).2023-12-09
車企紛紛布局插電式混合動力賽道，“油電同價”大勢所趨|銳觀察.澎湃新聞.2023-12-09
“油電雙行”成主流，多元化產(chǎn)品共創(chuàng)未來.中國新聞周刊.2023-12-12