HEV

當前普遍使用的燃油發動機汽車存在種種弊病，統計表明在佔80%以上的道路條件下，一輛普通轎車僅利用了動力潛能的40%，在市區還會跌至25%，更為嚴重的是排放廢氣污染環境。20世紀90年代以來，世界各國對改善環保的呼聲日益高漲，各種各樣的電動汽車脱穎而出。雖然人們普遍認為未來是電動汽車的天下，但是電池技術問題阻礙了電動汽車的應用。由於電池的能量密度與汽油相比差上百倍，遠未達到人們所要求的數值，專家估計在10年以內電動汽車還無法取代燃油發動機汽車（除非燃料電池技術有重大突破）。

現實迫使工程師們想出了一個兩全其美的辦法，開發了一種混合動力裝置（Hybrid-Electric Vehicle，縮寫HEV）的汽車。所謂混合動力裝置就是將電動機與輔助動力單元組合在一輛汽車上做驅動力，輔助動力單元實際上是一台小型燃料發動機或動力發電機組 ^[1]  。形象一點説，就是將傳統發動機儘量做小，讓一部分動力由電池-電動機系統承擔。這種混合動力裝置既發揮了發動機持續工作時間長，動力性好的優點，又可以發揮電動機無污染、低噪聲的好處，二者“並肩戰鬥”，取長補短，汽車的熱效率可提高10%以上，廢氣排放可改善30%以上。

混合動力就是指汽車使用汽油驅動和電力驅動兩種驅動方式，優點在於車輛啓動和停止時，只靠電動機帶動，不達到一定速度，發動機就不工作，因此，便能使發動機一直保持在最佳工況狀態，動力性好，排放量很低，而且電能的來源都是發動機，只需加油即可。

混合動力汽車的關鍵是混合動力系統，它的性能直接關係到混合動力汽車整車性能。經過十多年的發展，混合動力系統總成已從原來發動機與電機離散結構向發動機電機和變速箱一體化結構發展，即集成化混合動力總成系統。 混合動力總成以動力傳輸路線分類，可分為串聯式、並聯式和混聯式等三種。

串聯式動力由發動機、發電機和電動機三部分動力組成，它們間用串聯方式組成SHEV動力單元系統，發動機驅動發電機發電，電能通過控制器輸送到電池和電動機，由電動機通過變速機構驅動汽車。小負荷時由電池驅動電動機驅動車輪，大負荷時由發動機帶動發電機發電驅動電動機。當車輛處於啓動、加速、爬坡工況況時，發動機、發電機組和電池組共同向電動機提供電能；當電動車處於低速、滑行、怠速的工況時，則由電池組驅動電動機，當電池組缺電時則由發動機-發電機組向電池組充電。串聯式結構適用於城市內頻繁起步和低速運行工況，可以將發動機調整在最佳工況點附近穩定運轉，通過調整電池和電動機的輸出來達到調整車速的目的。使發動機避免了怠速和低速運轉的工況，從而提高了發動機的效率，減少了廢氣排放。但是它的缺點是能量幾經轉換，機械效率較低。

並聯式裝置的發動機和電動機共同驅動汽車，發動機與電動機分屬兩套系統，可以分別獨立地向汽車傳動系提供扭矩，在不同的路面上既可以共同驅動又可以單獨驅動。當汽車加速爬坡時，電動機和發動機能夠同時向傳動機構提供動力，一旦汽車車速達到巡航速度，汽車將僅僅依靠發動機維持該速度。電動機既可以作電動機又可以作發電機使用，又稱為電動－發電機組。由於沒有單獨的發電機，發動機可以直接通過傳動機構驅動車輪，這種裝置更接近傳統的汽車驅動系統，機械效率損耗與普通汽車差不多，得到比較廣泛的應用。

混聯式裝置包含了串聯式和並聯式的特點。動力系統包括髮動機、發電機和電動機，根據助力裝置不同，它又分為發動機為主和電機為主兩種。以發動機為主的形式中，發動機作為主動力源，電機為輔助動力源；以電機為主的形式中，發動機作為輔助動力源，電機為主動力源。該結構的優點是控制方便，缺點是結構比較複雜。豐田的Prius屬於以電機為主的形式。