豐田普銳斯（Prius）作為超群的低油耗混合動力車，其燃料消耗率為綜合值4.3L/100km(城市5L/100km , 城市以外 4.2L/100km*)，居世界最高水平，我們可以看看混合動力汽車到底是如何省油、省錢的。

1.混合動力汽車為什么能省油？

所謂的混合動力汽車，是指車輛驅動系由兩個或多個能同時運轉的單個驅動系聯合組成的車輛，車輛的行駛功率依據實際的車輛行駛狀態由單個驅動系單獨或多個驅動系共同提供。

混合動力汽車是如何比單純的汽油發動機汽車省油的呢，其實，總體一句話，就是充分利用各自動力系統的優勢，即特別是讓發動機盡可能的提高工作效率，減少在效率低的時候運行。

具體而言，在啟動及低速的時候，采用驅動電機來行駛，因為這時候的發動機的工作效率不高而且排放也比較惡劣；在進入中高速等一般行駛狀態時，發動機的工作效率高，這時不僅可以用來驅動車輛行駛也可將多于的功率給動力電池充電；另外混合動力能節油的另外一個重要原因就是，可以在制動或者減速的時候，進行能量回收給動力電池充電，而在后續的行駛中又可重新利用。

下面，智電君以豐田混合動力系統THS (Toyota Hybrid System)為例，具體來解析一下混合動力汽車的工作過程，進而充分展現其節能減排的奧秘。

2.豐田混合動力系統工作過程

(1)起步工況

當汽車啟動時，充分利用電機啟動時的低速扭矩，THS僅利用動力電池向電機提供功率驅動車輛啟動，此時發動機處在關閉狀態，因為發動機不能在低速下輸出驅動扭矩，而電機可以在低速進行高效驅動車輛起步行駛。

(2)中、低速行駛工況

在低速和中下車速時，由高效利用能量的電動機驅動行駛 對于發動機而言，在低速-中速帶的效率并不理想，而另一面，電動機在低速-中速帶性能優越。因此，在用低速-中速行駛時，THS混合動力系統使用動力電池的電能，驅動車輛行駛。

(3)正常行駛工況

正常行駛時 低油耗的駕駛，使用發動機作為主要動力源，THS混合動力系統采用發動機，使它在能產生最高效功率的速度帶驅動。在這一行駛工況中，由發動機產生的動力直接驅動車輪，依照駕駛狀況部分動力被分配給發電機，由發電機產生的動力用來驅動電動機和輔助發動機。利用發動機和電動機這一雙重傳動系統，發動機產生的動力以最小消耗驅動車輛。

(4)行車充電工況

當動力電池的電量少時，發動機輸出功率會被提高以加大發電量，來給HV蓄電池充電。一般行駛時/剩余能量充電 將剩余能量用于HV蓄電池充電 因為TOYOTA油電混合動力系統在高速運轉時是采用發動機來驅動，而發動機有時會產生多余的能量。這時多余的能量由發電機轉換成電力，用于儲存在蓄電池中。

(5)大負荷工況

全速開進(行駛)時 利用雙動力來獲得更高一級的加速 在需要強勁加速力(如爬陡坡及超車)時，動力電池也提供能量，來加大電動機的驅動力。通過發動機和電動機雙動力的結合使用，THS混合動力系統得以實現與高一級發動機同等水平的強勁而流暢的加速性能。

(6)能量回收，再生制動

減速/能量再生時 將減速時的能量回收到HV蓄電池中用于再利用 在踩制動器和松油門時，豐田油電混合動力系統使車輪的旋轉力帶動電動機運轉，將其作為發電機使用。減速時通常作為摩擦熱散失掉的能量，在此被轉換成電能，回收到HV蓄電池中進行再利用。

3、除了THS，豐田Prius還有什么特別的

普銳斯作為超群的低油耗混合動力車，其燃料消耗率為綜合值4.3L/100km(城市5L/100km , 城市以外 4.2L/100km*)，居世界最高水平。在采用混合動力系統的基礎上，以世界最高水平的空氣動力特性和輕型化設計，實現了低油耗目標。那么下面，我們再看看，除了上述先進的驅動系統之外還有什么？

(1)更高效的驅動電機

高輸出功率電動機，采用交流同步原動機，小型、輕量、高效率THS油電混合動力系統的電動機中采用了交流同步原動機。該裝置一直到高旋轉帶都可高效地產生高扭矩，同時可任意控制轉數和產生的扭矩。另外它還擁有小型、輕量、高效等特點，具有優秀的動力性能，可進行順暢的啟動、加速等各種操作。采用三相交流方式。 而且歷經三代，每一代都經過不斷的改進，不僅提升功率、效率而且一代比一代輕薄。

(2)高能量密度的動力電池

擁有世界最高水平的輸入輸出密度，且輕型、耐用 安裝在豐田油電混合動力系統上的高輸出鎳氫蓄電池，具有高輸入輸出密度、重量輕、壽命長等特點。無需利用外界電源進行充電，也無需定期交換。 全新設計了以往的電極材料及單電池(一個HV蓄電池)之間的連接結構，減少了HV蓄電池的內部電阻，因此安裝在普銳斯上的電池單元實現了約540W/kg的輸入輸出密度，居世界最高水平。 另外，還使用車輛加速時的放電、減速時的再生制動器、以及用發動機行駛時產生的剩余能量來進行充電，從而累積充電放電電流，使充電狀態保持穩定。

(3)Atkinson循環發動機

Prius最值得一提的就是它的Atkinson循環發動機，該發動機技術達到當代的最高技術水平，尾氣排放污染物降低到同類轎車排放污染物的10%左右，在車上的應用效果顯示，加上再生制動能量回收，整車效率提高近一倍，CO2排放降低一半。

Atkinson 循環熱效率較高是因為降低了兩方面的損耗: 一是在部分負荷時它工作在最佳膨脹比下,燃料的熱效率高; 二是進氣沖程中沒有節氣門的節流作用減少了泵氣損失。

結語

通過上面的敘述，基本可以得知，不僅要有一套合理的驅動系統以及先進的關鍵動力部件，而且還需要與該驅動系統相匹配的控制系統，才能充分發揮各動力部件的最大節能潛力，提高整個動力系統的工作效率，實現混合動力汽車最大限度節能減排的目標。

智電汽車是一個汽車科技自媒體，一群汽車博士為社會更早普及高科技汽車吶喊。本文作者林博士是智電汽車聯合創始人。

返回第一電動網首頁 >