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(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(fā)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(tǒng)的優(yōu)勢，即特別是讓發(fā)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(fā)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(tài)時，發(fā)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(jié)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(xù)的行駛中又可重新利用。

下面，智電君以豐田混合動力系統(tǒng)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(xiàn)其節(jié)能減排的奧秘。

2.豐田混合動力系統(tǒng)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(fā)動機處在關閉狀態(tài)，因為發(fā)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(fā)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(yōu)越。因此，在用低速-中速行駛時，THS混合動力系統(tǒng)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(fā)動機作為主要動力源，THS混合動力系統(tǒng)采用發(fā)動機，使它在能產(chǎn)生最高效功率的速度帶驅動。在這一行駛工況中，由發(fā)動機產(chǎn)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(fā)電機，由發(fā)電機產(chǎn)生的動力用來驅動電動機和輔助發(fā)動機。利用發(fā)動機和電動機這一雙重傳動系統(tǒng)，發(fā)動機產(chǎn)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(fā)動機輸出功率會被提高以加大發(fā)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(tǒng)在高速運轉時是采用發(fā)動機來驅動，而發(fā)動機有時會產(chǎn)生多余的能量。這時多余的能量由發(fā)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(fā)動機和電動機雙動力的結合使用，THS混合動力系統(tǒng)得以實現(xiàn)與高一級發(fā)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(tǒng)使車輪的旋轉力帶動電動機運轉，將其作為發(fā)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(tǒng)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(xiàn)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(tǒng)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(tǒng)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(chǎn)生高扭矩，同時可任意控制轉數(shù)和產(chǎn)生的扭矩。另外它還擁有小型、輕量、高效等特點，具有優(yōu)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(jīng)三代，每一代都經(jīng)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(tǒng)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(xiàn)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(fā)動機行駛時產(chǎn)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(tài)保持穩(wěn)定。

(3)Atkinson循環(huán)發(fā)動機

Prius最值得一提的就是它的Atkinson循環(huán)發(fā)動機，該發(fā)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(huán)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(jié)氣門的節(jié)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(tǒng)以及先進的關鍵動力部件，而且還需要與該驅動系統(tǒng)相匹配的控制系統(tǒng)，才能充分發(fā)揮各動力部件的最大節(jié)能潛力，提高整個動力系統(tǒng)的工作效率，實現(xiàn)混合動力汽車最大限度節(jié)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(lián)合創(chuàng)始人。

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