混合動力氣車如何運轉(zhuǎn)

混合動力汽車是一種折衷產(chǎn)品，目的在于顯著提高汽車的燃油效率，同時減少傳統(tǒng)燃油汽車的尾氣排放，和克服純電動汽車的缺點。

混合動力汽車如何運轉(zhuǎn)

混合動力汽車如何運轉(zhuǎn)？是什么原理使混合動力汽車每加侖汽油比普通汽車多跑20或30英里的路程？混合動力汽車污染少是否因為它擁有更好的燃油效率？這篇文章里，我們將幫助你理解混合動力技術(shù)是如何工作的？甚至給你一些建議， 如何駕駛才能使燃油效率達(dá)到最大！

對混合動力汽車概念的理解應(yīng)該更寬泛，任何擁有兩種或以上動力源的汽車都是混合動力汽車。實際上，很多人在某個時刻都或許曾經(jīng)擁有一輛混合動力車。比如，目前流行的電動自行車就是混合動力技術(shù)的表現(xiàn)，因為它把電池動力和騎車人的踩踏力糅和在了一起。

混合動力技術(shù)的應(yīng)用其實已經(jīng)十分廣泛。我們看到的大多數(shù)火車機車多為柴-電混合動力。象西雅圖這樣的城市已經(jīng)有了很多柴—電混合動力公共汽車——在有電線的地方，汽車?yán)秒娏︱?qū)動，在遠(yuǎn)離電線的地方，公共汽車可以依靠汽車本身攜帶的柴油行駛。很多大型采礦車和挖掘車也是柴—電混合動力。現(xiàn)在軍事上應(yīng)用廣泛的潛艇也多采用混合動力技術(shù)——有些是核電混合動力，有些是柴-電混合動力。概言之，凡是擁有兩種或更多動力來源，并且直接或者間接為汽車提供驅(qū)動力的，都可以稱為混合動力汽車。

聯(lián)結(jié)方式

目前的油—電混合動力汽車是一種傳統(tǒng)的燃油汽車與純電動汽車相結(jié)合的產(chǎn)物。傳統(tǒng)的燃油汽車一般都由油箱向汽車引擎提供燃油，引擎帶動汽車傳動軸，然后驅(qū)動汽車行駛。而純電動汽車則是由電池組向電動馬達(dá)提供電力，由電動馬達(dá)帶動傳動裝置，從而驅(qū)動汽車向前。

現(xiàn)在的混合動力汽車在架構(gòu)方面有兩種不同的選擇。一種是平行連接方式，簡稱并聯(lián)。汽車擁有一個油箱， 可以向引擎提供燃油，同時也擁有一組電池， 可以向汽車的電動馬達(dá)輸送電能。汽車引擎和電動馬達(dá)可以同時驅(qū)動汽車的傳動裝置，由傳動裝置驅(qū)動輪子向前行駛。這就意味著汽車有兩套相互獨立的驅(qū)動來源，它們可以根據(jù)汽車的不同行駛狀況，同時或者單獨為汽車提供驅(qū)動力。

與并聯(lián)相對應(yīng)的是串聯(lián)。在采用串聯(lián)方式的混合動力汽車上，油箱為汽車引擎輸送燃油，而引擎與汽車的一部發(fā)電機相連，發(fā)電機根據(jù)汽車的不同行駛狀態(tài)，要么向汽車電池組充電， 要么向電動馬達(dá)輸送能量以驅(qū)動汽車前進，因此汽車的引擎從不直接驅(qū)動汽車， 這也是串聯(lián)與并聯(lián)方式在混合動力汽車技術(shù)應(yīng)用方面的最大不同。

盡管混合動力汽車有并聯(lián)與串聯(lián)之分，但其主要組成部分卻相差不大，主要有以下幾部分：

燃油引擎：混合動力汽車都裝有一個燃油引擎，這與你平日里所見到的普通汽車引擎基本類似，但是其體積更小，并且采用了更新的技術(shù)以減少排放和提高燃油效率 。

油箱：混合動力汽車上的油箱是燃油引擎的能量儲存設(shè)備， 汽油的能量密度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過電池的能量密度。比如1000磅的電池所儲存的能量僅僅相當(dāng)于一加侖(約7磅)汽油所蘊涵的能量。是混合動力汽車的主要動力源。

電動馬達(dá)： 混合動力汽車上的電動馬達(dá)是十分精密的。先進的電子技術(shù)使其既是發(fā)動機， 又是發(fā)電機。 比如，需要的時候電動馬達(dá)就可以從電池組獲取能量，加速汽車的前進， 但是作為發(fā)電機的時候，它又可以幫助汽車減速，并同時將能量輸入到電池當(dāng)中。

發(fā)電機：混合動力汽車上的發(fā)電機類似電動馬達(dá) ，但是它只能產(chǎn)生電能， 并主要安裝在采用串聯(lián)方式的汽車上， 也就是說它是串聯(lián)和并聯(lián)混合動力汽車的主要區(qū)別之一。

電池組：混合動力汽車上的電池組是汽車電動馬達(dá)的能量儲備裝置。與汽油只能為燃油引擎提供動力不同，汽車上的電動馬達(dá)可以根據(jù)不同情況， 向電池組內(nèi)輸送能量，或者從電池組內(nèi)獲取工作的動力。

傳動裝置 ：混合動力汽車上的傳動裝置所執(zhí)行的功能，與傳統(tǒng)汽車上傳動裝置的基本功能是一樣的。一些混合動力汽車甚至擁有跟普通汽車一樣的傳動裝置，比如本田的INSIGHT；當(dāng)然有些混合動力汽車的傳統(tǒng)裝置與普通汽車的不太一樣，比如豐田的PRIUS 。

優(yōu)勢

當(dāng)大多數(shù)人對現(xiàn)在的燃油汽車感到滿意的時候，你也許奇怪為什么人們需要設(shè)計建造這樣復(fù)雜的汽車。 原因有兩方面： 減少尾氣排放和提高燃油效率。實際上，這兩個目標(biāo)是緊密交織在一起的。

《加州排放標(biāo)準(zhǔn)》已經(jīng)對汽車排放的各種污染物作出了明確的規(guī)定，那些行駛在加州的汽車絕對不允許超出規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。這種排放標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)以克/每英里為單位進行了量化。 比如，《低排放車輛標(biāo)準(zhǔn)》(LEV)所允許的一氧化碳排放量為3.4克/每英里。

一個關(guān)鍵的問題是被允許的排放數(shù)量并不是由汽車的燃油效率來決定的。那些每英里耗油高的汽車產(chǎn)生了同樣多的排放，這些污染物不得不利用汽車的排放控制設(shè)備進行剔除。這樣一來，減少汽車的燃油使用量成為最可靠的減少排放的方法之一。

二氧化碳是汽車排放另外一種主要的污染物，而美國政府并沒有對此作出強制性規(guī)定，但是科學(xué)家認(rèn)為就是二氧化碳加重了全球的溫室效應(yīng)。既然不受管制，汽車就沒有安裝過濾尾氣中二氧化碳的裝置，而那些耗油高的汽車就將大量的二氧化碳排放到大氣當(dāng)中。

美國的汽車生產(chǎn)商還有另外一種動力去提高燃油效率。美國法律要求這些汽車廠家必須要滿足《公司平均燃料經(jīng)濟》標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)要求汽車廠商銷售的新車的平均燃油效率應(yīng)該是27.5英里/每加侖(每百公里8.55公升)。這就意味著汽車廠商每賣出一輛燃油效率為60英里/每加侖(每百公里3.92公升)的混合動力汽車，就可以出售四輛燃油效率僅為20英里/每加侖(百公里11.76公升)的豪華汽車。

混合動力汽車是一種折衷產(chǎn)品，目的在于顯著提高汽車的燃油效率，同時減少傳統(tǒng)燃油汽車的尾氣排放，和克服純電動汽車的缺點。

一般來說， 一輛汽車必須滿足一些最低要求。 如，每次加油最少要行駛300英里(482公里)；加油要簡便易行；保持足夠的速度以能跟上路上的其他車輛。

傳統(tǒng)的燃油汽車能夠滿足這些最低要求， 但是尾氣污染相對嚴(yán)重，且燃油效率不高。電動汽車幾乎不會產(chǎn)生污染，但是每次充電只能行駛大約50到100英里(80到16公里)， 而且更麻煩的是電動汽車行駛速度緩慢而且充電時間長。

駕駛者的加速欲望往往使汽車的燃油效率降低。你或許發(fā)現(xiàn)了那些馬力相對較弱的汽車的燃油效率反而比那些馬力強的同型號汽車要高。

而汽車平時所需要完成的工作其實只使用了汽車馬力的一小部分！當(dāng)你以60英里(96.6公里)時速在公路上行駛的時候，汽車引擎需要完成的三項工作是:

克服汽車行駛時產(chǎn)生的空氣阻力。

克服汽車本身不同組成部分產(chǎn)生的摩擦，如汽車輪胎，傳動裝置，剎車等。

為汽車附件如空調(diào)，前大燈，CD音響等提供電力。

對大多數(shù)汽車來說，完成這些工作所需要的馬力不會超過20馬力。因此， 為什么要汽車用200馬力來完成呢？只有在某個時刻才會同時執(zhí)行這些工作，而大部分時間你所需要使用的能量都比你現(xiàn)在擁有的要小的多。

小引擎的高效率

大多數(shù)汽車需要一個相當(dāng)大的引擎以提高汽車的行駛速度。然而，混合動力汽車采用的卻是比普通引擎小得多的引擎，通過使用更小、更輕的部件，減少汽缸的數(shù)量等，這種小的引擎反而具有更高的工作效率。

對此你或許有疑問，為什么小的引擎會比大的引擎更有效率呢？以下幾種原因可以解開你心中的疑問。

一、由于大引擎比小引擎更重，所以汽車不得不在加速和爬坡的時候耗費更多的能量。

二、由于氣缸內(nèi)的活塞和其他部件更重，所以當(dāng)它們在氣缸中做上下運動的時候，需要耗費的能量更多。

三、由于氣缸的容量更大，因此每個氣缸所耗費的油料更多。

四、大引擎擁有更多的氣缸， 即使汽車處于靜止的狀態(tài)，引擎點火時每個氣缸也都需要燃油。

以上原因就很好地解釋了為什么同一型號汽車，由于引擎不同，其每公里耗油也不盡相同。當(dāng)型號相同的汽車在公路上以相同速度行駛時，引擎小的汽車所需要的燃油就少。兩個引擎都需要輸出相同數(shù)量的動力以驅(qū)動汽車前進，而小引擎本身耗費的燃油就比大引擎要少。

對混合動力汽車來說，非常關(guān)鍵的是它可以使用比普通汽車更小的引擎，而這種小引擎比大引擎效率更高。但是在行駛的時候，小引擎雖然效率更高，但如何能夠提供充足的動力，以保證不遜色于大引擎驅(qū)動的傳統(tǒng)燃油汽車呢？

現(xiàn)在我們來比較一下配備了V8引擎的雪佛萊－卡麥羅與安裝了小燃油引擎和電動馬達(dá)的混合動力汽車。對于V8引擎的雪佛萊－卡麥羅，其強大的動力性勿容置疑，無論是加速、爬坡或者穿越都可以輕松搞掂。而對混合動力來說，車上的燃油小引擎完全可以保證它在高速公路上快速行駛，但是在需要迅猛加速或者爬坡的時候，引擎本身的動力顯得心有余而力不足，而此時車載電池和電動馬達(dá)就會向汽車輸送動力，幫助小引擎完成駕駛者想要實現(xiàn)的各種工作——也就是說，只有在需要的時候，電池和電動馬達(dá)才會投入工作。

一般來說，傳統(tǒng)汽車引擎是按照汽車的最大功率需求進行設(shè)計的，也就是你在把油門一腳踩到底的時候所產(chǎn)生的功率。但實際上大多數(shù)駕駛者死踩油門的時候還不到百分之一。而混合動力汽車采用燃油小引擎，而這種引擎的設(shè)計功率只是用來滿足汽車平時運轉(zhuǎn)時所需求平均功率，而不是汽車的最大功率，只是在需要使用最大功率的時候，讓電池組和馬達(dá)提供額外動力。

節(jié)能原理

除了采用體積小，效率高的引擎外，今天的混合動力汽車還采用了很多其他方法來幫助提高燃油效率。這些方法有的也適用傳統(tǒng)汽車，有些則只適合于混合動力汽車。混合動力汽車提高燃油效率的方法主要有：

一、恢復(fù)和向電池儲存能量。無論什么時候踩剎車，你都會從汽車的減速當(dāng)中獲得能量。車速越快，汽車擁有的動能越大。而剎車會減少汽車的動能，并以熱量的方式散發(fā)。混合動力汽車能夠獲取其中的一部分能量并將其存儲到電池當(dāng)中以備將來使用。這種能量的獲取主要通過“再生性剎車”來實現(xiàn)。這就是說，剎車的作用不僅僅是將車速降下來，還有一重作用就是通過車速的降低，讓汽車的動能通過電動馬達(dá)轉(zhuǎn)化成電能輸入電池當(dāng)中。這一過程當(dāng)中，電動馬達(dá)扮演的是發(fā)電機的角色，為電池充電。

二、適時關(guān)閉引擎。因為擁有替代性的動力來源——電動馬達(dá)和電池組，所以混合動力汽車并不時時刻刻都依賴引擎工作。這樣一來汽車就可以在不需要引擎工作的時候?qū)⒁嫱Ｏ聛恚热缯f遇到紅燈時，汽車就可以暫時將引擎關(guān)閉，從而實現(xiàn)省油的目的。

三、利用空氣動力學(xué)原理減少空氣阻力。當(dāng)汽車在高速公路上行駛的時候，汽車引擎所做的大部分工作主要是克服汽車穿越空氣時遇到的巨大阻力。減小空氣阻力有很多方法，一種可靠的辦法是盡量減小汽車迎風(fēng)面的車身面積。車身大的汽車，行駛時遇到的空氣阻力就大，而迎風(fēng)面小的汽車，遇到的空氣阻力就小。如果理解了這一點，你就很容易理解為什么車身迎風(fēng)面積大的SUV比小型運動型轎車更耗油。

另外減少汽車行駛時運到的空氣湍流，也是一種很好降低空氣阻力的方法。比如，將車身做的更加光滑，減少車身上突出部分的數(shù)量，因為這些突出部分很容易在汽車快速行駛時產(chǎn)生強烈的空氣湍流，給汽車造成阻力。

四、使用低阻力輪胎。傳統(tǒng)汽車輪胎的設(shè)計主要是保持汽車運行平穩(wěn)，降低噪音，并適應(yīng)不同的天氣狀況，但是它們的設(shè)計很少考慮效率問題。實際上，輪胎在汽車行駛過程中產(chǎn)生的摩擦阻力相當(dāng)巨大，而混合動力汽車使用了很特別的輪胎，更堅硬且更飽滿。其結(jié)果是汽車行駛時的輪胎摩擦阻力比普通汽車輪胎減少一半左右。

五、使用輕質(zhì)材料。降低汽車自重是省油的主要方法之一。自重較輕的汽車在加速或者爬坡的時候所需要的能量比自重較重的汽車做同樣的工作的能量需求要少的多。因此混合動力汽車往往采用很多合成材料，比如碳化纖維、輕質(zhì)的金屬如鋁，鎂等，以減輕車身自重。

維護

對于混合動力汽車的保養(yǎng)維護問題，一直是想嘗試購買該類型汽車的購買者非常關(guān)心的問題。目前世界主要的混合動力汽車生產(chǎn)商都對汽車的主要部件做出了長期的質(zhì)保承諾。無論是豐田還是本田對其混合動力系統(tǒng)都表示質(zhì)量沒有問題。本田的混合動力汽車INSIGHT對其混合動力系統(tǒng)的質(zhì)保為八年或者行駛八萬英里，包括人們最關(guān)心的電池組。并且對出混合動力系統(tǒng)之外的車身部分質(zhì)保三年或者三萬六千英里。豐田的PRIUS質(zhì)保期也是八年，但行駛里程為十萬英里，當(dāng)然也包括電池部分。對車身的其余部分質(zhì)保三年或者三萬六千英里。

汽車的電動馬達(dá)和電池組在整個汽車使用過程當(dāng)中都不需要任何的維護，引擎的維護與普通引擎一樣，而且因為混合動力汽車采用的是“再生性剎車”，因此，汽車的剎車板甚至比普通汽車剎車板的壽命還要長一些。

不過需要注意的是，如果過了質(zhì)保期，你要更換電池的話，那么可能要花費你幾千美元。

對于是否要改變駕駛者的駕車習(xí)慣問題，回答是否定的。跟駕駛普通汽車一樣，你毋須改變原有的駕駛習(xí)慣，但對于想省油的駕駛者來說，良好的駕駛習(xí)慣對普通汽車和混合動力汽車都是一樣的。如緩慢駕駛。這跟空氣阻力有關(guān)，當(dāng)你提高車速的時候，空氣阻力的增加是十分迅猛的。舉個例子來說，當(dāng)汽車以70英里（約113公里）的時速行駛時，其產(chǎn)生的空氣阻力是時速50英里（約81公里）時的兩倍。因此，慢速行駛就是很好的節(jié)油方法。另外，保持勻速行駛也可以起到節(jié)油的目的。加速或者減速都會造成能量的流失，保持平穩(wěn)的速度才是最節(jié)油的方法。另外還要盡量避免突然的剎車，這跟普通汽車沒有什么不同，只要駕駛習(xí)慣良好，混合動力汽車的節(jié)油效果甚至?xí)瞿愕南胂蟆?/p>