【导读】新能源汽车作为汽车行业未来发展方向，全球各家车企都投入了巨资开发新能源汽车。而作为向纯电动汽车过渡的混合动力汽车经过十多年的成长，其混合动力技术已经相当成熟，本期就以比亚迪唐DM、本田雅阁、丰田普锐斯、日产Note为例，简单介绍一下比亚迪、本田、丰田和日产的混合动力技术路线。
1 混合动力的几种类别
大家在了解混合动力汽车的时候，应该都听过HEV、PHEV、REEV、FCV等专业词汇，可能有的人对这些词汇还不太了解，那么我就先从这里开始和大家聊一下混合动力的几种类别。
1.1 混合动力汽车
混合动力汽车（Hybrid Electric Vehicle，缩写为HEV），顾名思义就是在传统汽车的基础上增加了一套电驱动系统，利用发动机和电机进行混合驱动，减小燃油消耗，提高燃油经济性，降低排放。
混合动力汽车（HEV）能源动力示意图
HEV车型的电池容量很小，没有车载充电机不支持外接充电，电池的能量主要通过行驶过程中的能量回收和发动机带动发电机发电来进行充电，车辆的动力还是以发动机为主，不存在里程焦虑，不用改变现有的汽车使用习惯。
HEV车型的电机功率不大，主要在起步和加速等场景提供额外动力，充分发挥电机的扭矩优势，使得整体效率得到很大提升，显著降低油耗。
目前，在国内市场主要以丰田系和本田系的HEV车型为主，例如丰田凯美瑞双擎、本田雅阁混动等。
1.2 插电式混合动力汽车
插电式混合动力汽车（Plug-in Hybrid Electric vehicle，缩写为PHEV）集成了电驱动系统和发动机系统两套完整的动力系统，既能够独立的驱动车辆行驶，也能够共同驱动车辆行驶。
插电式混合动力（PHEV）能源动力示意图
和HEV相比，PHEV车型的动力电池容量更大，具备较长距离的纯电行驶能力，通常纯电续航里程在50km以上。并且，提供了外接充电接口和车载充电机，支持交流充电和直流充电两种充电方式，电池的能量主要通过外接充电的方式进行充电。
PHEV车型提供了多种驱动模式，比如纯电模式、燃油模式、混动模式，用户可以根据用车场景合理选择。系统也会根据电池电量的使用情况，控制发动机及时介入。电量充足时，可以纯电行驶，电量不足或充电不便时可以混动行驶。
但是PHEV车型由于具有两套完整的动力系统，结构复杂，车重大，成本高。
目前，国内市场的PHEV车型主要以国产车为主，日系、德系和美系也有车型引进，例如：比亚迪唐DM、长安CS75PHEV、丰田卡罗拉双擎E+、宝马X1新能源等。
1.3 增程式混合动力汽车
增程式混合动力汽车（Range-Extended Electric Vehicles，缩写为REEV）集成了电驱动系统和发动机系统，车辆仅由电机驱动行驶，发动机不直接参与驱动。当电池电量不足时，发动机启动带动发电机发电，为电机驱动提供能量。
增程式混合动力（REEV）能源动力示意图
由于发动机仅带动发电机发电，因此增程式混合动力系统结构比较简单，发动机的排量可以设计得比较小，并且控制发动机持续在最佳工况下运行，进一步降低油耗。
REEV车型全程都由电机驱动，继承了纯电动汽车优秀的动力性能，并且可以通过发动机发电，同样没有里程焦虑。
另外，REEV车型的电池既可以设计得比较小，减轻重量，降低成本；也可以设计得比较大，提供长距离的纯电续航里程，支持外接充电。
但是，REEV车型的缺点也比较明显。由于发动机不直接参与驱动，电机在高转速区间的性能下降，导致高速行驶时整体效率低，油耗高。
目前，国内市场的REEV车型主要有宝马i3、理想ONE等。
1.4 燃料电池汽车
燃料电池汽车（Fuel cell vehicle，缩写为FCV）也属于电动汽车，通过车载燃料电池装置将氢气进行电化学反应产生电能，带动电机工作从而驱动车辆行驶。
燃料电池汽车（FCV）能源动力示意图
燃料电池汽车不需要等上几个小时充电，在加氢站几分钟就能给车辆加满氢气。并且，燃料电池电化学反应的产物主要是水，真正实现零排放。另外，燃料电池汽车还具有高效率、低噪音、低工作温度、起动快等优点。
但是，加氢站的建设难度和危险性，以及车载燃料电池装置高昂的成本限制了燃料电池汽车的发展，目前仅处于技术研究阶段。
2 主流混动技术路线
2.1 比亚迪混动技术路线
比亚迪在发展混合动力汽车初期，为了规避丰田等企业的专利，选择了一条相对比较独特的技术路线。而比亚迪唐源自比亚迪“542”技术平台，即百公里加速5秒内，电动4驱，百公里综合油耗低于2L，我就以唐二代DM车型为例对比亚迪的混动路线进行解析。
唐二代DM车型采用了比亚迪第三代DM技术，该混合动力系统主要由发动机、6挡DCT变速箱、BSG电机、前驱电机、后驱电机和电池组成，能够实现多种驱动模式。而BSG电机的加入使得发动机的启动更快、更平顺，同时还承担起了发电的功能。
比亚迪唐二代DM动力系统框图
唐二代DM有如下几种工作模式：
（1） 纯电模式
在纯电模式下，发动机和BSG电机都不工作，电池放电给驱动电机使用，由驱动电机驱动车辆行驶，可以满足起步、倒车、加速、匀速等各种工况行驶。
（2） 混动模式
驾驶员从纯电模式切换到混动模式后，车辆由发动机和驱动电机共同驱动，实现最佳动力性。
（3） 燃油模式
当电池电量不足或检测到电驱动系统发生严重故障时，车辆进入纯燃油模式，此时发动机单独驱动车辆行驶。
（4） 原地发电模式
当电池电量过低（SOC低于10%）时，若车辆停下来并保持在READY状态，发动机不会马上停机，而是带动BSG电机进行发电，直到电池SOC达到15%才会停机。
（5） 行车发电模式
当电池电量不足且车辆低速行驶时，直接让发动机工作在最经济转速区，带动BSG电机发电，由驱动电机驱动车辆行驶。此时类似于增程模式，多余的电能会充进电池包。
（6） 能量回收模式
车辆减速或刹车时，驱动电机转变成发电机发电，回收车辆动能。
2.2 本田i-MMD混动技术路线
本田i-MMD混合动力系统大约在2010年左右亮相，目前已经发展到了第三代，我以本田雅阁混动版车型为例对本田第三代i-MMD混合动力系统进行解析。
本田第三代i-MMD混合动力系统主要由发动机、发电机、驱动电机、动力电池和ECVT构成，其中ECVT是指通过齿轴结构将发动机、发电机和驱动电机连接起来的结构，不是指CVT变速器。
本田i-MMD系统的本质是从串联混动演变而来，通过ECVT在输出轴进行扭矩耦合，实现高速时发动机直驱介入。在本田i-MMD系统中，电机占据的比重更高作用也更大，可以使发动机始终保持在最佳转速区间运行，获得良好的油耗表现。曾经，丰田也发文称赞i-MMD系统的高效率和低油耗。
本田雅阁i-MMD动力系统框图
本田i-MMD混合动力系统有以下几种工作模式：
（1） 纯电驱动模式
在起步和低速行驶，且电量充足时，进入纯电驱动模式，车辆仅依靠电机驱动，发动机不工作，离合器断开，能量全部来源于动力电池。
（2） 混合驱动模式
在加速或电量不足时，进入混合驱动模式，车辆根据行驶状况合理控制发动机启停，发动机启动后并不直接参与驱动，而是带动发电机发电给电机供电，使车辆获得更好的加速性能。该模式下，始终维持发动机在最佳转速区间下运行，多余的电量也会充进电池以维持电量平衡。
本田i-MMD系统的混合驱动模式是标准的串联模式，和增程式混合动力汽车一样，发动机不直接参与驱动。
（3） 发动机驱动模式
在高速巡航时，由于电机在高速时效率下降，此时控制离合器结合，发动机直接介接入驱动车辆。需要急加速时，电机也会输出额外动力辅助车辆加速。
在所有模式下，车辆减速或刹车时，电机都会进入发电状态回收动能为电池充电。
2.3 丰田THS混动技术路线
1997年12月，第一代普锐斯下线。随着普锐斯的推出，丰田油电混合动力系统THS首次出现在世人面前，到目前为止THS系统已经发展到了第四代。
THS系统主要由发动机、MG1发电机、MG2电机和行星齿轮组构成，结构简单、控制灵活。MG1连接太阳轮，主要作用是发电、启动发动机和协调MG2和发动机转速，能够实现正反转。MG2连接齿圈和车轮，主要作用是驱动车辆行驶和回收能量，正转车辆前进，反转车辆倒车。发动机连接行星架，只能正转。THS系统的动力通过齿圈上的齿轮传递到减速器，再传递到车轮上。
THS系统从设计之初就是考虑以发动机为主，电机为辅，因此THS系统中发动机占据的比重更大，而电机主要是辅助加速、辅助起步、辅助发动机运行在经济区从而降低油耗。
丰田THS动力系统框图
丰田THS系统的几种工况如下：
（1） 启动发动机
车辆静止时，与车轮相连的齿圈不动，系统控制发电机开始转动，与发电机相连的太阳轮也正向转动从而带动行星架转动，与行星架相连的发动机也开始正向转动，最终实现发动机启动。
（2） 驻车时为电池充电
车辆静止时，电池电量低，则与车轮相连的齿圈不动，发动机启动后驱动行星架，带动太阳轮使发电机正向转动，此时发电机输出负扭矩进行发电为电池充电。
（3） 起步或低速行驶
起步或低速行驶时，系统控制电机正向转动，并通过减速齿轮驱动车辆行驶，避免了发动机在低速时的低效率问题。此时，电机带动齿圈旋转，由于发动机处于停机状态行星架固定不动，于是太阳轮带动发电机反向空转。
（4） 高速行驶
高速行驶时，由发动机提供动力，发电机不动。如果出现电池电量低，发电机也可以介入发电，此时发动机动力分为两部分，一部分用于驱动车辆行驶，一部分用于带动发电机发电。
（5） 加速或上坡行驶
加速或上坡行驶时，车辆需求动力较大，此时发电机正向旋转调整发动机进入最大扭矩转速推动车辆加速，并且电机以最大功率推动车辆加速。整个加速过程，发电机、电机和发动机共同输出扭矩。
（6） 制动回收
车辆减速或刹车时，发动机关闭，电机进入进行制动能量回收。
（7） 倒车
倒车时，发动机关闭，电机反转带动车辆倒车，此时发电机正向空转。
需要注意的是，为了避免发动机、发电机和电机转速过高，对发电机和电机都设置有最高转速保护，造成THS系统的最高车速受到限制。
2.4 日产e-Power混动技术路线
搭载e-Power动力总成的日产Note上市后仅用四个月时间就把普锐斯拉下神坛，夺得日本汽车销量No.1。在日本JC08测试标准下的油耗水平更是达到了2.67L/100km，堪称超级省油。
日产e-Power动力总成属于典型的增程式混合动力结构，整合了发动机、发电机、驱动电机和动力电池。其中，动力电池电量仅1.47kWh，不需要外接充电；发动机在所有工况下都不参与驱动车辆行驶，仅带动发电机发电，因此可以始终维持发动机高效运行，获得非常好的燃油经济性和更低排放。
并且，为了使发动机获得更好的热效率，针对发动机进行了如下技术升级：
- 提高发动机压缩比；
- 采用米勒循环；
- 增加冷却EGR系统，提高热效率；
- 改进燃油喷射系统，提高雾化效果；
- 采用电动水泵代替机械水泵，降低发动机损耗，提高热管理性能；
- 采用镜面涂层技术，降低缸壁摩擦损失。
日产e-Power系统所有工况都由电机驱动，受发动机限制较小，在起步和超车过程中都能获得线性平稳的加速感。驱动系统和发电系统完全独立，发动机始终维持经济区运行，能够兼顾驾驶性和燃油经济性，并且减速时还可以利用电机回收能量。
日产e-Power动力系统框图
日产e-Power系统有如下几种工作模式：
（1） 起步
起步时，仅由电池为驱动电机供电，驱动车辆行驶。
（2） 巡航
系统根据电池电量控制发动机启动，发动机启动后带动发电机发电，为驱动电机提供电力，多余的电量也会充进电池以维持电量平衡。
（3） 加速或爬坡
加速或爬坡时，发动机和电池共同为驱动电机提供电力，以获得更好的动力和加速感受。
（4） 减速
松开油门或踩下刹车时，驱动电机进行能量回收为电池充电。
结语
本期对HEV、PHEV、REEV和FCV这些专业名词简单介绍了一番，也对比亚迪、丰田、本田和日产的混合动力技术路线进行了简单的解析，我希望通过我这篇文章能够让大家对混合动力汽车有一定了解，在购买混合动力汽车后能够更好的使用它。
目前，我们正处在汽车能源变革的时代，通过技术迭代和更新，新能源汽车的成本在逐渐降低，安全性在逐渐提高，而没有充电焦虑和里程焦虑的混合动力汽车在未来一段时间内将会是最好的选择。
参考文献
[1] dengSen. 不懂EV/BEV/HEV/PHEV/FCV都是什么？[EB/OL]. 电子发烧友网, 2016-11-17.
[2] 小动哥. 本田i-MMD和丰田THS到底谁厉害？[EB/OL]. 汽车动力总成, 2019-12-20.
[3] 汽车材料网. 无限接近EV！本田i-MMD插电式混动详解[EB/OL]. 汽车材料网, 2019-10-13.
[4] 动力君. 增程式混动很节能？且看日产e-power系统如何工作！[EB/OL]. 汽车动力总成, 2019-09-07.
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