混合动力车辆

混合动力车辆【混合动力车辆】混合动力车辆是使用多种能源动力的道路车辆,使用内燃机、电动机、电池、氢气、燃料电池等的技术 。
基本介绍中文名:混合动力车辆
技术:电池、氢气、燃料电池等
特点:无需从电网上充电
原理:由一个或多个电动机推动车辆
简介混合动力车多数以电动机推动,能源则来自电池及内燃机 。混合动力车多数无需从电网上充电,但是消耗汽油较少,而加速表现却较佳 。被视为比普通由内燃引擎发动车辆较为环保的选择 。混合动力车辆每加侖可行驶的英里数(miles per gallon)(数值愈大,耗油量愈少) Real Hybrid Mileage Database原理混合动力车辆使用超过一种能源 。现时生产的通常由电动机及内燃机发动,由一个或多个电动机推动车辆,内燃机则负责为电池充电,或者在需要大量推力(例如上斜坡或加速时)直接提供动力 。而纯电力推动的车辆则要定时接上外部的电源充电 。混合动力车辆的优点有:跟纯电动车比,多了内燃机提供动力,因此电池较少,比纯电力车辆较轻及宽敞、也没有充电时间过长、地点过少问题;更可以让充放电的方法最佳化,因此电池寿命大幅延长,当作计程车使用都能提供令人满意的电池寿命 。一般车辆在各种行驶状况需要的能量差异很大,内燃机很少在最高效率状态运转 。混合动力车的内燃机在运转时可以更常维持在高效率状态:若有多余能量可以用来充电、能量不足时可以以电动马达补齐、有时可以关闭内燃机更省能源;因此所需的内燃机比纯内燃机汽车轻及小,也可以使用高效率、低扭力的内燃机 。剎车及下坡时可以使用电动机,将动能转成电能为电池充电,进行再生制动 。一般车辆剎车时的动能只能转化成无用的废热,而下坡时也必须使用消耗燃料的引擎煞车以避免煞车系统过热失效 。在内燃机及电动马达同时使用的情况下,可以提供跑车级的加速度 。未来可能的优点:当电池科技及成本更进步时,纯电池模式就可以提供通勤距离所需的所有能量,届时可以让车辆在通勤时等同纯电动车(夜间回车库充电)、假日游玩等长途使用才会开启内燃机、车辆甚至可以在电力尖峰时间提供电力给办公室(或住家);若能普及,深夜充电需求会让电力系统负荷更平均,不但电力业者获利、也会增加电厂效率及降低污染,而电力也可以使用再生能源提供 。(详见:英文维基百科:插电混合动力车)混合动力车辆就算是一个过渡方案,也是不会浪费研发能量的过渡方案;因应混合动力车辆所发展的技术,大多也是燃料电池车及电动车所需的技术(电动马达、高品质充电电池、轻量化车体) 。混合动力车辆的缺点是在纯电力模式的噪音过低、行人无法藉由声音来察觉行驶中的车辆,很容易造成危险 。必须克服的问题: 不论以环保或经济观点,油电两用车并不适合只有在假日使用的人士,这是因为:价格较高,必须降低电池等成本,以利普及 。镍氢电池有自放电问题(经常使用效益才够高)、可供车用的锂电池尚未普及 。电池重量会让汽车更重,因此研发更轻的电池可以增加效益 。电池製造及回收会消耗能源、製造污染,需要进一步降低电池污染及耗能;否则油电两用车辆要在行驶数万公里以后才会有环保效益 。历史混合动力的技术最早在柴、电潜艇上出现 。这类潜艇在水上时用柴油发动机推进及为电池充电,在水下则由电池推动 。第一辆混合动力的车辆由斐迪南·保时捷在1899年製成 。大量生产的混合动力车则要在1990年代才出现,分别为本田及丰田生产的Insight 及 Prius。这两款车都可由内燃机直接推动车轮提供动力,种类最早期的混合动力车辆,内燃机是不会直接推动车轮,只是当作装在车上的发动机,用来提供动力发电 。车辆则只由电动机推动 。这种配置称为“串联混合” 。第二代的混合动力,则由内燃机直接提供动力,推动车轮 。电动机则只作为车辆起动时作辅助,在需要大推力的时候出力;和在剎车时提供再生制动,将动能转成为电能储起来 。2000年起丰田生产的Prius 属第三代,採用电脑控制及使用差速器,可以只用电动机、内燃机,或二者结合推动车轮 。电脑需要时可以关闭内燃或电动引擎,以减少汽油消耗而同时提供大推力 。全面混合全面混合动力(Full Hybrid)或称强混合动力(Strong Hybrid)可以只使用内燃机、或电池及电动机推动;亦可二者同时使用 。这类组合需要较大体积、电压亦较高的电池 。丰田的Prius 及福特的 Escape 属于这类 。辅助混合辅助混合动力(Assist Hybrid)的电池及电动机用作辅助内燃机,为车辆加速 。例子如本田的Insight 。马自达发展的e-4WD亦是类似的系统 。e-4WD是在前轮带动车的后轮装上电动机,在需要的时候在后轮加进推力 。轻度混合在技术上来说,轻度混合(Micro Hybrid)不算是真正的混合动力车辆 。所谓“轻度混合”动力车辆,电动机不会推动车轮,只会使用很大的起动电动机,在内燃机起动时,把内燃机转到较高的运作转数 。这样可以令内燃机的起动更有效及节省汽油,于是这种车可以在减速、剎车时把内燃机关掉 。而电动机亦可透过再生制动把动力储起 。不过这种车只能节省10%左右的汽油,与一般真正的混合动力车辆相去差甚远 。液压混合这是一种较新的发明,使用液力及机械代替电力零件:以泵取代电动机/发电机,液力储蓄器代替电池 。液力储蓄器的价格较低,而耐用性比电池高很多 。富豪汽车(Volvo)曾在1980年代曾亦这原理髮明在巴士、货车等重型车辆上使用,是一种仍在研究的项目 。同样原理的传动模式被广泛套用在铁路的液传动柴油机车上 。