混合动力电动载具（HEV）是一种混合动力载具，其结合了传统的内燃发动机（ICE）系统和电动推进系统（混合动力载具传动系统）。 电动动力系的存在旨在实现比传统载具更好的燃料经济性或更好的性能。 存在各种HEV类型，并且每个作为电动载具（EV）的功能的程度也变化。 最常见的HEV形式是混合动力电动车，虽然也存在混合动力电动卡车（皮卡和拖拉机）和公共汽车。
现代混合动力车利用效率提高技术，例如再生制动器，将载具的动能转换为电能，电能存储在电池或超级电容器中。 有些品种的混合动力汽车使用内燃机通过旋转发电机来发电，为电池充电或直接为电驱动电机供电; 这种组合被称为电动发电机。 许多HEV通过在空闲时关闭ICE并在需要时重新启动来减少空闲排放; 这被称为启停系统。 由于HEV的汽油发动机通常小于同等大小的纯汽油燃烧汽车，如果不用于直接驾驶汽车，混合动力电动汽车的ICE排放量比同等大小的汽油汽车少，因此可以适应以最高效率运行，进一步提高燃油经济性。 （天然气和丙烷燃料产生的排放量更少。）
分类
动力总成的类型
混合动力电动汽车可根据动力传动系统的供电方式进行分类：
在并联式混合动力车中，ICE和电动机都连接到机械变速器，并且可以同时传递动力以驱动车轮，通常通过传统的变速器。 本田的Insight，Civic，Accord中的集成电机辅助系统（IMA）以及雪佛兰Malibu混合动力车中的GM Belted Alternator / Starter（BAS Hybrid）系统都是生产并联式混合动力车的例子。 许多并联混合动力车的内燃机也可以作为补充再充电的发电机。 截至2013年，商用化并联式混合动力车使用全尺寸内燃机和单个小型（<20 kW）电动机和小型电池组，因为电动机设计用于补充主发动机，而不是动力的唯一来源。从发布。 但在2015年并列混合动力车超过50千瓦后，可实现中等加速度的电动驾驶。 并联式混合动力车比同类非混合动力载具更有效，特别是在允许电动机作出贡献的城市停车和走动条件下，以及在高速公路运行期间。 在串联混合动力车中，只有电动机驱动动力传动系统，较小的ICE（也称为增程器）用作发电机为电动机提供动力或为电池充电。 它们通常比并联混合动力车具有更大的电池组，使它们更昂贵。 一旦电池电量不足，小型内燃机就可以始终以最佳设置发电，使其在广泛的城市驾驶中更加高效。 动力分配混合动力系统具有串联和并联特性的优点。 因此，它们总体上更有效，因为串联混合动力车在较低速度下往往效率更高，而并联在高速时往往效率更高; 然而，功率分流混合动力的成本高于纯并联。 动力分配（有些人称之为“串并联”）混合动力系统的例子包括福特，通用汽车，雷克萨斯，日产和丰田的2007款车型。 在上述每个混合动力车中，通常使用再生制动来为电池充电。 根据混合程度的类型 全混合动力车，有时也称为强混合动力车，是一种只能在内燃机上运行的载具，只能在电动机上运行，或两者兼而有之。 福特的混合动力系统，丰田的Hybrid Synergy Drive和通用汽车/克莱斯勒的双模混合动力技术都是全混合动力系统。 丰田普锐斯，福特Escape混合动力车和福特Fusion混合动力车是全混合动力车的例子，因为这些车只能靠电池供电。 仅用于电池的操作需要大容量的高容量电池组。 这些载具具有分离的动力路径，通过相互转换机械和电力，在动力传动系统中具有更大的灵活性，但需要一定的复杂成本。 轻度混合动力车是一种不能仅靠电动机驱动的载具，因为电动机没有足够的动力来自行推进载具。 轻度混合动力车仅包括混合动力技术中的一些特性，通常可节省有限的燃油消耗，城市驾驶高达15％，整体循环高达8％至10％。 轻度混合动力车本质上是一种带有超大起动马达的传统载具，允许在汽车滑行，制动或停止时关闭发动机，然后快速且干净地重新启动。 电动机通常安装在发动机和变速器之间，取代变矩器，并用于在加速时提供额外的推进能量。 当汽油发动机关闭时，附件可以继续以电力运行，并且与其他混合设计一样，电动机用于再生制动以重新获得能量。 与全混合动力车相比，轻度混合动力车具有更小的电池和更小，更弱的电动机/发电机，这使得制造商能够降低成本和重量。 包括第一代Insight在内的本田早期混合动力车采用了这种设计，利用其在小型高效汽油发动机设计方面的声誉; 他们的系统被称为集成电机辅助（IMA）。 从2006 Civic Hybrid开始，IMA系统现在可以在中速巡航期间仅通过电力推动载具。 另一个例子是2005-2007雪佛兰Silverado混合动力车，一种全尺寸皮卡车。 通过按需关闭和重新启动发动机并使用再生制动，雪佛兰能够使Silverado的燃油效率提高10％。 通用汽车还在其他车型中采用了轻度BAS混合动力技术，如Saturn Vue Green Line，Saturn Aura Greenline和Malibu Hybrid。 插电式混合动力车（PHEV） 插电式混合动力电动载具（PHEV），也称为插电式混合动力车，是具有可充电电池的混合动力电动载具，其可通过将插头连接到外部电源而恢复到完全充电。 PHEV具有传统混合动力电动载具的特征，具有电动机和内燃机; 并且还具有全电动载具，还具有连接到电网的插头。 与传统的汽油 - 电动混合动力车相比，插电式混合动力车具有更大的全电动范围，并且还消除了与全电动载具相关的“范围焦虑”，因为内燃机在电池耗尽时作为备用。 中国电池制造商和汽车制造商比亚迪汽车于2008年12月15日向中国车队市场发售了F3DM PHEV-62（PHEV-100公里）两厢车，售价为14.98万元人民币（22,000美元）。 通用汽车于2010年12月推出了2011款雪佛兰Volt系列插件。当时，Volt取代了丰田普锐斯，成为在美国销售的最省油的汽车。 截至2016年12月，Volt / Ampera系列是世界上最畅销的插电式混合动力汽车，自成立以来全球销量总计约134,500辆，其中包括欧洲销售的10,000多辆欧宝/沃克斯豪尔Amperas。 三菱欧蓝德P-HEV排名第二，全球交付约119,500辆。 第三是丰田普锐斯插电式混合动力车，2017年1月底累计全球销量为79,300辆。 效率优势 内燃机的特征如下： 燃料的化学能首先部分转化为热量。 部分热量转换成机械能（曲轴旋转）并用于推进。 大部分一次能量释放到冷却水和废气中。 汽油发动机的效率处于最大速度，最大容量约为37％。 它在给定速度下具有强烈的负载依赖性 - 在满负载下最高，在零时降至零。 这意味着在部分负荷运行中，当汽油很少时，汽油发动机的效率很低。 在马克思中给出了具有20％效率的内燃机的载具。 内燃机的部分负载和空转在城市交通中是常见的，并且在混合动力电动载具中可以在很大程度上避免。 现在，燃烧器可以在高负荷下更频繁地运行，并且效率更高。 产生的过剩能量由发电机用于电池充电。 在加速期间，内燃机和电动机可以一起工作。 在相同的加速度下，可以使用更小的内燃机（减小尺寸）。 制动和滑行时，大部分制动能量返回蓄能器（再生制动）。 特别是在城市交通中，这些回收可以减少高达60％的消耗。 当需要很少或没有驱动功率时，内燃机关闭。 在超载，静止或使用充电电池的慢速驾驶（停车）期间降噪是城市地区的另一个好处。 可以省略单独的起动器，因为电动机接管该功能。 电动机具有超过90％的相对高的效率。 这在很宽的速度范围内仍然很高。 高扭矩时效率下降，特别是在过载情况下。 在整体电气平衡中仍然是蓄电池的存储效率。 超级电容器很少使用。 后者与电力电子设备非常有效（> 90％），而由于Peukert效应导致的电池效率可能较低，取决于电池的化学性质和污染。 对于电驱动器，指定了85％的总效率。
电动机也是可过载的，这意味着它们可以提供更高的扭矩，并且可以在短时间内提供比额定输出更大的功率。 与内燃机不同，这种扭矩在发动机停止时也可用，内燃机只能从最低速度充电。 通过组合两个发动机，载具可以在相同的系统性能下加速更快约10-20％（电动增压）。 由于混合动力发动机通常是小型发动机，它们通常具有略低的最高速度并且在高功率要求下更大声，因为它们必须在更高的速度范围内工作。
一方面，驾驶管理确保了高度的驾驶舒适性和期望的加速度值，另一方面，它通过选择和分配两个驱动器来优化整体效率。 有三种可能性：
纯电动驱动，内燃机关闭，停车时
内燃机的电气支持，用于高速加速
负载点提升：内燃机给驱动器和电池充电，从而提高效率
结果，载具的整体效率可以增加到超过38％。 计量器可用于显示运行状态。
柴油发动机具有稍微更有利的效率曲线（小的节流损失），这就是为什么它们从电动机和蓄电池的安装中受益较少的原因。
块
混合动力电动载具比相同内燃机系列的载具稍重。 由于不切实际的假设不变，在高速公路上快速行驶，额外的重量可以反映在更高的消耗中。 如果加速和减速或峰值和谷值交替，那么由额外的重量增加引起的消耗可能会被再生制动的可能性所抵消。 预测驾驶风格已经可以节省普通汽车消耗的10％到20％，而混合动力汽车的价值再次增加，因为任何预测制动都可以用来产生能量。 内燃机已经在相对低效率范围内以高速公路速度运行。
燃烧优化
混合动力驱动器使得内燃机的设计成为可能，与仅在其中必须不断地驱动载具的载具中不同。 例如，丰田经营阿特金森循环发动机，以实现低至中等马力的燃油经济性和减量。 本田实施汽缸切断，直接在曲轴上使用电动飞轮操作发动机作为主动飞轮，即使在工作区域也会导致不舒服的发动机或发动机在没有电动辅助的情况下运行。
技术
混合动力电动设计的种类可以通过混合动力载具传动系的结构，燃料类型和操作模式来区分。
2007年，几家汽车制造商宣布未来的载具将使用混合动力电动技术的各个方面来降低油耗，而无需使用混合动力传动系统。 再生制动可用于重新获取能量并存储以供电配件，例如空调。 在怠速时关闭发动机也可以用于减少燃料消耗并减少排放，而无需添加混合动力传动系统。 在这两种情况下，都获得了混合电动技术的一些优点，而额外的成本和重量可能仅限于增加更大的电池和起动电动机。 这类载具没有标准术语，尽管它们可称为轻度混合动力车。
发动机和燃料来源
化石燃料
自由活塞式发动机可用于与燃料电池一样高效地发电，并且比燃料电池便宜。
汽油
汽油发动机用于大多数混合动力电气设计中，并且在可预见的未来可能仍然占主导地位。 虽然石油衍生汽油是主要燃料，但可以混合使用由可再生能源产生的不同水平的乙醇。 与大多数现代ICE动力载具一样，HEV通常可使用高达约15％的生物乙醇。 制造商可能转向灵活的燃料发动机，这将增加允许的比率，但目前还没有计划。
柴油机
柴油电动混合动力汽车使用柴油发动机进行发电。 当长时间提供恒定功率时，柴油具有优势，在以更高效率运行时磨损更少。 柴油发动机的高扭矩与混合动力技术相结合，可以大大提高行驶里程。 大多数柴油载具可以使用100％纯生物燃料（生物柴油），因此他们可以使用但根本不需要石油作为燃料（尽管生物燃料和石油的混合物更常见）。 如果使用柴油电动混合动力车，这种好处也可能适用。 柴油 – 电动混合动力传动系统已经开始出现在商用载具（特别是公共汽车）中; 截至2007年，虽然存在原型，但没有轻型柴油 – 电动混合动力乘用车。 标致预计将于2008年底为欧洲市场生产308的柴电混合动力版本。
PSAPeugeotCitroën推出了两款采用柴油 – 电动混合动力传动系统的示范车：标致307，雪铁龙C4 Hybride HDi和雪铁龙C-Cactus。 大众汽车制造了原型柴油 – 电动混合动力汽车，实现了2升/ 100公里（140英里/加仑; 120英里/加仑 – 美国）的燃油经济性，但尚未出售混合动力汽车。 通用汽车公司一直在测试欧宝Astra柴油混合动力车。 没有针对这些载具建议的具体日期，但新闻声明表明生产载具将不会出现在2009年之前。
在2009年9月的法兰克福车展上，梅赛德斯和宝马都展示了柴油 – 电动混合动力车。
罗伯特博世有限公司正在为包括标致308在内的多家汽车制造商和车型提供混合动力柴油电动技术。
到目前为止，生产柴油 – 电动发动机大多[模糊]出现在公共交通巴士上。
联邦快递与美国的伊顿公司和欧洲的依维柯已经开始部署一小批混合动力柴油电动运输卡车。 截至2007年10月，Fedex在北美，亚洲和欧洲运营着100多台柴油电动混合动力车。
液化石油气
现代汽车于2009年推出了现代伊兰特LPI混合动力车，这是第一款采用液化石油气（LPG）的大规模生产混合动力汽车。
氢
氢可以以两种方式用于汽车：可燃热源或电动机的电子源。 实际上没有开发出氢的燃烧; 正是氢燃料电池电动汽车（HFEV）引起了广泛的关注。 氢燃料电池产生电力供给电动机以驱动车轮。 氢不会燃烧，但会被消耗掉。 这意味着分子氢H2与氧结合形成水。 分子氢和氧的相互亲和力驱动燃料电池将电子与氢分离，用它们为电动机提供动力，并将它们返回到电子耗尽的氢与氧结合时形成的离子水分子。在燃料电池中。 回想一下氢原子只不过是质子和电子; 本质上，电动机是由质子对氧原子核的原子吸引力和电子对电离水分子的吸引力驱动的。
HFEV是一款全电动汽车，采用氢气罐和大气形式的开源电池。 HFEV还可以包括用于再生制动的电力存储的闭孔电池，但是这不会改变动力源。 这意味着HFEV是一种带有两种电池的电动汽车。 由于HFEV是纯电动的，并且不包含任何类型的热机，因此它们不是混合动力。
生物燃料
混合动力载具可能使用在生物燃料上运行的内燃机，例如在乙醇上运行的柔性燃料发动机或在生物柴油上运行的发动机。 2007年，福特为美国车队的实际测试生产了20架示范Escape混合动力E85。同样作为示范项目，福特于2008年向美国能源部（DOE）交付了第一辆灵活燃料插电式混合动力SUV，福特Escape插电式混合动力车，能够使用汽油或E85。
雪佛兰Volt插电式混合动力电动汽车将是第一款商用灵活燃料插电式混合动力车，能够使推进适用于世界几个市场中使用的生物燃料，如美国的乙醇混合物E85或巴西的E100，或瑞典的生物柴油。 Volt在推出后大约一年就可以使用E85灵活燃料。
电机
在分离式载具（丰田，福特，通用，克莱斯勒）中，有两台电机，其中一台主要用作电机，另一台主要用作发电机。 这些机器的主要要求之一是它们非常有效，因为能量的电气部分必须从发动机转换到发电机，通过两个逆变器，再次通过电动机，然后转换到车轮。
混合动力载具中使用的大多数电机都是无刷直流电机（BLDC）。 具体地说，它们是称为内部永磁体（IPM）机器（或电动机）的类型。 这些机器的缠绕类似于典型家庭中的感应电机，但（为了高效率）在转子中使用非常强的稀土磁铁。 这些磁铁含有钕，铁和硼，因此被称为钕磁铁。
由于中国2010 – 11年的出口限制，钕的价格经历了价格泡沫，从2010年初的50美元/公斤上升到2011年夏季的500美元/公斤。这导致许多生产商迅速“需求破坏”他们开始用汽车中的感应电机代替他们的生产线。 尽管这种电动机具有较差的“功率重量”比率属性，但是除了最强大的（能量消耗的）电动机尺寸之外，其他所有电动机都会受到影响，例如特斯拉中使用的电动机尺寸。 截至2014年4月，还有其他非中国钕生产商，其价格/公斤比2010年还要多。目前正在生产的尖端英国电机采用钕永磁技术。 随着供应安全性的回归，可以肯定的是，NdFeB永磁体能够实现优质电机设计的回归。
设计注意事项
在某些情况下，制造商正在生产混合动力汽车，这些混合动力汽车使用混合动力系统提供的额外能量来为载具提供动力，而不是与传统燃料系统相比显着提高燃油效率。 增加的性能和提高的燃油效率之间的权衡部分由混合动力系统内的软件控制，部分由发动机，电池和电动机尺寸的结果控制。 在未来，制造商可以通过用户控制的设置为HEV车主提供部分控制这种平衡（燃油效率与增加的性能）的能力。 丰田在2006年1月宣布它正在考虑一个“高效”按钮。
转换套件
人们可以使用售后市场混合动力套件购买股票混合动力车或将股票石油车转换为混合动力电动车。
车型
摩托车
Zero Motorcycles和Vectrix等公司现在可以买到市场上的全电动摩托车，但电气元件和内燃机（ICE）的配对使得包装变得繁琐，特别是对于小众品牌。
此外，eCycle公司还生产系列柴油电动摩托车，最高时速为80英里/小时（130公里/小时），目标零售价为5500美元。
标致HYmotion3压缩机是一款三轮摩托车，它使用两个独立的动力源为前后轮提供动力。 后轮由单缸125cc，20bhp（15kW）单缸电动机提供动力，而前轮均由其自身的电动机驱动。 当自行车以10公里/小时的速度行驶时，只有电动机以停止启动的方式使用，减少了碳排放量。
SEMA宣布，雅马哈将在2010年推出一款雅虎，一年后推出本田汽车，推动竞争以赢得新客户并为移动性设立新标准。 每家公司都希望通过采用先进的锂离子电池来实现其声称，每次充电可达到60英里（97公里）。 这些拟议的混合动力摩托车可以采用即将上市的本田Insight汽车及其混合动力系统的组件。 大规模生产这些产品的能力有助于克服初创品牌面临的投资障碍，并将新的工程概念带入主流市场。
汽车和轻型卡车
高性能汽车
随着排放法规越来越难以让制造商坚持，新一代高性能汽车将采用混合动力技术（例如保时捷GT3混合动力赛车）。 除了混合动力系统的排放优势之外，通过解决传统内燃机的功率曲线弱点，由电动机产生的即时可用扭矩可以带来性能益处。 混合动力赛车非常成功，正如奥迪R18和保时捷919所示，它们使用混合动力技术赢得了勒芒24小时耐力赛。
赛车
2014年，一级方程式赛车将车型从2.4升V8发动机改为1.6升涡轮增压V6发动机，最高转速为15,000转。 这些涡轮增压V6发动机可以推动F1赛车达到360公里/小时（220英里/小时）。
出租车
2000年，北美第一辆混合动力电动出租车在不列颠哥伦比亚省温哥华投入使用，运营2001年丰田普锐斯，在退役之前行驶了超过332,000公里（206,000英里）。 2015年，奥地利的一名出租车司机声称他的丰田普锐斯用原装电池组覆盖了1,000,000公里（620,000英里）。
世界上许多主要城市都在为他们的出租车车队增加混合动力出租车，由旧金山和纽约市领导。 截至2009年，纽约13,237辆出租车中有15％是混合动力车，是北美任何一个城市中最多的，并且在每辆车300,000和350,000英里（480,000和560,000公里）之后也开始退役其原有的混合动力车队。 其他提供混合动力汽车出租车服务的城市包括东京，伦敦，悉尼，墨尔本和罗马。
公共汽车
由于最近的电池开发显着降低了电池重量，因此公共汽车的混合技术受到越 动力传动系统包括传统的柴油发动机和燃气轮机。 一些设计专注于使用汽车发动机，最近的设计集中于使用已经在总线设计中使用的传统柴油发动机，以节省工程和培训成本。 截至2007年，一些制造商正致力于新的混合动力设计或混合动力传动系统，这些设计适用于现有的底盘产品，无需重大设计。 混合动力公交车面临的挑战可能仍然来自前东方国家或中国的廉价轻型进口，国内运营商正在考虑围绕公交车重量的燃油消耗问题，随着近期公交车技术创新（如玻璃，空气）的增加而增加调节和电气系统。 混合动力公交车也可以通过混合动力传动系统提供燃油经济性。 环境保护的运输当局也在推动混合技术的发展。
卡车
2003年，通用汽车推出了混合柴油 – 电动军用（轻型）卡车，配备柴油电动和燃料电池辅助动力装置。 混合动力轻型卡车于2004年由梅赛德斯奔驰（Sprinter）和Micro-Vett SPA（Daily Bimodale）推出。 2004年，国际卡车和发动机公司和伊顿公司被选中为美国公用事业行业制造柴油电动混合动力卡车。2005年中期，五十铃在日本市场上推出了精灵柴油混合动力卡车。 他们声称大约300辆车，主要是公交车使用的是Hinos HIMR（混合逆变器控制电机和减速器）系统。 2007年，高油价意味着混合动力卡车难以出售，并且是第一款美国生产混合动力卡车（国际DuraStar Hybrid）。
其他载具是：
像利勃海尔T 282B自卸卡车或Keaton Vandersteen LeTourneau L-2350轮式装载机这样的大型采矿机器就是这样的。 自1970年代中期以来，苏联（现在在白俄罗斯）也有几种型号的BelAZ（7530和7560系列）。
美国宇航局巨大的履带式运输车是柴油电动的。
Mitsubishi Fuso Canter Eco Hybrid是一款柴油电动商用卡车。
Azure Dynamics Balance Hybrid Electric是一款基于福特E-450底盘的汽油混合动力电动中型卡车。
日野汽车（丰田子公司）在澳大利亚拥有世界上第一辆生产混合动力电动卡车（110千瓦或150马力的柴油发动机以及23千瓦或31马力的电动机）。
其他混合石油 – 电动卡车制造商是DAF卡车，带有MAN TGL系列的MAN，日产汽车和带有雷诺打孔器的雷诺卡车。
混合动力电动卡车技术和动力总成制造商：ZF Friedrichshafen，EPower Engine Systems。
通过声音投票，美国众议院批准了由代表James Sensenbrenner撰写的2009年重型混合动力汽车研究，开发和示范法案（用于重型插电式混合动力汽车）。
军用载具
保时捷在第二次世界大战中对混合动力传动装甲战斗车的开拓性努力大约70年后，美国陆军未来作战系统的载人地面载具全部使用由柴油发动机组成的混合动力驱动装置，以产生用于行动的电力和所有其他载具子系统。 但是，所有FCS陆地载具都在2010年国防部预算中被搁置。 其他军用混合动力原型车包括Millenworks轻型多功能车，国际FTTS，HEMTT A3型和Shadow RST-V。
机车
2003年5月，JR East开始使用所谓的NE（新能源）列车进行试运行，并在寒冷地区验证了系统的功能（与锂离子电池串联混合）。 2004年，Railpower Technologies公司在美国开展了所谓的Green Goats试点项目，从2005年初开始，联合太平洋和加拿大太平洋铁路公司开始接受订单。
Railpower提供混合动力电动道路切换器，GE也是如此。 柴油电力机车可能并不总是被认为是HEV，没有船上的能量存储，除非它们通过集电器短距离供电（例如，在具有发射限制的隧道中），在这种情况下它们被更好地分类为双重 – 模式载具。
海洋和其他水上设施
对于已经柴油发电的大型船只，升级混合动力车可以像添加大型电池组和控制设备一样简单; 这种配置可以为操作员提供燃料节省并且对环境更敏感。
飞机
波音公司表示，对于亚音速概念，混合动力发动机技术是一个明显的赢家。 混合动力电动推进器有可能缩短起飞距离并降低噪音。 AgustaWestland Project Zero是一款旨在混合动力的飞机。
DA36 E-Star是由西门子，钻石飞机和EADS设计的飞机，采用串联混合动力系统，螺旋桨仅由西门子70千瓦（94马力）电动机转动。 目的是将燃料消耗和排放降低多达25％。 车载40马力（30千瓦）的Austro Engines Wankel旋转发动机和发电机由于发动机体积小，重量轻和功率重量比高而提供电力。 电动机还使用存储在电池中的电力来起飞和爬升，通过消除发动机来减少声音排放。 采用汪克尔发动机的系列混合动力系统将飞机重量减轻了100公斤。 DA36 E-Star于2013年6月首次飞行，这是该系列混合动力系统首次飞行。 钻石飞机声称使用汪克尔发动机的技术可扩展到100座飞机。