混合动力汽车是具有内燃机（通常是汽油）和电动机的汽车，其减少内燃机的工作量并因此减少燃料消耗和排放。

例如，有一辆汽车结合了内燃机和电动机，实际上是一种由燃料燃烧产生的动能驱动的电动汽车。 这是柴油电力机车和发电机中最普遍的型号。

尽管混合动力汽车的污染程度低于仅燃烧汽车，但与污染物排放的差异相比，其成本较高。 目前，只有昂贵的汽车才有这种技术。但预测随着时间的推移技术会变得更便宜。

政府试图将这项技术用于公共交通工具，例如公共汽车，以改善大型城市中心的空气质量，这种情况正在恶化。 它们与无轨电车不同，因为它们没有架空电线来提供电力，并且可以在任何地方流通; 无轨电车只能在支持存在的地方旅行。

杂交种的分类

混合动力汽车有三种类型：

在第一辆混合动力汽车中，爆炸发动机负责汽车的运动，电动汽车是一种额外的辅助工具，可以提高汽车的性能。 这种类型广泛用于小型汽车，被称为并联混合动力（例如本田Insight）。
使用的另一种方法是负责汽车运动的电动机，其中爆炸发动机仅移动发电机，该发电机负责产生汽车移动和给电池充电所需的能量。 通常大型汽车使用这种系统，称为混合动力系列。
第三种是混合混合系统，它将系统的各个方面与并联系统相结合，旨在最大限度地发挥两者的优势。 该系统为车辆的车轮提供动力并使用发电机同时发电，这与简单并联配置中发生的情况不同。 根据负载条件，可以仅使用电气系统。 允许两个发动机同时运行（例如丰田普锐斯）。

混合动力汽车的优点
混合动力汽车的内燃机通常可以比相应的普通汽车更小更轻。 如果需要大量电力，两个电机可以同时驱动。 然后可以根据汽车的平均功率要求确定内燃机的尺寸，而不是根据汽车的最大功率要求。
当汽车减速时，能量可以转换为电能，从而为电池充电。 在普通汽车中，这种动力会像热一样浪费。
混合动力汽车的油耗通常低于普通汽车。 当汽车用于驾驶城市和中小型车辆时尤其如此。

电热推进
混合动力汽车的主要优点是消除了从静止状态开始需要的缺陷（在传统的吸热机动车辆中通过摩擦和第一档实现），这些缺陷受到物理惯性定律的影响，即使在几乎速度下也需要扭矩当循环热力发动机需要最小速度状态以提供非零扭矩时为零。 蒸汽机和电动发动机在从静止状态开始时不会出现特别的问题，这与吸热发动机不同，吸热发动机具有这样的临界性（在汽车开始时它代表了对其发展的最大制动）。

在具有电耦合吸热发动机的汽车中，两个发动机适合共存，因为它们具有恰好这种互补特性。 内燃机以可接受的效率转换燃料的化学能（具有相当大的能量密度并且容易从供应网络获得），特别是在一些操作点（低速时电更有效，高吸热） 。

相反，电动机以更高的效率和多功能性转换为小量的船上可用能量。 每台电机本身都可以在牵引和发电（以及两个方向）上工作，因此每辆混合动力汽车都试图通过减速机利用电动机“制动”（通过KERS系统“反电动势”）。 ），产生能量，否则以制动器中的热量形式消散。 另一个优点是，即使在短距离的高速下，也可以在加速需要时支持来自电动机的吸热式发动机。

可以使用也可以同时使用的各种设备来存储电能。

电池：它们的能量密度低于燃料的能量密度，它们的大小可以累积最大能量，交换最大功率或在两个极端之间进行折衷。 电池与分布在其中的电化学过程一起工作，并且控制所有条件（例如温度）以尽可能地限制电极和电解质的衰减并非易事。
超级电容器：与电池相比，它们具有较低的能量密度，但可以产生并获得更高的功率。 它们基于更可控的物理过程。
电动飞轮：能量存储为由电机驱动的飞轮的动能，它是一个完全机械的过程，并且存在仍然不同于以前的控制问题。

根据杂交程度（电力推进相对于总安装功率的功率）和混合动力推进系统存储电力的能力，一些杂交水平是非正式定义的：

杂交完全（全混合动力），当电力系统例如单独能够在标准化驾驶循环中推进车辆时，同时无视电池的自主性
轻微杂交（轻度混合），当纯电动操作模式不能跟随标准化的完整驾驶循环
最小杂交（最小杂交），通常与提供启动和停止系统的传统推进相混淆，其特征在于纯电模式中的距离减小和杂交程度降低。

具有停止和起动功能的车辆也被不恰当地称为“微型混合动力车”，但是这种功能（许多混合动力车辆的典型特征）是通过传统部件获得的，当然不是使用不同的推进系统。

热电机和电机的集成有两种主要的结构方案：串联混合和并联混合。 两者的结合产生了混合混合物。

混合系列
这项技术，也称为“增程器”，与柴油电力机车非常相似。 在这种类型中，热力发动机没有连接到车轮，它的任务是产生电流以给电动机提供动力，从而将其转换成运动，而多余的能量用于给电池充电。

在需要大量能量的时候，它来自热机和电池。 由于电动机能够在很大的转速范围内运行，因此该结构允许消除或减少对复杂传动的需要。 由于这个原因，它将允许使用更高效的涡轮发动机而不是替代，实际上替代内燃机的效率随着转数的变化而变化，在混合动力系统中，热力发动机的转数被设定为获得始终保持最高效率，无加速或减速; 涡轮发动机将以更高的效率利用这种特性。 鉴于这种情况并且为了补偿进一步的能量转换，可以使用与总体系相比具有非常窄的开采/操作带的热力发动机（发电机），因此它具有比传统热力发动机更高的效率，至少在该范围的制度中，理想情况下是涡轮发动机。

在一些原型中，为每个车轮安装了小型电动机。 这种配置的显着优点是它可以控制输送到每个车轮的动力。 可能的目的可以是简化牵引力控制或插入/停用全轮驱动。

该系列混合动力车的主要缺点是与高速和恒速条件下的唯一热力发动机相比，效率严重下降（例如在高速公路上制造130公里/小时）。 这是由于在热 – 电 – 运动转换部分中能量损失而在直接传输中不会发生这一事实。 并联混合中不存在该缺点。 对于需要连续制动的车辆而言，混合动力系列是最有效的，例如特雷克斯33-19“Titan”，日立EH5000 ACII，利勃海尔T 282B和BelAZ 75710。

许多型号的混合动力车配备了一个按钮来关闭热机。 该功能特别适用于受限交通区域的交通。 自主权仅限于电池充电; 但是，按下相同的按钮可以重新激活热机。 在停止期间，热力发动机也会自动关闭。

并联混合动力
这种架构是混合动力汽车中使用最多的架构。 其特征在于机械动力耦合节点，由此两个电动机（电动和热动）为车轮提供扭矩。 热机也可用于在需要时为电池充电。 机械结的构造及其在推进系统内的位置用于区分并联的预变速器混合动力车（变速箱上游的电动机），变速器后（变速箱下游的电动机）和后轮（两个车轴具有两个机械独立的发动机，因此联轴器由道路组成）。 并联混合动力可以进一步根据两个发动机在提供动力时的平衡来分类。 在大多数情况下，例如，内燃机是主要部件，并且电动机具有在需要时（主要在起动，加速和最大速度下）提供更大功率的简单功能。

大多数项目将大型发电机和电动机组合在一个单元中，通常位于内燃机和变速器之间，代替飞轮，取代起动电机和交流发电机以及飞轮。 通常变速箱是自动连续的（考虑到在任何情况下电动起动都会消除第一档，在许多情况下是第二档，而在最近的配方中，第三和第四档确定单个档位，不需要每个档位差动传动的类型）。

优点在于消除低速档（消耗更多燃料的那些）和使用静止或缓慢移动的车轮的消耗。 它还允许较低的位移，因为在最大速度下，热力发动机可由电动机支撑（即使只有几公里）。 这使得车辆适合城市节奏而不是长途高速公路旅行。

并联式混合动力
混合式混合动力车的特征在于机械节点，如在并联混合动力车中，以及电气节点，如在串联混合动力车中。 像后者一样，他们有两台电机。 实现这种双耦合的建设性方式可以变化。 丰田普锐斯的结构给出了一个相对简单的例子，它通过行星齿轮系和变速箱的组合实现了热力发动机，两个电机和最终传动轴之间的机械耦合。 普锐斯和其他拥有相同结构的丰田汽车从1997年到2017年的1000万辆汽车的成功使这一计划最为普及。

能源管理
各种转换器（内燃机，电动机，变速器）和蓄电池（电池，超级电容器）之间的能量流动管理，以响应驾驶员给定的动力需求（扭矩和速度）是监督控制器的任务。 。 相对于传统的扭矩控制结构，该控制器（典型地是混合动力车辆）被放置在驾驶员的解释算法（扭矩请求中的加速度和制动踏板的位置的变换）与个人的那些控制之间的中间位置。部件（发动机，变速器，制动器）。 管理算法

迄今为止开发的能源管理算法属于两个不同的类别，可能采用混合方法：

启发式策略，基于各个级别的规范转换以及由设计者经验决定的经验规则
基于最优控制数学算法应用的优化策略。

环境问题

燃料消耗和减少排放
与传统的内燃机车辆（ICEV）相比，混合动力车辆通常实现更高的燃料经济性和更低的排放，从而产生更少的排放。 这些节省主要通过典型混合设计的三个要素来实现：

依靠发动机和电动机来满足峰值功率需求，从而使发动机尺寸更小，更适合平均使用而非峰值功率使用。 较小的发动机可以具有较少的内部损失和较轻的重量。
具有显着的电池存储容量来存储和重新使用重新捕获的能量，尤其是在城市驾驶循环中典型的停车和走动交通中。
在制动期间重新捕获大量能量，这些能量通常被浪费为热量。 这种再生制动通过将一些动能转换成电能来降低车速，这取决于电动机/发电机的额定功率。

其他技术不一定是“混合”特征，但在混合动力汽车上经常出现，包括：

使用阿特金森循环发动机代替奥托循环发动机，以提高燃油经济性。
在交通停止期间或在滑行期间或在其他空闲时段期间关闭发动机。
改善空气动力学; （部分原因是SUV的燃油经济性如此糟糕是对汽车的拖累。箱形汽车或卡车必须施加更大的力才能在空气中移动，从而对发动机施加更大的压力，使其更加努力工作）。 改善汽车的形状和空气动力学是帮助提高燃油经济性并同时改善车辆操控性的好方法。
使用低滚动阻力轮胎（通常制造轮胎以提供安静，平稳的驾驶，高抓地力等，但效率优先级较低）。 轮胎引起机械阻力，再次使发动机工作更加困难，消耗更多燃料。 混合动力汽车可以使用比普通轮胎更充气的特殊轮胎并且更硬或者通过选择胎体结构和橡胶化合物具有更低的滚动阻力，同时保持可接受的抓地力，因此无论动力源如何都改善燃料经济性。
在需要时为a / c，动力转向和其他辅助泵提供电力; 与使用传统发动机皮带连续驱动它们相比，这减少了机械损失。

这些特征使得混合动力车辆特别适用于频繁停车，滑行和空转时段的城市交通。 此外，与传统发动机车辆相比，噪音排放降低，特别是在空转和低运行速度下。 对于连续高速公路使用，这些功能在减少排放方面的作用要小得多。

混合动力汽车排放
今天的混合动力汽车排放量接近或甚至低于EPA（环境保护局）规定的建议水平。 他们建议的典型乘用车的建议水平应相当于5.5公吨二氧化碳。 三款最受欢迎的混合动力汽车 – 本田思域，本田Insight和丰田普锐斯，通过生产4.1,3.5和3.5吨标准，使二氧化碳排放量大幅改善，从而使标准更高。 混合动力汽车可将烟雾形成污染物的空气排放减少高达90％，并将二氧化碳排放量减少一半。

与传统汽车相比，制造混合动力汽车需要更多的化石燃料，但在运行车辆时减少的排放量超过了这一点。

混合动力汽车电池的环境影响
尽管混合动力汽车比传统汽车消耗更少的燃料，但是混合动力汽车电池的环境损害仍然存在问题。 今天，大多数混合动力汽车电池是两种类型之一：1）镍金属氢化物，或2）锂离子; 两者都被认为比铅基电池更环保，后者构成了当今汽油起动电池的主体。 有许多类型的电池。 有些毒性比其他毒性毒性大得多。 锂离子是上述两种中毒性最小的。

目前在混合动力车中使用的镍氢电池的毒性水平和环境影响比根据一种来源的铅酸或镍镉等电池低得多。 另一个消息来源声称镍金属氢化物电池比铅电池毒性大得多，而且回收它们并安全处理它们也很困难。 通常，各种可溶性和不溶性镍化合物，例如氯化镍和氧化镍，在鸡胚和大鼠中具有已知的致癌作用。 NiMH电池中的主要镍化合物是羟基氧化镍（NiOOH），其用作正极。

锂离子电池因其在混合动力电动汽车中的应用潜力而备受关注。 日立是其发展的领导者。 除了体积更小，重量更轻外，锂离子电池还具有提高充电效率，无记忆效应等特性，有助于保护环境。 锂离子电池具有吸引力，因为它们具有任何可充电电池的最高能量密度，并且可以产生超过镍氢电池的三倍的电压，同时还存储大量电力。 与电池寿命大致相当于车辆寿命相比，电池还可以产生更高的输出功率（提高车辆功率），提高效率（避免浪费电力），并提供出色的耐用性。 此外，锂离子电池的使用降低了车辆的总重量，并且还实现了比石油动力车辆提高30％的燃料经济性，从而减少了二氧化碳排放，有助于防止全球变暖。

充电
有两种不同的充电水平。 一级充电是一种较慢的方法，因为它使用120 V / 15 A单相接地插座。 二级是一种更快的方法; 现有的2级设备可提供208 V或240 V（最高80 A，19.2 kW）的充电。 它可能需要专用设备和家庭或公共单元的连接装置，尽管特斯拉等车辆在船上装有电力电子设备并且只需要插座。 锂离子电池的最佳充电窗口为3-4.2 V.使用120伏家用插座充电需要几个小时，240伏充电器需要1-4小时，快速充电大约需要30分钟才能达到80％充电。 三个重要因素 – 充电距离，充电成本和充电时间为了使混合动力车能够运行，汽车必须执行制动动作以产生一些电力。 当汽车加速或爬上斜坡时，电力最有效地排出。 2014年，混合动力汽车电池只需一次充电即可在70-130英里（110-210公里）的范围内运行。 目前，全电动汽车的混合动力电池容量为4.4 kWh至85 kWh。 在混合动力汽车上，目前电池组的功率范围为0.6kWh至2.4kWh，这代表了混合动力汽车的电力使用差异很大。

原材料增加成本
混合动力汽车制造中使用的许多稀有材料的成本即将增加。 例如，稀土元素镝需要在混合动力推进系统中制造许多先进的电动机和电池系统。 钕是另一种稀土金属，是永磁电动机中的高强度磁铁的关键成分。

世界上几乎所有的稀土元素都来自中国，许多分析师认为，到2012年，中国电子制造业的整体增长将消耗这一全部供应量。此外，中国稀土元素的出口配额导致未知量的供应。

目前正在开发一些非中国来源，如加拿大北部先进的Hoidas湖项目以及澳大利亚的Mount Weld。 然而，进入门槛很高，需要数年才能上线。

燃油经济性
混合动力汽车的燃油经济性源于一些因素：

减小燃烧发动机的尺寸：在没有电动机的情况下，最大可用功率取决于更大的电动机，这会消耗更多的动力并消耗更多的燃料。 另一方面，当人们可以依靠电动机时，可以采用尺寸适合中等功率的内燃机，因此更小。
使用阿特金森循环，提供比奥托循环更高的能源效率。
制动功率的再生制动部分是电磁的并且将动能转换成可以存储的电能。
在电动机功率足够的情况下（例如交通拥堵），发动机停机燃烧，这可以防止内燃机在低于能量有用的比例（总能量 – 消耗的能量）的点以下工作。
捕获太阳能或风能的可能性。

营销
汽车制造商每年花费约800万美元用于销售混合动力汽车。 在众多汽车公司的共同努力下，混合动力行业销售了数百万辆混合动力车。 丰田（Toyota），本田（Honda），福特（Ford）和宝马（BMW）等混合动力汽车公司齐聚一堂，创造了由华盛顿游说者推动的混合动力汽车销售运动，以降低世界排放量，减少对石油消费的依赖。 2005年，销售额超过了200,000辆混合动力车，但回想起来，全球汽油消耗量每天减少200,000加仑 – 仅为每天3.6亿加仑汽油消耗量的一小部分。 根据布拉德利伯曼（Bradley Berman）一度推动改变一体混合动力的作者，“冷经济学显示，除了20世纪70年代的短暂飙升之外，天然气价格仍然非常稳定且价格便宜。燃料继续代表其中的一小部分。拥有和操作个人车辆的总成本“。 其他营销策略包括绿化，这是“对环境美德的不合理占用”。 Temma Ehrenfeld在新闻周刊的一篇文章中解释道。 就汽油消耗而言，混合动力车可能比许多其他汽油发动机更有效，但就绿色而言对环境有益是完全不准确的。 混合动力汽车公司如果期望真正走向绿色，还有很长的路要走。 根据哈佛商学院教授西奥多·莱维特（Theodore Levitt）所说的“管理产品”和“满足顾客的需求”，“你必须适应消费者的期望和对未来愿望的预期。” 这意味着人们购买他们想要的东西，如果他们想要一辆省油的汽车他们购买混合动力汽车而不考虑产品的实际效率。 奥特曼称之为“绿色近视”，因为营销人员专注于产品的绿色而不是实际效果而失败。 研究人员和分析师表示，人们对新技术以及更少填充的便利性感兴趣。 其次，人们发现拥有更好，更新，更闪亮，更所谓的绿色汽车是有益的。 在混合动力汽车公司成立之初，汽车公司通过使用顶级名人，宇航员和热门电视节目向年轻人推销混合动力汽车。 这使得混合动力车的新技术成为许多人获得的地位，也是必须冷静甚至是当时的实用选择。 拥有混合动力车的许多好处和地位很容易让人觉得这是正确的事情，但事实上可能并不像它看起来那么绿。

激励
2014年5月，圣保罗市批准了第15,997 / 14号法律，该法规定，在该市安置的电动汽车，混合动力汽车和氢电池可获得50％的IPVA支付，这相当于该部分的责任。城市，因为税是国家。 IPVA的回报限于10,000雷亚尔，价值5年。 这辆车的成本不会超过15万美元。 这些具有替代推进力的汽车也将免于圣保罗车辆的轮换。 市政厅有30天的时间来规范法律并详细说明如何实现。 圣保罗的立法旨在刺激其他巴西城市采用类似政策。 到2014年9月，联邦政府仍然可以选择制定鼓励该国电动汽车和混合动力汽车的政策。 2013年7月，全国汽车制造商协会（Anfavea）提交了一份提案，以便在巴西向开发，工业和外贸部（MDIC）销售和开发这些模型。

普及率
虽然目前美国混合动力车的采用率很小（2011年新车销量的2.2％），但2011年日本新车销量的比例为17.1％，而且随着时间的推移它可能会非常大。随着学习和规模效益的提高，提供更多的模型并增加成本。 但是，预测差异很大。 例如，长期以来对混合动力车持怀疑态度的Bob Lutz表示，他预计混合动力车“永远不会超过美国汽车市场的10％”。 其他消息人士也预计美国的混合普及率将在多年内保持在10％以下。

截至2006年，更乐观的观点包括预测混合动力将在未来10到20年内主导美国和其他地区的新车销售。 Saurin Shah采用的另一种方法是检查混合动力汽车和电动汽车的四种类似物（历史和当前）的渗透率（或S曲线），以试图判断汽车库存在混合和/或电气化中的速度。美国。 这些类似物是（1）20世纪初美国工厂的电动机，（2）1920 – 1945年期间美国铁路上的柴油电力机车，（3）美国引进的一系列新的汽车特征/技术过去五十年，以及4）过去几年在中国购买电动自行车。 这些类似物共同表明，混合动力汽车和电动汽车至少需要30年时间才能捕获80％的美国乘用车库存。

欧盟2020年监管标准
根据欧盟委员会的一份新闻稿，欧洲议会，理事会和欧盟委员会已达成协议，旨在到2020年将二氧化碳乘用车的平均排放量降至95克/公里。

根据发布，该协议的关键细节如下：

排放目标：根据委员会的建议，该协议将使新车的平均二氧化碳排放量从2020年减少到95克/公里。 这比2015年强制性目标130克/公里减少了40％。 目标是每个制造商的新车队的平均值; 它允许原始设备制造商生产一些排放低于平均水平的车辆和一些排放更多的车辆。 2025年目标：要求委员会在2015年底之前提出进一步的减排目标，以便在2025年生效。该目标将符合欧盟的长期气候目标。 低排放车辆的超级信誉：该法规将为制造商提供额外的激励措施，以生产二氧化碳排放量为50克/公里或更低的汽车（这将是电动或插电式混合动力汽车）。 这些车辆中的每一辆将在2020年计为两辆车，2021年为1.67辆，2022年为1.33辆，然后从2023年起计为一辆车。 这些超级信用将帮助制造商进一步降低其新车队的平均排放量。 然而，为了防止该计划破坏立法的环境完整性，每个制造商将有超过200克/公里的上限，超级信用卡可以在任何一年对其目标做出贡献。