1 研究的意义

混合动力汽车是集机电领域等多种技术于一体的产品。如果说，汽车发动机电控化是汽车的第一次技术革命，那混合动力技术可以称为汽车的第二次技术革命，这场革命必将引起汽车产业结构的调整^[1]。

随着进一步的城镇化、厂业化和全球化，世界范围内私人汽车数量的快速增长是必然的。但交通运输对石油的极大依赖，却使汽车快速发展带来的问题日益突出。这不仅在于地球上的石油资源有限，而且在于燃油制品产生的排放导致了气候变化、城市空气质量恶化和政治冲突等诸多问题。在可持续发展的条件下，为了保障人们对自然资源的持续使用，必须努力削减化石燃料的使用和减少碳排放。因此，未来的个人交通运输应当保障整个社会的自由度，促进整个社会的可持续机动性和经济的町持续增长和繁荣。为达到这些日的，研发由清洁、安全能源运行的交通工具^[2]。

所谓混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle)，是车上装有内燃机和电动机两种动力源。将产生动力的部件与电能储存元件以不同的方式结合起来，可以形成不同类型的HEV。简而言之，HEV就是将传统的内燃机(又称辅助动力装置APU)、电力驱动和储能装置结合在一起。还有由燃料电池发动机、电机和内燃机组成的三重混合动力汽车。不同结构的汽车中，牵引电机可能单独工作，也可与内燃机一起驱动车辆^[3]。

混合动力汽车的优势在于：采用混合动力后可按平均需用的功率来确定内燃机的最大功率，使内燃机在油耗低、污染少的最优工况下工作。当需要大功率时，由电池来补充内燃机功率的不足；汽车工作在低负荷时，内燃机富余的功率可发电给电池充电。由于内燃机可持续工作，电池又可以不断得到充电，故其续驶里程和普通汽车一样。另一方面，汽车制动、下坡、怠速时的能量可以通过电池方便地回收。在繁华市区，可以关停内燃机，由电池单独驱动，实现”零”排放。内燃机可以方便地为耗能大的空调、取暖、除霜等提供足够的动力，且可以利用现有的加油站加油，并让电池保持在良好的工作状态，不会发生电池的过充、过放问题，延长了电池的使用寿命，降低了使用成本^[4]。

2 混合式汽车发展历程

最早的混合动力电动汽车出现在1899年巴黎美术展览馆，它们是由比利时Liege的Pieper研究院和法国的Vendovelli与PIiesdy电动车公司分别制造的。Pieper电动车是一辆并联式的混合动力电动汽车，它装有一台由电动机和铅酸蓄电池组辅助的小型空冷汽油发动机。记录表明，当该混合动力电动汽车滑行或停车时，蓄电池组即由发动机予以充电；当所需驱动功率大于发动机额定值时，电动机即时提供辅助的功率。其电动车除了是最初两辆混合动力电动汽车中的一辆之外，又因其是第一辆并联式混合动力电动汽车，故无疑是混合动力电动汽车的开端^[5]。

20世纪90年代，美国斥巨资组织各大汽车公司和有关部门积极开展混合动力汽车的研究工作。1993年提出了旨在开发新一代高效节能汽车的PNGV计划。美国先进项目局于1993年订立电动汽车和混合动力汽车项目，出资2500万美元研究EV和HEV技术。随着PNGV计划的实施，美国三大汽车公司进行了一系列的整车技术开发和研制工作^[6]。

日本丰田公司在1997年推出混合动力电动轿车普锐斯，使用了丰田THS混合动力装置，并分别于2000年5月、2002年上半年、2009年完成了普锐斯轿车的三次改进，并于2012年推出插电式混合动力版的普锐斯轿车，截至目前已累计销售超过200万辆。日本本田公司开发的双座Insight混合动力电动汽车专为达到最大燃料经济性而设计，使用了本田IMA系统，自2001年开始批量投放日本和美国市场，名列2002年度美国环保署公布的最省油轿车名单榜首，截至目前本田混合动力汽车已累计销售超过80万辆^[7]。

通用汽车公司发布了比其他任何主要的汽车公司都更为详细的全系混合动力系统。最初由于客户选择，通用汽车公司在Silverado轻型载货汽车的曲轴上安装了42V集成式起动机发电机，并将该技术应用于2003年发布的Sierra轻型载货汽车车上^[8]。