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燃油、纯电动、油电混合……各类汽车动力都希望成为最受用户青睐的动力技术。从汽车发明之初起，这一场“电与油之歌”就已经拉开序幕。 近两年有越来越多新能源和混合动力的车型问世，于是汽车的动力也成为人们购车时要考虑的因素之一。有人喜欢传统汽油车的动力和驾驶体验，但对油耗成本和尾气排放还是有所顾忌。有人向往特斯拉这样的纯电动汽车，但一方面是高昂的价格，另一方面是公共充电设施不够完善带来的旅程焦虑，因为无论是跑长途还是在城市道路中堵车，剩余电量都会让人心惊胆战（当然如果有自家车库，还是可以自行安装家用充电设施，前提同样是有钱）。 对于大多数普通人来说，兼具环保、性能以及价格优势的混合动力汽车也许是个不错的选择，比如前段时间问世的卡罗拉双擎。在启动和低速时仅由电动机驱动，较低转速下电动机充沛的动力和扭矩带动车辆快速起步；随着速度的提升，发动机介入工作驱动汽车，通过PCU动力控制系统对发动机和电动机动力调配使发动机长时间保持最高效的工作状态并用富裕的电能为电池充电；而当我们减速或刹车时动能回收系统将刹车的能量转化为电能为电池充电。经过这样不同行驶状态下的动力调配，使得车辆的油耗明显降低，卡罗拉双擎的油耗仅为4.2L/100km(官方数据)，显然更具优势。 卡罗拉双擎这样不需要外接充电的HEV车型使用体验更接近汽油车，同时与普通汽油车相差不大的售价也更有利于混合动力技术的普及。 有趣的是，这三种动力并非直到今天才共同出现。人们从汽车发明之初就在尝试不同的动力类型，回顾起来，精彩程度堪比权力的游戏。 各类汽车动力都希望能登上王座，成为最受用户青睐的动力技术。 在汽车发展初期动力形式多种多样，除了内燃机外，蒸汽机和电动机都占有很大的比例。瓦特改良蒸汽机以后，在1770年，就出现了以蒸汽机为动力的车辆。作为最早出现的角色，蒸汽机虽然笨重且效率低，早期时速仅3.5km/h，但随着技术逐渐改进，得到了广泛采用。同时由于车辆对于更小体积和更高效率的需求，人们也开始尝试设计新型的发动机。 1875年的蒸汽机车L'Obéissante可承载6-12人，最高时速可达60km/h 1827年，斯洛伐克-匈牙利的牧师阿纽什·耶德利克制作了第一个具有转子、定子和换向器的电动机并在第二年利用它制作了一辆小车。在1832年到1839年之间苏格兰人罗伯特·安德森制造了第一辆电动车，由非充电电池供电。1859年，法国人加斯顿·普兰特发明了可充电铅酸蓄电池，随后电动车技术开始快速发展。 1884年托马斯·帕克制造的电动车搭载了容量更高的可充电蓄电池 1860年，比利时人里诺发明了煤气发动机。发动机使用电池和感应线圈产生电火花将煤气和空气的混合气点燃爆发来获取动力，这种发动机有气缸、活塞、连杆、飞轮等机构。可看作是内燃机的初级产品。 1861年法国工程师德罗沙提出了四冲程循环，即进气、压缩、作功、排气。这种循环被尼古拉斯·奥托在1876年工程化，工程机的热效率是当时蒸汽机的两倍。随着石油工业的逐渐发展，1884年发明家爱德华·巴特勒制造了第一台汽油发动机。1885年目前主流公认的第一辆汽车“奔驰一号”即使用四冲程发动机。1892年，鲁道夫·狄塞尔发明压缩气体在高温下直接压燃燃料的发动机，即现在柴油机所采用的狄赛尔循环发动机。 奥托循环内燃机成为后来汽油车的最主要动力形式 由于早期的内燃机的热效率低，性能较差，电动车电池笨重且续航里程短，于是在当时就有了混合动力的想法，1900年，路德维希·洛纳与费迪南德·保时捷推出了第一台混合动力原型车，它在电动车的基础上增加了两台单缸机作为发电机，不过这台车由于车身设计上的一些原因并没有量产。随后第二年他们继续推出了Mixte混动车型，其在电动车的基础上增加了一台5.5L 25马力的4缸发动机，操作起来也更加方便。Mixte以56km/h的速度刷新了多个奥地利的速度记录，并在1901年的Exelberg拉力赛中拿下冠军。 Lohner-Porsche Semper Vivus和Mixte混动汽车采用串联式混合动力 至此，20世纪汽车动力几大主角——蒸汽机、内燃机、纯电动、混合动力悉数登场。 在19世纪末20世纪初，电动机和蒸汽机技术比内燃机技术更实用，其销量也远超汽油车。在1900年，有40%的美国汽车采用蒸汽机，38%采用电动驱动，22%使用汽油动力。当时的电动车尽管价格更贵却大获成功，销量在1912年达到了顶峰。 1912年以后，随着电子启动器等新技术的问世提高了内燃机的技术水平，道路基础设施的完善使得人们对于车辆续航里程的需求上升，大型油田逐渐被发现，汽油价格大幅降低，同时受福特T型车的低价冲击，电动车和蒸汽机车的优势渐渐消失，人们更多的开始选择更便宜，更方便，续航里程更长的内燃机车，电动车和蒸汽机车的销量开始迅速下滑，到上世纪20年代以后，内燃机便几乎成为汽车唯一的动力形式。 现在随着石油资源越来越少、汽车排放的污染问题越来越被重视，人们一方面进一步改进发动机技术，另一方面也开始寻找更为清洁的替代能源作为未来汽车的动力，上世纪90年代开始，电动汽车、乙醇汽油、燃料电池等新能源汽车开始逐渐发展。尽管电动车有良好的技术基础，但是电池技术经过将近一个世纪的发展仍然无法满足使用需求，导致续航里程仍然很短且充电时间较长，易用性与内燃机车相差太多。 在这样的技术条件下，混合动力技术再次出现，其兼顾了汽油车成熟的使用体验，又通过电动机的辅助达到了很好的节油效果，1997年，丰田发布了第一款现代混合动力汽车普锐斯并取得了很大的成功丰田油电混合双擎动力车型全球累计销量至今已超过800万辆。随后，各个品牌的混合动力车陆续登场。 混合动力汽车技术较为成熟，普锐斯出租车已经在加拿大和美国运营很长时间 内燃机的输出功率和扭矩随转速的提升逐渐提升，并在较高转速的工作区间拥有最高的热效率，而电动机则在启动时即爆发最大功率和最大扭矩，并伴随转速的升高逐渐下降。混合动力车中内燃机和电动机不同的动力特性互补使车辆的使用感受和燃油经济性有了很大的提升，正如卡罗拉双擎低至4.2L/100km的油耗，对车主来说是巨大的成本优势。 混合动力汽车的动力系统结构 |
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