2015年9月，豐田汽車公司(以下簡稱為“豐田公司”)在美國的拉斯維加斯正式發(fā)布了全新的第四代普銳斯車型，引發(fā)消費者和業(yè)界的極大關注。隨著時間的推移，市場對新型普銳斯的期待逐漸升溫，作為豐田公司代表性的環(huán)保車輛，普銳斯再一次奪走了消費者的眼球。

新型普銳斯不僅外觀和內(nèi)飾，車輛的動力系統(tǒng)也進行了升級，不出意料地再次引發(fā)購買熱潮。至同年12月9日豐田公司在日本市場正式上市為止，日本市場上普銳斯的預訂數(shù)量高達6萬臺。

值此機會，本文將以普銳斯為主線，對混合動力車(以下簡稱為“混動車”)這種環(huán)保車作一概述。

1. 混動車原理

混動車，是一種同時裝備了化石燃料(包括汽油、柴油和液化石油氣)發(fā)動機(為避免混淆，以下簡稱為“內(nèi)燃機”)和電動機的車輛?；靹榆囍怨?jié)省能源，主要原因之一就在于車載電動機在車輛剎車和下坡需減速時，發(fā)揮發(fā)電機的功能，將車輛的動能(在某些特定場合如下坡，則包括勢能)轉換成電能(實際上是化學能)存儲起來，并作為車輛行駛時的動力來使用。通過這種手段保存能量、減少化石燃料的使用，來達到節(jié)能的目的。

從結構看，混動車中內(nèi)燃機和電動機的相互關系可以分成串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式三種。

1.1 串聯(lián)式混動車設計起來相對簡單，內(nèi)燃機運轉發(fā)電，存儲到蓄電池中，并驅動電動機運轉。車輛的行駛是用電動機來驅動的。

串聯(lián)式混動車結構簡單，控制系統(tǒng)也比較簡單。因內(nèi)燃機轉速和車輛速度無關，可以將內(nèi)燃機轉速保持在最佳燃燒效率的狀態(tài)下進行發(fā)電。同時，在剎車時車載電動機可以吸收車輛行駛時的動能，達到節(jié)能的目的。

但是，串聯(lián)式混動車也有很嚴重的不足：

首先是在同一輛車上必須同時裝載接近非混動車同等馬力的內(nèi)燃機、全功率電動機以及一組充電電池。這樣會加大整車重量。

另外，用化學能驅動內(nèi)燃機發(fā)電，然后電能以化學能形式保存到蓄電池中;車輛行駛時，再將蓄電池中的化學能轉換成電能驅動電動機。整個過程經(jīng)過多次能量轉換，不可避免地會產(chǎn)生損耗。

1.2 并聯(lián)式混動車用內(nèi)燃機和電動機同時驅動汽車，根據(jù)行駛狀況的不同，區(qū)別使用內(nèi)燃機或電動機。

如前所述，內(nèi)燃機在某一特定的轉速范圍內(nèi)，能夠保持最有效的功率輸出的狀態(tài)?？墒牵绻陬愃朴诔鞘械慕煌ōh(huán)境中經(jīng)常需要停車和反復啟動的狀態(tài)時，內(nèi)燃機是無法保持最佳的轉速的。內(nèi)燃機受結構的影響需要一定的響應時間：由于內(nèi)燃機中氣缸活塞、曲軸等為金屬制成，重量較大，所以當駕駛員踩下油門，到內(nèi)燃機轉數(shù)上升車輛加速會有一定的時間差。而電動機在增加電量的同時，就可以做出轉速增加的反應。另一方面，電動機在轉速為零時，其轉動力矩最大，隨著轉速的增高，其動力輸出將會下降。

并聯(lián)式混動車將內(nèi)燃機和電動機的長處有機地結合，同時盡量避開雙方的短處。在低速和啟動時，采用電機驅動，而當速度達到一定的程度，則切換為內(nèi)燃機驅動。其效率要高于串聯(lián)式混動車。

本田公司的i-MMD系統(tǒng)(使用車種：Insight等)就是一款典型的并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)(以下簡稱為“混動系統(tǒng)”)。

但是，并聯(lián)式混動車也是有其不足的。由于并聯(lián)式混動車的結構相對簡單，所以油耗相對較高。同時，并聯(lián)式從結構上看，必須在傳動系中加入離合器以接通或斷開內(nèi)燃機的動力輸出。這樣在行駛過程中，離合器的動作會產(chǎn)生沖擊，影響到行駛的平穩(wěn)性和舒適程度。另一方面，即使設置離合器，在某些行駛狀況下，也存在著有電動機拖帶內(nèi)燃機的現(xiàn)象，從而造成能量的損耗。

并聯(lián)式混動車在驅動時主要是以內(nèi)燃機為主，電動機為輔，似乎應該稱之為“電動助力汽車”。同時，由于并聯(lián)式混動車在啟動時需要單獨使用電機驅動，所以，并聯(lián)式混動車需要配置一個較大的電動機。

1.3 混聯(lián)式混動車兼具串聯(lián)式的不使用離合器、并聯(lián)式避開內(nèi)燃機低轉速高油耗域的優(yōu)點，是一種較為成熟的動力系統(tǒng)。本文所討論的主題——豐田普銳斯就是采用了混聯(lián)式混合動力內(nèi)燃機(THS-II)。

混聯(lián)式混動車在構造上，因具串聯(lián)式和并聯(lián)式兩種驅動系統(tǒng)的特點，所以，在其結構復雜的同時，在動力分配控制系統(tǒng)方面非常復雜。

在豐田的混動系統(tǒng)中，還采用了兩臺電動機：一臺是純驅動用電機，另一臺驅動和發(fā)電兼顧。這樣一來，在配置較小的車載電動機的同時，可以獲得較大的驅動動力。

如果做個比方(并不嚴密，僅用于比較說明)，在維持同等性能的前提下，

串聯(lián)式混動車需裝載：0.8份的內(nèi)燃機+1.0份的電動機

并聯(lián)式混動車需裝載：0.8份的內(nèi)燃機+0.8份的電動機

混聯(lián)式混動車需裝載：0.6份的內(nèi)燃機+0.6份的電動機

2. 普銳斯家族系譜

2.1 第一代普銳斯坎坷的登場

普銳斯首次登場，是在1997年12月。當時的筆者，并沒有意識到這種車型所應用技術的與眾不同。相反，之所以對其注目，是因為完全不同的兩個原因：

首先中控的速度表為數(shù)字式的，在20世紀末這簡直是屬于“黑科技”那一層次的。以至于剛剛接觸普銳斯時，曾擔心過不停變化的數(shù)字顯示，會不會導致開車時分心;

而更重要的一點是，該車是第一款將導航儀列為標配的大眾車。當時，雖然車載導航儀早已推出，但僅限于汽車用戶自行安裝。即使少數(shù)車型列為標配，也僅僅限于豐田的CELSIOR(后來發(fā)展成雷克薩斯LS系列)這樣的高檔大型車輛。普銳斯通過標準配備，第一次將導航儀變成了平民化的設備。從那以后，包括筆者在內(nèi)的駕駛員們，不必在中控臺的儲物箱中特意放一本地圖。一只眼睛看路，另一只眼睛看地圖的駕駛方式成為了歷史。

現(xiàn)在市場銷售汽車中，將液晶顯示屏放在中控臺中間的這種設計，其源流就是來源于第一代普銳斯。

當然，第一代普銳斯作為世界第一款量產(chǎn)型混合動力汽車，是有著很多獨到的技術的。比如，通過采用阿特金森循環(huán)(Atkinson cycle)發(fā)動機和電動機的混聯(lián)方式，創(chuàng)造性地解決了阿特金森型發(fā)動機在低轉速域功率低下，扭矩小的缺點，使油耗達到當時革命性的31.0公里/升(即3.22升/百公里)。

在外觀設計方面，因發(fā)動機所需進氣量較少，發(fā)動機艙蓋采用了當時很少見的從前方進氣口圓滑地過渡到風擋的獨特設計(其結果，第一代普銳斯的前大燈成為引人注目的大三角形狀)。同時，為減輕重量，輪轂采用鋁合金鍛造;而為減輕空氣阻力，輪轂蓋采用了塑料鑄造(這一點成為第二代、第三代普瑞斯的傳統(tǒng))。

不過，雖然第一代普銳斯采用了很多革命性的設計，其銷售量卻不盡人意。盡管豐田公司將其價格設定為“僅能買一只車載電池(源自普銳斯宣傳廣告)”的215萬日元，年間的銷售臺數(shù)也沒能超過2萬臺(后期年間銷售量不到1萬臺)。

但是，不管怎么說，第一代普銳斯作為開創(chuàng)混合動力環(huán)保車先河的車型，多多少少取得了市場的認可，為其后續(xù)車型的成長打下了堅實的基礎。

2.2 第二代普銳斯嶄露頭角

2003年9月，經(jīng)過幾年的醞釀和總結，第二代普瑞斯終于登場。

一般來講，為了維持用戶的認知度，新型車輛的外形和舊型車輛相比不會變化太多?？墒牵诙珍J斯采用了與初代完全不同的外形，彰顯著豐田公司一改故轍，不惜對原有車型動大手術的決心。

為面向海外市場，第二代普銳斯采取了大型化戰(zhàn)略：軸距增加到2,700mm，寬度也增加到1,725mm。因此在日本市場上進入了大型車這一層次。

第二代普銳斯采用了經(jīng)過改進的發(fā)動機組件THS-II(Toyota Hybrid System II)。雖然汽油內(nèi)燃機仍舊使用了原來的金屬模具壓鑄鋁水冷直排4缸汽油內(nèi)燃機，但最高轉速增加到5,000rpm。配套電動機的輸出功率也從33kW增加到50kW。由此，油耗達到35.5公里/升(2.82升/百公里)，創(chuàng)造了定員4人型號的汽車油耗的世界紀錄。

同時，第二代普銳斯采用了一系列世界上首次使用的新技術：世界上首款自動泊車系統(tǒng)、綜合橫向滑移和轉向助力功能的S-VSC系統(tǒng)、在無怠速狀態(tài)下，仍能使用電池電源進行空調的變頻空調系統(tǒng)(該系統(tǒng)后來成為豐田混動車的標配)、智能汽車防盜裝置等等。

最為特別的是，第二代普銳斯采用了感應鑰匙這一新技術，駕駛員可將鑰匙裝在口袋里，只要手搭車門把手就可自動解鎖，腳踩剎車同時按下電源開關，就可啟動車輛。就是從第二代普銳斯開始，電源開關刻意地做成和電腦的電源開關相同的形狀(連開關上的圖標都和電腦相同)，而達到淡化普銳斯汽油機車輛印象，突顯出其電子產(chǎn)品一面的目的。

由于第二代普銳斯充分汲取了初代普銳斯的經(jīng)驗教訓，同時大量采用了當時領先的新技術，因此在銷售方面取得了很大的成功。據(jù)統(tǒng)計，在2003年9月至2009年5月為止的銷售期間內(nèi)，第二代普銳斯共銷售130萬臺，銷售臺數(shù)為初代普銳斯的10倍以上。

同時，第二代普銳斯在海外市場也受到很高的評價：曾獲得過英國汽車雜志的大獎、2005年歐洲及北美地區(qū)的世界年度風云車等稱號。2004年度奧斯卡頒獎禮上，熱心于環(huán)保的明星們乘坐普銳斯登場，一時傳為美談。

在2009年第三代普銳斯開始銷售后，第二代普銳斯竟然在日本市場也同時銷售!這種罕見的現(xiàn)象也充分證明了第二代普銳斯的魅力。

2.3 第三代普銳斯的展翅騰飛

2009年5月，第三代普銳斯上市。

新一代普銳斯的發(fā)動機組件采用了附帶減速機構的THS-II。同時為改善高速領域的油耗狀況，采用了新型內(nèi)燃機和電動機。在豐田汽車中首次廢除冷卻泵皮帶而改用電動泵，減少了摩擦引起的能量損耗。在車體上引進了廢熱回收系統(tǒng)，減少了車輛暖風空調的能耗。在發(fā)動機組件中，用斜齒輪轉動，代替了原來的鏈條轉動，增加了傳動效率。

2011年12月19日開始，在四川一汽豐田(SFTM)長春豐越公司開始生產(chǎn)第三代普銳斯。

2012年1月底，第三代普銳斯推出了可用外接電源充電的插電式混動車(PHV)。同時，在這款車上，采用了可以通過智能手機進行充電管理和空調(冷風)操作、檢索充電樁位置、報告當前電池狀態(tài)等功能。豐田公司開發(fā)的免費App“TOYOTA friend”，對應了iOS和Android兩種平臺。

與插電式普銳斯相呼應的，是豐田公司將其納入了該公司開發(fā)的綜合管理電動車與住宅能量使用效率的系統(tǒng)——“豐田智能中心(Toyota Smart Center)”。通過這個系統(tǒng)，普銳斯用戶可以結合家庭用電狀況及電網(wǎng)供電狀況等外部因素，靈活掌握其充電時間表，以調整包括家庭用電在內(nèi)的整個電網(wǎng)的供需平衡。(詳情請參見拙文《豐田公司的電動車入網(wǎng)技術應用案例分析》中的相關內(nèi)容)

總體上看，第三代普銳斯在各方面都是一款相當不錯的混動車。其性能達到了這樣的程度：2014年2月，本田公司停止生產(chǎn)該公司混動車Insight。

本田混動車Insight的初代車型在1999年因普銳斯受好評而上市，卻因性能原因而于2006年下馬?？吹狡珍J斯的暢銷而在2009年推出改進的第二代，但在2014年復又因銷售臺數(shù)無法與普銳斯競爭而停產(chǎn)。

雖然Insight上上下下的命運，緣于性能的不盡人意，但反過來也可以認為是由于普銳斯的性能過于優(yōu)異，兩公司的混動系統(tǒng)性能差距較大。