超越父辈：下一代混合动力汽车堪称绝佳

混合动力汽车既可以提供安全可靠的运输，又可以消耗更少的燃料且生成更少的排放量。混合动力汽车的低耗油特性已得到公认，但因为一些相关和不相关因素的影响，要得到更广泛的认可则有些受挫。不过，变化已悄然进行。

 
混合动力汽车不断发展，对大众消费者的吸引力越来越强。混合动力汽车不再是超薄、四方且斯巴达式小礼品的设计。它们已经成为时尚、宽敞且功能强大的代表，可以与一些顶尖的汽车媲美。

混合动力汽车的技术已经改变和完善，并将持续更新和发展。新技术有望进一步提高效率及增强驾驶体验。下一代产品的设计将更注重清洁和美观。

漫长而曲折的前进之路

1997年，丰田普锐斯的发布标志着燃油汽车开始向全电动汽车过渡。事实证明，相比传统的汽车，使用电动汽车可以减少约50％的排放量，且使用电动马达、充电系统及停车时切断电源，可以延长汽车行驶里程。

对温室气体排放的关注是驱动混合动力汽车创新和发展的一大主要动力。由于燃油标准的出现及混合动力汽车减少了二氧化碳的排放，汽车排放的温室气体已急剧下降 (见图1)。

图1:1997年的排放曲线已经达到峰值，引入燃料标准和混合动力汽车后，曲线开始下降

化石燃料的不稳定性及能源价格的哄抬也推动了更有效替代技术的发展。许多领域如替代能源和混合动力汽车都是如此。由于石油价格的周期性，通过长时期拉低油价便可以成功地打压住竞争对手。

在过去的几年里，混合动力汽车已经在低油价周期中幸存下来。尽管大卡车和城市突击车的销量明显增加，但新一代的汽车未被石油所消耗，许多人仍记得天然气配给。也许，这就是为何混合动力汽车市场并未衰退，却呈蓬勃发展之势的原因。

如今，几乎所有的汽车公司都可以提供混合动力汽车，且行业领导者们还将进一步推动混合动力的发展。这可能是一件好事，因为油价可能再次上涨。

更好的技术意味着更好的销量

汽车通常被分为不同的类型，各类型的界限却时有模糊。此外，销售价格并不总能反映质量和可靠性。有些出于商业利益销售的汽车并非上乘产品。不过，新技术和新特性正在对它们进行包装。

从小型四方的超高里程环保汽车，到使用混合动力技术的大型卡车和SUV汽车，混合动力汽车可谓类型众多，范围广大。顶级小型车包括丰田、本田、雪佛兰、日产、现代等。顶级大型SUV汽车包括保时捷、特斯拉和雷克萨斯等。雷克萨斯、特斯拉和宝马等豪华车型也包括在内。

混合动力汽车和全电动汽车发展的关键创新点是电池技术，其是需要持续改进的第一大领域。目前为止，新发布的雪佛兰博尔特300km(200英里)里程汽车是最佳的产品。但这还不足以向大众推广全电动汽车。

就功率而言，最强汽车的功率可达100千瓦，但目前在其运行期间却无法进行维持。在城市和高速公路上，大多数汽车的行驶速度是7.5千瓦左右。轻载、天然气发动机通常效率较低(~ 20%)。混合动力则让一个更小、高效的发动机以最佳转速运行。这就意味着混合动力发动机的功率相当于燃气发动机功率的1/10~1/4。

这里有两种方法。其一，石油发动机只在最佳转速下运行来给电池充电，或提供实时的电力驱动。这是一种串行风格的混合动力，因为能量以串行的方式从气体到电动再到人动电能进行转换。大多数混合动力汽车都是串行的。

其二是并行方法。这里，燃气发动机不仅在轻负荷情况下对电池组进行充电，还可以将电力传输到传动系统。这样，虽然里程降低，但性能更佳。

这种并行的方法允许发动机和再生制动在下坡滑行或停止动作时给电池充电，但是平行的方法也意味着传动系统将更复杂成本更高，并且可能限制发动机的位置。丰田和本田已经建立了基于平行配置的模型。

两种设计方法都是可行的，但仍然取决于底层的电池技术。迄今为止，丰田公司主要销售镍金属——氢化物电池组，但正在向以锂为基础的能源电池过渡。锂是最高能量密度的最小金属。但随之而来的问题也很多。我们都听说过设备爆炸、着火，甚至因为锂电池而引起死亡的事件。不过，锂电池技术正不断发展。目前，丰田新发布的汽车可确保160000km(100000英里)的行驶里程。

实验室的新技术可以将每充电电池组的容量提高至800公里(500英里)，如果实现标准化，交换电池组可能是替代充电站基础设施的方法。充电站则变成了重新充电和替换电池的商店。如果手头有足够的充电电池组，便可以节省充电的时间。

未来电池技术的发展势必掀起电动汽车使用的潮流，这些汽车将可以即时充电，并安全地存储高能量密度。电动汽车的污染相当于一台调试得当的内燃机，混合动力汽车的污染相当于1/8，因此混合动力技术向电动汽车过渡时迈出了理想的一步。

然而，除非技术十分稳固，且基础设施到位，混合动力汽车将会持续很长一段时间。由于电动汽车在行驶一百英里过后，需要进行费时的重新充电或电池交换，因此混合动力汽车在相当长的一段时间内将保有立足之地。

改善的空间

电动机和动力传动系统之间的耦合可以产生更有效的驱动和充电特性。这是一个需要持续改进的方面。

大多数电动机的设计都是为了有效地产生扭矩和功率，因此，它们不像发电机设计那样对称。再生制动能量需要与电池充电技术进行良好的配对，而电池技术正在改变，再生制动也不断完善更新。

目前，制造商正在设计现代电动马达供混合动力汽车使用。预计性能将达到2500牛顿米扭矩和8000转速。技术成熟的汽车公司可以达到这一水平，且具有设计自定义电机/发电机的能力。谨记，必须控制好成本。

电力电子技术是关键。无论是否牵引电机或发电机刹车，超低电阻连接、电缆和电力控制系统如1200A电流都是非常重要的，尤其是工作电压在24VDC到750VDC之间时。

对于个别车辆可能需要特定的电缆，特别是负荷达到1200A时。大多数车辆都可以使用Amphenol V06G-E-M63C-8-N 这样的连接方案，其处理负荷高达800A(图2)。由于高额定电压(2.5 kv)，银线超低电阻接点可以在较低的电流中传输更高的功率。这样，当电压下降时，处理负荷高达1200A或更多。

图2:尽管这些连接器只能处理800A，但额定2.5 kV的事实意味着，可以在负载时使用功率调节来达到较高的功率水平。

幸运的是，大多数混合动力和电力电缆比1200A小得多。例如，电缆束如TE Connectivity 1648162-1提供4个75A、8-gauge电龙头及多个12-gauge和20-gauge的连接(图3)。

记住，将驱动电源与信号电源分开将意味着隔离。光电子隔离器也瞄准了下一代混合动力和电动汽车的需求，如B&B Smartworx 232SPOP4 4通道端口供电的光电子隔离器电源块。许多新汽车单片形式的光电子隔离器以及模块正瞄准混合动力控制、传感器访问、嵌入式通信、显示系统、视频系统、音频系统等需求。

全自动驾驶

不仅仅是混合动力汽车或电动汽车，许多令人兴奋的新功能和系统即将进入我们的汽车。在全自动指引的汽车问世时，您可能期待加热座椅。而全自动驾驶汽车则将改变一切。

福特正在使用高能量激光在积雪的道路上标记车道，以确保全自动驾驶汽车的可靠运行。丰田正在建造卫星汽车，通过卫星连接通信和导航。地面连接也被启用。

雷克萨斯重新定义了频繁停车操作，优化了驾驶和里程，旨在全自动驾驶和经济手动驾驶模式。沃尔沃S90不再需要跟随车辆进入自动驾驶模式。奥迪A4采用了更快的摄像头(60fps视频)进行检测，且视频显示更为清晰。

所有的车辆也将使用改进的音频和视频系统、WiFi、蓝牙、AI话匣、充电站以及其他消费者所需的物质体验。现代公司甚至使用增强现实系统来引导用户更换机油或保险丝。许多令人兴奋的设计正等着我们。

就像许多新技术一样，在成本低至足以批量生产及质量达到预期或授权以前，这些新特性仍然十分新奇。我们最终的目的是让这些新技术为大众服务。

某种程度上而言，我们可能不需要交警，特别是连驾驶员都没有，又何谈交警。这并非新奇事物，只是人们被机器取代了而已。