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插电式混合动力汽车

插电式混合动力汽车

插电式混合动力汽车（Plug-in hybrid electric vehicle，简称PHEV）是指可以使用外接电源给车载动力电池充电的混合动力汽车和新能源汽车，这类车型的动力系统既有燃油车的变速装置、发动机和油箱，也有纯电动汽车的电动机和动力电池，因此，其聚合了传统燃油车与纯电动汽车的优点（补能便捷且节能环保），并被广泛应用于家庭乘用车领域，以及物流、客车、公交车、货车等商用领域。此外，它还能通过混动模式增加车辆的续驶里程。

插电式混合动力汽车根据发动机耦合方式和驱动系统的结构不同，可以分为串联式（包含增程式）、并联式和混联式；根据驱动电机的数量，可以分为单电机车型和双电机车型。不管是哪一类的插电式混合动力汽车，都具备电量消耗、电量保持和补电三种工作模式。

插电式混合动力汽车的起源可以追溯到20世纪的开端，但受制于技术、环境等因素的影响，这类车型直到2008年才正式迈入量产阶段。

2022年，全球插电式混合动力汽车的销量为274万辆，中国的插电式混合动力汽车的销量就达到了151.8万辆。而在未来，随着插电式混合动力汽车所面临的技术问题得到进一步解决，插电式混合动力汽车的销量与市占率还将得到进一步提升。

发展历史

早期发展

1896年，全球第一台混合动力汽车-阿姆斯特朗辉腾问世，随后，在1900年，费迪南德·保时捷打造出了全球第一台插电式混合动力汽车Lohner-Porsche'Semper Vivus。Lohner-保时捷'Semper Vivus拥有44个单元的蓄电池、两台由 DeDion-Bouton 内燃机驱动的发电机，但由于便捷性没有内燃机汽车好，最终只生产了300台。

尽管包括插电式混合动力汽车在内的电动汽车的问世要比内燃机汽车更早，但由于电动汽车在当时存在续航里程短、价格较高等问题，所以，在20世纪20年代，这类车型逐渐被相对廉价且续航里程长的内燃机汽车所淘汰。直到20世纪70年代，石油危机爆发，插电式混合动力汽车等电动汽车又逐渐成为了汽车的主要发展方向。

发展提速

1971年，现代插电式混合动力电动汽车之父安德鲁·弗兰克（Andy Frank）博士开始了对混合动力以及插电式电动汽车的研究，并从1990年开始，带领着学生团队建立插电式电动汽车基础模型。

2001年，美国能源部成立了插电式混合动力汽车国家工程中心，并由电动汽车之父安德鲁·弗兰克担任主要领导者。

2002年，美国企业家、环保主义者和工程师建立(CalCars)组织，该组织是一个非营利性的插电式电动车宣传和技术开发组织，而且，该组织的创始人之一Felix Krammer是世界上第一个拥有插电式电动汽车的人。

2007年1月，通用汽车展示了可外接充电式混合动力电动汽车原型样车雪佛兰VOLT。同年9月，DOE(美国能源部)宣布出资2000万美元，与美国先进电池技术联盟(USABC)一道，共同支持3M、A123、Compact Power、Johnson Controls等几家公司，研究开发可外接充电式混合动力电动汽车电池技术，包括电池材料和电池单体技术。这一计划为期三年(2007-2009年），政府与企业的总投入达到3800万美元。

2007年11月，丰田汽车公司向加利福尼亚大学交付首批2辆可外接充电式混合动力型Prius电动轿车，开始对可外接充电式混合动力电动汽车技术进行全面评估，并宣布将于2020年国内汽车销售实现电动汽车和混合动力汽车占到50%。

2008年，DOE(美国能源部)宣布了Plug-in混合动力汽车技术的研发与示范计划，这项计划DOE将投入3000万美元用于支持Plug-in混合动力汽车的设计开发，并将在不同地区开展车辆道路运行试验。同年，全球第一款插电式混合动力量产车—比亚迪F3DM正式上市，其搭载了比亚迪第一代DM技术，但市场口碑表现一般。

2009年1月，中国财政部联合科技部发布《关于开展节能和新能源汽车示范推广试点工作的通知》，并以附件形式发布了《节能与新能源汽车示范推广财政补助资金管理暂行办法》，明确中央财政将对购置节能与新能源汽车给予补助，从此拉开了中国新能源汽车补贴时代的帷幕。同年，德国提出电动汽车开发计划，将投入10亿欧元投入电动汽车的研究与开发，以及市场示范项目的建立和推广。

2012年7月，中国正式发布了《节能与新能源汽车发展规划(2011-2020年)》，该规划中提出：纯电动汽车和插电式混合动力汽车到2015年累计产销量争取达到50万辆，可见中国政府大力发展纯电动汽车和插电式混合动力汽车的态度。

2013年9月，苏格兰官方正式公布了”转变苏格兰：电动汽车普及路线图“计划，并承诺到2030年，电动汽车、插电式混合动力汽车等环保车型在城市交通中所占比例会达到一半。

2018年，大众电动车战略的目标电动车销量已占到车型总销量的30%。

2021年，比亚迪L3发布DM-i超级电混系统，该系统是以电为主的混动技术，可实现亏电油耗低至3.8L/百公里，可油可电综合续航里程突破1200公里，百公里加速时间比同级别燃油车快2-3秒。

2022年4月，比亚迪官宣停产燃油车，成全球首家停产燃油车的车企，且未来将专注于纯电动和插电式混合动力汽车业务。同年8月，美国加州空气资源委员会（CARB）投票通过一项新规，决定从2035年开始全面禁止在加州销售燃油车，届时所有新车都必须是电动汽车或插电式混合动力汽车。

经典车型

基本结构

汽车主要由动力系统、底盘、车身和电气设备四大部分组成，而插电式混合动力汽车则是在动力系统相较于其它类型的汽车存在明显差异。

插电式混合动力汽车的动力系统主要由发动机、电机、动力电池、充电器等组成，其中：

发动机

若是串联式插电式混合动力汽车，发动机主要用作带动发电机或当作增程器来使用；如果是其它动力结构的插电式混合动力汽车，那么发动机则是多出了直接驱动车辆行驶的功能。

电机

插电式混合动力的电机主要有发电机和驱动电机，其中，发电机为能量转化设备，主要功能就是将机械能转化为电能；而驱动电机则是在再生制动时会参与发电，其它工况均是在承接来自于发动机、发电机或动力电池的能量，并将能量用来驱动车辆行驶。

在插电式混合动力汽车的整车系统结构中，电机作为能量输出以及回馈部件，并同时起着驱动、发电两个作用，因此成为了整车重要的执行部件之一，并需要具有高功率密度以及高瞬时功率的特性。

插电式混合动力汽车的驱动电机大多为体积小、高功率密度和能量利用效率高的永磁同步电机。

动力电池

动力电池的作用为储存能量，以及为驱动电机提供能量；现阶段，插电式混合动力汽车常见的动力电池类型主要有铅酸电池（原材料来源丰富、价格适中、制造工艺简单）、镍氢电池（能量密度、循环寿命高）、锂电池（体积小、质量能与质量功率高）和超级电容（种电容量可达数千法拉的电容器）。

充电器

一种利用车载充电器连通外部充电设施，并给动力电池充电的装置。

工作模式

插电式混合动力汽车的工作模式主要受动力电池的荷电状态影响，并根据动力电池的荷电状态，分为电量消耗、电量保持和补电三种模式。

电量消耗

电量消耗模式被细分为“电量消耗-纯电驱动模式”和“电量消耗-混合驱动模式”。其中：

电量消耗-纯电驱动模式是指由动力电池给驱动电机提供能量，并由驱动电机单独驱动车辆；此时发电机属于关闭状态，动力电池是唯一的能量源，对应的汽车行驶工况一般为起步和低速行驶。

电量消耗-混合驱动模式是指发动机和电机同时工作，动力电池提供整车功率需求的主要部分，发动机用来补充动力电池输出能量不足的部分，直至电池的荷电状态达到最小允许值；该模式通常出现在高速行驶、加速和爬坡工况。

电量保持

当动力电池的电量消耗到一定程度时，汽车将自动进入电量保持模式，此时将由发动机驱动汽车行驶（增程式插电式混动车型除外，因其发动机不直接驱动，只作为增程器），动力电池的电量基本保持不变，并适用于所有行驶工况。

补电

插电式混合动力汽车一般有三种补电工况：

1、当车辆减速或制动时，车轮带动电机旋转，此时电机作为发电机发电并将其储存在动力电池；

2、当车辆以较高稳定车速行驶时，由发动机驱动汽车，此时驱动电机作为发电机运行，发动机如果有多余的输出功率，将通过发电机回馈给电池组（不适用于增程式）；

3、停车时，用车载充电器连接外接电源为车辆充电。

主要特点

优点

与传统燃油车相比，插电式混合动力汽车有着基本相同的变速装置、发动机、油箱以及传动装置等，但多出了电动机、动力电池组以及控制电路等部件；与纯电动汽车相比，插电式混合动力汽车则是多出了发动机、油箱等部件；因此，插电式混合动力汽车同时具有传统燃油车与纯电动汽车的优点，也就是补能便捷且节能环保。

与普通混合动力汽车（非插电式混合动力）相比，插电式混合动力汽车具备动力电池组更大、可使用外接电源充电、纯电行驶里程更长、电机的功率更大等优点。

缺点

相比于普通混合动力汽车（非插电式混合动力），插电式混合动力汽车自重更大、制造成本更高、售价也相对更高。

市场概貌

全球销售情况

2016年，全球插电式混动汽车总销量为77.36万辆。

2017年，全球插电式混动汽车销量突破100万辆，在2016年的基础上，同比大增30%左右。

2019年，全球共售出221万辆纯电动汽车和插电式混合动力汽车，其中，插电式混合动力汽车占26%，共销售57.46万台左右。

2020年，全球电动汽车销量达到312.5万辆，其中，插电式混合动力汽车共销售93.75万辆。

2021年，全球共销售了221万辆纯电动汽车和插电式混合动力汽车，同比增长10%；其中，插电式混合动力汽车占26%，达57.46万台左右。

2022年，全球新能源车（包含纯电动车、插电混合式电动车、氢燃料电池车）销售量约1065万辆，其中，插电式混合动力汽车为274万辆。

2023年第一季度，全球新能源车销售总量为265.6万辆，其中，插电混合式电动车销量71.1万辆。

中国销售情况

应用范围

乘用

截至2023年7月，大部分汽车品牌均推出了插电式混合动力汽车，这之中，比较常见的就有深蓝S7增程版、理想L7、比亚迪秦/唐PHEV、第三代哈弗H6 DHT-PHEV等。同时，插电式混合动力汽车乘用车的销量也处于持续上涨阶段，像在2023年1-5月，中国插电式混合动力乘用车销售达79.0万辆，同比增长90.69%。

商用

插电式混合动力汽车也正被用于物流、客车、公交车、货车等商用领域，比如，一汽解放、东风汽车集团股份有限公司、北汽福田汽车股份有限公司、安徽江淮汽车集团股份有限公司、四川南骏等商用车品牌，均先后推出或准备推出旗下的插电式混动货车。而且，据中国汽车工业协会统计的数据显示，在2023年1-5月，中国地区新能源商用车总销售13.1万辆，同比增长 47.69%，其中，插电式混合动力商用车销售 2379辆，同比增长47.58%。

发展趋势

应用趋势

新能源汽车在城市公交、BRT领域的应用分别为20%和5%，随着城市交通系统继续朝着低碳化、网络化、智能化发展，未来汽车市场对插电式混动车还有较大需求。

在未来近二三十年内，插电式混合动力汽车将是最适合推广应用的新能源汽车，并且，随着插电式混合动力汽车所面临的技术问题得到解决，插电式混合动力汽车必将成为主流车型，最终顺利过渡到纯电动汽车。

技术趋势

插电式混合动力汽车或朝着增强行驶过程中整体性能的方向发展，具体为在动力体系中加入契合度较高的变速装置；使电机控制、动力电池等必要装置具有更高水平的集成性能，这样做可减少故障率，也更易于检测。其次，插电式混合动力汽车所用的传统动力发动机中将会研发更多节能技术，比如车辆快速启停等。最后，随着车联网系统的发展，未来新能源车辆产业也必须要朝着智能化、网联化方向迈进。

插电式混合动力汽车整体将朝着更低油耗、更高性能、模式切换更平顺的方向发展，这需要将发动机热效率进一步提高，电机的体积进一步减小，电机的功率、性能持续提高，以及将变速器综合效率、智能电气化水平提高。同时，为提升经济性、动力性能，插电式混合动力汽车还需持续发力发展与提升电控系统能量管理效率和管理策略、综合效率和电池功率容量等。

发展制约

插电式混合动力汽车受政策因素影响较大，具体为：政策鼓励新能源汽车整车、零部件以及配套基础设施产业协同全方位发展，有利于电动、电池等插电式混合动力汽车的核心零部件的技术进步，但长期来看，纯电为主，混动为辅的大基调不利于插电式混合动力汽车扩大规模。

随着纯电动车型和相应基础设施的快速发展，插电式混合动力汽车的补贴力度或持续走低，路权优势也有可能消失，并使得部分中低端插电式混合动力汽车面临较大的成本压力，以及未来市场份额将逐渐下降。

标准与政策

中国

关于插电式混合动力汽车，中国现行的主要有技术要求标准和动力电池回收利用标准：

《插电式混合动力电动乘用车-技术条件》（GB/T 32694-2021）；

《插电式混合动力电动商用车-技术条件》（GB/T 34598-2017）；

《车用动力电池回收利用梯次利用第3部分：梯次利用要求》（GB/T 34015.3-2021）；

《车用动力电池回收利用再生利用第2部分：材料回收要求》（GB/T 33598.2-2020）；

《车用动力电池回收利用管理规范第1部分：包装运输》（GB/T 38698.1-2020）。

另外，在2023年6月，中国财政部、税务总局、工业和信息化部发布了《关于延续和优化新能源汽车车辆购置税减免政策的公告》。该公告显示，对购置日期在2024年1月1日至2025年12月31日期间的新能源汽车免征车辆购置税，对购置日期在2026年1月1日至2027年12月31日期间的新能源汽车减半征收车辆购置税完税证明。其中，每辆新能源乘用车免税额不超过3万元，每辆新能源乘用车减税额不超过1.5万元。满足新能源汽车产品技术要求的插电式混合动力（含增程式）汽车正是该公告的免税和减税对象，而购置日期按照机动车销售统一发票或海关关税专用缴款书等有效凭证的开具日期确定。