2.5 可外接充电式混合动力汽车
可外接充电式混合动力汽车的英文是plug-in hybrid electric vehicle，缩写为PHEV，也称插电式混合动力电动汽车。这种混合动力汽车单独依靠电池就能行驶较长距离，但需要时仍然可以像通常的全混合动力汽车一样工作。
2.5.1 PHEV的优势
PHEV的基本特点是具有从电网电源充电的功能（普通HEV无此功能）。各种HEV都具备由车载发电机充电的功能，因而极易改装成为可外接充电式混合动力汽车。该种类型车辆兼备EV和HEV的优点，在解决能源供给和降低温室气体CO2的排放方面具有明显优势。它既可使用电网电源的电能，又可使用由随车的发电机提供的电能。PHEV的主要优点如下。
①具有纯电动汽车的全部优点，可利用晚间低谷电对电池充电，改善电厂发电机组效率，节省能源，降低对石化燃料的依赖，减少石油进口，增加国家能源安全，减少温室气体和各种有害物排放。
②如果在一周工作时间内上下班距离较短，可用纯电动模式驾车上下班，不需使用汽油，周末则可以利用内燃机为主的混合动力模式长途旅游。
③可利用外部公用电网对车载电池组进行充电，减少去加油站加油的次数，用电比汽油便宜，可降低车辆使用成本。
2.5.2 PHEV的电池组工作模式
PHEV的电池组工作模式如图2-55所示。
图2-55 PHEV的电池组工作模式
（1）电量消耗模式
在电池组充满电（SOC=100％）后的初期行驶阶段和车辆预先规定要完成行驶任务即将返回阶段，车辆可以纯电动或从电池组消耗能量的模式行驶，此时电池组的SOC可能有些波动，但其平均水平不断减少，即电量在不断消耗，直至达到某一规定的值（图2-55）。
（2）电量保持模式
在电池组的能量消耗到一定程度（如SOC=50％）时，为了保证车辆性能和电池组的安全性，车辆进入混合动力模式，发动机和电动机、发电机共同工作，电池组SOC可以有波动，但其平均值保持在某一水平上，即切换到电量保持模式，如图2-56所示。
图2-56 发动机参与工作策略
（1mile=1.609km）
2.5.3 PHEV的工作原理
PHEV电动汽车通过接入家用电源（110V/220V）或专用电源（380V/500V）为系统中配备的动力电池充电，充电后可仅利用电池驱动电动机带动电动汽车以纯电动模式行驶。在充电电池的剩余电量用完后，该车可以启动内燃机采取并联或串联混合动力模式继续行驶。PHEV实现了真正意义上的油电混合，既可加油，也可充电，可以实现较长里程的零排放行驶，比常规混合动力更为清洁。
PHEV兼顾了BEV和HEV的优点，是现阶段可行的一种清洁节能、使用方便的车辆，是从HEV到BEV的一种过渡技术方案。可外接充电式混合动力汽车的出发点是要使用纯电动模式行驶，例如美国通用公司的Volt等电动汽车，纯电动工况续驶里程可达60km，基本满足了日常出行的需要。
目前，PHEV在技术特点和商业发展方面有如下特点。
①PHEV是向最终清洁能源汽车（纯电动汽车和燃料电池电动汽车）过渡的最优解决方案之一。
②参数匹配、整车控制策略、动力电池和充电基础设施是实现PHEV的关键技术。
③PHEV的商业化需要企业界、电力公司和各级政府的共同努力以及社会各界的鼎力支持。
④目前由于电池尺寸、成本、寿命以及充电基础设施等其他因素使PHEV的成本很高，但是随着电池和混合动力技术的发展，PHEV将会逐步走向市场。
⑤城市公交车具有PHEV化的有利条件，如果全面实现，将极大地降低其燃料消耗和排放。
2.5.4 PHEV的应用
在电池技术和成本还没有达到理想要求的情况下，作为纯电动汽车技术的必要补充，插电式混合动力电动汽车已成为当前新的研发和推广热点之一。由于能大量减少温室气体排放、减少燃油消耗、充电便捷，插电式混合动力电动汽车技术得到普遍关注。2006年10月第22届国际电动汽车年会首次把插电式混合动力电动汽车技术作为特别专题进行研讨，2007年12月第23届国际电动汽车年会上，插电式混合动力电动汽车已与纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车并行作为会议的研讨主题。
在国外，除美国、日本的汽车大公司在积极进行插电式混合动力电动汽车的研发和生产外，欧洲、韩国的汽车企业也先后公布了插电式混合动力电动汽车的研发和生产计划。国外还有一些专用车辆，如美国接送中小学生的校车、垃圾收集车等采用了PHEV技术。
（1）国外典型的PHEV车
①雪佛兰Volt电动汽车 雪佛兰Volt增程型电动汽车搭载的Voltec电力驱动系统是一种非常灵活的电动汽车架构，它可以通过标准家用220V电源为车载锂电池进行插入式充电，只需3h就可完成充电，行驶64km，且实现“零油耗、零排放”。值得一提的是，当电池的电力耗尽时，Voltec电力驱动系统可以将汽油、乙醇、生物柴油、氢气等能源转化成电能，从而使续驶里程达到数百公里。当使用1.0L排量3缸涡轮增压汽油发动机充电时，折算油耗为2.4L/100km。雪佛兰Volt增程型电动汽车如图2-57所示。
图2-57 雪佛兰Volt增程型电动汽车
②插电式普锐斯电动汽车 插电式普锐斯电动汽车以2009年5月上市的第三代普锐斯为基础，除了将原车型的镍-氢动力电池换成了能量密度较高的锂离子动力电池外，还通过扩大电池的容量以及使用范围，使纯电动续驶里程延长至原型车的约10倍，达到了23.4km。除此之外，插电式普锐斯电动汽车还可以切换到传统的混合动力模式下，让汽油发动机和电动机根据需要一起工作。插电式混合动力车的燃油效率基于由BEV（纯电动汽车）模式和HEV（混合动力电动汽车）模式构成的新标准，可达到57.0km/L。当外部充电容量减至基准容量时，便会变成与原来相同的混合动力电动汽车，此时的燃油效率为30.6km/L。充电时间方面，利用200V电源时约需100min，利用100V电源时约需180min，纯电动模式行驶时的最高速度可达100km/h。插电式普锐斯电动汽车如图2-58所示。
图2-58 插电式普锐斯电动汽车
③欧宝Ampera插电式电动汽车 其车载动力电池可以支持车辆行驶60km，之后需要发电机为其充电。这种附加的行驶模式使Ampera的最大行驶里程可以达到500km。Ampera装备最大功率为112kW的电动机，最大转矩可达370N·m，0→100km/h加速时间为9s，最高车速为161km/h。欧宝Ampera插电式电动汽车如图2-59所示。
图2-59 欧宝Ampera插电式电动汽车
（2）我国典型的PHEV车
我国在插电式混合动力电动汽车领域的研究起步较晚，但进展较快。近年，国内从事混合动力电动汽车和纯电动汽车研发的几个主要企业对于插电式混合动力电动汽车都较为关注，如奇瑞、长安、天津清源、南车时代电动、东风电动、五洲龙、比亚迪等。
①深圳五洲龙插电式混合动力电动汽车 深圳五洲龙汽车公司开发了插电式混合动力电动汽车，采用200A·h的铅酸蓄电池。由于可夜间充电，在获得较好节油效果的基础上控制了运营成本，受到公交部门的欢迎，并有部分车辆出口。深圳五洲龙插电式混合动力电动汽车如图2-60所示。
图2-60 深圳五洲龙插电式混合动力电动汽车
②比亚迪F3DM插电式混合动力电动汽车 该车最高车速大于160km/h，纯电动模式续驶里程大于100km，快充3C条件下充电10min充满50％。该车使用45A·h锂离子动力电池。比亚迪F3DM插电式混合动力电动汽车如图2-61所示。
图2-61 比亚迪F3DM插电式混合动力电动汽车
③湖南南车时代插电式混合动力电动汽车 湖南南车时代电动汽车股份有限公司2007年根据风景区特定需求，研制了长9m的串联可充电式混合动力客车，该车APU采用欧Ⅲ发动机加同步发电机，驱动采用100kW异步电动机与电动机控制器，采用200A·h铅酸蓄电池，并采用了基于CAN的故障诊断与故障记录系统以及整车全周智能控制系统。公交工况下，纯电动续驶里程为50km。
④万向插电式混合动力电动汽车 万向电动汽车有限公司研制的可充电式混合动力客车，采用并联系统结构，最高车速为90km/h，节油率达到25％，动力电池组采用200A·h锂离子电池，纯电动续驶里程为50km。
⑤哈飞赛豹插电式混合动力电动汽车 其混合动力系统采用的是天津清源电动车辆有限公司研制的串联式插电式混合动力系统，最高车速为160km/h，纯电动续驶里程为60km。