【AOL特輯】漫談油電混合動力車（上） 是未來的大勢所趨，是過渡的曇花一現，還是無謂的過度消費？ 記者：圖、文/Sean　版面構成/lulu 2012-05-04

在這個紐約輕原油期貨價每桶超過100美元也不見怪、溫室效應悶到地球生病天災連連的時代，若說對於汽車產業來說，有哪件事是所有車廠都不得不點頭承認其重要性、並且陸續投入資源進行開發的，大概非替代動力來源莫屬了！將傳統以汽油或柴油為燃料源的內燃機引擎，轉變為使用生質柴油、酒精甚至氫氣作為燃料，或甚至直接改用電力驅動。每種替代能源的動力系統或多或少有其力有未逮之處，或是擅長與不擅長的應用場合，混種動力（Hybrid Power）的車輛於是因應而生：結合兩種以上的動力來源，互相截長補短，在最不影響車輛駕駛性與日常便利的前提下，達到環保與節能的目標，這就是今日汽車界的發展新趨勢。而在其中，結合了傳統內燃機引擎與電動馬達的油電混合動力車輛，則又是最廣為接受的主流設計！

早在混合動力車輛之前

如果各位認為將混合動力的概念運用在交通工具上是近年才興起的新趨勢，那可就大錯特錯了。的確，在汽車上面運用混合動力技術是最近的顯學，但是如果將討論範圍擴大到所有的交通工具或甚至人造、有動力的設備，其實是行之有年。

在鐵路還沒有電氣化的時代，帶動長串車廂的機車頭大都是以柴油引擎作為動力來源，其中被稱為「柴液機車」、利用液壓傳動系統將柴油引擎的動力傳遞至鋼輪以驅動列車的設計，較為接近我們所熟悉的柴油引擎汽車。但另一種更為普及的設計型式則是利用柴油引擎驅動發電機，再以發電機產生的電力推動馬達組、驅動鋼輪讓列車前進。這種被稱為「柴電機車」（Diesel-Electric Locomotive）的設計早在我們的周遭存在超過一世紀，但一直到近年油電混合動力汽車才開始逐漸普及，可謂起步甚晚。 除了地上爬的火車外，在廣闊的大海裡，一樣存在有以混合動力驅動的事物：當潛艇處於潛航狀態時，由於缺乏燃燒燃料時一定必須的氧氣，通常只能以電力驅動螺旋槳。而這些儲存在電池中的電力，是潛艇在浮出水面時啟動柴油引擎所產生出來的，這也是混合動力系統的一種型式。至於美俄等軍事強權為了提升潛艇的續航力，將潛艇的動力來源由柴油發動機改成核子反應爐，但混合動力的概念仍然不變——反應爐產生的高熱只會用來驅動發電裝置，再透過發電裝置產生的電力驅動潛艇。原理仍然相同，差別只在核子反應爐運轉時不需要氧氣，因此不需每航行一段時間後就浮到水面換氣。

並聯？串聯？花樣太多傻傻分不清

一具燃燒燃油產生動力的內燃機引擎，與一具由電力驅動的電動馬達，可以組合出許多不同的驅動型式。雖然市面上可見或僅止於紙上談兵的設計林林總總難以一一詳述，但一般而言還是可以依照傳統動力源（引擎）與驅動輪之間可否直接連結，大概分類為串聯與並聯兩種基本設計。

串聯系統

串聯的油電混合系統最大的特徵在於內燃機引擎僅用於發電，卻不直接驅動車輪。引擎透過一具發電機對車輛上裝置的大容量蓄電池充電，然後再由電池供電給電動馬達，推動車輛。通常此類的車輛主要還是著眼於純電動行駛的考量，因此由常被稱為延程電動車（Range-Extended Electric Vehicle, REEV），平常與電動車同樣需要利用加電站或家中停車位旁附設的電力插頭替蓄電池充電，並且和純電動車同樣在路上行駛，只有在當電池中的電力消耗至一個預設的底限時，引擎才會適時地發動並且對電池充電，以改善純電動車續航力有限的缺點。

在各家車廠推出的油電混合車中，美國GM在2010年時以CHEVROLET品牌銷售的中型房車Volt就是屬於串聯混合的設計。Volt可以完全倚賴蓄電池中儲存的電力行駛約56km的距離，當儲備的電力到達低水位狀態時，車上的1.4升汽油引擎才會發動、繼續供應電動馬達電力，將車輛的最大航程一舉推到610km。因此對一般市區內的通勤用途而言，像Volt這般的混合動力車其實與電動車無異，而原廠也是以「不只是電動車的電動車」之定位來行銷該車款，反倒絲毫未提及與「Hybrid」相關的字眼。

串聯式油電混合的設計在目前的市場上並不常見，但卻經常出現在像是卡車、巴士與大型工程機具的領域。當然，稍早所提及的柴電鐵路機車，也幾乎都是串聯式油電混合的設計。

並聯系統

在並聯的油電混合系統中，引擎與電動馬達的動力可以根據當時的需要分別或同時傳遞至車輛的驅動輪。較為先進的並聯系統通常擁有多種運作模式或甚至可以利用行星齒輪箱構造的動力分割裝置，自由調配引擎與馬達至驅動輪的輸出比例。引擎在此類系統中擁有多重角色，它可以當作主要的動力提供者，也可當作是發電機的動力源替電池充電；同樣的，電動馬達也可能具備多重身份，在作工時它是利用儲存在電池中的電力產生動力，但也可在必要時進行反轉，轉化引擎或煞車系統傳來的動能成為電能，回饋給蓄電池。 由於兩種動力源之間的彈性調配可能，使得並聯油電混合系統的運作方式變得非常多元，每家車廠都會根據自身的技術能力與對產品的設定考量，提供相當數量的行駛模式供駕駛人選擇或甚至油電腦根據行車狀況自行調配。較常見的作法包括市區低速走走停停時採純電動模式，或在高速巡航時切換至單純的傳統動力模，式甚至邊行駛邊充電。

有許多定位較高或高性能導向車種的混合動力版本，其混合動力系統並不單純只是為了追求油耗經濟表現，甚至還有更進一步強化車輛性能的作用。舉例來說近期才剛在國內發表的BMW ActiveHybrid 5，其所搭載的汽油引擎是與535i車款完全相同的3.0升雙渦輪增壓直列六缸引擎，並未因為是混合動力車就改採用小排氣量動力來源。該車款可在駕駛人下達全油門加速的指令時，讓引擎與電動馬達的出力合流，產生比純汽油引擎車款更高的馬力與扭力輸出。具有類似功能的車種在市場上比比皆是，因此我們可以說油電混合車早已不是只注重省油的軟腳蝦，反而像是非洲豹一般、蓄勢待發。

其他琳瑯滿目的創意設計

或許是因為「Hybrid」這個字本身就帶有融會、不確定的意味，要用上述二分法將所有的混合動力車輛設計一刀切下兩邊分，終究是非常困難的。市場上也存在有許多不太容易歸類的嶄新設計，我們也可預期日後還會見到更多這樣的情況，在此只是簡單列舉幾樣拋磚引玉，不求要將各類設計完整羅列。 充電式混合動力車（Plug-in hybrid，常縮寫為PHEV或PHV）：雖然目前市場上較主流的並聯混合動力車大都採直接加汽油或柴油作為燃料，並不需要另外充電，但為了配合越來越普及的車輛充電設備與某些國家或地區（例如美國加州）針對更低油耗車輛所提供的補助措施等緣故，車廠陸續著手開發可以自外部充電也可以靠燃燒燃料充電的並聯視混合動力車。舉例來說TOYOTA在2011年法蘭克福車展中所展出的Prius Plug-In就是屬於此類的設計，該車款上設計有兩個「油箱」蓋，但其中一個蓋子打開後看到卻是充電用的接口。儲存在容量加大蓄電池中的外部充電可以讓Prius Plug-In以純電動模式行駛23km，雖然不是非常長的距離，但對於日常的市區通勤來說，已經有可能達到接近零污染的境界。 e-4WD（電子式四輪驅動系統）：此套系統是由日立所開發、自2002年時開始陸續搭載在NISSAN旗下包括March在內、多款日本內銷車種上之選用系統，之後日本MAZDA也跟隨啟用。e-4WD是一套建立在前驅車底盤基礎上，但是利用發電機所產生的電力驅動位於後車軸上的電動馬達，提供後輪驅動力的四輪驅動系統，由於同時具有傳統燃油引擎與電動馬達兩種推力來源，因此勉強也算是一種另類的油電混合動力車。e-4WD並不是以省油低污染為主要訴求的設計，但相較於機械式的四驅系統，它不僅省去了沈重又佔空間的中央傳動軸與複雜差速裝置，當後車軸上的電磁離合器分離時，後車軸並不會像一般四驅車般因為明顯的機械摩擦而造成額外油耗。因此總體上來說搭載了e-4WD的車款仍然能較一般機械式四輪驅動車節能不少。 （接下集）

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