燃擎技术课：混动汽车开山鼻祖，丰田普锐斯的故事

世界上第一台混动汽车是什么？大部分人一定会想到普锐斯（参数丨图片），其实还真不是。世界上第一台名义上的混动汽车是1900年由费迪南德·保时捷设计的Semper Vivus，可是并没有实现量产。

而真正意义上做到全面量产，并推广到全世界销售的油电混动车型正是1997年面世的丰田普锐斯（Prius）。

机遇与挑战并存

二十世纪九十年代是极为动荡的，随着海湾战争的开始，第三次石油危机在全世界范围内爆发。美国经济的衰退，加上原油价格翻倍，导致原本美国大排量汽车市场衰退，大部分美国人开始选择省油的日系车。

丰田当然没有放过这次机会，1993年时任丰田董事长的丰田英二召集了旗下众多优秀工程师，提出要造一台更加省油的新世纪汽车。在经过长达两年的研究与讨论，终于在1995年正式确定了新车将采用油电混合动力，并决定将其命名为丰田普锐斯。

普锐斯原型车于1996年亮相，量产车型则是于1997年10月正式上市，前期主要在日本本土市场销售。其后二代车型登陆美国本土进行销售，并大获成功。

作为在当时极富创造性的一台车，大量全新技术的应用也带来了许多挑战。

这套系统被称为丰田混合动力系统（THS），除了传统的发动机之外，创新性的加入了两台电机，也就是现在混动系统上经常见到的P1，P3电机，但是这在当时可是前所未见的全新架构。

这套系统中P1电机可以与发动机进行并联，提高动力输出，减速期间又可以充当发电机为电池充电。P3电机则利用发动机的动力进行发电。

发动机，P1和P3电机之间通过行星齿轮进行连接，使输入轴和输出轴在同一平面上，同时加入CVT变速箱共同组成整套混动系统，从此奠定了未来十几年的油电混动系统构架。

这套系统机械层面的设计并无大碍，但是在1995年，电气系统的设计却因为时代的局限性而大大受阻。

主要体现在丰田为普锐斯设计的这套油电控制系统，用来控制发动机在驱动车辆和发电之间切换。切换过程通过放置于电池和电机之间的逆变器实现电机在驱动和发电之间的转换。频繁地转换意味着频繁地充放电，对逆变器以及电池都提出了巨大的挑战。

当时设计之初选择镍氢电池作为动力源，可要达到这套混动系统对电池的要求，那么电池体积将会远远超出系统设计之初的标定。同时频繁充放电也会对电池的使用寿命提出相当高的要求。

通过不断的实验，最终选择将240节电池串联作为解决方案，在保证尺寸的同时兼顾使用寿命，只不过这样一来对每节电池的品控要求更加严格，不过后期也通过制造工艺的改进得到了解决。

逆变器的核心组件为IGBT（绝缘栅双极型晶体管），即便时间来到现在，这个组件也是决定电机能效的关键部件。可是在1994年的技术条件下生产的IGBT的性能远远不够，这不仅导致原型车在试验当中的能耗表现没有达到要求，也经常因为IGBT高温而发生过热和爆炸。

丰田选择大胆押宝，坚持使用IGBT组件，坚信以当时的电气化发展趋势，半导体技术将会在不久实现技术飞跃。同时丰田也认识到，在不久的将来，IGBT将会决定一辆新能源电力驱动车型的直接竞争力，因此选择开始自研IGBT组件。

至于后来发生了什么大家都知道了，不仅当时普锐斯IGBT过热问题得到解决，丰田也因此成为极少数独自研发和生产IGBT的车企之一，这也使得丰田汽车完全可以使用自家的技术降低成本，提高竞争力。

在1995-1997正式亮相期间，研发团队大大小小的困难都经历过，作为一种全新的能源形式，普锐斯的研发团队根本无从借鉴。向来都是解决完一个问题紧接着另外一个问题接着出现。但是在不断的试验和改进之下，技术团队终于赶在上市日期前超额完成全部研发工作以及测试工作。

销量大获成功

1997年12月，普锐斯正式下线，首月3500台的订销量，之后每月1500台的销量证实了这款车型的成功。

随即，丰田将目光放眼于全球市场，采用第二代THS混动系统，对外观进行重新设计后的第二代普锐斯于2004正式登陆美国市场。仅仅上市一年就已经在美国本土市场售出高达10万辆，到2011年甚至突破100万辆大关。

在一段时间内，美国甚至成为普锐斯最大的销售市场，远远超过日本本土以及其他国家市场，这也导致普锐斯在某种程度上已经成为美国的一种“象征”，频繁地出现在各种美式电影，电视剧以及新闻之中。

普锐斯的成功大家是有目共睹的，作为第一台真正实现大规模量产的油电混动车型，引发了一场世界范围的混动革命，甚至是引领了一个时代。

回看这款1997年的第一代普锐斯，不难发现，现在大部分混动系统的架构都有它的影子。而早在上世纪丰田就已构建好了混动系统的雏形，直到现在已经更新至第五代车型，在全球混动市场仍有着恐怖的销量，继续续写属于普锐斯的传奇故事。