油电混合动力汽车的多种构型方案与特点——串联式

串联混合方式是混合动力汽车的一种基本构型，其驱动系统之间是通过能源联合，而非机械动能的联合，其特点可描述如下。

①驱动轮只由电动机驱动，发动机与驱动轮之间无直接的机械连接。

②是一种能源的混合。

③汽车上具有两个或两个以上的能量源。

结构特点

串联式混合动力汽车由发动机、发电机和电动机三大主要部件组成。这三个动力源

通过串联的方式连接在一起，其结构原理如图2-11所示。发动机仅用于驱动发电机发

电，并不直接驱动汽车。发电机所发出的电能供给电动机来驱动整车行驶或者存储于动

力电池中。驱动系统中只有一种能量传输路线。

图1：串联式混合动力汽车

发动机和发电机组成一个能量转化系统，将化学能转化为电动机需要的电能。当发

动机输出的功率超过汽车行驶所需要的功率时，多余的能量被用来向动力电池充电。必

要时使用动力电池向电动机供电，驱动汽车行驶。在串联式混合动力汽车中，只有电动

机直接与驱动轴机械连接，而发动机与驱动轴之间无直接的机械相连，电动机直接驱动

是唯一的驱动模式。这就使发动机从路面负荷中解耦出来，能够在很大程度上减少发动

机工作区间的变换频率，使控制发动机的工作状态变得相对容易，发动机可以经常保持

在稳定、高效、低污染的工作区间。但是，发动机输出的机械能由发电机转化为电能，

再由电动机将电能转化为机械能用以驱动汽车，经过两次能量转换，中间伴随着能量的

员失，其能量利用率偏低。串联式系统各动力源的功率较大、外形大、质量也大，一般

不太适合在中小型汽车上使用，主要用于大客车。

驱动模式

串联式混合动力汽车的结构特点，决定了此种构型有以下几种驱动模式。

1、纯电动模式

该模式下发动机不启动，在车辆负荷较小、电池电量充足的情况下，动力电池单独向电动机

供电以驱动汽车行驶。

图2：串联纯电模式能量流动

2、串联驱动模式

车辆负荷较大，但是车辆所需的驱动功率又不超过发动机的最大功率时，此时由发动机带动

发电机发电，将电能提供给电动机驱动车辆。由于发电机产生的电能直接流向电动机，所以

这已传递路径的效率要高于经过电池再输入电动机的效率。

图3：串联发动机单独驱动模式

3、联合驱动模式

车辆再加速、爬坡、大负荷运行等工况下，发动机带动发电机产生的电流直接流向电动机，

不经过电池，同时动力电池也向电动机供电。此时，混合动力汽车的动力性达到最大。

图4：串联联合驱动模式

4、能量回收模式

当汽车以较低车速减速或者制动时，汽车工作于能量回收模式。此时电动机工作于发电模式，将汽车的动能转化为电能存储在动力电池种，以在必要时释放出来驱动汽车行驶。

图5：串联能量回收驱动模式