按串并联分类

传统的混合动力电动汽车分为串联式和并联式。近年来出现了一种同时具有串并联特征的混合动力电动汽车，因而其分类延伸为三种：串联式、并联式和混联式，2000年混合动力电动汽车的类型进一步延伸增加了复合式电动车，至今共有四种。

1.串联式

串联式混合动力汽车也称为“增程式”电动汽车。图8-1所示为串联式混合动力汽车基本结构和简化结构，串联就是与车轮直接机械连接的仅是电动机。串联式混合动力汽车的工作形式就是用传统发动机直接通过发电机为电池充电，然后完全由电动机提供的动力驱动汽车，其目的在于使发动机长时间保持在最佳工作状态，从而达到减排的效果。具体说发动机输出的机械能首先通过发电机转化为电能，转化后的电能一部分用来给蓄电池充电，另一部分经由电动机和传动装置驱动车轮。和燃油车比较，它是一种发动机辅助型的电动车，主要是为了增加车辆的行驶里程。由于在发动机和发电机之间的机械连接装置中没有离合器，因而它有一定的灵活性。尽管其传动结构简单，但它需要三个驱动装置：发动机、发电机和电动机。如果串联混合型电动车设计时考虑爬长坡，为提供最大功率，三个驱动装置的尺寸就会较大；如果用作短途运行如当通勤车用或只是用于购物，相应的发动机、发电机装置应采用低功率的。这种形式的好处是发动机可以不受行驶状态的影响，一直处于最佳工作状态，对于改善排放大有好处，但转换效率偏低。

串联式结构特点：

（1）车载电能源环节的混合。

（2）单一动力生成装置。

（3）发动机转速解耦。

图8-1　串联式混合动力汽车基本结构和简化结构

（4）结构简单，布置方便。

（5）控制策略简单。

（6）效率低，造价高。

串联混合动力车辆其驱动系间的联合是车载电能源环节的联合。

2.并联式

图8-2所示为并联式混合动力汽车基本结构和简化结构，所谓并联式混合动力，就是说电动机和发动机并行排布，动力可以由两者单独提供或是共同提供。在并联混合动力系统中，电动机同时也是发电机，其作用是让发动机尽量接近最有效率状态，从而达到节油效果。并联式混合动力汽车受电动机和电池能力的限制，仍然要以发动机为主要动力。但由于保留了常规汽车的动力传递形式，效率更高。

具体说，与串联式混合动力电动汽车不同的是，并联式混合动力电动汽车采用发动机和电动机两套独立的驱动系统驱动车轮。发动机和电动机通常通过不同的离合器来驱动车轮，可以采用发动机单独驱动、电力单独驱动或者发动机和发电机混合驱动三种工作模式驱动。从概念上讲，它是电力辅助型的燃油车，目的是为了降低排放和燃油消耗。当发动机提供的功率大于驱动电动车所需的功率或者再生制动时，电动机工作在发电机状态，将多余的能量充入电池。与串联式混合动力电动汽车比较，它只需两个驱动装置发动机和电动机，而且，在蓄电池放完电之前，如果要得到相同的性能，并联式比串联式混合动力电动汽车的发动机和电动机的体积要小。即使在长途行驶时，发动机的功率可以达到最大，而电动机的功率只需发出一半即可。

图8-2　并联式混合动力汽车基本结构和简化结构

并联式结构特点：

（1）机械动力的混合。

（2）两个或两个以上动力生成装置。

（3）每个动力系统都有独立的车载能源。

（4）动力系统效率高。

并联式混合动力其驱动系统之间的联合是车辆动力传递系统环节的联合，通过对不同的动力生成装置输出的动能的联合或耦合，满足车辆行驶要求。

3.混联式

图8-3所示为混联式混合动力汽车基本结构和简化结构，混联式也称功率分流式，混联式顾名思义就是结合了并联和串联两种形式的优点。其在并联的基础上，将发电机和电动机分离开，这样电动机在运转过程中也能进行充电，使车辆能以串联和并联两种形式工作。目前，混合动力汽车基本属于这种模式。具体说：混联式混合动力电动汽车在结构上综合了串联式和并联式的特点，与串联式相比，它增加了机械动力的传递路线；与并联式相比，它增加了电能的传输路线。尽管混联式混合动力电动汽车同时具有串联式和并联式的优点，但其结构复杂、成本高，随着控制技术和制造技术的发展，现代混合动力电动汽车更倾向于选择这种结构。

图8-3　混联式混合动力汽车基本结构和简化结构

功率分流式混联式结构特点：

（1）转速与转矩混合耦合方式。

（2）发动机转速解耦工作平稳。

（3）实现ECVT功能结构紧凑。

开关式混联式结构特点：

（1）转矩耦合方式。

（2）工况适应性强。

（3）节能潜力大。

（4）技术难度小。

为优化驱动系统的综合效率和充分发挥车辆的节能、低排放潜力，在实际的应用中，混合动力车辆驱动系统并非单纯是简单的串联式结构或并联式结构，而是由串联式结构和并联式结构复合组成的串并联综合式结构，即所谓的混联式结构。并联式与混联式是如今混合动力车的主流。

4.复合式

图8-4所示为复合式混合动力汽车简化结构，复合式混合动力电动汽车结构更复杂，难以把它归于上述三种中的哪一种。其结构似乎与混联式混合型电动车相似，因为它们都有起发电机和电动机作用的电机，两者的主要区别在于复合式中的电动机允许功率流双向流动，而混联式混合型中的发电机只允许功率流单向流动。双向流动的功率流可以有更多的运行模式，这对于采用三个驱动动力装置的混联式混合动力电动汽车而言是不可能达到的。复合式混合动力电动汽车同样具有结构复杂、成本高的缺点，不过，现在有些新型的混合动力电动汽车也采用这种双轴驱动的复合式系统。

图8-4　复合式混合动力汽车简化结构（两个虚线箭头在实车中只能选用1种）

为了实现混联式以及复合式的混合驾驶模式，发动机与发电机/电动机之间以及电动机与变速器之间必须进行机械连接，其中机械连接装置可以选择行星齿轮机构。

复合式结构特点：

（1）地面附着性能好。

（2）具有两套或两套以上独立驱动系统。

（3）整车布置方便。

复合式结构的机械动力的混合是在车辆驱动轮处通过路面实现的，由于具有两套独立的驱动系统直接驱动车辆，在充分利用地面附着力方面具有优势，通过合理的控制，可大大改善车辆的动力性能。

复合结构车辆拥有一台发动机和两台电机。发动机和电机1安装于前桥上。电机2则安装于后桥上。这种方案适用于四轮驱动车辆。发动机和电机1通过行星齿轮组连接至车辆变速器。同样，在这种情况下，各动力源输出的动力并不全部传递给车轮。后桥上的电机2会在需要时起动。由于这样的设计，高压蓄电池通常安装在车辆前、后桥之间。