串联式混合动⼒汽车结构、特点及⼯作模式
串联式混合动⼒汽车结构
⼀.结构
串联式混合动⼒驱动系统其⼯作原理是：发动机带动发电机发电，发出的电能通过电动机控制器输送给电动机，由电动机将电能转化为机械能驱动汽车⾏驶。储能系统（动⼒电池、超级电容、飞轮等）是发电机与电动机之间的储能装置，起到功率平衡的作⽤，即当发电机发出的功率⼤于电动机所需的功率时（如汽车减速滑⾏、低速⾏驶或短时停车等⼯况），多余的电能向储能系统充电；⽽当发电机发出的功率低于电动机所需的功率时（如汽车起步、加速、爬坡、⾼速⾏驶等⼯况），储能系统向电动机提供额外的电能，补充发电机功率的不⾜，满⾜车辆峰值功率要求。
串联式混合动⼒汽车的发动机与道路符合不耦和，不必考虑传动系统的要求，就可对发动机⼯作进⾏优化，使其在某⼀固定⼯作点（或在某固定⼯作点周围很窄的区域内）运⾏。同时⼴义的“发动机”的选择也具有多样性。发动机可以是内燃机，也可以是其他不适⽤于直接驱动车轮的发动机，例如微型燃⽓轮机、斯特林发动机等。发动机-发电机组作为⼀个整体也可以是燃料电池系统。采⽤液化⽯油⽓、天然⽓、氢⽓或氢⽓与天然⽓的混合⽓体的混合动⼒汽车排放⽐较低，装有柴油机的混合动⼒汽车的燃油经济性⽐较好。
串联式混合动⼒汽车有以下两种设计理念：
1. ⼩发电单元+⼤容量动⼒电池组合
以电池动⼒为主要驱动能量的来源，⽽⼩型发动机作为车载发电装置⽤来增加⾏驶⾥程。⼩功率发电单元（即发动机与发电机组成的车载发电装置）⽤来调节电池存储能量的峰⾕。在畜电池的荷电状态（SOC）达到设定的下限值时，车载发电装置开始启动并对蓄电池充电。车载发电装置⼀直⼯作到蓄电池达到预定的荷电状态上限值为⽌。
车载发电装置⼯作时间的长短与电池容量和⾃⾝功率⼤⼩有关，具有安静环保的优点，同时发动机的燃油消耗和排放性都得到了明显地改善，但由于采⽤⼤容量的电池使成本较⾼。增程式电动汽车⼤多采⽤这种结构。
2.⼤发电单位+⼩电池组合
根据串联式混合动⼒的特点，通过调节发动机的⼯作点，使发动机⼀直⼯作在效率较⾼的区域，整车以内燃机能量转换为电能为主。与“⼩发电单元+⼤容量动⼒电池组合”相⽐，成本降低，续驶⾥程更长，同时可以带动其他附件。
但是，由于发动机⽐前⼀种设计更⼤，所以安静舒适度差，环保效果不如前者。美国的混合动⼒客车
因为强调动⼒性，所以经常采⽤这样的结构，以增加驱动能⼒，同时能够保持与原车相当的燃油经济性。
发动机-发电机组成的车载发电单元所输出的平均功率与蓄电池为满⾜峰值功率要求⽽提供的补充功率之间的⽐例，通常由车辆的应⽤特点决定，特别要考虑车辆⾏驶循环的需求。串联式混合动⼒系统适⽤于⽬标和⾏驶⼯况相对确定的车辆，例如货物分送车、城市公交车等在城市内频繁启停的车辆。
⼆.特点
1.优点
1）排放污染⼩。串联式混合动⼒汽车以动⼒电池组内的电能为基本能源来驱动。串联式混合动⼒汽车采⽤纯电动驱动时关闭发动机，只有⽤电池组电⼒驱动汽车，实现“零排放”⾏驶。发动机-发电机组所发出的电能向动⼒电池充电，发动机独⽴⼯作在⾼效率区域⽤于补充动⼒电池组的电能或直接供给驱动电动机，增加续驶⾥程，减少有害⽓体的排放。
2）驱动形式多样。串联式混合动⼒汽车可采⽤电动机驱动系统或轮毂电动机驱动系统。根据布置的不同，还可以分为前轮驱动、后轮驱动或四轮驱动更多种形式。
3）布置⽅便。串联式混合动⼒汽车只有驱动电动机的电⼒驱动系统，其特点更加趋近于纯电动车。因
为驱动电动机与发电单元没有机械连接，因⽽布置起来更容易。
2.缺点
1）对驱动电动机、发电单元和电池的要求⾼。在串联式混合动⼒汽车上，驱动电动机的功率需要满⾜汽车在⾏驶中的最⼤功率需求，因此驱动电动机的功率要求较⼤，使得电动机的体积和质量都较⼤。。由于需求功率的要求，动⼒电池组的容量要⼤。需要装置⼀个叫⼤功率发动机-发电机组，外型尺⼨和质量较⼤，在中⼩型串联式混合动⼒汽车中布置有⼀定的困难，所以在串联式混合动⼒汽车驱动系统较适合在⼤型客车上采⽤。
2）能量转换效率降低。串联式混合动⼒驱动系统能量通过热能-电能-机械能转换，能量损失较⼤。
3）对动⼒电池⼯作性能要求更⾼。为了保护电池获得更好的电池性能和寿命，要根据动⼒电池荷电状态的变化，⾃动启动或关闭发动机-发电机，以避免动⼒电池过度放电，发动机-发电机与动⼒电池之间的搭配要严格。
三.⼯作模式
串联式混合动⼒汽车的典型⼯作模式有以下⼏种：
1）纯电驱动。发动机关闭，车辆从车载电池组中获得电能，驱动车辆前进：混合动力汽车原理
2）纯发动机驱动。车辆驱动功率来源于发动机-发电机组成的发电单元，这时车载电池组既不供电也不从发电单元获取电能；
3）混合驱动。驱动电动机同时从电池组和发动机-发电机发点单元获取电能，驱动车辆；
4）⾏车充电。发动机-发电机除向车辆提供⾏驶所需功率外，还向电池组充电；
5）制动能量回收。即再⽣制动能量回收，由牵引电动机作为发电机回收减速或制动过程的能量并向电池组充电；
6）停车充电。牵引电动机不接收功率，车辆停驶，发动机-发电机组仅向蓄电池组充电。
实际⼯作的⼯作模式需要经过控制策略的优化，在满⾜动⼒性能需求的前提下，保护电池的状态和性能，获得更好的燃油经济性和更低的排放。