混合动力汽车的三大主要技术路线

随着国家“双碳”目标的深度实施，新能源汽车是汽车行业实现“双碳”目标的重要举措。近年来，新能源汽车迎来爆发式增长且发展前景广阔。

为了解决纯电动汽车当前面临的续驶里程焦虑、成本高、充电不方便、低温性能衰减等问题，混合动力汽车应运而生，且各大主机厂在大力布局研发。

串联式混动汽车

串联式混合动力汽车，其动力来源于电动机，燃油发动机只能驱动发电机，为蓄电池充电，不能直接驱动车辆行驶，相当于把发动机变成发电机，发动机保持在最佳燃油效率给电池组充电，电池再供电给电动机驱动车辆。其化学燃料的燃烧利用率提高了，且减少污染物排放，同时可以利用电机进行能量回收。

串联式混动系统动力传递路线：发动机—发电机—动力电池—驱动电机，其特点为发动机只用来发电，纯电驱动。

另外，当前随着技术发展，一种新型的串联式（Range-Extended Electric Vehicle，REEV）应运而生，它相当于在纯电动车（EV）的基础上，增加一台增程器，提高续驶里程。增程器是将发动机和发电机耦合，并与车轮解耦，利用发动机运行在经济区实现节油，其工作原理与串联式模式相同，不同的是增程式混动在蓄电池电量充足时可当作纯电动车使用，而在蓄电池能力不足时发动机才介入工作。串联式混动汽车节油率大概在15%~20%，控制模式简单，最接近纯电动汽车，它全工况电驱动、发动机运行高效，且适合低速工况，起步快，因此特别适用于城市内用乘用车、城郊轻型载货商用车上。

并联式混动汽车

并联式混动汽车由发动机和电动机共同驱动或者各自单独驱动，常见3种工作模式：①车辆起步，低速和低负荷行驶时，发动机关闭，车辆由电机驱动，为纯电工况；②车辆行驶时，当蓄电池电量低于临界值，发动机驱动车辆行驶，同时给蓄电池充电；③车辆减速及制动时，电机以发电机模式工作，回收车辆制动能量向蓄电池充电。

对于单电机并联式混动系统，根据电机相对于传统动力系统的位置，可细分为5大类，分别以P0、P1、P2、P3及P4命名，结构示意图及原理如下图所示。

并联式混动汽车节油率大概在10%~20%，可纯电驱动，发动机也可以作为动力源，但节能能力有限，模式切换易有顿挫，自重大，集成结构难度大，一般在重载商用车、皮卡、重卡上应用居多。

混联式混动汽车

混联式混合动力汽车，简称PSHEV，结合了串联和并联的特点，由发动机、电机和驱动电机三大动力总成组成。通常根据发动机与发电机的位置，分为串并联结构和功率分流两种结构，主要有四种主要工作模式：分别是纯电模式、串联模式、并联模式和发动机直驱模式。

纯电动模式

电池电量和功率足够时，离合器断开，驱动电机直驱车辆，如车辆起步、加速、高速巡航及停车时均处于该模式。

该模式主要作用为：停车时停机避免发动机怠速费油；低速纯电驱动降低噪声；小功率纯电驱动避免发动机高油耗点运行；使用制动能量回收和发动机工况优化所存电量，维持电池SOC处于合理区间。

串联模式

当电池电量偏低或加速动力电池放电功率不足时，离合器断开，发动机发电，电机驱动车辆。车辆停车、起步、加速、急加速及中低速巡航时均处于该模式。

该模式主要作用为：电池电量不足时发电，并保证发动机处于高效区；急加速时且电池功率不足时发动机与车速解耦运行在高功率点发电提供额外功率满足动力性需求；中低速巡航时，发动机与车速解耦运行在高效区，提升系统经济性。

并联模式

在高车速大扭矩需求时，离合器闭合，发动机和驱动电机共同驱动汽车，发动机工作在经济区直接驱动车辆，电机发电或辅助驱动。

该模式主要作用为：在合适的工况下，发动机直驱，避免发电机和驱动电机效率损失，系统效率最高；当车辆驱动阻力较小或较大时，通过电机发电和辅助驱动可以优化发动机工况点。

直驱模式

在中高速巡航时，离合器接合，电机和驱动电机空转，由发动机单独驱动汽车。另外，能量回收功能：收加速踏板或制动时，进入滑行或制动能量回收模式，电机发电回收车辆制动能量。

该模式主要作用为：适当工况进行能量回收提升系统综合效率；用电机制动代替制动器，减缓磨损；在不影响驾乘感受的前提下，分配尽可能多的回收制动能量。混联式混动汽车节油率在25%~35%,工作模式多，动力性好，节油率高，但技术难度大，控制较为复杂，成本较高，多应用于城市内高端轿车、城市城郊高端商用车、皮卡及SUV等，是目前很多主机厂主流研究的路线和方向。