串聯混合方式是混合動力汽車的一種基本構型,其驅動系統之間是透過能源聯合,而非機械動能的聯合,其特點可描述如下。
①驅動輪只由電動機驅動,發動機與驅動輪之間無直接的機械連線。
②是一種能源的混合。
③汽車上具有兩個或兩個以上的能量源。
結構特點
串聯式混合動力汽車由發動機、發電機和電動機三大主要部件組成。這三個動力源
透過串聯的方式連線在一起,其結構原理如圖2-11所示。發動機僅用於驅動發電機發
電,並不直接驅動汽車。發電機所發出的電能供給電動機來驅動整車行駛或者儲存於動
力電池中。驅動系統中只有一種能量傳輸路線。
圖1:串聯式混合動力汽車
發動機和發電機組成一個能量轉化系統,將化學能轉化為電動機需要的電能。當發
動機輸出的功率超過汽車行駛所需要的功率時,多餘的能量被用來向動力電池充電。必
要時使用動力電池向電動機供電,驅動汽車行駛。在串聯式混合動力汽車中,只有電動
機直接與驅動軸機械連線,而發動機與驅動軸之間無直接的機械相連,電動機直接驅動
是唯一的驅動模式。這就使發動機從路面負荷中解耦出來,能夠在很大程度上減少發動
機工作區間的變換頻率,使控制發動機的工作狀態變得相對容易,發動機可以經常保持
在穩定、高效、低汙染的工作區間。但是,發動機輸出的機械能由發電機轉化為電能,
再由電動機將電能轉化為機械能用以驅動汽車,經過兩次能量轉換,中間伴隨著能量的
員失,其能量利用率偏低。串聯式系統各動力源的功率較大、外形大、質量也大,一般
不太適合在中小型汽車上使用,主要用於大客車。
驅動模式
串聯式混合動力汽車的結構特點,決定了此種構型有以下幾種驅動模式。
1、純電動模式
該模式下發動機不啟動,在車輛負荷較小、電池電量充足的情況下,動力電池單獨向電動機
供電以驅動汽車行駛。
圖2:串聯純電模式能量流動
2、串聯驅動模式
車輛負荷較大,但是車輛所需的驅動功率又不超過發動機的最大功率時,此時由發動機帶動
發電機發電,將電能提供給電動機驅動車輛。由於發電機產生的電能直接流向電動機,所以
這已傳遞路徑的效率要高於經過電池再輸入電動機的效率。
圖3:串聯發動機單獨驅動模式
3、聯合驅動模式
車輛再加速、爬坡、大負荷執行等工況下,發動機帶動發電機產生的電流直接流向電動機,
不經過電池,同時動力電池也向電動機供電。此時,混合動力汽車的動力性達到最大。
圖4:串聯聯合驅動模式
4、能量回收模式
當汽車以較低車速減速或者制動時,汽車工作於能量回收模式。此時電動機工作於發電模式,將汽車的動能轉化為電能儲存在動力電池種,以在必要時釋放出來驅動汽車行駛。
圖5:串聯能量回收驅動模式