問題16 插電式混合動力電動汽車的動力系統有哪些結構？

根據混合動力系統的混合方式，插電式混合動力電動汽車（PHEV）的混合動力系統主要分為串聯式、并聯式和混聯式三種結構類型。

1.串聯式結構

串聯式混合動力系統由發動機、發電機、逆變器、電機和動力電池組成，如圖3-3所示。

發動機帶動發電機發電，所產生的電能通過電機控制器提供給電機，再由電機轉化為動能后驅動車輛。動力電池對在發電機產生的電能和電機需要的電能之間進行調節，從而保證車輛在各種行駛工況下的功率需求。串聯式混合動力系統的特點是通過電方式實現動力耦合，逆變器也是動力耦合器。系統中有兩個電源，即動力電池和發電機，這兩個電源通過逆變器串聯在回路中，動力的流向為串聯，所以稱為串聯式混合動力系統。

在行駛過程中，車輛首先消耗儲存在動力電池當中的電能，由動力電池向電機供電。當動力電池電能消耗到目標SOC值時，起動發動機/發電機給動力電池充電或者直接向電機供電驅動車輛前進。

2.并聯式結構

并聯式混合動力系統由發動機、耦合器、電機、逆變器和動力電池組成。如圖3-4所示。

在并聯式混合動力系統中，電機既可作為電動機使用，也可作為發電機使用。采用并聯式混合動力系統的汽車有兩個獨立的驅動系統，大多是在傳統燃油車的基礎上增加電機、電池、電控系統而成。車輛驅動力由發動機和電機同時或單獨供給，也就是說，兩個動力系統既可以同時協調工作，也可以各自單獨工作來驅動汽車。當兩個動力系統同時工作時，以機械方式實現動力耦合，動力的流向為并聯，所以稱為并聯式混合動力系統。

3.混聯式結構

混聯式混合動力系統由發動機、動力分配機構、發電機、逆變器、電機和動力電池組成，如圖3-5所示。

在混聯式混合動力系統中，發動機的動力經過動力分配器后分成兩部分：一部分直接驅動車輛，形成機械傳輸通道；另一部分帶動發電機發電，所產生的電能通過逆變器提供給電機驅動車輛，形成電力傳輸通道。通過調整發電機轉速，可以控制機械傳輸通道和電力傳輸通道的動力分配比例。這個系統具有雙重特征，一是電力傳輸通道和動力電池之間以電方式實現動力耦合，動力的流向為串聯；二是機械傳輸通道和電機之間以機械方式實現動力耦合，動力的流向為并聯。因此，稱為混聯式混合動力系統。

上述三種混合動力系統的優缺點見表3-1。