串联式混合动力

概念定义

串联式混合动力是混合动力汽车的一种动力系统架构。其核心特征是内燃机与车轮之间没有机械连接，车轮始终由驱动电机带动。内燃机的作用是驱动发电机产生电能，而不是直接输出动力至车轮。典型的增程架构属于串联式混合动力，因此车辆在行驶端呈现纯电驱动的动力传递形式。

系统运行时，内燃机首先把燃料的能量转化为机械能，再由发电机将机械能转化为电能。产生的电能用于向电池供电，并经电力电子装置提供给驱动电机；驱动电机随后把电能重新转化为机械能，驱动车轮行驶。由于引擎不直接参与车轮驱动，其转速不必与车速保持固定关系，可在适合的转速区间运行。

车辆减速或制动时，驱动电机可参与制动能量回收，将部分制动能量转化为电能。能量分配策略负责协调内燃机、发电机、电池与驱动电机之间的工作关系；怠速停机策略则可在不需要内燃机持续运转时将其关闭。部分系统通过电控离合器管理内燃机的启动与停止，以改善启停过程的平顺性。

串联式混合动力系统通常由内燃机、发电机、驱动电机、电池、逆变器及相关控制装置构成。其中，内燃机、发电机与整流器等部件可组成辅助动力单元，也称 APU。辅助动力单元负责产生车辆所需的电能，驱动电机则是直接驱动车辆的动力来源。

发电机需要承接内燃机的机械输出，驱动电机需要独立满足车辆的驱动需求，电池则参与系统供电与制动能量回收。因此，这类架构通常需要配置功率较高的发电机和驱动电机，并搭配容量较大的电池。逆变器等电力电子装置负责电能转换，使发电、电池供电和电机驱动能够在同一套系统中协同运行。

内燃机与车轮机械解耦后，可减少车速变化对引擎工作转速的直接限制，使引擎较容易保持在高效率转速区间，并配合怠速停机及能量分配策略控制燃料消耗和排放。电机直接驱动车轮，也使动力传递不依赖内燃机与车轮之间的机械连接。

这种架构同时存在多次能量转换：内燃机输出的机械能先转化为电能，电能再由驱动电机转化为机械能。转换过程会产生损耗，因而其整体效率会受到发电机、逆变器及驱动电机等部件效率的共同影响。高速工况下，持续进行机械能、电能与机械能之间的转换，可能带来较高能耗。

串联式混合动力主要应用于城市客车等大型车辆。城市运行环境具有频繁启停和较多制动过程，系统可利用怠速停机减少不必要的引擎运转，并通过制动能量回收利用部分减速能量。其技术特点与城市公交循环工况较为契合。典型增程车辆也采用同类动力传递逻辑，即由电机负责车轮驱动，内燃机与发电系统承担电能供应任务。