2.3.1 串联式混合动力系统

串联式混合动力系统包括发动机、发电机和电机三部分动力总成，它们之间以串联的方式组成动力单元系统，工作时由发动机驱动发电机发电，电能通过控制器输送到电池或电机，由电机通过变速机构驱动汽车行驶。小负荷时由电池先驱动电机再驱动车轮，大负荷时由发动机带动发电机发电驱动电机。当车辆处启动、加速、爬坡工况时，发动机、发电机和电池共同向电机提供电能；当车辆处于低速、滑行、怠速工况时，则由电池驱动电机；当电池亏电时，则由发动机、发电机向电池充电。串联式混合动力系统结构如图2-21所示。

混合动力系统结构较为简单。此外，由于发动机仅为发电机提供发电动力，所以无论车辆行驶工况如何，发动机一直都以恒定工况在经济区域运行，从而降低了油耗。这一特性使得串联式混合动力系统车型在频繁起步和低速行驶工况的市区尤为经济。但在长距离高速运行时，由于串联式混合动力系统需要不断地通过发动机的动力产生电能，从而多了一次能量转换过程，故机械效率较低；而在高速运行中，电机对电能的消耗也较快，此时的串联式混合动力系统便不如传统的内燃机汽车省油。因此，串联式混合动力系统适用于市区内频繁起步和低速行驶工况，可以将发动机设置在最佳工况点附近稳定运转，通过调整电池和电机的输出来达到调整车速的目的，使发动机避免出现怠速和低速运转的工况，从而提高发动机的效率，减少废气排放。其缺点是能量几经转换，机械效率较低。

图2-21　串联式混合动力系统结构

1—加速踏板；2—制动踏板

目前，市场上使用较为广泛的串联式混合动力系统有西门子等公司推出的双电机串联式混合动力系统，该系统采用永磁同步电机作为发电机，与发动机集成组成辅助发电单元（Auxiliary Power Unit,APU），采用两个永磁同步电机作为驱动电机，并经过减速机进行减速增扭。此外，国内的南车时代在早期也推出了类似的产品。