混合动力汽车的核心在于其混合动力系统，这一系统的性能优劣直接决定着整车的性能表现。历经多年的发展与演变，混合动力系统总成已逐渐从发动机与电机分离的结构，转变为发动机、电机与变速箱一体化的集成化混合动力总成系统。在混合动力汽车中，电动马达被巧妙地运用为发动机的辅助动力源，为汽车的驱动提供有力支持。
混合动力汽车所采用的电动力系统涵盖了高效强化的电动机、发电机以及蓄电池。其中，蓄电池技术采用三元锂电池、磷酸铁锂电池和镍氢电池。值得注意的是，前两种电池均属于锂离子电池范畴。

三元锂电池的循环寿命约为1000次以内，而磷酸铁锂电池则能达到2000次左右。在实际应用中，这两种电池在混合动力汽车上可正常使用10年或行驶20万公里以上，且更换成本相对较低。即便发生单体损坏，更换费用也仅为几百元。

相较之下，镍氢电池的充放电次数大约在300至500次之间，超过此范围后性能会显著衰减。为了应对这一问题，丰田采用了独特的策略——“永不让电池充满”。通过控制充电量，丰田混动车的电池充放电次数实际超过了3000次，从而确保了长达10年的使用寿命。这种策略相较于纯电动汽车而言，不仅实用而且经济实惠。

接下来，我们将深入了解混联式混合动力汽车的结构与工作原理。

一. 结构

混联式混合动力驱动系统设计灵活，既能在串联模式下工作，也能在并联模式下工作，实现了两种模式的优势结合。这一设计需要配备两台电动机、一个复杂的传动系统以及智能化的控制系统。其工作原理如下：发动机产生的功率会经过功率分流装置（即功率分配器），一部分直接通过机械传动系统驱动车轮，另一部分则驱动发电机发电。这些电能可供应给电动机或蓄电池使用，而电动机产生的力矩同样可以通过传动系统传递至驱动轮。

混联式驱动系统的控制策略会根据汽车行驶状态进行动态调整。在低速行驶时，系统主要采用串联式工作模式；而当汽车进入高速稳定行驶状态时，则切换为并联模式。这种设计使得混联式混合动力驱动系统能够充分发挥串联和并联两种模式的优点，优化发动机、发电机等部件的匹配，确保系统在各种工况下都能达到最优状态，从而更有效地实现排放和油耗的控制目标。

与并联式混合动力系统相比，混联式的动力复合形式更为复杂，对机械结构和控制系统提出了更高的要求。目前，混联式结构通常采用行星齿轮机构作为动力复合装置，以应对这种复杂性。

二. 特点

混联式混合动力汽车相较于其他类型的混合动力汽车，具有以下显著优点：

动力系统更为紧凑、成本更低。混联式混合动力汽车在保留并联式混合动力汽车的基础上，增设了电动机/发电机或驱动电动机，形成了三个动力总成。尽管这些动力总成能以50-100%的功率驱动车辆，但其功率、质量和体积却比串联式混合动力汽车的动力总成更小。

多种工作模式带来卓越性能。混联式混合动力汽车具备多种驱动模式，包括串联驱动和并联驱动，使得发动机在不同工况下都能选择最优的工作模式。

发动机直接驱动减少能量转换损失。在混联式混合动力汽车中，发动机驱动模式是一种基本驱动模式。通过这一模式，发动机到车轮之间的动力传递过程中减少了机械能-电能-机械能的转换环节，从而提高了能量转换的综合效率。
4）纯电行驶，实现“零污染”。混联式混合动力汽车具备纯电动机驱动模式，该模式可独立驱动车辆，充分发挥电动机在低速时的大转矩特性，使车辆实现“零污染”行驶，尤其在车辆启动和起步阶段。

不足

1）特殊工况下排放略逊于串联式。尽管混联式混合动力汽车性能更接近内燃机汽车，但在某些特殊工况下，发动机的排放可能略高于串联式混合动力汽车。

2）结构复杂，布置困难。混联式混合动力汽车需配备两套驱动系统，包括发动机传动系统和电动机/发电机等，这使得其多能源动力系统结构相当复杂，总布置也更具挑战性。

3）控制系统要求更高。为实现高的经济性和“超低污染”的控制目标，混联式混合动力汽车需要装配一个更为复杂的多能源动力总成控制系统。

三. 工作模式

混联式混合动力汽车融合了并联和串联混合动力汽车的工作特点。其工作模式包括：

1）纯电驱动。电池电能驱动电动机，使汽车纯电动行驶。

2）串联驱动。在低速或大功率驱动工况下，如连续爬坡，电动机将消耗大量电能，此时发动机需为电池充电。此模式下，发动机工作在经济区并输出恒定功率。

3）发动机单独驱动。此模式适合发动机经济转速区域，即巡行车速时，与传统汽车工作状况相似。

4）行车充电。发动机在中速区域工作时，动力负荷较低，效率也低。通过此模式，可以提高发动机的工作负荷和效率，同时为电池充电。

5）停车充电。当电池荷电状态低于设定限值时，发动机以恒定功率驱动ISG电动机发电，为电池补充能量。
6）制动能量回收。在汽车制动时，车轮产生的反向扭矩会驱动驱动电动机转化为发电机模式，从而回收制动时产生的能量。这种模式特别适用于中高速滑行和制动的情况，能有效帮助混合动力车控制油耗和排放。

7）并联驱动。发动机与电动机同时工作，这种模式能提供强大的动力输出，非常适合中低速加速和高速驾驶的情境。

8）全加速模式。在这种模式下，发动机、发电机以及驱动电动机都会同时工作，为汽车提供最大的驱动力。这种模式常用于极限速度行驶或超车等需要瞬间高动力的场景。

插电式混合动力汽车

插电式混合动力汽车

一. 结构

插电式混合动力汽车，作为油电混合动力的进一步发展，具备独特的结构特点。它不仅可以使用电网（包括家用电源插座）为动力电池充电，还能够在纯电动和全混合模式之间灵活切换。这种汽车分为并联和串联两种结构，并配备了车载充电器，方便直接接入电网进行充电。与纯电动车相比，插电式混合动力车增加了内燃机，提供了更强的动力和更远的行驶距离。同时，它也区别于传统的油电混合动力车，因为其电池功率更大，内燃机功率更小，从而在设计上更注重节能和环保。

二. 特点

优点

插电式混合动力汽车以电池为主要动力来源，发动机仅作为辅助。这种设计使它在城市道路中表现出色，日常使用时甚至可以当作纯电动车来使用。只要单次使用不超过电池可提供的续驶里程（如HEVPHEVPHEV50，一般可满足50km以上行程），即可实现零排放和零油耗。因此，插电式混合动力汽车不仅继承了纯电动车的环保优势，还能利用夜间低谷电为电池充电，提高电厂效率，节约能源。同时，它还能减少温室气体和有害物的排放，降低对石油燃料的依赖，提升国家能源安全。
3）在城市内短距离行驶时，插电式混合动力汽车可选用纯电动模式，从而不消耗燃油；而当需要长途旅行或距离较长时，则可切换至混合驱动模式，以增加续驶里程。
4）该车还具备外部电网充电功能，方便利用夜间低谷电为车载电池组充电，提高电厂效率并节约能源。

缺点
1）纯电动里程的设定需根据个人需求来确定，这会影响到电池容量的大小选择。
2）纯电行驶对电池的性能提出较高要求，包括足够的能量密度、功率密度、长的循环寿命以及良好的放电和充电性能。
3）充电设施的建设和完善也是使用插电式混合动力汽车的一个潜在挑战。

三. 工作模式

PHEV的工作模式可根据电池荷电状态的变化分为电量消耗（CD）、电量保持（CS）和常规充电（BC）三种。在电量消耗模式下，又进一步细分为纯电动（HV）和混合动力（HEV）两种子模式。
PHEV会优先选择电量消耗模式。在该模式下，车辆将根据整体功率需求，灵活切换至纯电动或混合动力子模式。纯电动子模式下，发动机关闭，电池作为唯一能量源，适用于启动、低速和低负荷场景；而混合动力子模式则结合了发动机和电动机的功率，电池提供主要能量，发动机用于补充不足，适用于高速和全面动力性能需求场景。
当选择电量保持模式时，PHEV的工作方式与传统HEV相似，旨在保持电池荷电状态稳定。
这三种工作模式之间能够依据整车管理策略和功率需求进行无缝切换，确保车辆在不同工况下都能高效运行。