远瞻慧库-360WHY
随着全球能源危机的加剧和环境污染问题的日益严重，汽车行业正面临着前所未有的转型压力。混合动力汽车（HEV）作为一种过渡技术，结合了内燃机和电动机的优势，既能减少燃油消耗，又能降低排放，成为汽车工业发展的重要方向。本文将深入探讨混合动力汽车的工作原理、不同构型及其性能表现，为行业内外的读者提供全面而深入的解析。
关键词：混合动力汽车、热效率、构型、双电机、能量流动、节能减排
混合动力汽车的节能原理
混合动力汽车的核心优势在于其能够通过智能控制电机和发动机的输出，将发动机的工作区间调整到效率最优的部分，从而提升热效率，降低油耗。在不同的行驶工况下，混合动力汽车能够通过电机辅助或完全替代发动机工作，使得发动机始终保持在高效率区间运行，实现能量的最优利用。
发动机在不同的转速和转矩下热效率差异较大，通常在转速和转矩比较适中的位置，发动机的热效率相对较高。传统燃油车的发动机工作点无法主动调节，导致发动机的平均热效率低、油耗高。而混合动力汽车可以通过电机向电池充电，将多余的能量储存起来；在高速急加速行驶时，可以将储存的电能释放出来，通过电机驱动来补充功率。这种“削峰填谷”的能量管理策略，保证了发动机多数时间在高效率区间运行，有效降低了油耗。
混合动力汽车的工作模式
混合动力汽车的能量源为燃油和电池，分别供给发动机和电机两个动力源。在发动机和电机两个动力源和车轮之间，通常会通过动力耦合传递装置来实现扭矩的耦合和能量的传递。根据工作时能量流动的不同，混合动力系统常见的工作模式有纯电驱动模式、制动能量回收模式、串联工作模式和并联工作模式。
- 纯电驱动模式：在该模式下，发动机不工作，电机通过动力耦合传递装置，将输出功率传递到车轮端驱动车辆行驶。
- 制动能量回收模式：在车辆减速时，车轮通过动力耦合传递装置将车辆减速时的能量传递到电机进行回收，电机发电将能量储存到电池。
- 串联工作模式：发动机先将能量转化为电能，再由电机进行驱动。
- 并联工作模式：发动机和电机可以一同进行驱动，或在驱动的同时通过电机向电池充电。
这些工作模式的智能切换，使得混合动力汽车在不同的行驶条件下都能保持最佳的能源利用效率。
混合动力汽车的构型分析
混合动力系统主要包括发动机、电机和动力耦合装置等部件。不同的混合动力系统构型可能包括不同的电机数量（如单电机、双电机）、不同的电机位置（如P0-P4）以及不同类型的动力耦合装置，因此也具备不同的特性。
- P0位置：位于发动机前端，传统发动机启动电机的位置。P0位置的电机常应用于48V轻混系统，通常功率较小，无法纯电驱动。
- P1位置：位于离合器前，与发动机直接连接。P1位置的电机同样无法进行纯电驱动。
- P2位置：位于离合器后，动力耦合装置前。电机位于P2及之后的位置大部分都可以实现纯电驱动。
- PS位置：位于动力耦合装置内。PS的动力耦合装置通常类似于传统车的双离合变速箱。
- P3位置：位于动力耦合装置之后，差速器之前，动力传递路径不经过变速箱。
- P4位置：位于与发动机不同轴的差速器之前。由于P4与发动机异轴，通常应用于四驱车型。
不同的电机位置和数量，构成了混合动力汽车的不同构型，包括串联构型、并联构型和混联（串并联）构型。这些构型各有优势和局限，适用于不同的驾驶需求和市场定位。
串联构型与增程式混动
串联构型，也称为增程式混动，是一种发动机只驱动发电机发电，不直接参与驱动，驱动全部由驱动电机实现的构型。这种构型的特点是结构简单，易于布置，控制难度低。增程式混动方案目前主要的产品定位是能解决纯电里程焦虑的新能源汽车。由于驾驶体验与纯电接近，能够有效的缓解里程焦虑，且方案简单，更多的被主打电动的新品牌采用。
并联构型与双电机方案
并联构型通常通过一个P2/PS位置的电机实现并联模式或纯电模式行驶。并联构型的发动机可以直接参与驱动车辆，但由于并联构型通常只有一个电机，因此无法串联行驶。随着电驱动成本的降低以及通过多合一高集成的总成来降本的方案得到应用，单电机方案成本的优势日益减弱，而双电机方案燃油经济性好的优势逐渐凸显。
混联（串并联）构型与比亚迪DM-i
混联构型同时具备串联模式和并联模式行驶的能力，需要两个电机。这种构型兼顾了串联的经济性和并联的动力性，被认为是目前新能源汽车实现对主流传统燃油汽车升级替代的最佳方案。但由于结构复杂，控制难度高，需要主机厂在发动机、变速箱等传统动力总成方面有经验积累，因此主要玩家为比亚迪、长城、吉利、长安、上汽、广汽等头部自主品牌。
总结
混合动力汽车作为一种节能减排的汽车技术，其工作原理、工作模式和构型选择对于提升能源利用效率和降低排放具有重要意义。通过智能控制电机和发动机的输出，混合动力汽车能够在不同的行驶条件下保持最佳的能源利用效率。不同的构型适用于不同的驾驶需求和市场定位，而随着技术的进步和市场的发展，混合动力汽车将继续在汽车行业中扮演重要角色，为实现绿色出行和可持续发展做出贡献。
