混动百科 串联式、并联式和混结构及形式到底哪个更好？

  此前的汇总文总中，我们提到『主机厂很少会采用单独一个「Px电机」，而是将几个「Px电机」以「串联」、「并联」或「混联」的方式连接在一起』，本章节我们就来深究一下混合动力系统的结构形式。

  若是大家和我一样，暂时还没有将初中电学知识还给体育老师，那么应会记得在电学中有专门一个章节是《电流和电路》，通过一个由「电池」、「小灯泡」、「开关」和「导线」构成的简单「电路」，研究分析「电流」、「电压」等电知识。

  比如我们将「电池」、「小灯泡」和「开关」通过「导线」顺次连接到「电路」中，这种连接 方式叫做「串联」。

  若我们将两个「小灯泡」并列连接在一起，再连接到「电路」中，这种连接方式叫做「并联」。

  当我们将一个「小灯泡」与两个并联的「小灯泡」顺次连接到「电路」中，构成复杂一些的「电路」中时，此时便可以构成一个相对复杂的「混联电路」。

  不知道大家是否记得在两类「电路」中，「电流」、「电压」和「电阻」（此处为「小灯泡」）的关系，比如：

  1.串联电路：「电流」大小处处相同，「电压」被平均分配，「小灯泡」串联越多，「电阻」越大等；

  2.并联电路：「电压」大小处处相同，「电流」被平均分配，「小灯泡」并联越多，「电阻」越小等。

  若是还记得，那会对我们后面解释「功率分流」有一定的帮助，不过不要怕，忘记的话也不会有什么影响。

  「串联式混合动力结构」（后简称「串联式」），顾名思义就是「发动机」、「发电机」和「（驱动）电机」（后统称为「电机」）三大部件『串』在一条动力传输路径上，也就是千军万马过一根传动的『独木桥』。

  「串联式」基本的工作原理是：「发动机」带动「发电机」（通常为「P1电机」）发电，其电能通过「控制器」（或称「逆变器」）直接输送到「电机」，由「电机」产生驱动力矩，驱动汽车。故此，「串联式」最大的特点是「发动机」在任何情况下都不参与驱动汽车的工作，「电机」的功率一般要大于「发动机」的功率。

  此外，「电池」在整套系统中起到的是平衡「发电机」「输出功率」和「电机」「输入功率」的作用。我们以「日产e-POWER混动系统」为例：

  1. 当「发电机」的「输出功率」大于「电机」所需的功率时（如汽车减速滑行、低速行驶或短时停车等工况），「控制器」控制「发电机」向「电池」充电；

  2. 当「发电机」的输出功率低于「电机」所需的功率时（如汽车起步、加速、高速行驶、爬坡等工况），「电池」则向「电机」提供额外的电能。

  1.「发动机」不受汽车行驶工况的影响，始终在其最佳的工作区稳定运行，因此可降低油耗；

  2.在拥堵路段，汽车在起步和低速时，只利用「电池」进行功率输出，纯电行驶十分环保。

  不过「串联式」也存在一些缺点，比如必须配备一颗功率较大的「电机」，增加了车身重量。然则……相比结构或技术上的缺点，使得「串联式」备受质疑原因，却是一个哲学范畴的『终极问题』：用油发电，再用电驱动汽车，那么为啥不直接用油呢？这样的一个问题，此后会详细讨论。

  所谓「并联式混合动力结构」（后简称「并联式」）就好像「并联电路」中，并列排布的两颗「小灯泡」，「并联式」则是将燃油的动力系统与电驱的动力系统整合在一起，使得汽车可由「发动机」和「电机」共同驱动或各自单独驱动。

  1.「电机」、「发动机」可共同驱动驱动，理论上能轻松实现「1+1=2」的效果，理想状态的下，一颗75kW的「电机」配一颗118kW的「发动机」，那就是193kW的动力总成；

  2.在纯电模式下，同样有电动汽车安静、使用成本低的优点。而在混合动力模式下，有非常好的起步扭矩，加速性能出色；

  3.通常并联的车型，只是在「变速器」前或后增加了一台「电机」（通常使用「P2电机」，少量使用「P3电机」），在传统燃油车基础上改动较小，成本也比较低。

  1.油耗相对难控制：「并联式」在混合动力模式下，「发动机」不能确保一直在最佳转速下工作，油耗比较高。只有在堵车时因为能自带发动机启停功能，油耗才会低；

  2.馈电能力弱：通常只有一台「电机」（通常使用「P2电机」，少量使用「P3电机」），而通过前一章的介绍，我们大家都知道这两种「电机」不能同时发电和驱动「车轮」。所以，「发动机」与「电机」共同驱动「车轮」的工况不能持久。持续加速时，「电池」的能量会很快耗尽，从而转为『发动机直驱』的模式，于是再度回到了前一点的油耗问题。

  简单的来说「混联式（串并联）混合动力结构」（后简称「混联式」）是「串联式」与「并联式」的综合与互补。

  通过上图，不知道是否联想到「Px电机架构」章节的中「PxP2电机架构」，没错，目前大部分混动汽车其实都会选择「混联式」，其结构的控制策略是：

  现在让我们换一个角度来看「上汽EDU混动系统」的工作原理，便会发现「P1P2电机架构」（或者说「P2.5电机架构」）将「发动机」、「发电机」（「P1电机」）以及「电机」（「P2电机」）连接在了一起，实现了「串联」与「并联」两种驱动模式，恰恰符合了上面提到的2点策略。

  而使得「上汽EDU混动系统」实现「混联」的核心部件实际上的意思就是两组「离合器」，通过「离合器」的咬合与分离进行「串联」与「并联」的模式切换，具体的工作逻辑前面已经详细写过了，此处不再赘述。不过常言道『成也萧何败萧何』，「混联式」也并非没有缺点：

  1.结构复杂，组件众多：如「上汽EDU混动系统」这样的混动方案，势必增加了整个动力总成的组件（比如增加为了馈电的「P1电机」），增加了重量。

  2.工作逻辑复杂，控制要求高：除了增加组件会造成一定的成本提升，还有一个问题是控制问题，相比单一的「串联式」和「并联式」，包括「本田i-MMD混动系统」和「吉利GHS混动系统」等「混联式」对系统的匹配和调校要求也就更高都需要长时间的经验积累，这对每家主机厂都是一种考验。

  从目前的混动汽车销量上来看「混联式」的车型偏多，但更多地是由于一些大家熟知的非技术客观原因，我觉得「串联」、「并联」和「混联」都有其应用的场景和政策背景，正如在我所有后市场的文章中强调的一个观点：世界上，没有最好，只有最适合。

  本篇是本章的开篇，只是浅谈了三种「混动系统结构及形式」，若有不妥之处，欢迎各位留言纠正，若是想探索更多的混动汽车只是，不妨关注我的专栏。下两期文章，我们来聊一个比较有争议的概念——『增程』汽车，看看这类混动汽车，到底是纯电汽车，还是「串联式」汽车。若是大家感兴趣，请用『增程』二字刷爆评论区吧~~