串聯式混合動力汽車是如何省油的？

問題描述：串聯式混合動力汽車是如何省油的？

領域專家：混合動力汽車根據結構特點分類可以分為串聯式、并聯式和混聯式三種。其中的串聯式混動又稱為增程式混合動力，它的特點是可以用外接電源給動力電池充電，然后由動力電池提供電能給電動機，驅動汽車行駛。當電池組電量充足時采用純電動模式行駛，而當電量不足時，車內發(fā)動機啟動，帶動發(fā)電機為動力電池充電，提供電動機運行的所需要的電力(即增程模式)。

這種串聯式混動的發(fā)動機不是直接與汽車的行駛系統(tǒng)相連的，而是與發(fā)電機相連。無論在什么情況下，都不能由發(fā)動機直接驅動車輪行駛，必須通過電動機驅動車輪。發(fā)動機只是做為發(fā)電機的動力源。這種混合動力汽車的純電續(xù)航里程比較長，綜合百公里油耗比普通的汽油機低，而且能夠享受國家新能源車補貼政策。

在這里有人提出了一個疑問：發(fā)動機消耗燃油產生動力，驅動發(fā)電機發(fā)電，然后再提供給電動機驅動汽車。這個過程中多了一次能量轉換，不可避免的要有能量損失，它應該比發(fā)動機直接驅動汽車更費油才對，怎么還會油耗更低呢？

這主要是因為，對于內燃機來說，一般只有一個工作區(qū)段是最高效的，其它轉速區(qū)間效率都很低。即使有些發(fā)動機號稱熱效率可以達到40%，也只是在特定條件、特定轉速下才能做到，絕大多數情況下，效率仍然是很低的。汽車在日常使用中，很多情況下都是處于非常不經濟的低速或怠速狀態(tài)，發(fā)動機的熱效率很低，一般只有25%左右，這樣汽車的油耗就非常高。比如在城市擁堵路況下，油耗明顯比高速路況高。

而有了混合動力，就可以讓發(fā)動機始終處于最佳的工作區(qū)間，并且可以使用更經濟的阿特金森循環(huán)，發(fā)動機的熱效率就會大幅提升，從而達到了節(jié)約燃油的目的。也就是說，發(fā)動機不工作則以，只要工作，就在最省油、最經濟的轉速區(qū)間內運轉，這就是混合動力最根本的原理。

但是這種混動在高速工況下并不省油，主要原因是汽車在高速行駛時，發(fā)動機一般也處于最經濟、最省油的工況，與混動車型中發(fā)動機的工況類似，但是混動車型又多了一次能量轉換，必然會有能量損失。所以這種混動最適合城市擁堵路況，而不適合高速路況。

綜上，串聯式混動雖然多了一次能量轉換，但是發(fā)動機總是在最經濟的區(qū)間工作，所以油耗仍然低于普通的燃油車，正是由于這樣的特點，很多車企在積極開發(fā)這樣的車型，比如廣汽傳祺、寶馬i3等，而本田的串聯式混動在此基礎上做了一些改進，發(fā)動機在特殊情況下也可以直接驅動汽車，算是本田公司的又一項黑科技。

領域專家：串聯式混合動力汽車發(fā)動機并不參與直接驅動車輛，而是帶動發(fā)電機給動力電池或電動機供電，將機械能轉化成電能供電動機驅動車輛。它的最大好處就不用像電動汽車那樣擔心續(xù)航里程的問題。

串聯混動汽車因為不需要讓發(fā)動機驅動汽車，只是用內燃機發(fā)電，所以不再需要變速箱的結構，可以讓發(fā)動機一直處于兼顧最充分燃燒和較為經濟的運轉轉速，因為發(fā)動機燃燒充分，還可以有效控制污染物的排放，還省去了易損耗的離合器和變速箱的重量。電動機可以在靜態(tài)下輸出最大的扭矩，尤其在中低速的市區(qū)和擁堵路段相比燃油機動力和經濟性更好，同時外部插電更多獲取外部的電能驅動車輛也是節(jié)省燃油的重要因素。

當車輛在中低速運轉的時候動力電池組電量充足的情況下發(fā)動機不一定工作，動力電池供電給電動機驅動車輛，電力的來源可以是外部插電獲得，這樣相當于純電動汽車運行。如果動力電池組的電量不足發(fā)動機可以通過發(fā)電機給動力電池充電。當車輛需要加速超車的時候發(fā)動機驅動發(fā)電機和動力電池一起供電給電動機驅動車輛獲得更好的加速動力。雪佛蘭的沃藍達Volt，寶馬i3增程版都屬于是增程版的混動車型。

串聯混動車型也有它的缺點，就是在高速巡航的情況下電機的得扭力出現衰減，長時間高速行駛從發(fā)動機輸出的能量二次轉化本身也會有能量損耗，所以燃油的經濟性就會下降，這也是很多非串聯混動車型在高速公路行駛時并不怎么依靠電動機驅動車輛的原因。

我們可以看到本田旗下的混合動力車型除了具備串聯混合動力汽車的工作模式外，發(fā)動機還可以通過一組離合器沒有變速箱直接驅動車輪，這主要是在高速巡航的情況下，2.0L的發(fā)動機可以在一個較高的扭力輸出轉速運轉時直接通過離合器接管電機的工作將動力輸出到車輪，一旦車速下降發(fā)動機的扭力達不到直驅車輪的力量時再將離合器斷開將動力輸出的工作交還給電動機。

本田的這種混動設計方式算是串聯的一個升級，可以不通過外部插電，使用效率更高的2.0L阿特金森循環(huán)式發(fā)動機來滿足給電池充電和發(fā)電機的供電，還不需要背負太重的電池組，同樣獲得比同車型燃油車更好的扭矩輸出和更經濟的燃油性。