插电式混合动力汽车

插电式混合动力汽车（Plug-In   hybrid   electric vehicle, it is called PHEV for short）是指可以利用外部电源为车载动力电池充电的混合动力汽车和新能源汽车这些车辆的动力系统既有燃油车的传动装置、发动机和油箱，还有纯电动车的电机和动力电池，因此，它融合了传统燃油车和纯电动车的优点（能源供应方便，节能环保），并广泛应用于家庭乘用车和物流领域、客车、公交车、货车等商用领域。

根据发动机耦合方式和驱动系统结构的不同，插电式混合动力汽车可分为串联型（包含增程式）并联式和混联式；根据驱动电机的数量，可分为单电机型号和双电机型号。无论哪种插电式混合动力汽车，它都有耗电量、三种工作模式电源保持和电源供电。

插电式混合动力汽车的起源可以追溯到20世纪初，但它受到技术的限制、由于环境等因素的影响，这种车直到2008年才正式进入量产阶段。

2022年全球插电式混合动力汽车销量为274万辆，中国插电式混合动力汽车销量达151辆.8万辆。未来，随着插电式混合动力汽车面临的技术问题得到进一步解决，插电式混合动力汽车的销量和市场份额将进一步提高。

汽车主要由动力系统组成、底盘、车身和电气设备由四个部分组成，而插电式混合动力汽车在动力系统上与其他类型的汽车明显不同。

插电式混合动力汽车的动力系统主要由发动机组成、电机、动力电池、充电器等，其中：

发动机：如果是串联插电式混合动力汽车，发动机主要用于驱动发电机或作为增程器；如果是其他动力结构的插电式混合动力汽车，那么发动机具有直接驱动车辆的功能。

电机：插电式混合动力的电机主要包括发电机和驱动电机，其中发电机是能量转换装置，其主要功能是将机械能转换为电能；再生制动时驱动电机将参与发电，其他工况均来自发动机、发电机或动力电池的能量用于驱动车辆。

在插电式混合动力汽车的整车系统结构中，电机作为能量输出和反馈部件，同时起到驱动作用、发电具有两种功能，因此它已成为整车的重要执行部件之一，它需要具有高功率密度和高瞬时功率的特性。插电式混合动力汽车的驱动电机大多体积较小、高功率密度和高能量利用效率的永磁同步电机。

动力电池：动力电池的作用是储存能量，为驱动电机提供能量；目前，插电式混合动力汽车常用的动力电池类型主要为铅酸电池（原材料来源丰富、价格适中、制造工艺简单）镍氢电池（能量密度、循环寿命高）锂电池（体积小、优质能源和优质电力）和超级电容（这种电容器可以达到几千法拉）

充电器：外部充电设施与车载充电器连接并为动力电池充电的装置。

工作模式：插电式混合动力汽车的工作模式主要受动力电池充电状态的影响，并根据动力电池的充电状态分为功耗、有三种模式电源保持和电源补充。

电量消耗：功耗模式细分为“电量消耗-纯电驱动模式”和“电量消耗-混合驱动模式”其中：电量消耗-纯电驱动模式是指驱动电机由动力电池供电，车辆由驱动电机单独驱动；此时发电机关闭，动力电池是唯一的能源，对应的行驶条件一般是起步和低速行驶。

电量消耗-混合动力驱动模式是指发动机和电机同时工作，动力电池提供整车动力需求的主要部分，发动机用于补充动力电池输出能量不足的部分，直到电池的荷电状态达到最低允许值；这种模式通常在高速行驶时出现、加速和爬坡工况。

电量保持：当动力电池的电量消耗到一定程度时，汽车会自动进入动力保持模式，此时汽车由发动机驱动（除了增程的插电式混动车，因为发动机不是直接驱动的，所以只是作为增程器使用）动力电池的功率基本保持不变，适用于所有驾驶条件。

补电：插电式混合动力汽车一般有三个充电条件：

1、当车辆减速或刹车时，车轮带动电动机旋转，此时电动机作为发电机发电并储存在动力电池中；

2、当车辆高速稳定行驶时，发动机驱动车辆，此时，驱动电机作为发电机工作如果发动机有多余的输出功率，它将通过发电机反馈到电池组（不适用于增程式）

3、停车时，车载充电器连接外部电源为车辆充电。

插电式混合动力汽车根据发动机的耦合方式和驱动系统的结构不同（即根据主电源的不同功率分配和组合方式），可以分为系列、并联和串联是三种类型。

串联式

特点：串联插电式混合动力汽车的特点是动力源仅为驱动电机。当车辆行驶时，动力电池的电量将被优先考虑，当电池充电状态下降到规定的目标值时，发动机将启动以保持电池充电状态的稳定。由于发动机与车轮之间没有机械连接，因此无论车速如何，发动机转速都能始终运行在高效区，达到降低燃油经济性的目的。

由于串联插电式混合动力汽车的驱动电机是汽车的唯一驱动源，因此对这种电机的要求更高，成本也会相应增加。而且在发动机的工作过程中，发动机并不直接驱动车辆，中间需要经过多次能量转换（石油燃料首先转化为电能，然后 从电能转化为机械能）所以这种插电式混动的能量传递效率并不高。

组成情况：串联插电式混合动力汽车的动力系统主要由发动机组成、发电机、驱动电机、逆变器和动力电池。其中，发动机作为主要的能量转换装置，对能量进行转换（汽油等）转换成机械能；发电机将机械能转化为电能；驱动电机为汽车行驶提供机械能；动力电池储存并提供电能；逆变器是逆变桥的一种、一种由控制逻辑和滤波电路组成的转换装置，可将DC转换成恒频恒压或调频调压的交流电。

工作情况：串联插电式混合动力汽车的动力系统有以下五种工作模式：

1、动力电池自身供电：当电池 SOC （电量余量）该值大于设置的阈值（电池电量充足）而当整车动力需求较小时，电池单独供电驱动电机驱动车辆，此时发动机不工作。

2、发动机单独功能：当电池充电状态小于设定的阈值时（电池电量较低）如果整车动力需求适中，此时蓄电池不工作，开启发动机为驱动电机供能。如果整车的电力需求较小，此时电池仍然不工作，发动机通过发电机发电，提供一些电力来驱动汽车并为电池充电。

3、发动机和动力电池同时工作：当电池的充电状态大于设定的阈值且车辆所需扭矩较大时，发动机和电池同时开启，为车辆行驶提供能量。

4、驻车充电：当车辆静止时，发动机/发电机给电池充电。

5、再生制动：当车辆制动时，驱动电机作为发电机完成动能到电能的转换，最终实现能量的储存。

增量程序与系列类型的关系：中国工业和信息化部中华人民共和国已经明确，增程式汽车属于插电式混合动力汽车实际上，增程式车的工作原理和系列插电式混合动力车类似，只是增程式车的变速箱比其他系列插电式混合动力车少，发动机和发电机集成在一个增程器中，提高驱动电机的能量，或者同时给动力电池充电。

并联式

特点：并联插电式混合动力汽车的特点是发动机和驱动电机相互独立可以使用电机单独驱动车辆实现纯电动行驶，也可以使用发动机单独驱动车辆，当动力需求较高时，发动机和电机可以共同驱动车辆。由于并联插电式混合动力汽车的两个驱动源可以通过离合器的组合直接与车轮连接，因此具有能量利用率高效率高的特点。并联插电式混合动力汽车的动力系统不能完全隔绝发动机的恶劣工况，功率过小时容易完全沦为燃油车。

组成情况：与串联插电式混合动力汽车类似，并联插电式混合动力汽车的动力系统也由发动机组成、驱动电机、逆变器、动力电池等除了增加了动力耦合装置来连接发动机和变速器，并合成来自驱动电机和发动机的能量。

工作原理：并联插电式混合动力汽车的动力系统也有五种工作模式，具体如下：

1、动力电池自身供电：当电池 SOC（电量余量） 大于设定的阈值，且车辆的动力需求较小，则蓄电池中储存的电能为驱动电机提供整车能量，进而驱动车辆。 

2、发动机直驱：当电池 SOC（电量余量）当 低于设定的阈值且车辆所需动力中等时，发动机和车轮通过离合器结合，直接驱动车轮行驶。

3、驱动电机与发动机一起工作：当驾驶员急加速或需要高速行驶时，此时整车所需的扭矩较大，发动机或驱动电机中的任何一个动力源都无法满足动力需求，需要两者共同驱动车辆。

4、驻车充电：当车辆静止时，发动机驱动驱动电机发电此时，驱动电机用作发电机。

5、再生制动：当车辆制动时，驱动电机作为发电机将部分动能转化为电能并储存在储能装置中。

混联式

特点：因为串并联插电式混合动力汽车（又称串并联混合动力汽车）可以根据路况和车况实时切换为串联模式或并联模式，因此该类型车辆的动力系统同时具备两种模式的优点（提高了动力系统的效率，优化了车辆的燃油经济性）然而，串并联插电式混合动力汽车的结构较为复杂，因此通常伴随着控制策略的复杂性，制造成本较高。

插电式混合动力汽车

组成情况：混联插电式混合动力汽车的动力系统主要由发动机组成、动力耦合装置、驱动电机、逆变器、动力电池、发电机等部分，因此，它综合了上述两种配置的优缺点，与串联插电式混合动力配置相比，在发动机和车轮之间增加了一个机械结构，可以实现发动机的独立驱动；与并联插电式混合动力配置相比，增加了发电机，可以使两台电动机之间的分工明确。

工作情况：混联插电式混合动力汽车的驱动系统是串联和并联的组合，工作模式也是两者的组合具体工作模式如下：

1、纯电驱动：在这种模式下，驱动需求相对较低，离合器断开，发动机不工作，仅由驱动电机提供驱动需求来驱动车辆。

2、串联增程：这种模式的驱动需求比较低，动力电池组 SOC （电量余量）在低功率状态下，离合器断开，发动机工作以驱动发电机发电，发电机为驱动电机提供能源以驱动车辆。

3、发动机单独驱动：当离合器在该模式下结合时，发动机高效区的输出功率可以满足车辆在33，356时的驱动功率需求，此时发电机和驱动电机都不工作。

4、并联混合驱动模式：这种模式的驱动需求比较大，结合离合器，由发动机和驱动电机共同提供驱动需求，共同驱动车辆。

5、再生制动模式：在动力电池组 SOC 中（电量余量）在允许状态下，通过驱动电机提供一定的制动扭矩，回收满足整车安全制动要求的 件以下的制动能量，对动力电池组进行充电。

6、充电：停车时，可以通过车载充电器为电池外部充电。

优点

与传统燃油车相比，插电式混合动力汽车的传动装置基本相同、发动机、油箱和传动装置等，但是电机比较多、动力电池组控制电路等部件；与纯电动汽车相比，插电式混合动力汽车的发动机更多、油箱等部件；因此，插电式混合动力汽车兼具传统燃油汽车和纯电动汽车的优点，即补充能量方便节能环保。

与普通混合动力电动汽车相比（不插电混合动力）相比较而言，插电式混合动力汽车的电池组更大、可以通过外部电源充电、纯电续航里程更长、电机的功率更高等等。

缺点

与普通混合动力汽车相比（不插电混合动力）插电式混合动力车的自重更大、制造成本更高、售价也相对更高。

乘用：截至2023年7月，大多数汽车品牌都推出了插电式混合动力汽车，其中深蓝S7增程版更为常见、理想L7、比亚迪秦/唐PHEV、第三代哈弗H6 DHT-PHEV等。与此同时，插电式混合动力汽车的销量也处于持续上升阶段，就像2023年的1-今年5月，中国插电式混合动力乘用车销量达79辆.0万辆，同比增加90辆.69%

商用：插电式混合动力汽车也在物流领域得到应用、客车、公交车、例如，一汽解放卡车等商业领域、东风、福田、江淮、四川南骏等商用车品牌已经推出或准备推出其插电式混合动力卡车。而且，据中国汽车工业协会统计，2023年，1-5月份，中国区新能源商用车总销量为13.1万辆，同比增加 47万辆.69%其中，插电式混合动力商用车销售333，562，379辆，同比增长475.58%。