在串聯(lián)型系統(tǒng)中，發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，將電能輸送到電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)汽車。

發(fā)動(dòng)機(jī)功率是汽車在某一速度下穩(wěn)定運(yùn)行工況的所需功率來選定的，當(dāng)汽車運(yùn)行工況發(fā)生變化，電動(dòng)機(jī)所需的驅(qū)動(dòng)功率與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率不同時(shí)，由控制器發(fā)出指令控制發(fā)電機(jī)向電池充電以吸收多余的能量，或控制電池放電以協(xié)助發(fā)電機(jī)供電，其充/放電流的大小由控制器根據(jù)電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率的變化進(jìn)行確定。

串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)總成與傳動(dòng)系無機(jī)械連接，布置靈活，可以去掉離合器和變速器，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，且發(fā)動(dòng)機(jī)受工況的影響較小，可以控制在高效率區(qū)工作，使得汽車油耗和排放降低，特別適用于城市的低速運(yùn)行工況。在城市中，汽車起步和低速運(yùn)行可以關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，用電池進(jìn)行能量的輸出驅(qū)動(dòng)，從而達(dá)到零排放。

但串聯(lián)方式由于能量變換、傳輸環(huán)節(jié)多，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能要轉(zhuǎn)換為電能再轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢则?qū)動(dòng)汽車行駛的機(jī)械能，在此過程中能量轉(zhuǎn)換和電池充放電的效率較低，使得燃油的能量的利用率也較低。除此之外，發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和主電機(jī)需要配備較大的后備功率以滿足動(dòng)力性的需求。

在并聯(lián)型系統(tǒng)中，采用了發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)兩套獨(dú)立的系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)動(dòng)力通過耦合機(jī)構(gòu)相連，汽車可由發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)共同提供動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，或單獨(dú)各自驅(qū)動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)可通過機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)直接驅(qū)動(dòng)汽車，效率較高。允許發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)并行驅(qū)動(dòng)車輪，發(fā)動(dòng)機(jī)為主動(dòng)力，電動(dòng)機(jī)作為輔助動(dòng)力，當(dāng)車輛需求功率大時(shí)，由電動(dòng)機(jī)協(xié)助發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛。

由于可以進(jìn)行功率疊加，可以配備較小功率的發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)也較簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)受工況的影響較大，不易穩(wěn)定的控制在高效率區(qū)工作。并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車適合于城市公路和高速公路的穩(wěn)定行駛工況。在混聯(lián)式系統(tǒng)中，其綜合了串聯(lián)式與并聯(lián)式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率一部分通過機(jī)械傳動(dòng)裝置輸送到驅(qū)動(dòng)橋，另一部分則直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。

混聯(lián)式系統(tǒng)發(fā)揮了串聯(lián)式和并聯(lián)式的優(yōu)點(diǎn)，使發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化匹配，結(jié)構(gòu)上保證了其在更復(fù)雜的工況下使系統(tǒng)工作在最優(yōu)狀態(tài)，更容易實(shí)現(xiàn)對(duì)排放和油耗進(jìn)行控制。

其主要策略是：在汽車低速時(shí)，以串連方式工作；當(dāng)汽車以高速穩(wěn)定行駛時(shí)，以并聯(lián)方式工作。此結(jié)構(gòu)能較好的滿足汽車的各項(xiàng)性能要求，但控制和結(jié)構(gòu)復(fù)雜，要求較高。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的功率比的不同，可將混合動(dòng)力汽車分為里程延長(zhǎng)型、動(dòng)力輔助型和雙模式型，或者為輕度混合型、功率混合型和能量混合型。