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混合动力汽车结构、原理及发展前景研究
混合动力汽车是一种同时采用燃料发动机和电动机的汽车，其结构包括燃料发动机、电动机、电池、电控系统和传动系统等部分。
燃料发动机主要负责车辆的传动，电动机主要负责辅助传动和能量的回收，并通过电池进行能量储存，电控系统则负责整个系统的协调和控制，传动系统则将发动机和电动机的动力传递到车轮。
混合动力汽车的工作原理是根据车速和驾驶方式，通过电池和发动机来控制整车的能耗和减少排放。
当车速较慢时，电动机能够提供足够的动力支持，此时发动机处于关闭状态；当车速提高时，发动机开始工作，同时将电动机所生成的电能转化为电池能量进行储存。
混合动力汽车将是未来汽车发展的重要方向。
它可以满足消费者的个性化需求，既可以享受激情之旅，又可以保护环境。
同时，混合动力汽车在焦油、硫和氮氧化物等有害排放物排放方面较传统汽车更加环保，在节能和减少二氧化碳排放方面也具有明显的优势。
混合动力汽车未来的发展前景十分广阔，相信其市场前景将会越来越广阔。
体验读图模式关于新能源汽车的分类及各自特点,您可以点击以下链接查瞧文章《新能源时代(1) 新能源汽车分类篇》关于新能源汽车电池与电机的分类与各自特点,您可以点击以下链接查瞧文章《新能源时代(2) 电池&电机技术解析篇》● 三种结构任君挑选在我们之前的文章里面,我们把混合动力分为普通混合动力、插电式混合动力以及增程式混合动力三种。
而混合动力汽车的结构形式也能分为三种,分别就是串联式、并联式以及混联式,其中增程式混合动力只能就是串联式结构,而并联式与混联式结构既可以应用于普通混合动力,也可以应用于插电式混合动力。
(请各位网友知悉以下简写:串联式结构=串联、并联式结构=并联、混联式结构=混联、混合动力=混动)1、串联式结构串联式,顾名思义就就是发动机与电动机“串”在一条动力传输路径上,这个与我们第一篇文章《新能源时代(1)》说到的增程式混合动力汽车就是一样的。
而串联最大的特点就就是发动机在任何情况下都不参与驱动汽车的工作,它只能通过带动发电机为电动机提供电能。
并联式结构回顶部2、并联式结构并联,实际上就就是在普通汽车的基础上加装一套电能驱动系统(即电动机与动力电池),发动机与电动机都能单独驱动车轮,也可以同时工作,共同驱动汽车,当动力电池电量不足时,发动机还能带动电动机反转为电池充电。
与串联不同的就是,并联结构中发动机与电动机可以同时驱动汽车,其动力性能更加优越,比亚迪秦的1、5T发动机与电动机功率相加后足足300马力有余,相当于奥迪A6的那台3、0T发动机,但秦仅仅就是一台自主紧凑型车而已。
其次,并联车型的驱动模式较多,可以适应多种工况,发动机能够在中高速运行时单独驱动汽车,无需进行能源的二次转换,因此其综合油耗也会更低。
与此同时,并联相对于串联与普通汽车更复杂,制造成本相对会高一点;驱动模式多,含有纯油模式、纯电模式、混合模式等,不同厂家的命名标识都不尽相同,消费者容易混淆。
就譬如宝马530Le的Save Battery模式,靠着自己蹩脚的英语乍一瞧以为就是充电模式,但就是与奥迪A3 Sportback e-tron上的Hybrid Hold功能完全一致,仅仅就是保持电量的模式而已。
装有双电机自动变速器（EVT）的混合动力汽车的原理、系统设计和试验（一）随着环保议题的不断升温和燃油价格的不断攀升，混合动力汽车作为一种新型的动力系统逐渐得到人们的关注。
双电机自动变速器(EVT)是混合动力汽车中非常重要的一个部件。
本文将针对装有双电机自动变速器的混合动力汽车的原理、系统设计和试验进行探讨。
一、原理双电机自动变速器是混合动力汽车中的一种动力分配系统，主要由两个电机、离合器以及减速器等部件组成。
它的工作原理是将电机的电能转换为动力，用来驱动车辆行驶，同时通过离合器控制发动机和电机的联动，实现动力的更加合理分配。
相比于传统的自动变速器，它通过电机与发动机的相互作用，让动力输出更加连续流畅，并且极大的提高了汽车的油耗和排放性能。
二、系统设计双电机自动变速器系统主要由电机、控制程序、传感器以及架子等部件构成。
其中电机主要负责提供动力，并通过程序来控制电机的输出，实现车辆的前进或者倒退。
控制程序则是整个系统的中心部件，通过对传感器输入的数据进行分析，来调控电机的输出以及离合器的开合，实现动力的优化分配。
传感器主要负责感应相关的车辆信息，如转速、速度、加速度等，即时传递给控制程序进行分析。
架子是整个系统的支撑部件，负责将电机、传感器等部件牢固的固定在一起，确保系统的正常运转。
三、试验为了验证双电机自动变速器的性能，将其安装在混合动力汽车上，进行实车试验。
试验主要包括静态试验和动态试验两部分内容。
静态试验主要是将汽车停放在平地上，以不同的油门打开程度，测量车辆的转速、电池电量以及电机输出等参数的变化情况。
比较试验结果，发现双电机自动变速器系统能够更加流畅地输出动力，并且在电池电量高的情况下，电机的输出也更加强劲。
动态试验则是在驾驶车辆过程中，测量其油耗、加速度以及排放量等指标。
通过对比传统变速器和双电机自动变速器的试验结果，证明双电机自动变速器能够显著的降低汽车的油耗和排放量，同时也提升了车辆的加速性能。
混合动力汽车主流构型分析作者：耿丽珍顾存行来源：《环球市场》2018年第16期摘要：本文针对目前存在的主流混合动力构型，进行了分析总结，从技术趋势角度分析，DHT是针对混动系统发动机和电机两个动力源对传动系统的不同需求，全新设计开发的机电耦合装置，被普遍认为是混动技术发展的趋势；另外，各种混动构型都有其一定的优缺点，主机厂在选择混动构型时，需充分考虑自身的研发水平、技术优势来确定合适的方案，同时，要把主要精力放在开发高效的混合动力专用发动机、电机、电池等关键零部件上。
关键词：混合动力；构型混合动力系统包括发动机、电机多个动力源，发动机及电机的动力传递路径也存在很多不同的设计方案。
目前我们通常采用的分类是根据动力系统的布置形式不同，混合动力系统可分为串联式、并联式、混联式系统，同时功率分流的构型也纳入混联式系统范围内。
一、主流构型简介（一）串联式混合动力系统在电机驱动汽车行驶时，电机作为电动机使用，而当汽车制动时，电机作为发电机使用给电池充电，发动机则带动发电机发电，转化为电能给电池充电，因而在串联式混合动力汽车中，发动机不直接驱动汽车行驶，发动机和发电机系统只用来提供电能。
在串联式混合动力汽车中，发动机的工作状态不受行驶工况的限制，可以始终工作在一个较为稳定高效的区域，使油耗和有害气体排放降低在最低值。
串联式混合动力汽车具有如下优点：（1）发动机工作稳定，排放相对较小；（2）其结构较为简单，控制相对简单；（3）由于电机是汽车唯一的动力源，所以电机的额定功率足够大，使得制动时，回收制动能量的潜力较大。
同时，也存在如下缺点：（1）所需要的电机额定功率较大，电池容量也较大，因而其尺寸和质量都较大，使得在小型电动汽车如轿车上布置较为困难；（2）发动机不能直接进行驱动，输出能量需经过发电机转化为电能，再通过电机进行驱动，能量转换次数多，效率较低；（3）成本较高。
（二）并联式混合动力系统并联式汽车可由发动机和电动机共同驱动或各自单独驱动。
比亚迪混动分析报告1. 引言混合动力汽车是目前汽车行业的热门话题之一。
它们结合了传统燃油发动机和电动动力系统，既能提供高效的燃油经济性，又能减少对环境的污染。
在混动汽车市场上，比亚迪凭借其技术创新和质量可靠性赢得了广泛的赞誉。
本报告将对比亚迪混动汽车进行详细的分析和评估。
2. 技术特点2.1 燃油发动机比亚迪混动汽车搭载了一台燃油发动机，通常为汽油或柴油发动机。
这个发动机主要负责驱动车辆并为电动动力系统提供动力。
比亚迪的燃油发动机技术在效率和可靠性方面表现出色，为车辆提供了强大的动力输出。
2.2 电动动力系统比亚迪混动汽车还配备了一套电动动力系统，由电动机、电池和电子控制单元组成。
这个系统可以根据驾驶条件智能地切换燃油发动机和电动动力系统，以实现最佳的燃油经济性和动力性能。
2.3 双向充放电技术比亚迪混动汽车采用了先进的双向充放电技术。
这意味着电动动力系统不仅可以通过燃油发动机充电，还可以将储存的电能反馈到电网上。
这项技术使得比亚迪混动汽车在能源利用率和可持续性方面具有明显优势。
3. 环保性能比亚迪混动汽车的环保性能是其最大的卖点之一。
由于电动动力系统的存在，它们可以实现零排放驾驶，并减少对环境的负面影响。
与传统燃油车相比，比亚迪混动汽车在减少温室气体排放和空气污染物方面取得了显著的成就。
4. 节能性能混合动力系统使得比亚迪汽车在节能方面表现出色。
通过合理地切换燃油发动机和电动动力系统，比亚迪混动汽车能够最大限度地提高能源利用效率，降低燃料消耗。
这不仅有助于用户节省燃料成本，还有助于减少对有限石油资源的依赖。
5. 经济性评估比亚迪混动汽车在经济性方面也具有一定的优势。
虽然初期购买成本可能较高，但由于更低的燃料消耗和维护成本，比亚迪混动汽车的总体拥有成本可能更低。
此外，一些国家和地区还提供了购车补贴和税收优惠，进一步降低了比亚迪混动汽车的实际购买成本。
6. 市场前景随着环保意识的增强和对能源依赖的担忧，混合动力汽车市场前景广阔。
一．研究背景和发展进程石油资源短缺与环境恶化问题成为传统汽车的发展瓶颈，为了解决这种问题，近年来将节能技术应用在汽车上成为研究的热点。
除了对发动机本身进行节能的研究外，各汽车企业也开始致力于对新能源汽车的开发。
于是，各样的新能源汽车应运而生，特别是混合动力汽车（Hybrid Electric Vehicle，HEV）出现。
HEV 是指拥有两种不同动力源的汽车，汽车在不同行驶工况下使这两种动力源分别单独驱动或者联合驱动整车。
两种动力源的组合主要是，电能和燃油或者天然气和燃油的组合。
作为由传统车向纯电动过渡的中间车型，油电混合动力汽车利用电能的低成本和无污染的优势来减少燃油消耗和尾气排放，从而实现节油和环保的目的。
并且这种车型还可以制动能量回收，将车辆减速或制动时的机械能转变为电能存储在电池中。
90 年代以来，混合动力汽车（HEV）的开发在许多发达（美、欧、日等）中受到高度重视，并取得了重大的进展。
1997 年丰田公司推出Prius 并在市场上热销，目前Prius 也成为比较成功且已经产业化的混合动力汽车。
Prius 采用的是行星齿轮机构结合双电机所构成的动力总成系统。
这种混合动力系统也称为功率分流式混合动力系统。
Prius 这套动力总成系统构型特点决定了发动机工作点控制自由整车控制技术[6]，使Prius 燃油量最大节省50%，达到超低排放水平。
第三代Prius 的混合动力系统是由双行星排加两个电机所构成的，这种构型通过后排的减速增扭使汽车动力性能得到大幅度提升。
通用公司的双模技术也是比较成功的功率分流式混合动力系统，相比于丰田公司的单模系统，双模系统可以匹配较小的电机并在系统效率上具有优势。
这两种系列的功率分流式混合动力系统各有千秋，并将功率分流式HEV 的技术研究推向世界前沿。
依据动力源的能量耦合方式，可将混合动力汽车分为三类：串联混合汽车、并联混合动力汽车和混联混合动力汽车。
串联混合动力汽车串联式混合动力汽车的结构图如图1.1 所示。
书山有路勤为径；学海无涯苦作舟
新能源汽车混合动力技术路线P0P4构型解析
对混合动力比较关注的读者，应该在阅读一些文章的时候接触过所谓的“Px混动”的说法，这是什幺意思呢？其实这指的是电机的位置，用来区分各种有变速箱的并联与串并联（混联）混动构型。
P是position的意思。
对于单电机的混合动力系统，根据电机相对于传统动力系统的位置，可以把单电机混动方案分为五大类，分别以
P0,P1,P2,P3,P4命名。
一、P0是电机放在传统启动机的位置
1、定义
传统汽车发电机与发动机曲轴通过皮带柔性连接。
当发动机运转时，会
有少量的能量传递到这里带动逆变器发电。
P0就位于发动机前端附件驱动系统（FEAD：Front End Accessory Drive）上，也就是普通汽车上逆变器的位置。
P0混动就是把这个逆变器换成了一个比较大的电机。
位于发动机前部的该辅助系统包括电动机、电动涡轮、一体式发电机/
专注下一代成长，为了孩子。
一．研究背景和发展进程石油资源短缺与环境恶化问题成为传统汽车的发展瓶颈，为了解决这种问题，近年来将节能技术应用在汽车上成为研究的热点。
除了对发动机本身进行节能的研究外，各汽车企业也开始致力于对新能源汽车的开发。
于是，各样的新能源汽车应运而生，特别是混合动力汽车（Hybrid Electric Vehicle，HEV）出现。
HEV 是指拥有两种不同动力源的汽车，汽车在不同行驶工况下使这两种动力源分别单独驱动或者联合驱动整车。
两种动力源的组合主要是，电能和燃油或者天然气和燃油的组合。
作为由传统车向纯电动过渡的中间车型，油电混合动力汽车利用电能的低成本和无污染的优势来减少燃油消耗和尾气排放，从而实现节油和环保的目的。
并且这种车型还可以制动能量回收，将车辆减速或制动时的机械能转变为电能存储在电池中。
90 年代以来，混合动力汽车（HEV）的开发在许多发达国家（美、欧、日等）中受到高度重视，并取得了重大的进展。
1997 年丰田公司推出Prius 并在市场上热销，目前Prius 也成为比较成功且已经产业化的混合动力汽车。
Prius 采用的是行星齿轮机构结合双电机所构成的动力总成系统。
这种混合动力系统也称为功率分流式混合动力系统。
Prius 这套动力总成系统构型特点决定了发动机工作点控制自由整车控制技术[6]，使Prius 燃油量最大节省50%，达到超低排放水平。
第三代Prius 的混合动力系统是由双行星排加两个电机所构成的，这种构型通过后排的减速增扭使汽车动力性能得到大幅度提升。
通用公司的双模技术也是比较成功的功率分流式混合动力系统，相比于丰田公司的单模系统，双模系统可以匹配较小的电机并在系统效率上具有优势。
这两种系列的功率分流式混合动力系统各有千秋，并将功率分流式HEV 的技术研究推向世界前沿。
依据动力源的能量耦合方式，可将混合动力汽车分为三类：串联混合汽车、并联混合动力汽车和混联混合动力汽车。
串联混合动力汽车串联式混合动力汽车的结构图如图1.1 所示。
串联式混合动力汽车的结构简单，混合动力系统由发动机、发电机和电动机和蓄电池构成。
车辆行驶过程中，发电机将发动机的机械功率转化为电功率；电动机将一部分电功率转化为机械功率驱动车轮转动，而另一部分的电功率则储存到蓄电池之中。
当发动机不工作时，可由电驱动系统驱动整车。
并联混合动力汽车并联混合动力汽车的结构也较为简单，动力总成包括发动机、电动机和发电机和动力电池等，其混合动力系统结构如图1.2 所示。
由图1.2 可知，发动机与电机独立输出动力，通过同轴输出达到转矩耦合的效果，因此，混合动力系统驱动整车时可以选择发动机单独驱动或者发动机电动机联合驱动的工作模式。
[1]由以上分析可以看出，并联式混合动力汽车的动力性能较好，但发动机常于非高效区工作。
混联混合动力汽车混联混合动力汽车主要有开关式混联混合动力汽车和功率分流式混合动力汽车两大类[11]。
其中功率分流式混合动力汽车应用更为广泛并且在发动机工作点控制更为灵活。
图 1.3所示为一种功率分流式混合动力汽车的构型图。
功率分流式混合动力系统主要由行星齿轮机构并结合两个电机组成。
根据其构型特点，功率分流式混合动力系统可实现发动机工作点与车轮的完全解耦，并通过其中一个电机的调速作用和另一个电机的转矩补偿使发动机稳定工作于高效率区间。
混联式的构型分为两种形式，开关式和功率分流式。
其中功率分流式构型应用较多，可通过行星机构将发动机的功率进行任意比例分流，一部分通过机械路径输出，另一部分通过电路径输出。
构型能将发动机和输出轴的转速转矩解耦，实现无极变速，因此也将这套装置称为电子无极变速器，简称EVT[2]。
结构简图如图1.3 所示，该构型的系统效率高，结构紧凑。
但有控制方法繁琐，制造工艺要求高等缺点。
目前丰田Prius[3]，通用Volt[4]，凯迪拉克凯雷德[5]等车型都采用了功率分流式EVT构型。
其中功率分流式构型能够实现无极变速，这样能更大程度上的降低发动机的燃油消耗和有害气体的排放。
这使得此类构型在混合动力汽车构型中占据着巨大的优势，使用功率分流构型的Prius 也成为了最为畅销的混合动力车型。
国内对功率分流式混合动力汽车（power-split HEV）的研究起步比较晚，至今还没有成为体系。
目前，主要集中于一些高校对功率分流式混合动力系统的研究，例如北京理工，清华大学，吉林大学等。
另外，国内的各大汽车企业也纷纷致力于研究功率分流式混合动力系统。
2011 年，中汽研在“2011 中国汽车产业发展（泰达）国际论坛”发布了其自行研发的混合动力总成CHS。
中汽研公司历经8 年研制出用于深度混联混合动力汽车的双行星排混合动力总成产品。
目前，该系列产品主要用于大客车和SUV 的混合动力车型。
国外研究现状国外对power-split HEV 的研究集中在单模功率分流式混合动力系统和双模功率分流式混合动力系统上。
单模混合动力系统主要以丰田Prius 系列为主导构型，双模系统主要以通用双模系统为主导构型。
Toyota公司的第一代Prius 汽车和第二代Prius 汽车采用的动力系统（THS 系统）将单行星排作为功率分配装置，如图1.4 所示，其采用的是输入分配式构型为原形的单模混合动力2005 年已经推出第三代2006 款的Prius。
其动力系统（THSⅡ）在THS 系统的基础上增加第二排行星排，第二个行星排起到对主电机的减速增扭作用，从而可以采用较小的主电机或者另一方面提高动力系统的动力性，其构型图1.5 所示。
在2011 法兰克福车展上正式亮相的丰田Plug-inPrius 沿用了第三代Prius 的动力系统[6]。
另外，该动力系统已经应用于Lexus RX400h 和Toyota Highlander 混合动力汽车中系统。
如图1.6 所示为Lexus GS450h 采用的动力系统构型，该动力系统是在THS 系统的基础上增加拉维娜（Ravigneaux）式行星齿轮机构和两个离合器（或制动器）。
通过控制两个离合器，可以改变主电机对车轮的固定减速比，应用于高速和低速两个模式，从而提高系统效率。
2005 年通用公司与戴姆勒克莱斯勒、宝马联合组成GHC(Global Hybrid Cooperation)，共同合作开发出双模式混合动力系。
该双模技术在2005 年的底特律北美车展中，所推出的GMC Graphite SUV 概念车已经应用了该双模技术。
2007年，该双模技术首先应用于Chevrolet Tahoe 混合动力汽车中，相继在通用公司的GMC Yukon、Chevrolet Silverado 等车型、克莱斯勒公司的Dodge Durango 等车型中也应用了双模混合动力系统。
如图1.7左图所示为通用公司的双排双模动力系统，图1.7 右图所示为通用公司的三排实现的双模动力系统。
除此之外，还有福特公司以及凯迪拉克公司也推出了功率分流式混合动力车型。
其中功率分流式混合动力系统主要包括行星齿轮机构、发动机和两个电机，其中，行星齿轮机构是混合动力系统的动力耦合装置[7]。
根据行星齿轮机构具有多自由度的构型特点，在混合动力系统中利用两个电机来限制其自由度。
其中一个电机使发动机转速与车轮转速解耦，另一个电机使发动机与车轮的转矩解耦。
因此，在该功率分流式混合动力系统中，通过控制一个电机的转矩和另一个电机的转速可以使发动机工作点维持在目标转矩和转速处，而这会带来混合动力系统的功率分流现象，即发动机的功率经由两个路径传递到车轮，电路径和机械路径[8，9]。
电路径中，发动机的一部分输出。
功率经过其中一个以发电状态工作的电机，给另一个以驱动状态工作的电机提供电能，通过机械能的二次转换将能量输出到车轮。
因此功率分流式混合动力汽车的这种现象也称为功率分流现象。
电路径的加入也使无极变速（EVT）的实现成为了可能。
虽然发动机可以通过两个电机的调节工作在最优曲线上，但是电路径中由于能量转换时存在不可避免的功率损失，从而影响整个系统的传动效率[10，11]。
在功率分流式混合动力系统中，发动机输出功率分配到电路径的功率与直接以机械形式传递的功率的比值是连续可变的。
当分配到电路径的功率比值较小时，整个系统的传动效率较高。
因此，该动力系统在控制发动机工作点在经济区域的同时，可以通过控制电路径功率比值来提高系统传递效率。
这一原则也用于PS-CVT 中，这种动力系统是由一个V带CVT，一个固定速比和一个行星齿轮组成，在该系统中通过减小流经V 带CVT 中功率比值来提高系统效率[26-30]。
当电路径功率为零时，发动机的输出功率全部以机械路径传递，此时系统的传动效率达到最高。
这时所对应的传动比定义为机械点（MP）。
当功率分流式混合动力汽车运行在机械点附近时，混合动力系统的功率分流小，系统传动效率高。
根据这一原则，一些双模或多模式的功率分流式混合动力系统通过增加机械点来提高其系统传动效率[10]。
在功率分流式混合动力系统中，发动机功率以电路径和机械路径两个并行路径来传递到车轮，根据功率流向的不同主要分为两种形式：功率分流（power splitting）和功率循环（power recirculating）[11-12] 。
以Prius 构型为例，如图1.8 所示为其动力系统的功率流图。
图1.8 Prius 动力系统中的功率流当出现功率循环现象时，如图1.8（b）所示，电路径在输出轴处没有动力输出，即电路径中的功率不会作用在驱动整车上。
并且，此时发动机的功率可能会远远超过整车所需求的功率并更大程度的降低系统传动效率。
功率分流以及功率循环现象的发生根据传动比的值而决定的。
对于Prius所采用的输入分配式混合动力系统，当传动比大于机械点时，出现功率分流现象，当传动比小于机械点时出现功率循环现象。
因此输入分配模式在汽车高速（较小传动比）时，效率比较低。
输入分配模式比较适用于低速模式。
输出分配模式在高速时为功率分流，低速时为功率循环现象。
复合分配模式内部功率流向比较复杂，该模式下当传动比在两个机械点之间时功率分流比值较小，远离两个机械点时功率分流增大。
与单模系统相比，双模混合动力系统通过结合两种模式的优势，互相弥补不足来减小出现功率循环现象的传动比范围，从而提高系统效率。
根据目前的研究现状，双模混合动力系统一般是由复合分配模式和输入分配模式两个模式结合来实现。
功率分流式混合动力系统中，利用两个电机分别对发动机的转速和转矩完全解耦，使发动机工作点可以自由控制，实现无极变速。
因此这种动力系统在很大限度上提高了燃油经济性。
功率分流式混合动力系统在新能源汽车中体现出绝对的优势。
并且在功率分流式HEV 中，双模混合动力系统在性能上相对于单模混合动力系统更有优势。
