第四节 混联式混合动力汽车的主要组成及特点
串联式混合动力汽车结构特点及工作原理
串联式混合动力汽车结构特点及工作原理
嘿，你知道串联式混合动力汽车不？这玩意儿可有意思啦！咱就先
来说说它的结构特点吧。
它就像是一个团队，发动机、发电机和电动
机紧密合作。
发动机就像那个稳定输出的老大哥，一直勤勤恳恳地工作，给发电机提供动力。
发电机呢，就像个转化器，把发动机的能量
变成电能，储存起来。
而电动机呀，那就是冲锋陷阵的小能手，在需
要的时候爆发出强大的动力，推动车子前进。
比如说，就像一场接力赛，发动机先跑，把接力棒交给发电机，发电机再把能量传递给电动机，电动机最后奋力冲刺！
再讲讲它的工作原理。
当车子启动或者低速行驶的时候，主要就是
电动机在工作，这时候发动机可能都还在休息呢，是不是很神奇？就
好比你刚开始跑步，还不需要用尽全力，那肌肉就先不用太使劲嘛。
等车子速度起来了，或者需要更大动力的时候，发动机就开始干活啦，它带动发电机发电，给电动机提供能量。
这就像你跑累了，这时候你
的心脏就得更努力地跳动，给身体提供更多的能量呀！
有一次我和朋友聊起串联式混合动力汽车，我就说：“你想想看，
这多厉害呀，又节能又环保！”朋友还不太相信呢，反问我：“真有那
么好？”我就给他详细解释了一番。
然后他恍然大悟，直说：“哇，原
来是这样啊！”
串联式混合动力汽车真的是未来交通的一个重要方向啊！它不仅能
减少对传统燃油的依赖，还能降低尾气排放，对环境那是大大的好呀！
它的这些结构特点和工作原理让它在节能和环保方面有着独特的优势，难道我们不应该大力发展和推广它吗？。
第四节 混联式混合动力汽车的主要组成及特点
图2-20 串并联混合式混合动力汽车组成示意图
第二章 混合动力汽车的构造与原理
第四节 混联式混合动力汽车的主要组成及特点
二、混联式混合动力系统结构 混联式混合动力系统是一种特殊的混合动力系统，也称为动力分流(Power Split)系统。其中丰田普锐斯（Prius)混合动力系统就是混联式混合动力系统
第四节 混联式混合动力汽车的主要组成及特点
第二章 混合动力汽车的构造与原理
第四节 混联式混合动力汽车的主要组成及特点
二、混联式混合动力系统结构
从图2-22可知，行星齿轮机构由一个太阳轮、若干个行星齿轮和一个齿轮 圈构成，其中行星齿轮由行星架的固定轴支承，允许行星轮在支承轴上转 动。行星齿轮和相邻的太阳轮、齿圈总是处于常啮合状态，通常都采用斜 齿轮以提高工作的平稳性。该机构在普锐斯（Prius)混合动力系统的作用 是实现两个电机、内燃机动力源之间的动力祸合，实现系统几种工作模式 的切换，根据系统效率实现传动比合理切换。 1.起步与小负荷时 2. 加速或爬坡时 3. 车辆在巡航时 4. 车辆在巡航时
混联式HEV也可称为串并联混合式混合动力汽车、串并联式混合动力汽车、
混联式混合动力汽车等。其特点是兼备串、并联混合式混合动力汽车的功能。 单桥驱动的混联式HEV的典型系统是丰田Prius的动力系统，Prius的显著特点 是装备了行星齿轮功率（动力）分配装置。因此常称为功率分配式混合动力 系统。Prius混合动力汽车在结构上综合了串联式和并联式的特点，与串联式
相比，它增加了机械动力的传动系统，与并联式相比，它增加了电力驱动传
动系统。尽管功率分配式混合动力汽车同时具有串联式和并联式的优点，但 其结构复杂，成本高。不过，随着控制技术和制造技术的发展，一些现代混
5混合动力汽车
1-发电机；2-增速器；3-发动机；4-整流器；5-中央控制器；6-逆变器；7-驱动电机；8-减速器； 9-电池组
第2节 并联式混合动力汽车
一、原理和工作模式 发动机和电机两套驱动系统。 发动机是主动力源，电机在必要时辅助发动机驱动。某些
并联HEV ，电机具有单独驱动能力。
车辆起步
一般车速，发动机有剩 余动力
电动汽车，燃料电池汽车，混合动力汽车和内燃机汽车的比较
项目 尾气排放 能量来源 能量转换率 高效工况区范围 能量回收（再生制动） 行驶里程
电动汽车 无 广 高 宽 有 短
燃料电池汽车 混合动力车 内燃机汽车
无
少量
多
较窄
较广
窄
高
较高
低
宽
较宽
窄
有
有
无
较长
长
长
第2节 串联式混合动力汽车
一、原理和工作模式
定发动机以稳定、高效的状态运行，获得好的经济性和环保性能。 行驶功率由发动机和电机共同提供，在部件选型时，可以选择功率小一点
的发动机和电机。部件体积小，有利于在车上的安装和布置。 与串联式相比，电池数量少，利于电池布置、整车质量减小及降低成本。
并联HEV缺点
动力部件多，有多种驱动组合和运行模式。控制系统设计和实现较难。
混合动力电动汽车的优势：
与传统内燃机汽车比较： (1)可使发动机在最佳的工作区域稳定运行，降低发动机的油
耗、排放污染和噪声。 (2)可实现纯电动模式，在居民区、市中心等人员密集的地区，
关闭发动机，实现零排放。 (3)通过电机回收制动时的能量，提高能量利用率，进一步降
低汽车的能量消耗和排放污染。
避免缺点，保留优点
混动式混合动力汽车(PSHEV)
3.实例分析-----Prius
3.2 THS中电机如何驱动
.28.
3.实例分析-----Prius
3.3 THS各种工况模式及传动过程
电动机特性：扭矩大且低转速是功率输出高。 发动机特性：大功率输出出现在高转速区
.29.
3.实例分析-----Prius
.30.
3.实例分析-----Prius
（2）与串联式相比，增加了机械动力传递路线； （3）与并联式相比，增加了电能的传递路线
.6.
1.混联式介绍
1.2混联式分类
混联式结构中有两套动力系统，因此可分为两类： （1）发动机主动型混联混合动力汽车
车辆运行时主要是发动机驱动车辆，如尼桑Tino （2）电动机主动型混联混合动力汽车
车辆运行时主要是电动机驱动车辆，如丰田Prius
.7.
1.混联式介绍
1.3混联式混合动力系统类型
（1）开关式混联系统
.8.
1.混联式介绍
开关式混联结构可以通过离合器的接合与分离可以实现 串联分支与并联分支间的相互切换。离合器分离，切断了发 动机和电动机与驱动轮的机械连接系统以串联模式运行；离 合器接合，系统以并联模式运行。
.9.
1.混联式介绍
3.实例分析-----Prius
.39.
3.实例分析-----Prius
.40.
3.实例分析-----Prius
.41.
3.实例分析-----Prius
.42.
（2）功率分流式混联系统
.10.
1.混联式介绍
功率分流式混合动力系统采用行星齿轮机构分配 发动机动力，发动机转速可与车速解耦，实现EVT功 能。
.11.
1.混联式介绍
混合动力汽车
作业混合动力汽车的类型特点关键零部件的选型(发动机电机电池)动力匹配原理及能量掌握策略混合动力汽车类型从能量流到混合动力系统输出轴的流经路线，可将混合动力汽车分为串联式、并联式、混联式和复合联接式四种。
1.串联式(SHEV)驱动系统的典型结构与基本组成部件如下所示，主要由发动机、发电机和电动机组成，原动机一般为高效内燃机。
发动机直接驱动发电机发电，电能通过掌握器输送到电池或电动机，由电动机通过变速机构驱动汽车。
电池在发动机输出和电动机需求功率间起到调峰调谷的作用。
为了满意汽车在起动、加速时的大功率需求，在串联式结构中还有加超级电容等功率密度较大的蓄能装置，在制动能量回收时也起到快速回收能量的作用。
9E动力率-1M回爆功率图表1串联式2.并联式(PHEV)的布置如下所示，其特点是动力系有两种动力源一一发动机和电动机。
当汽车加速、爬坡时，电动机和发动机能够同时向传动系供应动力; 一旦汽车车速达到巡航速度，汽车将仅仅依靠发动机维持该速度。
并联式ΠEV能设置成用发动机在高速大路行驶模式，加速时由电动机供应额外动力。
图表2并联式3.混联式(SPHEV)如下所示，这种布置形式包含了串联式和并联式的特点，即功率流既可以象串联式流淌，乂可象并联式流淌。
它的动力系统包括发动机、发电机和电动机。
依据助力装置不同，它又可分为发动机为主和电机为主两种。
在发动机为主形式中，发动机作为主动力源，电机为帮助动力源，日产公司(Nissan)Tino属于这种状况。
在电机为主形式中，发动机作为帮助动力源，电机为主动力源，Toyota Prius HEV就属于这种状况。
这种结构的优点是掌握敏捷便利，缺点是结构相对简单。
驱动功率回皴功率图表3混联式4.复合联接式（CHEV）的布置形式的混合动力汽车结构相对简单，主要消失在双轴驱动的HEV中。
在这种联结形式中，HEV前轴和后轴之间没有传动轴连接，它们分别由动力部件驱动，从而实现四轮驱动，如图卜5所示，。
混合动力汽车
电机再生制动能量与机械制动能量分配关系
采取以上措施，降低油耗可达30%—50%
三、混合动力汽车的关键技术
混合动力汽车所面临的关键性技术和需要解 决的问题包括以下几个方面： 内燃机与电机耦合功率分配比的最优控制 能量存储装置( 电池) 要具有较高的比功率, 以满足汽车加速和爬坡时对大功率的需要 需要开发高性能的电子控制元件 加快电力驱动系统研究
发动机在较高的负荷率及中高转速下工 作时，发动机的平均效率明显提高。混合 动力汽车通过控制策略并选用了较小功率 的发动机，可使绝大多数的工作点落在发 动机的高效区间。 低速低负荷——纯电动模式 加速爬坡——电机助力联合驱动模可以控 制发动机高速反拖断油，直到怠速恢复供 油止，实现节油的目的，研究表明，控制 发动机断油，可节油5%左右。
四、混合动力汽车的发展前景
与传统型汽车相比混合动力汽车在节能 和排放上胜出一筹。就目前来说,虽然HEV 的价格比传统汽车高出20%左右，但相信随 着各国环境立法的日趋严厉,混合动力汽车 性能的日益提高以及其成本的不断降低, 混 合动力汽车的市场份额将逐渐增大。尽管 从长远来看HEV 只是一种过渡车型,但是在 近二三十年内会有较好的发展前景。
3.2能量存储装置( 电池) 要具有较高的比功率 ,以满足汽车加速和爬坡时对大功率的需要
能量存储装置( 电池) 要具有较高的比功 率,以满足汽车加速和爬坡时对大功率的需 要。电池还要具有快速充电能力, 以保证制 动时能量能及时回收, 而目前高功率电池往 往存在快速充电接受能力差的问题,还需做 进一步的研究。电池还要提高充放电效率, 这对提高整车工作效率至关重要。
3.1内燃机与电机耦合功率分配比的最优控制
混合动力汽车发动机和电动机要相互配 合工作,而根据运行工况控制它们适时启动 和关闭, 并使发动机始终工作在低油耗区的 整个控制过程十分复杂,因此需要用成熟可 靠的动力复合装置以及先进的检测系统和 控制策略实现功率的合理分配,以达到低油 耗和良好的动力性目标。
简述混合动力电动汽车的组成
简述混合动力电动汽车的组成摘要：一、混合动力电动汽车的定义与特点二、混合动力电动汽车的组成部件1.动力系统2.电池组3.电机4.燃油发动机5.控制系统6.充电系统7.制动系统8.悬挂系统三、各组成部件的作用与优化四、混合动力电动汽车的优势与应用前景正文：混合动力电动汽车（Hybrid Electric Vehicle，简称HEV）是一种采用燃油发动机与电动机共同驱动的汽车，既具有燃油车的长途驾驶能力，又能在短途城市驾驶时实现低油耗、低排放。
近年来，随着环保意识的增强和新能源汽车技术的不断发展，混合动力电动汽车在全球范围内逐渐受到关注。
一、混合动力电动汽车的定义与特点混合动力电动汽车是一种采用燃油发动机与电动机共同驱动的汽车，通过控制系统智能地分配两种驱动源的功率，实现最佳燃油经济性和环保性能。
混合动力电动汽车具有以下特点：1.低油耗：在低速行驶、加速、爬坡等工况下，优先采用电动机驱动，降低油耗。
2.低排放：在制动过程中，电动机可将多余的能量转化为电能储存在电池组中，减少燃油发动机的排放。
3.纯电动行驶：在短途城市驾驶时，可切换至纯电动模式，实现零排放。
4.驾驶舒适性：混合动力电动汽车在行驶过程中，可自动切换燃油发动机与电动机驱动，减小发动机的抖动，提高驾驶舒适性。
二、混合动力电动汽车的组成部件1.动力系统：负责将燃油发动机和电动机产生的动力传递给驱动轮。
2.电池组：储存电动机回收的制动能量，以及在纯电动模式下为车辆提供动力。
3.电机：在电动模式下为车辆提供动力，同时在制动过程中回收能量。
4.燃油发动机：在混合动力模式下为车辆提供动力，并与电动机协同工作。
5.控制系统：智能地控制燃油发动机和电动机的功率分配，实现最优性能。
6.充电系统：为电池组充电，提高续航里程。
7.制动系统：在制动过程中，将电动机的能量转化为电能储存，提高能量利用率。
8.悬挂系统：提高行驶稳定性，降低噪音、振动和排放。
三、各组成部件的作用与优化1.动力系统：采用高效、轻质的传动部件，降低动力损失，提高燃油经济性。
混合动力汽车概述课件
工作流程
在并联式混合动力系统中，内燃 机和电动机都直接连接到车辆的 驱动轴上。在车辆行驶时，内燃 机和电动机都可以为驱动轴提供 动力。这种系统的优点是可以根 据需要使用内燃机或电动机。
特点
并联式混合动力系统的内燃机和 电动机之间有机械连接，因此它 们不能独立地运行。这种系统的 优点是电池组不需要大量的空间 ，并且其重量也较小。
帕萨特混合动力汽车 的技术特点
该车采用了并联式混合动力系统，主 要由发动机、电动机、电池等组成。 在城市行驶时，车辆主要依靠电动机 进行驱动，减少燃油消耗；而在高速 行驶时，发动机则起到主要的驱动作 用。此外，帕萨特混合动力汽车还具 有能量回收系统，可以将制动能量转 化为电能储存。
帕萨特混合动力汽车 的市场前景
CHAPTER 02
混合动力汽车的基本构造
发动机系统
发动机的类型
包括汽油发动机、柴油发动机和混动发动机等。
发动机的性能参数
如排量、功率、扭矩等。
发动机的运转模式
包括正常模式、节能模式和运动模式等。
电池系统
电池的类型
包括镍氢电池、锂离子电池和铅酸电池等。
电池的能量密度
衡量电池储存能量的能力。
电池的管理系统
由于电动机的介入，混合动力汽车可以在低速时实现更强的动力输出， 改善加速性能。
03
使用成本降低
内燃机的介入可以减少电动机的使用频率和时间，从而降低维护成本。
混合动力汽车的历史与发展
历史
混合动力汽车最早于20世纪90年代初开始研发，经过几十年的发展，技术逐渐成 熟并得到广泛应用。
发展方向
随着环保意识的增强和技术的不断进步，混合动力汽车将逐渐成为未来汽车市场 的重要发展方向之一。未来，混合动力汽车将更加注重能效和环保性能的提升， 同时拓展应用领域，如城市公交、物流运输、出租车等。
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第二章 混合动力汽车的构造与原理
第四节 混联式混合动力汽车的主要组成及特点
图2-21
丰田普锐斯（Prius) 混联式混合动力系统
第二章 混合动力汽车的构造与原理
第四节 混联式混合动力汽车的主要组成及特点
二、混联式混合动力系统结构 在普锐斯(Prius)系统中，内燃机28％的扭矩必须传递到电机1，在正常行驶状
第二章 混合动力汽车的构造与原理
第四节 混联式混合动力汽车的主要组成及特点
一、混联式混合动力汽车组成
二、混联式混合动力系统结构
三、混联式混合式混合动力汽车的驱动模式及特点
四、串联式、并联式和混联式混合动力系统的性能比
较
第二章 混合动力汽车的构造与原理
第四节 混联式混合动力汽车的主要组成及特点
一、混联式混合动力汽车组成
态不会对系统产生大的影响，但是在节气门全开行驶加速状态下，扭矩和能
量的分配也同正常行驶时是一样的，电机1必须设计得足够大才能够处理28 ％的内燃机输出扭矩。
为了更好地理解普锐斯(Prius)混合动力系统，此处简单介绍普锐斯(Prius)的
行星齿轮机构，结构如图2-22所示。
第二章 混合动力汽车的构造与原理
图2-24
普锐斯(Prius) 巡航工况能量流图
第二章 混合动力汽车的构造与原理
第四节 混联式混合动力汽车的主要组成及特点
图2-26 车辆能量回收工况能量流图
第二章 混合动力汽车的构造与原理
第四节 混联式混合动力汽车的主要组成及特点
三、混联式混合式混合动力汽车的驱动模式及特点
混联式混合动力汽车的主要结构特点是具有功率分配装置，
相比，它增加了机械动力的传动系统，与并联式相比，它增加了电力驱动传
动系统。尽管功率分配式混合动力汽车同时具有串联式和并联式的优点，但 其结构复杂，成本高。不过，随着控制技术和制造技术的发展，一些现代混
合动力汽车更倾向于选择这种结构。
第二章 混合动力汽车的构造与原理
第四节 混联式混合动力汽车的主要组成及特点
第二章 混合动力汽车的构造与原理
第四节 混联式混合动力汽车的主要组成及特点
图2-23
普锐斯(Prius)纯电动行驶工况能量流图
第二章 混合动力汽车的构造与原理
第四节 混联式混合动力汽车的主要组成及特点
图2-24
普锐斯(Prius) 加速或爬坡工况能量流图
第二章 混合动力汽车的构造与原理
第四节 混联式混合动力汽车的主要组成及特点
四、串联式、并联式和混联式混合动力系统的性能比较 从能源转换效率和汽车的行驶性能对串联式、并联式和混联式混合动力系统 进行比较的话，混联式混合动力系统的性能明显好于串联式、并联。 。式系 统
第二章 混合动力汽车的构造与原理
第四节 混联式混合动力汽车的主要组成及特点
表2-2 串联式、并联式和混联式混合动力系统的性能比较
混联式HEV也可称为串并联混合式混合动力汽车、串并联式混合动力汽车、
混联式混合动力汽车等。其特点是兼备串、并联混合式混合动力汽车的功能。 单桥驱动的混联式HEV的典型系统是丰田Prius的动力系统，Prius的显著特点 是装备了行星齿轮功率（动力）分配装置。因此常称为功率分配式混合动力 系统。Prius混合动力汽车在结构上综合了串联式和并联式的特点，与串联式
第四节 混联式混合动力汽车的主要组成及特点
第二章 混合动力汽车的构造与原理
第四节 混联式混合动力汽车的主要组成及特点
二、混联式混合动力系统结构
从图2-22可知，行星齿轮机构由一个太阳轮、若干个行星齿轮和一个齿轮 圈构成，其中行星齿轮由行星架的固定轴支承，允许行星轮在支承轴上转 动。行星齿轮和相邻的太阳轮、齿圈总是处于常啮合状态，通常都采用斜 齿轮以提高工作的平稳性。该机构在普锐斯（Prius)混合动力系统的作用 是实现两个电机、内燃机动力源之间的动力祸合，实现系统几种工作模式 的切换，根据系统效率实现传动比合理切换。 1.起步与小负荷时 2. 加速或爬坡时 3. 车辆在巡航时 4. 车辆在巡航时
它根据汽车行驶工况对发动机功率中用于直接驱动汽车的功
率和用于发电的功率的比例进行分配。在汽车正常行驶时， 发动机的功率全部用于直接驱动汽车行驶；在全负荷、加速 行驶时，发动机与蓄电池共同提供动力驱动汽车行驶；在停 车或滑行时，发动机的功率全部驱动发电机向电池充电。
第二章 混合动力汽车的构造与原理
第四节 混联式混合动力汽车的主要组成及特点
图2-20 串并联混合式混合动力汽车组成示意图
第二章 混合动力汽车的构造与原理
第四节 混联式混合动力汽车的主要组成及特点
二、混联式混合动力系统结构 混联式混合动力系统是一种特殊的混合动力系统，也称为动力分流(Power Split)系统。其中丰田普锐斯（Prius)混合动力系统就是混联式混合动力系统
结构的典型例子，其系统结构如图2-21所示。该混联式混合动力系统主要由
内燃机、电机1,电机2,电机控制器、动力电池和单排行星齿轮机构几个部件 组成。该混联式混合动力系统最大的特点是用一个机械行星齿轮机构将两个
电机和一个内燃机藕合在一起。单行星排结构可以实现无级变速器功能，使
整个系统效率较高，特别是在城市循环工况。该系统最大弱点就是其恒定的 扭矩分配导致在高速巡航运行时系统效率较低。
经济性 连接方式 自动停止 能量回收 ◎ ○ ◎ 高效率运 总效
运行性能 加速性 △ ○ ○ 高功率持
怠速
串联式 并联式 混联式 ○ ○ ◎
行控制
○ △ ◎
率Hale Waihona Puke ○ ○ ◎续性△ △ ○
备注：由差到好的顺序为：△→○→◎