混合动力离合器结合过程的动态转矩控制策略_倪成群
混合动力汽车扭矩分配策略研究
车辆工程技术34 车辆技术
0 引言 随着全球环境问题的不断加剧，人们对于汽车排放污染问题颇有微词，随着人们环保意识不断的增强，混合动力汽车开始走进人们的视野范围内。混合动力汽车具有排放量小、耗油量小等优点，相对于普通汽车而言具有污染小，节能性高的特点，因此其受到了社会的广泛关注。另外，混合动力汽车的动力系统主要是由发动机和电机组成的，在控制管理方面具有高度的自由化，这些为扭矩分配策略的优化提供了很大的发展空间。线性规划具有结构简单，反应速度灵敏的特点，因此其主要是通过发动机、电机、电池等元件的效率取定值来使系统线性化。但是在整个的动力系统中并不是每个元件都是线性的，因此线性规划的分配结果与实际相比误差较大，因此很难控制。在混合动力汽车的扭矩分配中应用最小值原理，通过对整个混合动力汽车的动力系统进行分析优化，主要对基线控制和最小值原理方法进行研究，对混合动力车辆的双离合系统进行优化和实验。1 车辆概况1.1 混合动力系统 混合动力系统主要采用的是混合动力双离合系统，这个系统往往会配置一个功率在120KW以上的发动机，而汽车扭矩的输出主要是由发动机控制器进行有效控制另外，还需要一个100KW的三相交流电力，其的扭矩需要依靠电机控制系统进行控制。在发动机和电机之间需要一个气动的电控离合器，能够有效地控制发动机。1.2 动力系统的控制 对单轴并联混合动力系统进行控制时需要能够满足以下几点要求。首先，保障混合动力汽车的驾驶性能不能低于普通汽车；另外，为了能够有效保障电机运行需要能够延长电池寿命，电池SOC值要控制在一定的范围内。目前的控制策略如下:第一，车速不高时能够自动的断开离合器，确保电机可以单独驱动汽车的运行。这样不仅可以改善车辆的起步过程，还能够减少离合器的磨损问题。另一方面还能够节省耗油量。第二，能够在回馈制动时尽可能地增加能量的吸收，第三，在汽车的正常驱动下，电控离合器结合，发动机和电机共同驱动车辆。这就需要一定的方法来对电机和发动机进行扭矩分配。2 扭矩分配策论优化 在HCU的控制下，混合动力汽车中的动力系统需要能够随时的满足驾驶需求，而这些就需要保障在HCU的控制程序中每一循环的时间短。除此之外，单片机中的存储能力不能够弱与计算能力，能够进行离线计算。针对混合动力汽车而言，需要综合考虑到发动机带动车辆的附件工作，发动机的自动起停并没有在考虑范围以内，主要对基线和最小值原理两种扭矩分配方法进行研究。2.1 基线扭矩分配方法 在混合动力汽车中，基线扭矩分配方法主要是针对动力系统中的发动机在一定的区间没进行优化，通过基线扭矩的分配方法可以在很大程度上保障发动机工作在最优的区间内。在动力系统中应用基线扭矩分配方法其发挥作用主要包括呢两种模式，首先，当SOC大于所设定的门限值时，这个时候整个汽车动力系统中的需求扭矩和发动机转速在发动机高效率区间，而其它区域电控离合器断开，整车由电机单独驱动。另外一种情况，如果SOC小于所设定的门限值时，整车的需求扭矩和发动机转速在发动机高效率区间，此时整车由发动机来驱动。2.2 最小值原理的分配方法 在混合动力汽车的动力系统中，最小值原理的扭矩分配方法也被称为等价燃油消耗方法。也就是将过程中消耗的电量与燃油消耗想等价处理。根据以下公式:
混合动力汽车能量管理控制策略
混合动力汽车能量管理控制策略
摘要
混合动力汽车是一种通过利用内燃机和电动机的相互配合来提高燃油经济性和减少排放的先进技术。能量管理控制策略是混合动力汽车中关键的技术之一，其主要作用是合理分配和利用汽车系统中的能量，以实现最佳的能效和驾驶性能。本文将详细探讨混合动力汽车能量管理控制策略的原理、方法和挑战，并介绍当前研究的热点和未来发展方向。
一、能量管理控制策略的基本原理
能量管理控制策略是指在混合动力汽车中对内燃机和电动机之间的能量流进行控制和优化调度的方法。其基本原理是通过实时监测车辆的动力需求和能量状态，合理地选择使用内燃机、电动机或两者的组合模式，以最大程度地提高能源利用率和驾驶性能。
能量管理控制策略的核心是能量管理算法。常用的能量管理算法包括规则型算法、优化算法和神经网络算法。规则型算法是一种基于规则和经验的控制策略，通常根据驾驶条件和车辆状态来选择内燃机和电动机的工作模式。优化算法是一种通过数学模型和计算方法来寻找最优解的策略，常用的优化算法有动态规划、遗传算法和模型预测控制算法。神经网络算法则是通过模拟人脑的神经网络结构来实现能量管理的策略。
二、常用的能量管理控制策略
1. 静态规则型策略
静态规则型策略是一种基于预设规则的能量管理控制策略。它根据车辆驾驶模式和能量状态进行判断，确定内燃机和电动机的工作模式。常见的静态规则包括纯电动模式、混合模式和纯内燃机模式。纯电动模式下，车辆只使用电动机提供动力；混合模式下，车辆通过内燃机和电动机的组合来提供动力；纯内燃机模式下，车辆只使用内燃机提供动力。
静态规则型策略的优点是简单易懂、易实现，并且适用于驾驶条件相对固定的情况。缺点是不能适应复杂的驾驶环境和动力需求变化，无法实现最优的能效和驾驶性能。 2. 动态规则型策略
动态规则型策略是一种根据实时驾驶需求和能量状态进行判断的能量管理控制策略。它通过车辆动力需求的实时变化来调整内燃机和电动机的工作模式。常见的动态规则包括启停控制策略、能量回收策略和能量分配策略。启停控制策略是根据车辆的停车和起步状态来控制内燃机的启停，以减少能量的浪费；能量回收策略是通过制动和惯性滑行过程中回收和储存能量，增加系统的能量利用率；能量分配策略是根据车辆的动力需求和剩余能量状态来选择内燃机和电动机的工作模式，以实现最佳的能效和驾驶性能。
双离合器式混合动力汽车模式切换控制策略
双离合器式混合动力汽车模式切换控制策略
杨阳;黄剑峰;秦大同;苏岭
【摘 要】以一辆新型的单电机、双离合器式混合动力长安轿车为对象,划分其工作模式区域,并制定了工作模式切换过程中转矩协调控制策略和限矩离合器的模糊控制策略.建立了整车动力学模型,并分别进行了行进中电机起动发动机的仿真和台架试验.结果表明,仿真结果与试验数据一致,采用转矩协调控制策略后,有效降低了模式切换过程的冲击度,提高了系统动力传递的平稳性.
【期刊名称】《汽车工程》
【年(卷),期】2013(035)008
【总页数】8页(P723-730)
【关键词】混合动力汽车;平顺性;模式切换;转矩协调控制
【作 者】杨阳;黄剑峰;秦大同;苏岭
【作者单位】重庆大学,机械传动国家重点实验室,重庆400044;重庆大学,机械传动国家重点实验室,重庆400044;重庆大学,机械传动国家重点实验室,重庆400044;重庆长安新能源汽车有限公司,重庆400023
【正文语种】中 文
前言
为有效降低汽车油耗和排放，强混合动力汽车已经成为世界各大汽车公司研究开发的热点。其在结构上较多地采用了双电机加行星排的混合动力系统(如Prius)，其特点是运行平稳，但成本较高［1-3］。
在强混合动力汽车中，能量管理策略与转矩协调算法已成为重要的研究内容。文献［4］中采用了基于逻辑门限值的能量管理策略，限制发动机工作在高效率区间，提供要求的转矩。但逻辑门限值只是直观地在发动机万有特性图上划分出工作模式区域，未考虑发动机效率与电机的转矩。文献［5］中提出了“内燃机转矩开环控制+电机转矩补偿控制”;文献［6］中采用了“稳态转矩分配+发动机动态转矩估计+电机转矩补偿”的动态协调控制算法。但两者均未考虑离合器接合的动态过程。文献［7］和文献［8］中将混合动力汽车工作模式划分为子域，分析了混杂系统的切换，控制离合器接合时刻，对模式切换过程进行了研究，但未对离合器接合过程进行具体控制。
混合动力汽车的控制策略
混合动力汽车的控制策略
一、混合动力汽车概述
混合动力汽车是指同时搭载燃油发动机和电动机的汽车，通过两种驱动方式的协同作用来提高燃油利用率、降低排放。其控制策略与传统汽车有所不同。
二、混合动力汽车控制策略
1. 能量管理策略
能量管理策略是混合动力汽车控制的核心，主要包括电机和发动机的运行状态及其相互切换，以及电池充电和放电等。常见的能量管理策略包括：基于功率分配的能量管理策略、基于速度分配的能量管理策略、基于SOC（State of Charge）控制的能量管理策略等。
2. 档位选择策略
档位选择策略主要是指在不同驾驶模式下，选用适当的档位来实现最优化控制。常见的档位选择策略包括：手动换挡模式、自适应换挡模式、预测式换挡模式等。
3. 制动能量回收策略
混合动力汽车在行驶过程中通过制动器将部分运动能转化为电能，并存储在电池中，以便在需要时供电使用。制动能量回收策略主要是指如何在不影响行车安全的前提下，最大程度地回收制动能量。常见的制动能量回收策略包括：手动控制模式、自适应控制模式、预测式控制模式等。
4. 启停系统策略
混合动力汽车启停系统是指在车辆静止时关闭发动机，以节约燃油和减少排放。启停系统策略主要是指如何在不影响车辆性能和驾驶体验的前提下，实现最优化控制。常见的启停系统策略包括：基于发动机状态的启停控制、基于SOC的启停控制、基于行驶模式的启停控制等。
5. 气缸管理策略
气缸管理策略主要是针对混合动力汽车中燃油发动机的一种优化技术，通过对气缸进行开闭来实现最优化燃油利用率和降低排放。常见的气缸管理策略包括：基于负载和转速的气缸管理、基于时间和转速的气缸管理、基于瞬时燃油经济性的气缸管理等。
三、混合动力汽车控制策略的发展趋势
1. 智能化和自适应化
随着人工智能和大数据技术的不断发展，混合动力汽车控制策略将越来越智能化和自适应化。例如，基于车辆状态和驾驶习惯的个性化控制策略，以及基于实时路况和天气情况的预测式控制策略等。
双离合ISG混合动力汽车控制策略
双离合ISG混合动力汽车控制策略
王明;孙骏;王超
【期刊名称】《汽车工程学报》
【年(卷),期】2013(003)001
【摘 要】对双离合ISG混合动力汽车的结构和工作要求进行分析,针对双离合ISG混合动力汽车动力系统提出了动态、静态相结合的逻辑门限控制策略.根据设定的静态逻辑门限值判断整车所处的工作模式,在确定的工作模式下查找最佳工作点以控制发动机和ISG电机的输出转矩.基于Matlab/Simulink仿真软件建立动力系统仿真模型,并进行仿真分析.仿真结果表明,所采用的控制策略能够满足整车动力性要求,燃油经济性较传统汽车提高了19％,能有效降低混合动力汽车的尾气排放.
【总页数】6页(P22-27)
【作 者】王明;孙骏;王超
【作者单位】合肥工业大学机械与汽车工程学院,安徽,合肥230009;合肥工业大学机械与汽车工程学院,安徽,合肥230009;合肥工业大学机械与汽车工程学院,安徽,合肥230009
【正文语种】中 文
【中图分类】U469.72
【相关文献】
1.ISG混合动力汽车模型预测控制策略研究 [J], 赵韩;吴迪
2.基于DP优化的ISG型速度耦合混合动力汽车模糊控制策略的研究 [J], 杨亚联;叶盼;胡晓松;蒲斌;洪亮;张喀
3.ISG型混合动力汽车驱动工况控制策略的试验研究 [J], 叶心;叶明;罗勇
4.ISG并联式混合动力汽车能量平衡控制策略 [J], 王斌;付主木
5.ISG型混合动力汽车节能离合器的接合过程研究 [J], 李彤;樊军;董平
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基于电机转速闭环控制的混合动力汽车模式切换动态协调控制策略
２０１４年（第３６卷）第２期 汽车工程 Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ２０１４（Ｖｏ１．３６）Ｎｏ．２
２０１４０２７
基于电机转速闭环控制的混合动力汽车
模式切换动态协调控制策略
张娜 ，赵峰 ，罗禹贡 ，张红 （１．中国农业大学工学院，北京１０００８３；２．清华大学，汽车安全与节能国家重点实验室，北京１０００８４； ３．潍柴动力股份有限公司，潍坊２６１０３１）
［摘要］针对混合动力汽车模式切换过程中动力传递不平稳引起的冲击和发动机转矩难以实时精确获得等 问题，提出了基于电机转速闭环控制的混合动力汽车模式切换动态协调控制策略。采用基于斜率限制的发动机转 矩控制方法，限制发动机转矩变化率，减小了发动机转矩突变造成的冲击；运用电机转速闭环控制方法，以容易实时 精确测量的电机转速作为反馈控制量，解决了发动机转矩在线实时精确估计难题。利用Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ与ＡＥＭ－ Ｓｉｍ搭建了联合仿真平台。仿真结果表明，提出的动态协调控制策略能减小电机转速和车速的波动，有效提高混合 动力汽车的行驶平顺性。 关键词：混合动力汽车；模式切换；动态协调控制
Ａ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｔｒａｔｅｇｙ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｍｏｄｅ—ｓｗｉｔｃｈ ｏｆ
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基于电机转速闭环控制的混合动力汽车模式切换动态协调控制策略 2
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Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ工程
Ｅｎ舀ｎｅｅｒｉｎｇ２叭４（Ｖ０１．３６）Ｎｏ．２
２０１４０２７
基于电机转速闭环控制的混合动力汽车
模式切换动态协调控制策略
张娜１…，赵峰２，罗禹贡２，张红１
（１．中国农业大学工学院，北京１０００８３；２．清华大学，汽车安全与节能国家重点实验室，北京１０００８４
３．潍柴动力股份有限公司，潍坊２６１０３１）
［摘要］针对混合动力汽车模式切换过程中动力传递不平稳引起的冲击和发动机转矩难以实时精确获得等
问题，提出了基于电机转速闭环控制的混合动力汽车模式切换动态协调控制策略。采用基于斜率限制的发动机转
矩控制方法，限制发动机转矩变化率，减小了发动机转矩突变造成的冲击；运用电机转速闭环控制方法，以容易实时
精确测量的电机转速作为反馈控制量，解决了发动机转矩在线实时精确估计难题。利用Ｍａｔｌａｂ／ｓｉｍｕｌｉｎｋ与ＡＥＭ—
ｓｉｍ搭建了联合仿真平台。仿真结果表明，提出的动态协调控制策略能减小电机转速和车速的波动，有效提高混合
动力汽车的行驶平顺性。
关键词：混合动力汽车；模式切换；动态协调控制
Ａ
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动态转矩协调的ISG混合动力系统控制策略
第２７卷第２期
２０１３年２月 电子测量与仪器学报
ＪｏＵＲＮＡＬ ｏＦ ＥＬＥＣＴＲｏＮＩＣ 臣ＡＳＵＲＥ 匝ＮＴ ＡＮＤ ＩＮＳＴＲＵ 匝ＮＴ ２７Ⅳ０．２
・１４５・
Ｄ０Ｉ：１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．１１８７．２０１３．００１４５
动态转矩协调的ＩＳＧ混合动力系统控制策略木
尹安东 ，２ 宫闪闪１，２ 江 昊 ，２赵韩 ，２
（１．合肥工业大学机械与汽车工程学院合肥２３０００９；２．汽车技术与装备国家地方联合工程研究中心合肥２３０００９）
摘 要：以混合动力系统（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｓｔａｒｔｅｒ／ｇｅｎｅｒａｔｏｒ，ＩＳＧ）为研究对象，在转矩控制策略的基础上设计了一种ＩＳＧ混合动力系统
动态转矩协调控制策略。采用Ｍ盯ＬＡＢ／ｓＩＭｕＬＩＮ ｓＴＡＴＥＦＬＯｗ混合建模方法建立了前向式ＩＳＧ混合动力系统仿真模型，并
在ＮＥＤＣ工况下针对实例ＩＳＧ混合动力汽车进行仿真分析。仿真结果表明：与转矩控制策略相比，采用动态转矩协调控制策略
能够使整车实际转矩较好地跟随需求转矩，同时有效控制状态切换过程中的实际输出转矩突变和波动，从而验证了ＩＳＧ混合动
力系统动态转矩协调控制策略的有效性，为研究混合动力汽车多能源控制提供一种新方法。
关键词：ＩＳＧ混合动力系统；动态转矩协调；控制策略；前向仿真
中图分类号：Ｕ４６９．７２ 文献标识码：Ａ 国家标准学科分类代码：５８０．２０１０
Ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｏｆ ＩＳＧ ｈｙｂｒｉｄ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｄｙｎａｍｉｃ ｔｏｒｑｕｅ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ
Ｙｉｎ Ａｎｄｏｎｇ ’ Ｇｏｎｇ Ｓｈａｎｓｈａｎ ， Ｊｉａｎｇ Ｈａｏ ， Ｚｈａｏ Ｈａｎ ，
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＭａｃｈｉｎｅｒｙ ａｎｄＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｆｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ ２３０００９，Ｃｈｉｎａ；２．Ｎａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｌｏｃａｌ ＵｎｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆ＥｑｕｉｐｍｅｎｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｆｅｉ２３０００９，Ｃｈｉｎａ）
双离合器式混合动力汽车模式切换控制策略 2
２０１３年（第３５卷）第８期 汽车工程 Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
２０１３１３６
双离合器式混合动力汽车模式切换控制策略术
杨 阳 ，黄剑峰 ，秦大同 ，苏岭
（１．重庆大学，机械传动国家重点实验室，重庆４０００４４；２．重庆长安新能源汽车有限公司，重庆４０００２３）
［摘要］ 以一辆新型的单电机、双离合器式混合动力长安轿车为对象，划分其工作模式区域，并制定了工作模
式切换过程中转矩协调控制策略和限矩离合器的模糊控制策略。建立了整车动力学模型，并分别进行了行进中电
机起动发动机的仿真和台架试验。结果表明，仿真结果与试验数据一致，采用转矩协调控制策略后，有效降低了模
式切换过程的冲击度，提高了系统动力传递的平稳性。
关键词：混合动力汽车；平顺性；模式切换；转矩协调控制
Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｔｒａｔｅｇｙ ｆｏｒ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅ Ｓｗｉｔｃｈ ｏｆ Ｄｕａｌ—ｃｌｕｔｃｈ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ
Ｙａｎｇ Ｙａｎｇ ，Ｈｕａｎｇ Ｊｉａｎｆｅｎｇ ，Ｑｉｎ Ｄａｔｏｎｇ ＆Ｓｕ Ｌｉｎｇ。
１．Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ｔ ，Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００４４； ２．Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｃｈａｎｇ￣ｎ Ｎｅｗ Ｅｎｅｒｇｙ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００２３
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔａｋｉｎｇ ａ Ｃｈａｎｇ’ａｎ ｈｙｂｒｉｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃａｒ ｗｉｔｈ ｓｉｎｇｌｅ ｍｏｔｏｒ ａｎｄ ｄｕａｌ ｃｌｕｔｃｈ ａｓ ｏｂｊｅｃｔ，ｉｔｓ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ
ｍｏｄｅ ｒｅｇｉｏｎｓ ａｒｅ ｄｉｖｉｄｅｄ ａｎｄ ｂｏｔｈ ｉｔｓ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ ｔｏｒｑｕｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｉｎ ｍｏｄｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｆｕｚｚｙ ｃｏｎｔｒｏｌ
并联式混合动力系统模式切换控制策略
并联式混合动力系统模式切换控制策略
吴海啸;叶进;马承广
【摘 要】针对双离合器单轴并联式混合动力系统,为实现系统在模式切换过程中的控制,设计了用于不同工况下的从纯电动/停车模式到发动机参与驱动模式切换的2种控制策略.对不同使用工况下2种控制策略的控制逻辑等内容进行了分析,并通过试验对所设计的控制策略效果进行了验证.结果表明:2种控制策略能够较好地实现从纯电动/停车模式到发动机参与驱动模式的切换控制.
【期刊名称】《汽车工程师》
【年(卷),期】2014(000)006
【总页数】4页(P21-24)
【关键词】并联;混合动力;模式切换;策略
【作 者】吴海啸;叶进;马承广
【作者单位】南京汽车集团有限公司汽车工程研究院;南京依维柯汽车有限公司;南京汽车集团有限公司汽车工程研究院
【正文语种】中 文
双离合器单轴并联式混合动力系统具备发动机和ISG 电机2 个动力源，整车控制器通过控制2 个动力源的相互配合来提升汽车的动力性、经济性、排放性及舒适性等性能指标。2 个动力源的相互配合使得混合动力汽车具备了纯电动行驶、发动机驱动、联合驱动及行车发电等工作模式以及各个模式之间切换的中间过程[1]。文章对该模式切换控制技术进行了分析，并在此基础上，设计了用于不同工况的模式切换控制策略，对离合器、发动机及电机进行协调控制，最后通过试验对模式切换控制策略的效果进行了评估。
1 技术方案
本项目所设计的混合动力系统控制策略主要根据电池的电量SOC 和驾驶员的需求扭矩等参数对发动机和ISG 电机的工作状态进行选择，对其驱动扭矩进行控制。根据2 个动力源参与工作情况可以把该混合动力系统的工作模式分为：纯电动行驶模式、发动机驱动模式、联合驱动模式及行车发电模式。前离合器采用电控电动式结构，后离合器为传统机械式结构。系统主要技术参数，如表1所示。系统保留了原发动机的发电机和启动电机，ISG 和启动电机都可以单独启动发动机，在电驱动系统发生故障的情况下，汽车还可以保证基本的行驶能力，大大提高了可靠性。