混合动力汽车论文

随着石油供应的日趋紧缺和环境污染的日益加剧，电动车这种以电能为动力的交通工具凭借其节能、环保的优点日渐成为业界关注的焦点[1]。20世纪80年代以来, 许多发达国家纷纷投入巨资研发电动汽车，我国的“863 计划”也已明确将电动汽车作为重点攻关项目。目前，我国电动汽车的研发水平与发达国家基本上处在同一起跑线上，在某些方面甚至超过国外[2]。2005年，我国第一代混合动力商品车通过论证和验收[3]。 法国、日本、美国、德国等都经过试验和示范运行，开发出具有商品化水平的纯电动汽车，如法国PSA 公司的标志P106 和雪铁龙AX 电动轿车，日本丰田汽车公司的RAV-4EV 电动轿车，美国通用汽车公司的EV1 电动轿车等。我国也将电动汽车的研究开发列入“八五”、“九五”国家科技攻关项目，并于1996年6月建成广东汕头国家电动汽车试验示范基地。“十五”期间，国家科技部将电动汽车项目列入国家“863”重大专项。成了资助电池、电机及其控制系统、整车控制系统以外，重点资助北京市（北京理工大学牵头）进行纯电动大客车的研发和示范运行。2005 年6 月21日由国家发改委正式批准，14辆铅酸电池纯电动公交大客车在北京公交121 路线投入商业化运行。另一个课题资助天津清源动力公司（中国汽车技术研究中心）进行纯电动轿车的研究开发和示范运行。其中有5辆纯电动轿车于2005年初首次出口到美国[4]。 虽然电动汽车具有很多优点，但是它不能取代传统的燃气动力模式，而混合动力汽车是目前新型清洁动力汽车中最具有产业化和市场化前景的车型，其发展方向是真正零排放、无污染，不消耗燃油的燃料电池车辆。现在混合动力汽车在欧美国家及日本已形成产业化[3]，而国内还处于起步阶段，没有形成产业化。 2.混合动力技术的分类及原理 混合动力电动汽车（HybridElectric Vehicle，简称HEV）是将电力驱动与辅助动力（APU）结合起来，充分发挥二者各自的优势及二者相结合产生优势的车辆。辅助动力可以采用燃烧某种燃料的原动机，如内燃机、燃气轮机等或其他动力发电机组。根据混合动力系统连接方式的不同，混合动力汽车主要可以分为三种结构形式，即串联、并联和混联，它们各有优势。 2.1串联 串联式混合动力系统示意图如图1所示。串联结构的特征是以电力形式进行复合，发动机直接驱动发电机对储能装置和牵引电机供电，电动机用来驱动车轮，储能装置起着发动机输出和电动机需求之间的调节作用。其优点是发动机的运行独立于车速和道路条件，适用于车辆频繁起步、加速和低速运行。发动机在最佳工况点附近运转，避免了怠速和低速工况，从而提高了效率，提高了排放性能。但在机械能与电能的转化过程中有效率损失，很难达到明显降低油耗的目的，目前主要用于城市大客车，在轿车中很少见。 2.2并联 并联式混合动力系统示意图如图2所示。并联结构的特征是以机械形式进行复合，发动机通过变速并联混合动力系统示意图装置和驱动桥直接相连，电机可同时用作电动机或发电机以平衡发动机所受的载荷，使其能在高效率区域工作。但是由于发动机和驱动桥机械连接，在城市工况时，发动机并不能运行在最佳工况点，车辆的燃油经济性比串联时要差。　 　 其中转速复合装置类似于差速器，这种结构形式在实际中很难被采用，因为这种结构需要发动机和电动机的输出转矩时刻保持相等；单轴转矩复合式车辆驱动系中机械功率的联合是在发动机曲轴输出端处实现的，变速器为单轴输入，本田Insight属于这种形式；双轴转矩复合式的机械功率的联合是在变速器的输出轴处实现的，发动机和电机采用不同的变速系统，变速器为双端输入；华沙工业大学设计的混合动力系统属于这种形，这种结构也可以实现无级变速，但是不能实现发动机输出转矩和电机输出转矩的直接叠加。 在牵引力复合式系统中，机械功率的联合是在驱动轮处通过路面实现的，具有两套独立的驱动系，可以实现全轮驱动，主要适用于SUV，丰田的THS—C系统就属于这种形式。

《混合动力汽车结构与原理》介绍了混合动力汽车的主要组成——混合动力系统、电能储存装置、驱动电机、电驱动系统的电力电子元件和功率变换装置等的基本概念、结构特点与原理。结合国内、外已开发的多款混合动力电动汽车的总体结构及其总成的特点，详细叙述了混合动力电动汽车的结构特点与工作原理；并对混合动力电动汽车进行了分类和比较分析，为混合动力电动汽车的总体及其总成的设计与选型提供了参考依据。《混合动力汽车结构与原理》可作为车辆工程及相关专业的教材，也可作为相关技术人员的参考书。第1章 混合动力汽车的基本概念及发展现状1.1 混合动力系统的基本概念1.2 混合动力汽车的基本概念1.3 混合动力汽车的种类1.4 串联式混合动力汽车动力系统的主要组成及特点1.5 并联式混合动力汽车的主要组成及特点1.6 混联式混合动力汽车的主要组成及特点1.7 混合动力汽车的主要性能参数1.8 混合动力汽车节能的主要途径和降低污染方法第2章 混合动力汽车的电能储存装置2.1 混合动力汽车电能储存装置的种类及主要性能指标2.2 二次电池的基本概念2.3 铅酸蓄电池2.4 镍氢电池2.5 锂离子电池2.6 飞轮储能器2.7 超级电容器2.8 蓄电池充电原理与充电器2.9 HEV蓄电池的监测系统第3章 混合动力电动汽车的驱动电机3.1 概述3.2 直流电动机3.3 三相异步感应电动机3.4 永磁同步电动机3.5 开关磁阻电动机3.6 永磁磁阻电动机第4章 HEV的电力电子元件和功率变换装置4.1 概述4.2 DC/DC电源变换装置4.3 DC/AC电源变换装置4.4 AC/DC电源变换装置4.5 HEV的电力电子装置第5章 混合动力汽车的构造与原理5.1 单桥驱动式全面混合型混合动力乘用车5.2 双桥驱动全面混合型混合动力乘用车5.3 轻度混合动力乘用车5.4 混合动力巴士5.5 混合动力载重车5.6 超级电容混合动力汽车5.7 清洁燃料混合动力汽车5.8 可外电源充电式混合动力汽车5.9 飞轮电池混合动力汽车5.10 燃气轮机/电动机混合动力汽车5.11 电动汽车制动能量的回馈系统参考文献

当前普遍使用的燃油发动机汽车存在种种弊病，统计表明在占80%以上的道路条件下，一辆普通轿车仅利用了动力潜能的40%，在市区还会跌至25%，更为严重的是排放废气污染环境。20世纪90年代以来，世界各国对改善环保的呼声日益高涨，各种各样的电动汽车脱颖而出。虽然人们普遍认为未来是电动汽车的天下，但是电池技术问题阻碍了电动汽车的应用。由于电池的能量密度与汽油相比差上百倍，远未达到人们所要求的数值，专家估计在10年以内电动汽车还无法取代燃油发动机汽车（除非燃料电池技术有重大突破）。

现实迫使工程师们想出了一个两全其美的办法，开发了一种混合动力装置（Hybrid-ElectricVehicle，缩写HEV）的汽车。所谓混合动力装置就是将电动机与辅助动力单元组合在一辆汽车上做驱动力，辅助动力单元实际上是一台小型燃料发动机或动力发电机组。形象一点说，就是将传统发动机尽量做小，让一部分动力由电池-电动机系统承担。这种混合动力装置既发挥了发动机持续工作时间长。

2010年，全球进入汽车混合动力时代。据《2013-2017年中国混合动力汽车行业深度调研与投资战略规划分析报告》数据显示，从1997年全球第一辆混合动力汽车(HEV)——(Toyota Prius)首发到2010年年底，丰田汽车全球累计销售近300万辆，约占整个70%市场份额。虽然，HEV只占全球汽车销量约3.7%的市场份额，而且未来市场上汽车仍以内燃机为主要驱动力，但是，各国政府都已经出台鼓励政策，鼓励和支持新能源汽车的发展，从亚洲近邻日本和韩国，到大洋彼岸的北美以及西欧汽车工业强国皆如此。

中国政府亦不遗余力鼓励汽车产业重组与变革，汽车产业已被纳入“十二五”调整产业之列。由工信部启动的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020)》已明确鼓励多种技术路线车型的发展。作为新能源汽车之一，从市场和技术角度看，HEV规模化和产业化可能性最大。据预测，2020年，全球HEV市场将占到整体市场的13%(包括plug-in HEV 1400万辆)，EV为2%(约140万辆)。2015年，预计中国市场HEV将达到74万辆，市场增长率为18%，而政府采购和混合动力客车(HEB)将是主要消费客户。同时，由于汽车产业链脱节和核心技术缺乏等负面因素存在，中国HEV发展将机遇与挑战并存。HEV市场投资风险仍较大，市场估值需谨慎!

转自：新奇军车友俱乐部() 作者：新学生(美国) 未来的奇瑞必将是中国人控股的超大规模全球性公司。 在百年汽车工业发展中,数以百计的品牌和汽车公司消亡,今天,所剩的无不是大规模全球性公司。他们是：通用汽车,富特汽车,雷诺－日产汽车,戴－克公司,丰田公司,大众汽车,本田公司和bmw公司。 一个汽车公司的发展也就是其科技实力的发展的集中体现,掌握和领先汽车科技是这些幸存者的发展扩大的不二法门。 以我从事的化工为例： 美国有世界最好的石油裂解和重整催化剂,(分子筛和铂－锡／氧化铝),所以,美国有世界最好的商业汽油发动机。欧洲掌握世界最好的加氢脱硫催化剂(钴钼氧化物),所以,欧洲有世界最好的柴油机汽车。日本掌握世界最好的汽车尾气处理催化剂(铂－钯－铯／蜂窝陶瓷),所以日本苛刻的环境要求使别国的汽车无法进入日本市场。 科技对汽车公司的重要性再如何强调也不为过, 所以,本文以科技开篇。 我的奇瑞发展之路1柴油机,油气混合动力和燃料电池 汽车发动机是汽车技术的核心。发动机的进步是汽车工业发展的主旋律。 没有人知道石油什么时候会枯竭,但大家都清楚：便宜石油的时代在未来10－15年就会结束。没有人知道美圆的石油浮动机制什么时候会玩蛋,但大家都确认：石油价格会持续不断上涨。 所以,未来汽车发动机的核心：节约石油。 1)柴油机 柴油机作为传统内燃机,实际上不能是未来汽车发动机,这是由两点决定的：1)热力学第二定律,柴油机的能量转化效率不大于35％,加上汽车机械磨损,实际上不大于30％。2)柴油是石油的加工品,其价格必将虽石油价格上涨而上涨,虽石油枯竭而枯竭。 但是,柴油机又有如下特点：1)柴油的分子结构(C16)决定其比汽油(C8)有更大的体积燃烧热,从而柴油机有更好的油耗2)中国特色的小农经济和宽松的环境要求使其在中国农村还有一定市场。 所以,在此只介绍两点 1)世界最好的柴油机汽车。 2005 VW Jetta TDI 100HP I-4, turbo-charged direct injection 油耗(AT)：(城市)(高速) 发动机详细数据。 (不过大家不要心动,此车北美价格)混合动力车是一个好像新名词,也是本田和丰田大吹特吹的资本。实际上,并不是这回事。大家经常坐的电气火车实际上就是柴油－电力混合动力车。 汽油－电力混合动力车的以汽油机为主动力,电力为辅助动力,其动力结构是：以 toyota prius 为例 1)汽油发动机,一般较小,1。3升。2)大功率电动机,50kw/1200rpm 3)大功率蓄电池,(NiMH,和大家用的数码相机蓄电池一回事) 21kw。混合动力车的工作情况：这下面有一个动画片,大家可以看一下。 ： 启动：蓄电池启动。 低速：电动机以蓄电池为动力 高速：汽油机启动,电动机启动,蓄电池充电 超车：汽油机,电动机和蓄电池同时提供动力 刹车：汽油机关, 电动机反转,为蓄电池充电 停车(如红灯)：汽油机,电动机停止,蓄电池提供待速。 各公司此类车上市时间如下： Compacts &Sedans Toyota Prius, 2000 Chevrolet Malibu 2007 Honda Accord 2004 Honda Civic 2002 Honda Insight 2004 Nissan Altima 2005 Lexus GS Expected 2006

SUVs &Minivans Ford Escape 2005 Chevrolet Tahoe Expected 2007 Dodge Durango Expected 2007 Ford Escape SUV Available Now GMC Yukon Expected 2007 Lexus RX 400h SUV Expected 2005 Toyota Highlander SUV Expected 2005 Mercury Mariner SUV Expected 2005 Saturn VUE Expected 2005 Toyota Sienna Minivan Expected 2007

Trucks Hybrid pick-up trucks offer a 10-15% improvement in fuel economy. Dodge Ram Expected 2005 GM Silverado &Sierra Expected 2005 所以, 2007年,就是奇瑞进入美国时,主要美日公司都将推出混合动力车,并含该所有车型和品牌。所有热销车型都有混合动力选项。 混合动力到底有什么好呢？省油。 还以丰田为例：其油耗 3。94(城市)4。64(高速) 有人说：也没比柴油车好多少啊。可是1)此车是中型车,捷达是小车。2)美国没有很好的柴油。3)这个车代表一种新的动力源－电力。所以,这个车的出现是代表一个新的时代的开始。 再给大家提供一个信息：混合动力车的核心部件－世界镍氢充电电池的牛头老大竟是： 比亚迪公司。以后多看看他们的表现吧。 中国的混合动力车并不遥远. 混合动力车是从日本开始的。但并不是美国没有这个技术能力。实际上,美国认为燃料电池汽车才是最终未来的汽车,所以并没有将认真主力投入混合动力车,而是全力以赴在燃料电池上下文章。 实际上,在去年美国大选时,这个话题炒的火热。民主党支持混合动力,而布什支持燃料电池。在他们竞选的身后,都不难发现这两种不同观点的汽车公司的身影。如布什参观了世界最大的氢气生产商：air product,并发表演说。这公司就在我家附近,上学时天天路过。 3)燃料电池 燃料电池也不是什么新概念。早在1839年,英国人willam grave就以铂片上催化氢气和氧气产生电流。这实际上就是一个燃料电池。燃料电池的研究已经200年了,现在还在干,并且越干越大,这和燃料电池惊人的优势是分不开的： 1)燃料电池是以化学能转化为电能,不受热力学第二定律的限制,所以转化率很高,一般达到50－60％是内燃机的两倍。 2)燃料电池以水,天然气,煤或生物制品(如玉米)为能量来源,完全摆脱石油的依赖。 3)燃料电池的产物为水或二氧化碳,绝对无污染。 这哪一条都是对人类社会的巨大贡献！ 所以,对燃料电池研究的投入也是巨大的,没有人告诉你这有多少。。。几亿？几十亿？几千亿美金都是可能的。这已经不是一个公司的事,是一个国家的未来,是全世界的希望。看看你最近的研究单位,最有资金的教授十有八九上一定是搞燃料电池的。(包括大连化物所) 什么叫国家竞争力,这就是！ 这里只写简单的技术的知识,所附是宋春山教授的综述,大家懂英文可看一下,(不过我象本坛能看懂的不会超过10人,大家看看图就好) 对不起,文章附不上：此文为: Fuel processing for low-temperature and high-temperature fuel cells. Challenges, and opportunities for sustainable development in the 21st century. Song, Chunshan. Department of Energy &Geo-Environmental Engineering, The Pennsylvania State University, University Park, PA, USA. Catalysis Today (2002), 77(1-2), 17-49. 燃料电池的化学反应其实很简单：氢气加氧气生成水,或甲烷(天然气)家氧气生成水和二氧化碳。 和汽车工业相关的燃料电池主要有两种： 1)质子交换膜电池(PEM) 这类电池的燃料是氢气。如下是一个动画片,可以系统介绍这类电池： 。两边是铂板(就是大家说的白金),中间是导电的聚合物,或者说塑料。氢气在一侧铂板上分解,通过导电塑料转移到另一侧,和在另一侧分解的氧气反应。两个铂板就是电极。排除工程因素,这样一个电池就可放出0。7伏的电压。若干个这样的波板并联一起,就可集成一个发动机,推动汽车。 工作温度约70－90度。这里的难点有两个：1)冷启动。现在能在0度启动就很好了。2)氢气的来源。 这类电池在工业界的积极投资者是：GM,Ford,Toyota,Honda,air product. 他们已经在加周建立了一个7英里的试运行线。最近,能源部和通用投资8。8千万美金用于生产40个燃料电池汽车在这条线上运行。 如图是通用燃料池的平台。由于没有复杂的机械装置,它就向一个划板,你可以在上面建轿车或卡车,随便！) 固体氧化物电池 (sofc) 不同于PEM, SOFC可以用任何燃料,氢气或天然气,酒精或汽油,或自己家吃的蔬菜油。电池的阳极是氧化镍,阴极是银片,中间是氧化锆和氧化钇。我自己作的SOFC有钮扣大小。也是集成到一起用于实际用途。氧气在银片分解,氧原子通过氧化锆和氧化钇层到达氧化镍表面,和燃料反应,放出电能。 这类电池的问题是：1)如果用氢气,电池很稳定,但氢气的来源很有问题 2)如果用其他燃料,催化剂容易表面积炭,从而失活,就象你家锅底一样,那就是积碳。3)工作温度高,我作到500度。不错了。 这类电池的公司是：delphi(实际上也是通用)。美国政府(海军)。 所以,燃料电池的主要问题在于：1)氢气的来源。当前氢气的主要来源于煤和水反应(水煤气),成本太高。去年,有人说,除非不伦特原油涨到90美金一桶,氢气才经济。从今天看,这种可能也不是没有。2)如果不用氢气,其他燃料产生的催化剂积炭,从而失活。 至于氢气的存储,运输,加注,实际上现在已不是大问题。air product已经有成熟的氢气罐车,管道和加注机器。 总之,燃料电池才是真正的未来汽车发动机。有关技术的竞争已经白热化。美国通用在此领域是绝对的领先地位。有人预计未来20－30年,燃料电池汽车正式商业化。我基本同意这个观点。 关于国内的情况,在说3点： 1)国内最著名的研究机构是：大连化学物理研究所 , 比亚迪公司也应在干。 2)国内对此的投资还是很大的。我在国内时,大化所燃料电池中心的经费大概一年1。5千万。当时感到他们富得流油,出来后, 才知道还是太少,基本相当于我知道的三个美国教授的经费相当。希望他们能干好。 3)偷梁换柱说奇瑞和同济合作,我想看一下所谓同济大学汽车学院的主页： 。结果从未打开过。我用美国科学院的文献检索软件(应该是全世界最强大的文献检索系统)：scifinder 2004。搜索“tongji”和“fuel cell" 结果只有6篇文献(2000－2004),只有一篇国际刊物。如果排除保密因素,这个汽车学院可能只是个名字而以。我真的很为奇瑞担心。 所以,预言奇瑞的未来并不太难,如果他能一步一步把这些东西高出来,用上去。奇瑞自己就会一步一步强大。相反,如果她在这些环节的一个中跌到,他的日子也就到头了。 奇瑞走好！

end 这第一篇就是技术准备,希望大家不要感到无聊,尽量看一下。 新学生 本文于2005-05-26 17:17:。

混合动力车辆驱动系统由两个或多个能同时运转的单个驱动系统联合组成，车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由单个驱动系统单独或共同提供。因各个组成部件、布置方式和控制策略的不同，形成了多种分类形式。混合动力车辆的节能、低排放等特点引起了汽车界的极大关注并成为汽车研究与开发的一个重点。混合动力装置既发挥了发动机持续工作时间长，动力性好的优点，又可以发挥电动机无污染、低噪声的好处，二者"并肩战斗"，取长补短，汽车的热效率可提高10%以上，废气排放可改善30%以上。

混合动力系统分类

根据混合动力驱动的联结方式，一般把混合动力汽车分为三类:

①串联式混合动力汽车(SHEV)主要由发动机、发电机、驱动电机等三大动力总成用串联方式组成了HEV的动力系统。

②并联式混合动力汽车(PHEV)的发动机和发电机都是动力总成，两大动力总成的功率可以互相叠加输出，也可以单独输出。

③混动式混合动力汽车(PSHEV)综合了串联式和并联式的结构而组成的电动汽车，主要由发动机、电动-发电机和驱动电机三大动力总成组成。

混合动力汽车，顾名思义，即将燃油车和纯电动两套不同的驱动系统搭载到一辆车中，从而实现1+1＞2的转变，其发展可以分为三个阶段（本文属于原创，猫视汽车首发，转载请注明）；

第一阶段是非插电式混合动力，又名为油电混动（HEV），它以燃油机为主要动力来源，电动作为辅助手段，不需要对车辆进行充电，操作模式与普通燃油车别无二致，车内的电池容量与电机功率都比较小，在汽车起步、低速、短距离等情况下发挥作用，通过刹车时的动能回收、适当减轻发动机负荷等方式来降低油耗。

第二阶段则属于插电式混动（PHEV），与油电混动最大的区别在于可进行外部充电。这种车型同样兼备发动机、电动机和动力电池，其搭载的蓄电池组容量大，能够保证纯电动模式的续航，同时两套不同的驱动系统可以相互支撑，为彼此保驾护航，当燃油耗尽时可以进入纯电动模式，电能枯竭后也能转换为普通模式。普遍认为，插电式混动是从燃油车向电动过渡的关键阶段，也是目前普及力度最大的一种车型。

第三阶段则是增程式混合动力（EREV），其最大的特点是与插电式混动相比，有着更简单的结构和更高效的性能，因为插电式混动采用并联式或者混联式混合动力型式，保留了较多的传统机械部件，结构上更复杂；而增程式汽车的串联式动力型式，大大降低了工程的复杂性，开始受到更多整车厂商的关注

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混合动力车辆，是使用多种能源动力的道路车辆，使用内燃机、电动机、电池、氢气、燃料电池等的技术。现时的混合动力车多数以电动机推动，能源则来自电池及内燃机。混合动力车多数无需从电网上充电，但是消耗汽油较少，而加速表现却较佳。被视为比普通由内燃发动机发动车辆较为环保的选择。　原理

混合动力车辆使用超过一种能源。现时生产的通常由电动机及内燃机发动，由一个或多个电动机推动车辆，内燃机则负责为电池充电，或者在需要大量推力(例如上斜坡或加速时）直接提供动力。而纯电力推动的车辆则要定时接上外部的电源充电。混合动力车辆的优点有：

因为电池较少，比纯电力车辆较轻及宽敞

所需的内燃机比纯内燃机汽车轻及小

刹车时可以使用电动机，将动能转成电能为电池充电，进行再生制动。一般车辆刹车时的动能只能转化成无用的热。历史

混合动力的技术最早在柴、电潜艇上出现。这类潜艇在水上时用柴油发动机推进及为电池充电，在水下则由电池推动。

第一辆混合动力的车辆由斐迪南·保时捷在1899年制成。大量生产的混合动力车则要在1990年代才出现，分别为本田及丰田生产的Insight 及 Prius 。这两款车都可由内燃机直接推动车轮提供动力，种类

最早期的混合动力车辆，内燃机是不会直接推动车轮，只是当作装在车上的发动机，用来提供动力发电。车辆则只由电动机推动。这种配置称为“串联混合”。

第二代的混合动力，则由内燃机直接提供动力，推动车轮。电动机则只作为车辆起动时作辅助，在需要大推力的时候出力；和在刹车时提供再生制动，将动能转成为电能储起来。

2000年起丰田生产的Prius 属第三代，采用计算机控制及使用差速器，可以只用电动机、内燃机，或二者结合推动车轮。计算机需要时可以关闭内燃或电动发动机，以减少汽油消耗而同时提供大推力。全面混合

全面混合动力(Full Hybrid)或称强混合动力(Strong Hybrid)可以只使用内燃机、或电池及电动机推动；亦可二者同时使用。这类组合需要较大体积、电压亦较高的电池。

丰田的Prius 及福特的 Escape 属于这类。辅助混合

辅助混合动力(Assist Hybrid)的电池及电动机用作辅助内燃机，为车辆加速。例子如本田的Insight。

万事达发展的e-4WD亦是类似的系统。e-4WD是在前轮推动车的后轮上装上电动机，在需要的时候在后轮加进推力。液压混合

这是一种较新的发明，使用液力及机械代替电力零件：以泵取代电动机／发电机，液力储蓄器代替电池。液力储蓄器的价格较低，而耐用性比电池高很多。富豪(Volvo)曾在1980年代曾亦这原理发明在巴士、货车等重型车辆上使用，现在是一种仍在研究的项目。　轻度混合

在技术上来说，轻度混合(Mild Hybrid)不算是真正的混合动力车辆。所谓“轻度混合”动力车辆，电动机不会推动车轮，只会使用很大的起动电动机，在内燃机起动时，把内燃机转到较高的运作转数。这样可以令内燃机的起动更有效及节省汽油，于是这种车可以在减速、刹车时把内燃机关掉。而电动机亦可透过再生制动把动力储起。不过这种车只能节省10%左右的汽油，与一般真正的混合动力车辆相去差甚远。

混合动力电动汽车的动力系统主要由控制系统、驱动系统、辅助动力系统和电池组等部分构成。

以串联混合动力电动汽sou车为例，介绍一下混合动力电suo动汽车的工作原理。

在车辆行驶之初，蓄电池"优能工程师"处于电量饱满状态，其能量输出xue可以满足车辆要求，辅助动力qiche系统不需要工作。电池电量低于60weixiu%时，辅助动力系统起动：当车辆能量需求较大时，辅助动力系统与蓄电池组同时为驱动系统提供能量； 当车辆能量需求较小时，辅助动力系统为驱动系统提供能量的同时，还给蓄电池组进行充电。由于蓄电池组的存在，使发动机工作在一个相对稳定的工况，使其排放得到改善。

混合动力汽车采用能够满足汽车巡航需要的较小发动机，依靠电动机或其它辅助装置提供加速与爬坡所需的附加动力。其结果是提高了总体效率，同时并未牺牲性能。混合动力车设计成可回收制动能量。在传统汽车中，当司机踩制动时，这种本可用来给汽车加速的能量作为热量被白白扔掉了。而混合动力车却能大部分回收这些能量，并将其暂时贮存起来供加速时再用。当司机想要有最大的加速度时，汽油发动机和电动机并联工作，提供可与强大的汽油发动机相当的起步性能。在对加速性要求不太高的场合，混合动力车可以单靠电机行驶，或者单靠汽油发动机行驶，或者二者结合以取得最大的效率。比如在公路上巡航时使用汽油发动机。而在低速行驶时，可以单靠电机拖动，不用汽油发动机辅助。即使在发动机关闭时电动转向助力系统仍可保持操纵功能，提供比传统液压系统更大的效率。

引子

作为《混动汽车百科》专栏的第二篇汇总篇，我们以「比亚迪DM-p混动系统」为引子，因为这套系统就非常有意思，拥有『双擎四驱』和『三擎四驱』两种架构模式，比如：

『双擎四驱』架构模式

『双擎四驱』架构模式：也就是在「发动机」前端有一个功率可达25kW（峰值扭矩60N·m）的「P0电机」（BSG电机），在「后桥」则有一个功率可达180kW（峰值扭矩330N·m）的「P4电机」。此时，「发动机」与「P4电机」可同时驱动车轮，也就是所谓的『双擎四驱』模式。

『三擎四驱』架构模式

『三擎四驱』架构模式：即是在『双擎四驱』模式下，在「变速器」（双离合变速器）后端配上了一个功率可达110kW（峰值扭矩250N·m）的「P3电机」，当『三擎』（「发动机」+「P3电机」+「P4电机」）共同工作时，理论最大功率可媲美一台V8的大引擎。

Px电机架构示意图（动图）

我们会惊讶地发现，一辆搭载「比亚迪DM-p混动系统」的车，在『三擎四驱』架构模式下，竟然搭载3个「电机」1个「发动机」，而每个「电机」由于所在位置的不同拥有着自己的代号——这就是本章节将要展开详解的「Px电机架构」，而其中的『P』即是『位置』（Position）的意思。

不同位置电机的简介

废话不多说，我们就详解「Px电机架构」的内容。

本文目录

本文篇幅约1.5万字，近100张图片，为方便阅读，可根据一下目录进行检索：

「P0电机」：强大的起动电机 「P1电机」：与发动机固定连接 「P3电机」：深耕于『基层』的好员工 「P2.5电机」：将「电机」融入「变速器」 「P4电机」：纯电驱动的『打工人』

「P0电机」：强大的起动电机

传统汽车的启动系统

对于传统汽车而言，当「发动机」运转时，「传动（皮）带」带动「发电机」发电，发出来的电，部分直接带动车内的电气设备，比如空调的压缩机等，多余的电则为「蓄电池」充电。但对于混动汽车而言，我们希望这个「发电机」能起到更大的作用。

P0电机（BSG电机）示意图

所以，在P0这个位置工程师们设计了电压与功率更大的「BSG电机」（Belt-driven Starter/Generator，带传动起动/发电一体化电机），旨在使其兼具发电和主动调节「发动机转速」等作用，举几种工况：

l 发电时，「发动机」带动「BSG电机」发电，把机械能转化为电能，发出来的电能通过「电机控制器」，把电能分配给「驱动电机」及「高压用电器件」；

l 在等红绿灯「发动机」停机时，「BSG电机」带动「空调」的「机械压缩机」运转；

l 驱动时，通过「传动（皮）带」把「BSG电机」的电能转化为「发动机」的机械能，调节「发动机转速」。

奔驰A级和B级上的P0电机

但目前大部分的「BSG电机」仍然通过「传动（皮）带」传动，容易出现打滑失效的情况，即使有「张紧器」，其传动效率仍然有限，不支持其进行更大强度的动力输出，无论是给「发动机」加力还是回收动能的功率都有限。

因此，「P0电机」一般只应用于「自动启停」以及12 ~25 V的「微混合动力系统」和48V的「轻混合动力系统」，通常还是用于发动机怠速停机、停机后的快速起动、制动时能量的回收。以奔驰A级和B级车上使用的「P0电机」为例，其采用的「BSG电机」配合拥有更强调节张紧能力的「液压传动带张紧器」，在启动「发动机」和进行能量回收时，实现更高的传动效率。

来自某车企BSG电机的宣传资料

当然，对于「P0电机」的优化并没有停止，正如上图某车企「BSG电机」的宣传资料所展示的，「BSG电机」的玩法还有很多，若将「BSG电机」置于「发动机」的前段进行硬性连接，或许能将效率进一步提升，但是否有这样的必要，仍然存疑。说到『刚性连接』，不妨来看看刚性连接的「P1电机」。

「P1电机」：与发动机固定连接

P1电机（ISG电机）示意图

「P1电机」又称「ISG电机」（Integrated Starter and Generator 盘式一体化起动/发动一体化电机）位于「发动机」后、「离合器」前的位置，通常被固连在了「发动机」上，从而取代了传统汽车的「飞轮」，当然也有例外。

传统汽车上的曲轴飞轮组，加入P1电机

由于「P1电机」与「发动机」采用刚性连接，通常直接套在「发动机」的「曲轴」上，「曲轴」充当了「P1电机」的「转子」，只要「发动机」在运转，「P1电机」就跟着旋转。因此：

在驾驶人踩下加速踏板后，控制单元会控制「ISG电机」加速转动，与「发动机」一起做功，确保动力的输出，同时降低了「发动机」的能耗，达到省油的目的；

在不同程度的制动过程中，「ISG 电机」不再从「蓄电池」中索取电能，从而跟随「发动机」中的「曲轴」空转，给「曲轴」带来负担，降低转速，可谓是在给「发动机」制动，同时在惯性的作用下可以发电，逆向为「蓄电池」充电，实现动能回收；

采用机械连接的「P1电机」布局的传动效率要比「P0电机」布局的混动程度更高，因此除了自动起停、「微混合动力系统」和「轻混合动力系统」外，还可以应用在100 V~160 V电压的「中混合动力系统」中。

搭载第一代本田IMA混动系统的思域Hybrid（2003）

与「发动机」刚性连接的「P1电机」看似比起「P0电机」效率更高，但两者都有着一些共同的结构弱点，比如：

无论是「P0电机」还是「P1电机」都存在一个结构上缺点，因为只要「电机」旋转，「发动机」中的「曲轴」就必须旋转，无法单独运行，故此「P0电机」和「P1电机」都无法单独驱动车辆；

在动能回收和滑行模式下，「P0电机」「P1电机」也因为必须带动「曲轴」空转，其中浪费的部分动能以及增加噪音和振动，使得因此「P0电机」和「P1电机」都不适合「电机」、「电池」更大的强混系统。

奔驰S400 BlueHYBRID（2010）的P1电机

好在「P1电机」的结构可靠性较高且成本较低，所以，十分适合运营类车辆使用，比如国内的不少公交车便喜欢采用「P1电机」。此外，早期的本田和奔驰也采用过这种架构。比如和搭载第一代「本田IMA混动系统」（Integrated Motor Assist 综合电机辅助并联混动架构）的「本田思域Hybrid」、「本田INSIGHT」、七代「本田雅阁混动」、「本田CR-Z」等，又比如「奔驰S400 Blue HYBRID」等。

「P2电机」：变化多端架构形式

通常情况下，「P2电机」的位置被定义在「变速器」与「发动机」之间，且位于「离合器」后，这个位置有以下几个特点：

P2电机示意图

不被整合在「发动机」的外壳中：由于「P2电机」和「发动机」之间有「离合器」，故此，「P2电机」可以单独驱动「车轮」，实现纯电行驶模式。此外，在动能回收时也可以切断与「发动机」的连接，这是与「P1电机」显而易见的区别；

情况1：P2电机直接套在变速器输入轴上 （正面）

情况2：P2电机通过传动带或齿轮传动与变速器输入轴连接（正面）

情况3：P2电机连接减速齿轮，配合P1电机（简图）

基础结构简单、布置形式灵活：「P2电机」不仅可以直接套在「变速器」的「输入轴」上，也可以通过「传动带」或「传动齿轮」与「变速器」的「输入轴」连接，甚至可以使用「减速齿轮」进行链接（见上图）。

情况1：P2电机直接套在变速器输入轴上（俯视）

我们以『「P2电机」直接套在「变速器」的「输入轴」上』为举例，最常见的就是我们此前文章中提到的大众集团的『「P2电机」+「双离合变速器」』方案，代表车型为「奥迪Q5 Hybrid」、「奥迪A3 Sportback e-tron」和「<a href="https://car.yiche.com/volkswagen/" title="大众" data-keyType="MasterBrand" data-id="8" target="_b

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