混合动力汽车耦合技术
混合动力汽车动力耦合系统结构与发展分析
湖南农机2007.09混合动力汽车动力耦合系统结构与发展分析赵福水1陶栋材1龙英2腾召金1(1.湖南农业大学工学院；2.湖南现代物流职业技术学院；湖南长沙410128)摘要：社会对环境和节能的重视有力地促进了混合动力电动车辆的发展。
混合动力汽车根据其动力系统的结构可分为串联式、并联式和混联式。
本文主要针对目前市场上常用混合动力汽车的动力机电耦合系统进行结构分析，最后展望了混合动力耦合系统的发展趋势。
关键词：混合动力汽车动力耦合系统发展趋势中图分类号：U46文献标识码：A文章编号：1007-8320(2007）09-0012-03Analysis on Structure and development of hybrid electric vehicle transmissionZhaoFuShui12,TaoDongCai1,LongYing2,TengZhaoJin1(1.Hunan agricultural University;2.Hunan college of modern logistics;Hunan,Changsha,410128,China)Abstract：The importance of environment and save energy considering more and more by the society promoting the develop-ment speed of hybrid electric vehicle rapidly.The hybrid electric vehicle could be divided in series,parallel and mix connected ac-cording to the power system structures.This article analyz the power system structures of hybrid electric vehicle,which is Com-monly used in present market and Forecast the development tendency of this power system.Key words：hybrid electric vehicle；power transmission system;development tendency.混合动力电动汽车（HEV）将内燃机、电动机与一定容量的蓄电池通过控制系统相组合，电动机可补充提供车辆起步、加速时所需转矩，又可以存储吸收内燃机富余功率和车辆制动能量，从而可大幅度降低油耗，减少污染物排放。
关于混合动力汽车动力耦合技术分析
关于混合动力汽车动力耦合技术分析混合动力电动汽车是未来汽车技术发展的重要方向，而混合动力耦合技术是混合电动汽车发展的关键技术，通过当前混合动力耦合技术的功能进行分析，结合混合动力耦合技术的分类，讨论了齿轮式机械动力耦合系统、电磁式动力耦合技术、液压混合动力耦合系统三种混合动力汽车技术，为混合动力汽车耦合技术的研究提供借鉴。
标签：混合动力；耦合技术；驱动技术混合动力电动汽车是将电力驱动技术与燃油驱动技术相结合的车辆，它采用的機电耦合系统的动力耦合技术来实现二者之间的相互转换，耦合动力技术的形式不仅决定了混合动力汽车的工作方式，也决定了汽车功率分配的途径，并且对整个汽车的动力性能、经济性能，还会对汽车的排放性能产生影响。
1 混合动力汽车的耦合形式及功能混合动力汽车是燃油动力与电力动力的混合体，它的主要特点是车辆能够随车携带多个动力源，在具体的工作过程中，要求动力源能够根据汽车运行的情况和谐工作，相互补充。
根据混合动力汽车的运行方式，可以将其耦合系统分为纯电动动力驱动、燃油驱动、混合动力驱动三种模式。
因此，混合动力车辆的耦合系统具有如下功能：（1）汽车动力合成功能。
动力耦合系统的动力合成功能要求能够有效的合成输出多个动力源，以满足汽车的电力动能与燃油动能的要求，因为电力动力与燃油动力的特征不同，在动力合成的过程中，各个动力源不能相互干涉，并根据汽车的做功情况，采用不同的驱动技术来输出动力。
（2）动力分解功能。
混合动力汽车在汽车行驶的过程中，要能够自行的对蓄电池进行充电，在汽车行驶的过程中，需要对动力进行分解，一部分用于对发电机发电，给蓄电池充电，一部分用于驱动车辆行驶。
（3）制动能量回收功能。
为了提高混合动力汽车的能量使用效率，提升汽车整体的燃油经济性能，耦合系统要能够回收汽车制动时产生的动能，对汽车制动能量的可以采用发电回收与液压储能两种方式。
（4）提高汽车的燃油经济性能。
耦合系统能够控制发动机的负载和转速，使汽车能够保持均匀的动力，保证发动机在合理的区域工作，提高汽车的燃油性能。
混合动力汽车的耦合技术
混合动力汽车的耦合技术作者：吴俊锋来源：《信息技术时代·上旬刊》2019年第02期摘要：动力耦合系统是混合动力汽车的核心部分，通过动力耦合装置可以实现混合动力汽车不同工作模式之间的转换，动力耦合系统的性能会直接关系到混合动力汽车的整车性能状况。
本文从混合动力汽车的耦合技术的功能、动力耦合装置的分类以及动力耦合装置的发展趋势等方面对混合动力汽车耦合技术进行论述。
关键词：混合动力汽车;功能;动力耦合;发展趋势动力耦合装置是混合动力汽车上使得多个动力源输出与整车动力输出之间产生一定影响关系的机构，对于常见的油-电混合动力汽车就是指能够把发动机和电机动力耦合输出的装置。
根据动力耦合方式的不同可以将混合动力汽车分为串联式、并联式、混联式和牵引力合成式，其中串联式结构最为简单，并联式次之，混联和牵引力合成式最为复杂，同时也是混合动力汽车发展的主要方向。
1.功能虽然混合动力汽车的动力耦合方式存在很大的差别，但是它们的功能基本相同，归纳总结起来主要有以下几项。
动力耦合功能：实现多个动力源的转速、转矩和功率的合成，形成驱动车辆的动力。
各动力源的输出的动力不能相互干涉，每个动力源可以单独驱动车辆也可以几个动力源共同驱动，不能影响传动效率。
必要的时候还能够将一个动力源输出的动力进行分解。
行驶发电模式就是将发动机的动力分成两部分，一部分用来驱动车辆，另一部分用来驱动电机发电。
能量回馈功能：再生制动功能是混合动力汽车四种节能途径之一，它利用汽车在制动时的动能拖动电机发电。
这个过程需要保持驱动轮与电机的机械连接并且断开与发动机的连接，动力耦合装置应该在再生制动的时候实现这种连接。
模式切换功能：动力耦合装置应该结构紧凑，与动力传动系统的其他部件配合紧密，控制便捷可靠，能够方便地实现多种驱动模式并且保证模式之间的切换过程平顺且无冲击。
辅助功能：动力耦合装置应该能够满足混合动力汽车起步时的低速、大转矩的需求，避免传动汽车在起步离合器上消耗的能量损失;除此之外，该装置还能够利用电动机的反转特性或者改变发动机转矩方向实现倒车的功能，进而取消变速器的倒挡机构。
插电式混合动力机电耦合驱动系统研发方案(一)
插电式混合动力机电耦合驱动系统研发方案一、实施背景随着中国政府对环保和能源转型的重视，新能源汽车成为了国家战略性新兴产业的重要组成部分。
在这样的大背景下，插电式混合动力汽车作为一种兼具燃油车和纯电动车特性的车型，得到了市场的广泛关注。
本研发方案旨在针对插电式混合动力汽车的机电耦合驱动系统进行深入研究和开发，提升车辆性能、降低油耗、增强驾驶体验，同时满足更为严格的环保要求。
二、工作原理插电式混合动力汽车（PHEV）的机电耦合驱动系统主要由内燃机、电动机、电池、耦合器等组成。
工作原理是利用内燃机和电动机的互补特性，根据行驶需求和工况条件，实现动力的高效分配和输出。
内燃机负责高速、高负荷工况下的动力输出，以充分利用其高效率和低油耗性能；而在低速、低负荷工况下，内燃机则处于停机状态，由电动机负责驱动车辆。
电池作为储能单元，负责在电动机驱动时提供电能，同时也作为内燃机高效运转的辅助能源。
耦合器则是实现机电耦合的关键部件，能够根据行驶需求和工况条件进行动力的合理分配。
三、实施计划步骤1.系统架构设计：进行全面的系统架构设计，包括硬件和软件的划分、关键模块的选型等。
2.零部件选型与设计：针对内燃机、电动机、电池、耦合器等关键零部件进行选型和设计，确保其性能和可靠性。
3.控制系统开发：开发一套完善的控制系统，以实现机电耦合驱动系统的智能化管理。
4.试验验证：在实验室和现场进行全面的试验验证，包括性能测试、耐久性测试、安全性测试等。
5.优化改进：根据试验结果进行系统的优化改进，提高性能和可靠性。
6.产品化与市场化：完成产品的定型和批量生产准备工作，进入市场推广阶段。
四、适用范围本研发方案适用于插电式混合动力汽车制造商、零部件供应商以及其他相关企业。
通过本方案的实施，能够提高插电式混合动力汽车的整车性能、降低油耗、增强驾驶体验，同时满足更为严格的环保要求。
五、创新要点1.先进的机电耦合技术：通过先进的机电耦合技术，实现内燃机和电动机的高效协同工作，提高整车性能。
混合动力汽车耦合技术资料讲解
3 牵引力耦合式
• 牵引力耦合式
这种耦合方式比较特殊,发动机驱动汽车前轮(后轮),电机驱 动后轮(前轮),通过前后车轮驱动力将多个动力源输出动力合 成在一起。
动力合成规律为，
式中:F为整车驱动力;F1为发动机最终作用在前轮上的驱动
力,
n1为从发动机到前轮的传动效率;i1为
从发动机到前轮的传动比;F2为电机最终作用在后轮上的驱动
力联合式并联。
混合动力汽车的构型分析
混合动力汽车构型分析
车载能源 能量存储 能量调节和转化
动力生成装
动力传பைடு நூலகம்系
置
特性场转化装置
驱动轮
油箱
发动机
传动系统
前轴
油箱
动力电池 组
动力电池 组
发动机-电动/发电机1
电动/发电机 2
电动/发电机 1
电动/发电机 2
传动系统
后轴 前轴 后轴
• 该混合动力驱动系的阶次为4，指数为3。 • 复杂程度为4×3。 • 具体为多种能源存储联合式串联 + 双轴联合式并联+驱动
扭矩耦合
• 1齿轮耦合式
齿轮耦合这种动力耦合方式通 过啮合齿轮 (组) 将多个输入动力合 成在一起输出 。
这种耦合 方式结构简单 ,可以实 现单输入 、双输入等多种驱动方 式 ,耦合效率较高 ,控制相对简单 ; 但由于齿轮是 刚性啮合的 ,在动力 切换 、耦合过程中易产生冲击 。
T3 =η( T1 + k T2 ) ; n3 = n1 = 1/ k n2
• 5 HEV传动系统的机械结构要尽可能紧凑、高效， 复杂功能的实现尽可能依靠电子软，以降低整车 制造成本，为批量生产打下基础。
• 以上是目前HEV动力传动系统研制的方向和趋势， 也是现阶段使HEV达到较高燃油经济性，较低排 放的理想措施。
混合动力汽车耦合器仿真研究
混合动力汽车耦合器仿真研究摘要：本文对混合动力汽车行星齿轮机构的性能参数及特点进行分析，并分别对电机驱动车辆起步、发动机介入、电磁锁死控制单元工作等过程进行了分析,运用仿真软件对行星齿轮耦合器最大载荷情况进行了强度、刚度分析、模态分析验证其是否满足各方面设计要求。
关键词：混合动力汽车；行星齿轮；有限元分析（青岛黄海学院校级科研项目：混合动力汽车耦合器设计项目编号：2018JK15）行星齿轮机构具有结构紧凑简单、质量轻、承载能力强等优点，其在运行过程中可以改变动力传递路线，同时可以进行多种运动组合实现多种传动比，其运行工况稳定，并且抵抗冲击能力强，所以混合动力汽车通常使用行星齿轮作为其传动系统。
1.行星齿轮设计混合动力汽车采用的行星齿轮传动系统一般是一个两自由度单排差动行星齿轮机构，输入件为发动机，输出件分别与电动机/发电机相连，主要用于驱动车辆行驶。
发电机并不是动力源而是实现调速，进行能量分流。
混合动力汽车行星齿轮机构主要有五个部分组成，行星架、太阳轮、行星齿轮（一般由1-3个组成）、齿圈、还有一个固定杆。
五个部分组成回转轮系，包含六个运动副分别是四个转动副、两个移动副。
一般情况下输入件为太阳轮或是行星架，输出件是齿圈。
行星齿轮机构中全部齿轮均为标准直齿圆柱齿轮并且有两个自由度。
发动机、发电机、电动机/发电机三者与行星齿轮机构相连接的方式比较多，一般有六种情况，进过实验对比发现发动机与行星架相连接，电动机/发电机与内齿圈相连接，发电机与太阳轮相连接的连接方式具有传动效率高，速比分配合理，对发动机、电动机、蓄电池等使用性能要求低等优点，普遍应用于混合动力轿车中。
在此中连接方式中进行行星齿轮机构的设计，其中发动机与行星架通过离合器相连接，电动机/发电机与齿圈直接连接，发电机与太阳轮通过一对减速齿轮相连接，锁止功能通过制动器完成将发电机锁止。
2行星齿轮有限元分析行星齿轮机构在传递扭矩过程中，齿与齿通过面接触和线接触完成力矩传递，长时间运行齿面发生磨损甚至是折断，齿轮传动失效，导致耦合器失效。
混合动力汽车行星齿轮式耦合器设计
混合动力汽车行星齿轮式耦合器设计下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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混合动力汽车耦合技术
扭矩耦合
• 2 磁场耦合式
磁场耦合式 这种耦合方式 是将电机的转子与发动机输出 轴做成一体 ,通过磁场作用力将 电机输出动力与发动 机输出动 力耦合在一起 。
这种耦合方式耦合效率高 , 结构紧凑 ,耦合冲击小 ,能量回 馈方便 、效率 高 ;但混合度 (电 机功率与发动机功率之比) 低 , 电机 一般只能起辅助驱动的作 用 。由于电机转子具有一 定的 惯性 ,所以多用于轻度混合的电 动车上 。
3 牵引力耦合式
• 牵引力耦合式
这种耦合方式比较特殊,发动机驱动汽车前轮(后轮),电机 驱动后轮(前轮),通过前后车轮驱动力将多个动力源输出动 力合成在一起。
动力合成规律为，
式中:F为整车驱动力;F1为发动机最终作用在前轮上的驱
动力,
n1为从发动机到前轮的传动效
率;i1为从发动机到前轮的传动比;F2为电机最终作用在后轮
• 复杂程度为4×3。
• 具体为多种能源存储联合式串联 + 双轴联合式并联+驱动 力联合式并联。
提纲
• 混合动力汽车的构型分析 • 混合动力汽车动力耦合技术
根据电动机和发动机的组合形式，可分为 以下三类：
HEV 动力耦合方式的分类
• 动力耦合主要是针对并联或混联式 混合动力车的动力系统，根据多个 动力源输出动力耦合方式的不同， 将HEV动力系统分为：
1 扭矩耦合
扭矩耦合式
扭矩耦合式动力系统是指 2 个 ( 多个) 动力源的输出 动力在耦合过程中 , 两动力源的输出扭矩相互独立 , 而输 出转速必须互成比例 , 最终的合成扭矩是两动力源输出扭 矩的耦合叠加 , 而合成转速则不是 两动力源输出转速的 叠加 , 合成扭矩
式中 :η、k 分别为耦合效率和从动力源 2 到动力源 1 的传动比 。依据机械结构的不同 , 扭矩耦合方式又可分 为 齿轮耦合 、磁场耦合 、链或带耦合 3 种 。
汽车同轴并联混合动力机电耦合系统关键技术及其产业化应用
汽车同轴并联混合动力机电耦合系统关键技术及其产业化应用1. 引言说到汽车，现在可真是个大热话题。
我们都知道，环保是大势所趋，混合动力车也就应运而生了。
不过，今天我想聊聊一种更牛的技术——同轴并联混合动力机电耦合系统。
别看名字复杂，其实就像是一台车里“相爱相杀”的两位主角，电机和发动机。
它们一搭一档，让我们的汽车不仅跑得快，还省得多，简直就是个现代化的“节能小能手”！那么，这种技术到底是怎么运作的，又能给我们带来什么好处呢？2. 同轴并联混合动力系统概述2.1 工作原理先来揭开这个神秘面纱。
其实，同轴并联混合动力系统就是把电机和内燃机安置在同一个轴上，简而言之，它们就像一对相亲相爱的“搭档”。
在城市里，起步、加速时，电机负责蹭蹭地加速，既安静又环保；而在高速公路上，内燃机就会闪亮登场，给你那种“飞起来”的感觉。
两者各司其职，配合得那叫一个天衣无缝。
2.2 优势分析那么，这种“车里有电”的设计到底有什么好处呢？首先，燃油效率提升，那是相当明显。
因为电机在低速时就能干活，让发动机减轻负担，自然能省不少油。
这就好比你去菜市场买菜，骑电动车比开车省油省力。
而且，混合动力车在排放方面也是“清新自然”，比起传统汽车，少了不少废气，简直就是个“环保小达人”！3. 关键技术3.1 电机与发动机耦合技术那么，关键技术都有哪些呢？首先是电机和发动机的耦合技术。
这个就像是把两位性格迥异的朋友拉在一起，得让他们学会相互配合。
通过智能控制系统，二者能随时根据驾驶状态调整输出功率，就像一对默契的舞伴，完美地完成每一个动作。
这种灵活性，能让驾驶者享受到更平顺的驾驶体验。
3.2 能量管理系统再说说能量管理系统。
这个东西就像是车里的“调度员”，时刻监控电池的充电和放电。
想象一下，走在路上，突然觉得电池快没电了，这时，能量管理系统就像一位神奇的魔法师，帮你把发动机的多余能量转化为电能，保证你不会在半路上“抛锚”。
可以说，它是让整个系统高效运转的“幕后英雄”。
第三章 混合动力汽车技术-4(动力耦合技术)
并联混合动力汽车控制策略
以 成 本 和 燃 油 经 济 性 为 目 标 的 控 制 策 略 动, 动, 并 , , 动 汽车 , 制动 控制策略 动 , 动 控制 , 动 动 , , 汽车 动 动汽车 , , 动 动汽车 汽车 动, 动 动, 动力 汽车 , 动 动 联合 车 动 动 略 , 车 控制策略 , 动 混合动力汽车 策 汽车 汽车 动, 动, 动
Power Split, E-CVT
混合动力汽车的控制策略
P
Power
Power Split eCVT Power Flows Pe+Pb
Traction Motor
Pe
Pe-Pg
Engine Direct to Wheels
Generator Pg
Pm
Total Drive Power
Total Engine
并联混合动力汽车控制策略
采 用 优 化 技 术 的 控 制 策 略
德国学者等人对带有CVT 的并联型混合动力汽车作了研究, 德国学者等人对带有 CVT 的并联型混合动力汽车作了研究 , CVT的并联型混合动力汽车作了研究 以汽车在一个给定驾驶循环工况中发动机油耗最小为目标函 建立包括、电机效率在内的优化计算模型, 数, 建立包括、电机效率在内的优化计算模型, 利用动态优 化技术对发动机、 化技术对发动机、电动机发电机所应分配的转矩和速比进行 计算, 并由此确定满足最小燃油量所需要的电机额定功率。 计算, 并由此确定满足最小燃油量所需要的电机额定功率。 该优化方法只能用于特定的驾驶循环, 该优化方法只能用于特定的驾驶循环, 不能用于汽车的实时 控制。 控制。
Vehicle System Controller
Torque based engine and electric machine controls Hierarchial Controls & Data Exchange RBS mdl, ωdl ETC Pe GFD ma, ωa mmot, ωmot mg, ωg Pg Axle
混合动力电动汽车动力耦合方式的分类与比较
混合动力电动汽车动力耦合方式的分类与比较李美军(河北省承德县交通局,河北承德 067400)摘 要:在混合动力电动汽车(H EV)开发过程中,动力传动系统处于重要地位。
文中对H EV动力系统开发的难点———动力耦合方式进行了分析和比较,研究和总结了各种动力耦合方式的耦合规律和优缺点,指出了H EV传动系统研究的方向和趋势。
关键词:汽车;混合动力电动汽车(H EV);传动系统;动力耦合中图分类号:U464.9 文献标识码:B 文章编号:1671-2668(2008)02-0024-04 当今,为解决日益严重的环境污染和能源匮乏问题,电动汽车技术成为汽车研究的方向。
但由于电池技术不够成熟,纯电动汽车(EV)的研制与发展大大受限。
混合动力电动汽车(H EV)作为传统燃油汽车与纯电动汽车之间的折中方案和过渡产物,在解决环保和能源问题方面的潜力受到世界范围内的广泛认可,成为汽车研究中的热点。
H EV与传统汽车及EV的最大差别是其动力系统,不同H EV之间的最大差别是动力耦合方式与结构。
H EV动力系统开发的核心和实质是如何将不同动力源的输出动力进行合理、高效的合成与分解,从而提高汽车的燃油经济性。
H EV的动力耦合方式决定动力系统的结构,也决定零部件的数量、种类及系统的控制策略;不同的动力耦合结构导致H EV的适用条件和使用要求各不相同,开发难度也相差很大。
可以说,动力耦合形式与结构决定H EV动力系统研究开发的难度和方向,关系到产品开发的进度和水平,是H EV开发中关键的一步。
因此,对H EV的动力耦合方式进行研究、分析和分类具有十分重要的意义。
1 HEV动力耦合方式的分类与分析H EV的动力系统分类方式多种多样,通常按照其驱动系统布置结构,可将其分为串联(SH EV)、并联(P H EV)和混联(SP H EV)3类;而基于任务的现代分类方法,则把H EV动力系统分为轻度混合型(M HV)、功率混合型(P HV)和能量混合型(EHV)3类。
混合动力汽车耦合技术
3
主动能量回收
能量管理系统通过制动能量回收系统将制动过程中的能量转化为电能，降低能量 浪费。
能量转换系统
电能转化为动力
电能通过电动机转化为机械 动力，提供激烈加速和高速 行驶所需的动力输出。
燃油转化为动力
燃油引擎将燃油转化为机械 动力，提供长距离行驶和高 速巡航所需的动力输出。
能量输出协调
动力控制单元平衡电能和燃 油的使用，确保最佳的动力 输出和燃油效率。
汽车控制系统确保混合动力汽车在转弯
刹车控制
2
时稳定，提供良好的操控性能。
刹车控制系统优化制动力分配，确保汽
车在制动时保持平稳和安全。
3
动力控制
动力控制系统监测电能和燃油的使用， 确保最佳的动力输出和燃油效率。
混合动力汽车性能优化
提高燃油效率
混合动力汽车结合了燃油引 擎和电动机，可提供更高的 燃油效率和低排放。
提高动力输出
混合动力汽车在需要加速或 高速行驶时，电动机和燃油 引擎可以协同工作，提供更 高的动力输出。
改善驾驶体验
混合动力汽车具有平顺的加 速表现和低噪音，为驾驶者 提供舒适的驾驶体验。
市场前景和应用分析
混合动力汽车在减少燃料消耗和尾气排放方面具有巨大潜力。随着环保意识的增强和技术的不断进步，混合动 力汽车有望在未来市场占据重要位置。
能量回收系统
Байду номын сангаас
制动能量回收
制动能量回收系统将制动过程中 产生的能量转化为电能，充电电 池以增加电动机使用时间。
太阳能回收
太阳能回收系统通过太阳能电池 板将太阳能转化为电能，供电动 机使用，减少对燃油的依赖。
动能回收
动能回收系统将车辆行驶过程中 的动能转化为电能，提高能量利 用效率。
新能源汽车电池技术的耦合
新能源汽车电池技术的耦合
随着新能源汽车的快速发展，电池技术成为了新能源汽车的核心。
然而，单纯依靠电池技术的提升已经不能满足市场需求，因为新能源汽车的续航能力、充电效率、安全性等方面的要求也越来越高。
因此，耦合技术成为了解决这些问题的重要手段。
耦合技术是指将两个或多个技术进行融合，实现相互补充和优化，以达到更好的效果。
在新能源汽车电池技术中，耦合技术可以应用于多个方面。
首先，耦合技术可以在电池材料的选择上实现优化。
例如，将硅材料与石墨材料耦合，可以大大提高电池的储能密度。
此外，针对高镍、低钴、低锰等多种材料，耦合技术可以使其相互补充，实现更好的电池性能。
其次，耦合技术可以在电池结构上进行优化。
例如，采用多级结构的电池，可以在保持能量密度的同时提高安全性。
此外，多电池组串联的结构也可以提高电池的总电压和续航能力。
最后，耦合技术可以在电池管理系统上实现优化。
例如，将电池管理系统与车辆智能控制系统耦合，可以实现更加精准的电池管理和控制，提高电池的使用寿命和安全性。
综上所述，新能源汽车电池技术的耦合是解决电池问题的重要手段，可以在材料、结构、管理等方面实现优化。
未来，耦合技术还将在新能源汽车领域得到更广泛的应用。
- 1 -。
混合动力汽车动力耦合技术研究综述
混合动力汽车动力耦合技术研究综述研究目标本文旨在对混合动力汽车动力耦合技术进行深入研究，包括其定义、发展历程、优势与挑战等方面内容，以期为混合动力汽车技术的发展提供参考和借鉴。
方法本文采用文献综述的方法，通过查阅相关文献资料，整理和分析已有的研究成果和实践经验，总结混合动力汽车动力耦合技术的现状和发展趋势。
发现1. 混合动力汽车动力耦合技术的定义混合动力汽车是指同时搭载内燃机和电动机的汽车，通过将两种动力源进行耦合，实现能量的高效利用。
动力耦合是指内燃机和电动机之间的协同工作，使得整个系统在不同工况下能够选择最优的工作方式来提供驱动能量。
2. 混合动力汽车动力耦合技术的发展历程混合动力汽车技术起源于20世纪70年代，经过几十年的发展，已经取得了显著的进展。
早期的混合动力汽车主要采用串联式结构，即内燃机和电动机串联连接，通过内燃机驱动发电机发电，再由电动机提供驱动力。
随着技术的不断进步，现代混合动力汽车普遍采用并联式结构，即内燃机和电动机并联连接，通过控制系统实现两种动力源之间的协同工作。
3. 混合动力汽车动力耦合技术的优势混合动力汽车与传统燃油汽车相比具有多项优势。
混合动力汽车可以通过内燃机和电动机的协同工作实现能量高效利用，提高燃油经济性。
混合动力汽车具有零排放和低噪音等环保特点，有助于改善空气质量和减少噪音污染。
混合动力汽车还具有更好的加速性能和综合性能表现。
4. 混合动力汽车动力耦合技术面临的挑战尽管混合动力汽车技术取得了显著的进展，但仍面临一些挑战。
混合动力汽车的成本相对较高，包括电池成本、电机成本等。
混合动力汽车的维护和修理需要专业技术和设备支持，对售后服务提出了更高要求。
混合动力汽车的电池寿命和充电设施的建设也是制约其发展的因素之一。
结论混合动力汽车动力耦合技术是未来汽车发展的重要方向之一。
通过内燃机和电动机的协同工作，可以实现能量高效利用和环境友好性能。
然而，混合动力汽车技术仍然面临一些挑战，需要在成本、维护、充电设施等方面进行进一步研究和改进。
插电式混合动力汽车动力耦合系统设计及应用研究
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四、总结
本次演示对插电式混合动力汽车动力耦合系统进行了详细的设计及应用研究。 通过对系统架构、动力源、传动系统等方面的设计分析，以及探讨实际应用中的 优缺点和发展方向，充分证明了插电式混合动力汽车动力耦合系统的重要性和作 用。随着技术的不断进步和市场需求的不断增长，插电式混合动力汽车动力耦合 系统的未来发展前景广阔，值得我们进一步研究和应用。
2、动力源
插电式混合动力汽车的动力源主要包括发动机和电动机。发动机作为主要动 力源，负责提供车辆行驶的驱动力；电动机则作为辅助动力源，在需要时提供额 外的驱动力，同时可以作为发电机使用，为电池充电。针对不同车型和应用场景， 需选择合适的发动机和电动机，以达到最佳的动力性和经济性。
3、传动系统
传动系统是连接发动机和车轮的关键部分，主要作用是将发动机的动力传递 到车轮，同时实现动力的分配和调整。传动系统的设计需结合车型的具体要求， 考虑传动比、扭矩、转速范围等因素，以实现整车的最优性能。常见的传动系统 包括机械传动、液压传动、电力传动等类型。
2、改进建议和发展方向
针对以上不足，提出以下改进建议：（1）在保证性能的前提下，尽量优化 系统设计，降低制造成本。（2）加强维护保养技术的研发，降低维护难度。（3） 在保证安全性的前提下，采用更轻量化、高效的动力部件，以降低整车重量。
未来研究方向主要有：（1）进一步探索新的传动系统设计，以满足更高的 性能和效率要求。（2）加强能量管理系统的研究，提高整车的能量利用效率。 （3）深入研究混合动力系统的控制策略，实现更加智能化和精细化的控制效果。 （4）从政策和市场角度出发，研究插电式混合动力汽车在不同国家和地区的推 广和应用策略。
三、插电式混合动力汽车动力耦合系统的应用研究
混合动力电动汽车动力耦合装置分析
混合动力电动汽车动力耦合装置分析作者：王磊来源：《山东青年》2018年第07期摘要：混合动力电动汽车的发动机和电动机的布置多种多样，但这两个动力源输出的动力必须进行有效的耦合，特别是在发动机与电动机联合驱动的时候，两动力源的配合尤为重要，并不是简单的将发动机驱动与电动机驱动单独的加装到同一辆汽车上。
通过对动力耦合装置进行分析，可以根据设计需求选择合适的动力耦合装置。
关键词：混合动力；汽车；动力耦合装置1 动力耦合装置的功能混合动力汽车的发动机与电动机的动力耦合离不开动力耦合机构，不同动力耦合机构的耦合方式及其结构形式有很大差别，但都应具有以下四种基本功能：（1）动力耦合功能耦合机构就是为了将两个或多个动力源输出的动力合成在一起，使混合动力汽车可以由这些动力源单独或联合驱动，而且各动力源输出的动力互不干涉。
（2）能量反馈功能回收汽车制动时的能量用作发电机发电，是提高混合动力汽车燃油经济性的有效途径之一，动力耦合装置应能在这个过程中使驱动轮只与电机连接。
（3）模式切换功能混合动力汽车动力耦合装置的结构应紧凑，切换驱动模式时要平顺防止产生冲击。
（4）辅助功能汽车在起步阶段扭矩需求较大，耦合装置应能满足起步需求，避免起步时能量过多的消耗在离合器上。
2 动力耦合方式的分类混合动力汽车的适用条件和使用要求以及动力系统的研究开发受到动力耦合形式及其结构的影响。
并联或混联式混合动力车的耦合装置可以分为扭矩耦合式、转速耦合式、牵引力耦合式和混合耦合式4类。
（1）扭矩耦合式扭矩耦合式动力系统是指两动力源输出的扭矩相互独立、转速互成比例，动力以扭矩的形式进行合成，所合成的扭矩是两动力源输出扭矩之和。
扭矩耦合式又可分为齿轮耦合式、磁场耦合式和链或带耦合式。
齿轮耦合式的动力耦合方式是用一对啮合齿轮将两动力源的扭矩合成在一起，齿轮与动力源的连接由离合器控制。
该耦合方式可实现发动机和电动机单独或共同驱动车辆，其结构简单，易于控制，而且耦合效率较高，但是在动力切换和耦合过程中产生的冲击较大，容易损坏。
混合动力扭矩耦合计算公式
混合动力扭矩耦合计算公式混合动力系统是一种将传统的内燃机与电动机相结合的动力系统，可以提高车辆的燃油经济性和性能。
在混合动力系统中，内燃机和电动机之间的协调工作是非常重要的，而扭矩耦合是其中一个关键的计算公式。
扭矩耦合是指内燃机和电动机之间传递扭矩的过程，它需要考虑到两种动力源之间的协调和平衡。
在混合动力系统中，内燃机和电动机的扭矩耦合计算公式可以用以下公式表示：T_total = T_engine + T_motor。
其中，T_total表示总的扭矩输出，T_engine表示内燃机的扭矩输出，T_motor表示电动机的扭矩输出。
在实际的混合动力系统中，内燃机和电动机的扭矩输出是不断变化的，需要根据车辆的工况和驾驶需求来进行动态调整。
因此，混合动力系统中的扭矩耦合计算公式需要考虑到动力源的动态特性，并且需要结合车辆的控制系统来进行实时调整。
在实际的混合动力系统中，内燃机和电动机的扭矩输出是由控制系统来进行调整的，控制系统需要考虑到车辆的工况和驾驶需求，以实现最佳的动力输出和燃油经济性。
因此，混合动力系统中的扭矩耦合计算公式需要考虑到控制系统的影响，并且需要进行动态调整。
在混合动力系统中，内燃机和电动机的扭矩输出是由传动系统来进行传递的，传动系统需要考虑到两种动力源之间的协调和平衡，以实现最佳的动力输出和燃油经济性。
因此，混合动力系统中的扭矩耦合计算公式需要考虑到传动系统的影响，并且需要进行动态调整。
总之，混合动力系统中的扭矩耦合计算公式是一个复杂的问题，需要考虑到内燃机和电动机的动态特性、控制系统的影响和传动系统的协调。
只有在这些因素都得到充分考虑的情况下，才能实现最佳的动力输出和燃油经济性。
希望未来能够有更多的研究能够对混合动力系统中的扭矩耦合计算公式进行深入的研究和优化，以实现更加高效的混合动力系统。
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3 牵引力耦合式
• 牵引力耦合式
这种耦合方式比较特殊,发动机驱动汽车前轮(后轮),电机 驱动后轮(前轮),通过前后车轮驱动力将多个动力源输出动 力合成在一起。 动力合成规律为，
式中:F为整车驱动力;F1为发动机最终作用在前轮上的驱 动力, n1为从发动机到前轮的传动效 率;i1为从发动机到前轮的传动比;F2为电机最终作用在后轮 上的驱动力,F2=η2i2T2/r;η2′为从电机到后轮的传动效 率;i2为从电机到后轮的传动比。
下面将分别从动力学和运动 学规律、传动效率、能量流动路 径等方面分别分析这4类传动方 式的动力耦合过程。以两动力源 为例，设动力源1(发动机)的输 出扭矩为T1，输出转速为n1。动 力源2(电动机)的输出扭矩为T2， 输出转速为n2： 耦合后的输出 扭矩为T3，输出转速为n3。
1 扭矩耦合
扭矩耦合式
混合动力汽车的构型分析
车辆驱动系可抽象为如图示的典型结构。
混合动力汽车的构型分析
混合动力汽车的构型分析
• • •
该混合动力驱动系的阶次为3，指数为2。 复杂程度为3×2。 具体为多种能源存储联合式串联 + 双轴联合式并联。
混合动力汽车的构型分析
混合动力汽车构型分析
提纲
• 混合动力汽车的构型分析
• 混合动力汽车动力耦合技术
根据电动机和发动机的组合形式，可分为 以下三类：
HEV 动力耦合方式的分类
• 动力耦合主要是针对并联或混联式 混合动力车的动力系统，根据多个 动力源输出动力耦合方式的不同， 将HEV动力系统分为：
扭矩耦合式 转速耦合式 牵引力耦合式 混合耦合式
扭矩耦合式动力系统是指 2 个 ( 多个) 动力源的输出 动力在耦合过程中 , 两动力源的输出扭矩相互独立 , 而输 出转速必须互成比例 , 最终的合成扭矩是两动力源输出扭 矩的耦合叠加 , 而合成转速则不是 两动力源输出转速的 叠加 , 合成扭矩
式中 :η、k 分别为耦合效率和从动力源 2 到动力源 1 的传动比 。依据机械结构的不同 , 扭矩耦合方式又可分 为 齿轮耦合 、磁场耦合 、链或带耦合 3 种 。
牵引力耦合式
• 牵引力耦合式
这种耦合方式 结构简单,改装方 便,可实现单、双 模式驱动及制动 再生多种驱动方 式,但整车的驱动 控制更为复杂。
4 混合耦合式
• 混合耦合式
混合耦合式是一种采用前面2种或2种以上耦合方式的动 力耦合方式。 如日本丰田汽车公司开发的Pruis 的HEV混合驱动结构 (如下图所示)发动机与发电机的动力耦合是行星齿轮式 ,之 后两者的合成动力又与电机动力进行齿轮式耦合,最终的合 动力驱动差速器;再如福特汽车公司的Escape(如下图所示), 其动力合成是磁场扭矩耦合与行星齿轮转速耦合2种方式 的结合;此外,美国加州大学提出的一种先进、高效HEV传动 系统的动力合成也采用混合耦合方式。
车载能源 能量存储
气罐 动力电池组 气罐 动力电池组 发动机-前电动机
能量调节和转化
动力生 成装置
发动机 前电动机 后电动机 后电动机
动力传动系 特性场转化装置
CVT
驱动轮
前轮 前轮 后轮 后轮
• • •
该混合动力驱动系的阶次为4，指数为3。 复杂程度为4×3。 具体为多种能源存储联合式串联 + 双轴联合式并联+驱动 力联合式并联。
表为从动力混合度动力切换平顺性结构复杂程度、耦合效率、 是否容易控制、能否实现多模式驱动及造价等角度对以上各动力耦 合方式进行评价的结果。通过分析和比较, 结合国内外HEV 研究和发 展现状,一款理想、高效、紧凑、经济的HEV 动力系统必须具备以下 5点:
• 1HEV要有高效方便的能量回收功能。能量回收是 提高HEV燃油经济性的最有效途径之一 ，特别是对 城市行驶车辆 。 • 2要从根本上提高燃油经济性，减少排放，HEV的 机(内燃机动力)电( 电机动力)混合度不能太低。因 为混合度太低，则接近一般燃油汽车，很难达到预 期效果。但从目前国内外H EV 技术研究水平来看， 混合度也不能太高，因为太高,电力驱动起主要作 用，势必会增加电池的重量，增加车重，反而增大 燃油消耗 。
混合耦合式
• 日本丰田汽车公司开 发的Pruis HEV混合驱 动结构 • 福特汽车公司的Escape
混合耦合方式将几种耦合方式相结合,可方便地实现多模式驱动, 还可实现三动力源输出或更多动力源输出的耦合;能量回馈容易,动 力混合度高。但混合耦合方式的结构复杂,驱动控制相对麻烦。
各种动力耦合方式的比较及 HEV 传动系 统的研制方向与趋势
• 5 HEV传动系统的机械结构要尽可能紧凑、高效， 复杂功能的实现尽可能依靠电子软，以降低整车 制造成本，为批量生产打下基础。 • 以上是目前HEV动力传动系统研制的方向和趋势， 也是现阶段使HEV达到较高燃油经济性，较低排 放的理想措施。
谢谢
• 3 要使发动机一直工作于理想工况,HEV驱动系统 必须具有无级变速功能。HEV能提高燃油经济性、 降低排放的关键是在车辆运行时改善发动机工作 状况，使其工作于经济工况下，而彻底解决这一 问题的方法就是采用无级变速。采用无级变速传 动还可大大提高制动能量再生效率。 • 4 HEV多能源输出的动力耦合或动力切换(驱动模 式从一个动力源切换到另一个动力源)要平顺，以 保证汽车的行驶平顺性和驾驶性能。
转速耦合
• 2 差速器式
差速器实际上是行星齿 轮系k = 1时的一种特殊情 况。对一般差速器,将动力 分解,对此逆用即可实现动 力的耦合。 差速器耦合方式与行星 齿轮耦合方式基本类似,只 是二者对发动机和电机的 动力性能要求不同,从而导 致HEV动力混合程度高低 不同。差速器式HEV要求 发动机和电机动力参数相 当,动力混合程度比较高。
扭矩耦合
• 2 磁场耦合式
磁场耦合式 这种耦合方式 是将电机的转子与发动机输出 轴做成一体 ,通过磁场作用力将 电机输出动力与发动 机输出动 力耦合在一起 。 这种耦合方式耦合效率高 , 结构紧凑 ,耦合冲击小 ,能量回 馈方便 、效率 高 ;但混合度 (电 机功率与发动机功率之比) 低 , 电机 一般只能起辅助驱动的作 用 。由于电机转子具有一 定的 惯性 ,所以多用于轻度混合的电 动车上 。
混合动力汽车动力耦合技术
LH 车辆1202班
提纲
• 混合动力汽车的构型分析
• 混合动力汽车的动力耦合技术
混合动力汽车的概念
GB/T 19596-2004 电动汽车术语
混合动力(电动)汽车 ( Hybrid Electric Vehicle)
HEV,指能够至少从下述两类车载储存的能量中获得动力的汽车：－可消耗的 燃料；－可再充电能/能量储存装置。 • 串联式混合动力(电动)汽车 Series Hybrid Electric Vehicle:SHEV车 辆的驱动力只来源于电动机的混合动力(电动)汽车； • 并联式混合动力(电动)汽车 Parallel Hybrid Electric Vehicle:PHEV 车辆的驱动力由电动机及发动机同时或单独供给的混合动力(电动)汽车； • 混联式混合动力(电动)汽车 Combined Hybrid Electric Vehicle: CHEV 同时具有串联式、并联式驱动方式的混合动力(电动)汽车。 • 插电式混合动力(电动)汽车Plug-in Hybrid Electric Vehicle: PHEV可 以使用电力网(包括家用电源插座)对动力电池充电的混合动力汽车，具有 纯电动行驶较长距离的功能，但需要时仍然可以工作在全混合模式。
扭矩耦合
• 1齿轮耦合式
齿轮耦合这种动力耦合方式 通过啮合齿轮 (组) 将多个输入 动力合成在一起输出 。 这种耦合 方式结构简单 ,可 以实现单输入 、双输入等多种 驱动方式 ,耦合效率较高 ,控制 相对简单 ; 但由于齿轮是 刚性 啮合的 ,在动力切换 、耦合过程 中易产生冲击 。
T3 =η( T1 + k T2 ) ; n3 = n1 = 1/ k n2
混合动力汽车的构型分析
混合动力汽车构型分析
车载能源
能量存储 油箱 油箱 动力电池 组 动力电池 组
能量调节和转化
动力生成装 置
动力传动系
特性场转化装置 传动系统
驱动轮
前轴 后轴
发动机 发动机-电动/发电机 1 电动/发电 机2 电动/发电 机1 电动/发电 机2
传动系统
前轴 后轴
• • •
该混合动力驱动系的阶次为4，指数为3。 复杂程度为4×3。 具体为多种能源存储联合式串联 + 双轴联合式并联+驱动 力联合式并联。
T3 = T1 + T2 ; n3 = n1 = n2
扭矩耦合
• 3 链或带耦合式
这种耦合方式通过 链条或皮带将两动力 源输出动力进行合成。 链或带耦合结构简单, 冲击小,但是耦合效率 低。
T3 =η( T1 + k T2 ) , n3 = n1 = 1/ k n2
2 转速耦合
• 转速耦合式
转速耦合式动力系统是指2个(多个)动力源的输出动力在 耦合过程中,两动力源的输出转速相互独立,而输出扭矩必 须互成比例,最终的合成转速是两动力源输出转速的耦合叠 加,合成扭矩则不是两动力源输出扭矩的叠加
混合动力汽车的构型分析
混合动力驱动系阶次: 混合动力驱动系阶次是指驱动系中所具有的可独立 驱动车辆行驶的单个驱动系数目，记为ND； 混合动力驱动系联结部件：用于实现串联、并联的耦合部件的总称，比如 实现电电混合的功率器件控制单元，用于实现机电混合动力的动力耦合装 置等； 混合动力驱动系指数: 混合动力驱动系指数是指驱动系中所具有的用于实 现动力和能源合成的联接部件个数，记为NC。
p、q由耦合器的结构确定。 依据驱动结构的不同,转速耦合方式又可分为行星齿轮 式和差速器式2种。
转速耦合