混合动力汽车耦合技术资料讲解
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。
混合动力电动汽车动力耦合系统与能量管理策略研究综述
未来，混合动力电动汽车能量管理策略的研究将朝着更加智能化、精细化、集 成化的方向发展。首先，通过引入人工智能、机器学习等技术，开发更加自适 应和智能的能量管理策略，以适应车辆工况的复杂性和多变性。其次，将能量 管理策略与车辆其他系统进行集成优化，实现整车性能的全面提升。
例如，将能量管理与自动驾驶技术相结合，实现能量的最优分配和利用的同时， 提高车辆的行驶安全性和舒适性。此外，针对现有策略实时性不足的问题，将 研究重点放在简化优化算法、提高计算效率上，以满足能量管理策略在实际车 辆中的应用要求。
4、混联式混合动力电动汽车
混联式混合动力电动汽车（Series-Parallel Hybrid Electric Vehicle， SPHEV）结合了串联式和并联式的特点，主要通过行星齿轮机构进行动力耦合。 行星齿轮可以将发动机、电动机、电池等不同动力源的动力进行优化组合，实 现多种工作模式，以适应不同的行驶工况。这种结构的优点是能量传递路径长 短结合、效率较高，但同时也存在行星齿轮机构复杂、控制难度较大的问题。
二、混合动力电动汽车能量管理 策略
1、概述
能量管理策略是混合动力电动汽车的核心技术之一，其主要任务是实现各动力 源的优化控制，以实现车辆的经济、环保和性能目标。根据控制策略的不同， 能量管理策略可分为基于规则的策略、基于优化的策略和基于学习的策略三种 类型。
2、基于规则的能量管理策略
基于规则的能量管理策略是一种传统的能量管理策略，其基本思想是根据车辆 的行驶工况和驾驶意图来确定各动力源的输出功率。常见的基于规则的能量管 理策略包括逻辑门限值控制策略、模糊控制策略等。这些策略的优点是简单易 行、实时性较好，但同时也存在控制精度相对较低的问题。
基于学习的能量管理策略是一种新兴的能量管理策略，其基本思想是通过机器 学习算法来实现各动力源的优化控制。常见的基于学习的能量管理策略包括神 经网络控制策略、深度学习控制策略等。这些策略的优点是能够实现自适应控 制、控制精度较高，但同时也存在算法复杂度高、需要大量数据进行训练的问 题。
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”。
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。
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。
混合动力汽车动力耦合技术综述_蒋科军
齿圈相连。外齿圈通过链 条 与 后 桥 相 连，由 减 速 装 置 和差速器驱 动 两 前 轮。 发 电 机 （Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）和 电 动 机 （Ｍｏｔｏｒ）都是电 动／发 电 一 体 机，既 可 以 充 当 电 动 机， 也可以根据工况需 要 变 成 发 电 机，其 耦 合 原 理 如 图 ２ 所 示［４］。
１７６
机 械 传 动 ２０１５ 年
业化发展，实 现 新 能 源 汽 车 的 发 展 规 划，具 有 重 要 的 战 略 意 义 和 显 著 的 经 济 、社 会 价 值 。
１ 混合 动 力 汽 车 动 力 耦 合 系 统 的 功 能 及工作模式
丰田 ＴＨＳ 系统是一种重混合度的混联型混合动 力系统，它取 代 了 传 统 汽 车 的 变 速 器、起 动 机 和 发 电 机，可以实现 纯 电 动 行 驶、混 合 动 力 行 驶 以 及 制 动 能 量回收等功能。此外 ＴＨＳ系统还具有其它功 能 性特 征：（１）发动机高速起动。 发 动 机 起 动 时，发 电 机 充 当 起动机带动发 动 机 高 速 旋 转 至 １ ０００ｒ／ｍｉｎ 左 右，才 开始点火喷 油，起 动 发 动 机。 发 动 机 高 速 起 动，可 以 有效降低起动时尾气中有害 气 体 的 排 放。（２）混 合 动 力驱动时，通 过 发 电 机 可 以 对 传 动 比 进 行 调 节，实 现 无级变速。（３）单 排 行 星 齿 轮 结 构 决 定 了 ＴＨＳ 系 统 在对发动机 转 矩 分 配 时，分 配 比 例 是 不 可 调 的 （该 分 配比例随行 星 齿 轮 传 动 比 变 化，在 第 二 代 丰 田 Ｐｒｉｕｓ 混合动 力 系 统 中，该 比 例 为 ７２：２８，７２％ 转 矩 驱 动 车 辆，２８％转矩 驱 动 发 电 机）。（４）通 过 复 杂 控 制 系 统， 对发动机的运行工况进行 有 效 控 制，通 过 调 节 发 动 机 的 转 矩 和 转 速 ，极 大 提 高 了 发 动 机 燃 油 经 济 性 能 。
新能源汽车电池技术的耦合
新能源汽车电池技术的耦合
新能源汽车电池技术的耦合指的是，不同技术和材料的电池可以结合在一起，或者同一种材料的电池采用不同的技术结构，实现互补和提高电池性能的效果。
这样的耦合可以实现电池的充放电效率的提高、寿命的延长以及能量密度的增加等。
例如，一种高能量密度的电池可能会使用较高氧化态的正极材料和较轻的负极材料，但这样会导致充放电过程中电极材料发生严重的极化。
为了解决这个问题，可以将另一种高功率密度的电池加入到系统中，这种电池使用低氧化态的正极材料和重的负极材料，提供更高的电流密度，从而达到更好的充放电效果。
另外一种典型的耦合技术是多级储能技术。
多级储能电池系统是由不同的电池结合而成，每个电池单元都具有特定的功率和能量密度。
这种系统可以在充放电过程中，将不同的电池单元串联或并联起来，以实现不同功率和能量密度的需求。
这种解决方案可以满足新能源汽车系统不同的需求，例如启动、加速等需要瞬时高功率输出的场景，或者长距离行驶需要更高的能量密度的场景。
在新能源汽车电池技术的研究中，耦合技术是一个重要的方向，在未来的研究中，耦合技术将继续被深入研究和应用，以实现更高效、更具竞争力的电池系统。
同时，随着新材料和新技术的不断涌现，电池耦合的创新可能将成为新一轮的技术热点。
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
混联式混合动力耦合系统构型分析(一)
混联式混合动力耦合系统构型分析(一)作者：暂无来源：《汽车维修与保养》 2017年第10期高惠民 (本刊编委会委员)现任江苏省常州外汽丰田汽车销售服务有限公司技术总监，江苏技术师范学院、常州机电职业技术学院汽车工程运用系专家委员，高级技师。
一、混联式混合动力耦合系统概述汽车的节能与环保是当前汽车行业比较重要的研究方向之一。
传统汽车由单一动力驱动，所有动力均来自发动机，使得汽车在动力匹配方面是按最高车速、最大爬坡度以及极限加速性等动力性要求来设计发动机功率的，这与整车一般行驶工况下的功率需求之间存在很大差别。
各种试验表明传统汽车发动机有三分之二以上时间工作在轻载、低负荷区域(1 200r/min，40N.m以下)，而此区域的燃油消耗约占总油耗的二分之一。
针对这一问题，使传统汽车混合动力化无疑是从纯内燃机汽车向纯电动汽车过渡期内的最优选择。
近年来市场上涌现出大量的混合动力车型，其中混联式(又称功率分流式)混合动力系统车型应用较广泛。
混联式混合动力汽车都以行星齿轮机构作为核心动力耦合构型(Powe—Split Device PSD)。
该动力耦合构型可以实现电子无级变速功能(Electric continuously Variable Transmission，ECVT),在动力性和燃油经济性方面优势明显。
本文将选择当前在国内上市的较为典型的行星式混联混合动力汽车ECVT构型进行介绍，主要包括以日本Toyota汽车公司的单模输入式功率分流构型为主，最具代表性的Toyota Hybrid Ssystem(简称THS)系统和以美国GM汽车公司的双模功率分流构型为主的AdvancedHybrid System(简称AHS)系统，对这两种系统的ECVT工作原理和各自特点进行分析，展示行星式混联混合动力耦合系统构型的优点。
二、典型ECVT构型混联式混合动力汽车利用行星齿轮排实现发动机、发电机/电动机(MG1)、驱动电机(MG2)与车辆输出轴之间的功率分流。
混合动力汽车安全技术（二篇）
混合动力汽车安全技术对于混合动力电动汽车，动力耦合及控制系统、电机及控制系统、动力电池及管理系统是三项最为关键核心技术，同时与混合动力汽车相关的发动机、电力电子、制动、转向、空调技术也是需要解决的主要技术问题。
1．动力耦合系统动力耦合系统最关键的技术是其布置方案，不同结构的动力耦合方式不仅决定了混合动力系统的工作模式，而且也是制定动力分配策略的基础，它对整车的动力性、经济性、排放性和制造成本都有重大影响。
结构合理、制造容易、效率高的混合动力耦合机构，能够将燃油汽车与电动汽车的优点有机地结合起来，体现混合动力汽车的优越性。
目前采用的动力耦合方式有转矩耦合、速度耦合和功率耦合三种方式，以功率耦合方式为主要发展方向，具体结构方面，由变速器耦合、离合器耦合、主减速器耦合等向行星轮耦合方向发展。
2．动力总成控制系统汽车动力总成控制系统是车辆行驶的核心单元。
混合动力电动汽车的控制需要根据驾驶人操纵状态、车速、电池荷电状态和相关设备的状态确定发动机与电机的功率分配策略，以保证满足汽车动力性、经济性、排放性等性能指标要求。
混合动力汽车发动机和电机要相互配合工作，并根据运行工况适时控制发动机起动和关闭，这使得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耦合装置以及先进的控制策略实现功率的合理分配，以达到油耗低和动力性好的目标。
3．电机及控制系统用于混合动力汽车的驱动电机类型主要有交流感应电机、永磁电机和开关磁阻电机。
对电机的要求包括在较宽的速度范围内具有高转矩密度、高功率密度，高效率、高可靠性、良好的控制性能，能够适应发动机频繁起停和电机电动／发电状态的切换。
目前国外以永磁同步电机为主，国内应用较多的是交流感应电机，故需要开发高效率永磁电机。
电机控制系统也很关键，一是保证电机在基速以下时，能够输出大转矩以适应汽车加速和爬坡时的驱动力需求；在基速以上时，能够以恒功率、宽范围运行以满足最高车速需要。
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1. 研究目标本综述的研究目标是对混合动力汽车动力耦合技术进行全面、详细和深入的探讨。
首先从理论分析的角度出发，对混合动力技术的基本原理进行阐述。
然后通过对现有的研究文献和技术报告的综合分析，总结和归纳动力耦合技术的发展现状、方法和趋势。
最后，根据分析结果提出相应的结论和建议，为混合动力汽车动力耦合技术的研究和应用提供参考依据。
2. 研究方法本综述采用了文献调研和综合分析的研究方法。
首先，通过国内外学术数据库和相关期刊，收集与混合动力汽车动力耦合技术相关的文献。
然后，对文献进行筛选和评估，选取与研究主题最相关和质量较高的文献。
接下来，对选取的文献进行系统性的阅读和分析，归纳总结其中的关键信息和发现。
最后，将分析结果进行整理和总结，提出研究结论和发展趋势。
3. 研究发现3.1 动力耦合技术的基本原理混合动力汽车动力耦合技术是指通过同时利用内燃机和电动机的动力输出，以达到最佳的燃油经济性和动力性能。
其中，混合动力系统主要由内燃机、电动机、电池组和功率分配装置等组成。
通过电池组提供的电能，电动机可以单独或与内燃机协同工作，实现动力的输出和回馈。
同时，功率分配装置根据不同的驾驶模式和条件，动态地控制内燃机和电动机的工作状态，以实现最佳的能量利用效率。
3.2 动力耦合技术的发展现状目前，混合动力汽车动力耦合技术已经取得了很大的发展。
在内燃机方面，采用了高效燃烧和增压技术，使得热机效率大幅提升。
在电动机方面，采用了高性能的永磁同步电机和大容量的锂离子电池，提高了电动机的输出功率和续航里程。
在功率分配装置方面，采用了先进的控制算法和传感器技术，实现了精确的动力分配和能量回馈。
此外，还有一些新兴的动力耦合技术，如能量管理系统和无人驾驶技术的应用，进一步推动了混合动力汽车的发展。
3.3 动力耦合技术的研究趋势未来，混合动力汽车动力耦合技术的研究将朝着以下几个方向发展。
首先，进一步提高内燃机的热效率和减少排放，以实现更加环保和可持续发展。
17152265_混联式混合动力耦合系统构型分析(三)
78-CHINA ·January图18 凯迪拉克CT6功率分流模式杠杆模型i FG1= = =3.43——n e K 3(1+K 1）n out K 1i FG2= = =1.70——n e K 3(K 1K 2-1）n ou K 1K 22.双模功率分流模式固定传动比利用在固定速比下，两电机转矩与发动机转矩解耦，可作为附加转矩驱动车轮，因此相当于并联构型。
并联构型能够在某些工况下提高整车动力性与效率。
例如在急加速工况下，为了避免发动机转矩快速变化引起的低效，需要加速的附加转矩由电机来提供，从而保证发动机工作状态缓慢变化。
根据表5中离合器动作和其杠杆模型，如图18所示，固定传动比模式运行分析如下。
n out —输出转速n s3—第三排行星齿轮组太阳轮转速 i FG1—一挡固定转动比K1=2K2=2.28(2)二挡固定传动比(FG2)，通过锁住电机MG2使其转速为0，此时为第二个机械点，可实现两个功率分流模式EVT2与EVT3的切换。
作为并联模式电机MG1可提供额外的扭矩，适合车辆中等车速与负荷工况，能够提供较为理想的爬坡和牵引性能。
行星齿轮排参与工作的转速关系式：P1：n MG1+n e K 1=n s3(1+K 1)P2：n s3(1+K 2)=n MG1K 2P3：n out K 3=n s3混联式混合动力耦合系统构型分析(三)◆文/江苏 高惠民现任江苏省常州外汽丰田汽车销售服务有限公司技术总监，江苏技术师范学院、常州机电职业技术学院汽车工程运用系专家委员，高级技师。
(接上期)(1)一挡固定传动比(FG1)通过锁住电机MG1使其转速为0，此时为第一个机械点，(即发动机输出功率全部通过机械路径输出)可实现两个功率分流模式EVT1与EVT2的切换。
作为并联模式电机MG2可提供额外的扭矩，适合车辆低车速大负荷工况。
行星齿轮排参与工作的转速关系式：P1：n s3(1+K 1)=K 1ne P3：n out K 3=n s3式中：P1、P3—第一排、第三排行星齿轮组转速方程n e —发动机转速式中：P1、P3—第一排、第三排行星齿轮组转速方程n e —发动机转速n out t—输出转速n s3—第三排行星齿轮组太阳轮转速 n MG1—MG1转速i FG1—二挡固定转动比K1=2K2=2K3=2.28(3)三挡固定传动比(FG3)，虽然锁住电机MG1使其转速为0，但通过MG2输出动力与第三排行星齿轮组的行星架耦合，得到小于1的传动比，可实现两个功率分流模式EVT3与EVT4的切换。
15979961_混联式混合动力耦合系统构型分析(一)_
New Energy Automobile新能源汽车混联式混合动力耦合系统构型分析(一)◆文/江苏 高惠民高惠民 (本刊编委会委员)现任江苏省常州外汽丰田汽车销售服务有限公司技术总监，学院、常州机电职业技术学院汽车工程运用系专家委员，混联式混合动力耦合系统概述汽车的节能与环保是当前汽车行业比较重要的研究方向之栏目编辑：冀亚欣 ******************表1 丰田THS系统ECVT构型科研成果路线图1 双擎卡罗拉ECVT构型图图2 雷克萨斯L600h ECVT构型图(2)雷克萨斯LS600h混合动力ECVT构型雷克萨斯LS600h混合动力系统有排量5L，功率为290kW发动机和ECVT组成。
ECVT构造包括发电机/电动机MG1、驱动电机MG2(输出功率260kW)，双行星齿轮排和两个制动器。
其构型仍属于丰田混合动力THS-II系统，又称为输入分配增扭型结构，其构型如图2所示。
ECVT构型的前排是一个普通的行星齿轮机构，而后排采用了拉维娜氏(Ravigneaux)的行星齿轮机构，因此为双行星排式混合力耦合构型。
后排的拉维娜氏结构又单独被称为复合式行星齿轮机构(Compound Planetary Gear)，从本质上观察分析可知，它由两个普通的行星齿轮巧妙的组合而成。
它包含两个太阳轮：前小太阳轮和后大太阳轮，含有一个由两个半径不同的行星架组合而成的公共的复合式行星架，两组行星架上的行星轮都能够围绕行星架独立旋转，但同一时刻只存在一个固定速比。
小行星架的内行星轮与前小太阳轮相啮合，齿圈也同样与大行星架的外行星齿轮相啮合。
由此可见，拉维娜氏行星齿轮机构可以看作一个双行星齿轮共用一个行星架和一个齿圈。
在动力输入连接上，前排行星齿轮机构属于动力分配行星齿轮机构，太阳齿轮连接至 MG1、行星架连接发动机、齿圈连接后排行星架输出扭矩。
后排拉维娜氏行星齿轮机构属于电机MG2减速增扭行星齿轮机构，其前小太阳齿轮连接至B1制动器，后大太阳齿轮连接至MG2，齿圈连接至B2制动器、行星架与前排齿圈连接输出扭矩。
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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。
谢谢
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
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。
力,F2=η2i2T2/r;η2′为从电机到后轮的传动效率;i2为从电机到
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。
• 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；
车载能源
能量存储
气罐
能量调节和转化
动力电池组
气罐
发动机-前电动机
动力电池组
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
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 。
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。
• 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。
• 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 。
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。
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
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：
扭矩耦合式 转速耦合式 牵引力耦合式 混合耦合式
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
• 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。
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。
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
• 1 行星齿轮式
行星齿轮式这是一种普 遍采用的动力耦合形式,通 常发动机输出轴与太阳轮 连接,电机与齿圈连接,行星 架作为输出端。
行星齿轮式耦合的结构 简单,传动效率高(约98%), 混合程度高,并且还可实现 多形式驱动,动力切换过程 中冲击较小,但整车驱动控 制难度增大。
混合动力驱动系的复杂程度
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。