混合动力汽车系统由什么组成？电路架构是什么样的？

所谓混合动力汽车，是指拥有两种不同动力源的汽车。这两种动力源在不同的行驶工况下(如起步、中低速、匀速、加速、高速、减速或制动等)分别或共同工作。)，并且通过这种组合，可以达到最低的油耗和尾气排放，从而达到节油和环保的目的。更多新能源汽车专业知识在《卓越工程师》，由易到难，由浅入深，全方位学习，薇信关注。

分类和结构原则

1.系列混合动力电动汽车(SHEV)

串联混合动力系统利用发动机动力发电，从而带动电机驱动车轮。

其基本结构由电动机、发动机、发电机、高压蓄电池和变压器组成。发电机由输出功率小的发动机准稳态运行驱动，发动机直接向电动机供电，或者在给高压蓄电池充电的同时运行。因为内燃机的动力是串联供给电动机的，所以称为“串联混合动力系统”。

2.并联混合动力电动汽车(PHEV)

并联混合动力系统利用电机和发动机驱动车轮，发动机用于给高压电池充电。其基本结构由电机、发动机、高压电池、变压器和变速器组成。

在并联混合动力系统中，高压电池的电能用于驱动电机。因为电机也是做发电机用的，不能一边发电一边驱动。动力的流动方向是平行的，所以称为“并联混合动力系统”。

3.混联式混合动力电动汽车

混联式混合动力利用电机和发动机驱动车轮，电机在行驶的同时也能发电。

根据行驶条件的不同，可以只靠电机的驱动力行驶，也可以是发动机和电机共同驱动。此外，还安装了发电机，因此可以在行驶过程中为高压电池充电。基本结构由电动机、发动机、高压蓄电池、发电机、功率分离装置和电子控制单元(变压器、变流器)组成。发动机的动力被动力分离装置分成两部分，一部分用来直接驱动车轮，另一部分用来发电，给电机供电，给高压电池充电。

电机擅长从低速带发力，发动机擅长高速带。该系统可通过理想进行控制，在任何情况下都能提供高效的驾驶。

混合动力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组成。

控制系统

以计算机为核心的现代计算机技术和自动控制技术广泛应用于HEV，包括自适应控制技术(MRAC)、模糊控制技术、专家控制系统和神经网络在内的各种智能控制系统逐步应用于EV、FCEV和HEV，使HEV更加安全、节能、环保、舒适。

能量管理系统采用分级控制：最上层是车辆能量管理系统，统一协调控制所有低端控制器;中间层包括五个低端控制器，分别是发动机控制器、发电机控制器、电机控制器、离合器和制动控制器以及电池能量管理系统(BMS)。最底层是各个执行器，也就是发动机、电机、离合器等部件。

高压蓄电池

高压电池组包括高压电池模块、电池电脑、系统主继电器和维修插座，组装在一个外壳内，布置在后排座椅后面。

电池组的电池部分由28个模块串联而成，每个模块由6节1.2伏的单体电池串联而成，共计168节单体电池，从中可获得201.6伏的高电压。电池计算机将完成以下控制，同时将充电状态保持在适当的值：

1*4充电状态管理

为了保证加速等场合的放电，在减速时利用制动反复回收电荷，高压蓄电池会一直输出充电状态信号给高压蓄电池电脑，电脑会利用充放电电流的累计值，一直将充电状态值控制在目标范围内。

1*5冷却风扇的控制

高压电池的充放电会引起自身发热。为了保证电池的性能，控制冷却风扇的工作模式。

1*6控制外部充电器

指在使用内部充电器充电的过程中，监控电池状态以确保正常充电的控制。

1*7与空调通信

通过高压控制计算机，根据空调的要求改变冷却风扇的工作模式。

1*8电池状态监控

监控蓄电池的温度和电压，当检测到异常时，通过限制或停止充放电来保护蓄电池。此外，根据需要打开报警灯，并输出和记忆诊断代码。

1*9冷却风扇

当电池温度升高时，冷却风扇会根据电池电脑的指令调节风量。此外，空调的工作模式可以根据空调的需要而改变。

冷却风扇的进风口设置在座椅的右侧。从托架吸入的空气通过风扇被引入电池组的右上方，使得空气在电池模块之间从上到下吹动以冷却电池模块。冷却后，完成热交换的空气从电池组右下方通过后货舱右侧的排气管排到后货舱和车外。

1*10系统主继电器(SMR)

SMR根据高压控制计算机的指令接通和切断高压电路的电源。加上正负电极的控制，SMR配备了三个继电器，以确保行动的可靠性。打开高压系统时，首先打开SMR1和SMR3，然后打开SMR2并关闭SMR1。由于控制电流在开始时流过附加电阻，所以防止了高压电流突然加到电路上。断开电路时，依次断开SMR2和SMR3，高压控制计算机将确认它们是否已可靠断开。

维修插头和逆变器盖设有联锁机构，用于检测高压部分的保护状态，自动断开系统主继电器。当联锁机构移动时，仪表板上的主报警灯亮起，以通知驾驶员和乘客。联锁机构动作后，系统主继电器每两次激活一次，恢复高压电路。

1*11维修插头

在检查和维修时，应拔掉维修插头，并在高压电池的中间位置断开高压，以确保安全操作。

开关磁阻电动机 1.开关磁阻电动机的性能 开关磁阻电动机(SRM)是一种新型电动机，它的结构是所有类型电动机中最简单的一种，在电动机的转子上，没有集电环、绕组等转子导体和永久磁铁。开关磁阻电动机的定子和转子都是凸极结构，只在电动机的定子上安装有简单的集中励磁绕组，励磁绕组的端部较短，没有相间跨接线，磁通量集中于磁极区，通过定子电流来励磁。各组磁路的磁阻随转子位置的不同而变化。转子的运转是依靠磁力来运行，转速可以达到1500r/min。在较宽的转速范围和较宽的转矩范围内效率可以达到85%～93%，比三相感应电动机要高。它的转矩-转速特性好，在较宽的转速范围内，转矩、转速可灵活控制，调速控制较简单，并可实现四象限运行。开关磁阻电动机有较高的起动转矩和较低的起动功率，功率密度高，结构简单坚固，可靠性好，但转矩脉动大，控制系统较复杂，工作噪声大，体积比同样功率的感应电动机要大一些。

4.开关磁阻电动机的特点(1)开关磁阻电动机的优点①高起动转矩，低起动电流。②高效率，低损耗，耐温。③电动机结构简单，适应于高速运转。④电动机的功率电路简单。⑤可靠性好。⑥良好的适应性，成本低。(2)开关磁阻电动机的缺点①转矩有脉动现象。②有振动与噪声。③控制系统复杂。④脉冲电流的影响。

六、电动机的控制 混合动力汽车上采用电源-电源转换器-驱动电动机的动力系统，是属于电力驱动技术范畴，因此，对混合动力汽车驱动电动机的控制和智能控制的研究，是混合动力汽车的关键技术。 1.混合动力汽车电动机的控制系统 混合动力汽车动力系统和驱动力控制系统是由动力电池组、电流转换器(逆变器)、发动机-发电机组和驱动电动机以及-些电气和线路共同组成，因此流合动力汽车的技术关键是对动力电池组、发动机-发电机组、驱动电动机的控制或智能控制。

插电式混合动力汽车(plug-in hybrid electric vehicle，PHEV)的动力电池无论是在容量还是体积方面都小于纯电动汽车，在纯电动模式下续航里程仅为 60 ~ 100km，可通过外接电源进行充电。

插电式混合动力汽车安装有发动机、驱动电机、动力耦合装置等。部分车型安装有双电机，一台电机用于驱动车辆，另一台电机用于发电，以补充动力电池能量。插电式混合动力汽车动力驱动系统相对复杂，如大众高尔夫GTE、途观LPHEV 车型采用驱动电机加七速双离合器变速器的驱动形式吉利帝豪 PHEV采用双电机加行星齿轮组动力合形式等。插电式混合动力汽车结构组成如图25-1~图25-3所示。

混合动力系统驱动模式，混合动力系统可分为串联式混合(series hybrid)动力系统、并联式合(parallel hybrid)动力系统和混联式混合(series-parallel hybrid)动力系统如图25-4所示。

插电式混合动力车型动力电池体积相对较小，便于布置，一般安装在后排座椅下方、后备厢内或中央扶手箱下部，如图25-5 所示。

插电式混合动力车型动力电池结构组成与纯电动汽车动力电池相同，由单体电池经过串联或并联组成电池模块，电池模块再经过串联并安装电池管理器、电池冷却管路及电池壳体等部件组成动力电池总成，如图25-6和图25-7所示。

动力电池在对外放电或充电时会产生大量的热量，导致自身温度过高，如不及时冷却会造成安全隐患，另外键离子动力电池长期处于高温模式下会对鲤离子活性造成影响，影响动力电池的充放电性能。因此必须设置安全可靠的电池冷却系统，目前多采用液冷式冷却系统。如图25-8所示为宝马F18 PHEV动力电池冷却系统结构及原理。

采用并联式混合动力系统的车型，驱动电机一般与自动变速器安装在一起。装配行星齿轮式自动变速器的插电混合动力车型，驱动电机取代了液力变器。安装在自动变速器壳体内，通过一个分离离合器使发动机、电机和传动系统组件分离，只要分离离合器结合，电机、变速器输入轴和发动机就会以相同的转速转动，如图25-9和图25-10所示。

大众插电混合动力车型(高尔夫 GTE、途观 LPHEV、帕萨特 GTE)动力驱动系统采用电机加六速双离合器自动变速器的组合方式[图25-11a)]。电机安装在双离合器总成的前部。整个驱动系统共有三个膜片离合器，两个行驶离合器 K1和 K2，以及一个分离离合器 KO。

如图25-11(b)所示，两个行驶离合器K1和K2 将电机与两个分变速箱连接在一起。分离离合器 KO控制电机与发动机连接。