混合动力汽车为什么突然火了？为什么各种混合动力技术各有特点？

混合动力汽车突然火爆的原因是各家厂商在CAFE的压力下不得不引入新技术以降低油耗达标。不同技术分类包括弱混、强混、插电式混动、增程型混动等，其中串联系统、并联系统和混联系统各有优势。串联系统中的发动机与电机完全解耦，提高油耗效率；而并联系统结构简单，可以在现有技术上改进；混联系统的动力分配装置或离合器可实现串联和并联优点。从本田的iMMD系统到通用的Voltec系统，不同的混合动力技术都通过不同结构和工作模式实现节能和提供更好的驾乘感受。通过离合器控制发动机和电机的接合状态，不同的系统可以为混动汽车提供更多种驱动模式，进一步提升了混动汽车的性能和节能表现。

在讨论中对模式切换有些疑问，我就在这里歪个楼解释一下行星齿轮系统的一点基本知识。有写的不对的还请

多指正。

在行星齿轮系中，有一个或多个行星齿轮围绕着太阳轮或者齿轮系的中心轴旋转。如下图所示的行星齿轮由太阳轮(SunGear)、齿轮架(Carrier)和齿圈(RingGear)组成。

各个齿轮见的运动关系满足下面这个公式，具体推导过程就不写了

基于这个公式，可以把行星齿轮系统简化成杠杆来理解，上面的行星齿轮就可以简化成下图中的杠杆系统，详细的介绍可以参考1982年HowardLBenford和MauriceB.Leising的SAE论文：TheLeverAnalogy:ANewToolinTransmissionAnalysis.年代久远，找不到链接了…在此要感谢

赐论文之恩~

丰田的普锐斯上使用的THS系统，基本上可以简化成下面这样的杠杆：

发电机连在太阳轮上，发动机连在行星架上，而电机与输出轴都连在齿圈上。在不同的工作状态下，发动机和发电机，电动机的输出如下：

1，车辆停止时，发动机，发电机，电动机都停止。

2，车辆启动时，依靠电动机驱动输出轴，发动机停止，为了保持平衡，电动机要反转以保持发动机处于停止状态。

3，在起步加速时，发电机正转，启动发动机，电动机保持停止。一旦发动机启动了，发电机就收到负扭矩，开始进入充电状态。

4，正常驾驶状态时，依靠发动机和电动机驱动输出轴。

5，全油门加速时，发电机，电动机，发动机同时驱动输出轴。

无论哪一个状态，电动机的转速都与输出轴转速一致，在高速行驶时，电动机会一直工作在效率很低的高转速区间内。发电机，发动机，电动机的相对关系是固定的，因此被称为单模动力分配系统，这里说的模式与前面的“起步模式”、“加速模式”并不是同一个概念。

GM的Voltec是源于十几年前的双模混动，基本原理差不多。可以简化成下面的杠杆图。

这套系统通过离合器的切换，可以提供多种传动模式，各种模式下发动机与两个电机的相对关系各不相同。因而也提供了更多的可能性。

比如LowExtendRange模式下，离合器B1接合，C1打开，在低速或者扭矩输出需求大时，电机转速高于输出轴转速，可以有更好的动力性。

而在HighExtendRange模式下，离合器B1打开，C1接合。此时多用在高速巡航状态下，电机的转速可以低于输出轴转速，工作在更经济的区间内。这个才是GM双模或者多模动力分配系统中所指的模式，通过离合器使发动机和两个电机在面对同一工况时可以有更多的选择，可以主动的选择能耗最小的工作模式。而不是只能被动的随着车速变化而变化，只能用预设好的车速和扭矩的标定值来确定系统的工作状态。现在的CHS系统，也是采用了类似的方式“换来了对大电机性能要求的降低、以及中高速的高效传动。”可以参见@KevinChow的答案科力远研发的CHS混合动力系统真的有丰田混动系统那么厉害吗？-KevinChow的回答毫无疑问，丰田走在了混合动力的前面，毕竟那么多销量呢。但是无论GM还是国内的CHS，都在走自己的混动道路，做出来的系统也都具有自己独有的优势。至于PriusPHEV,丰田在2016PriusPHEV上也增加了两个离合器用于模式切换，可见汽车行业内内没什么是一成不变的，大家一直在互相学习。

而在HighExtendRange模式下，离合器B1打开，C1接合。此时多用在高速巡航状态下，电机的转速可以低于输出轴转速，工作在更经济的区间内。

这个才是GM双模或者多模动力分配系统中所指的模式，通过离合器使发动机和两个电机在面对同一工况时可以有更多的选择，可以主动的选择能耗最小的工作模式。而不是只能被动的随着车速变化而变化，只能用预设好的车速和扭矩的标定值来确定系统的工作状态。

现在的CHS系统，也是采用了类似的方式“换来了对大电机性能要求的降低、以及中高速的高效传动。”可以参见

的答案

毫无疑问，丰田走在了混合动力的前面，毕竟那么多销量呢。但是无论GM还是国内的CHS，都在走自己的混动道路，做出来的系统也都具有自己独有的优势。

至于PriusPHEV,丰田在2016PriusPHEV上也增加了两个离合器用于模式切换，可见汽车行业内内没什么是一成不变的，大家一直在互相学习。

————————————————我是原答案分割线——————————————————————1.混合动力为什么突然火了？

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1.混合动力为什么突然火了？

混合动力突然火了主要还是各家厂商在CAFE的压力下不得不引入新的技术降低油耗以达到2020年5L/100km的平均油耗目标。

当然，在这个时候就能看出哪些厂家是早有积累，哪些是试图弯道超车的了…

混合动力汽车的定义很简单，具有两种或两种以上动力源和动力转换装置的汽车。比如目前最常见的油电混合动力，就既具有从油箱到发动机的传统内燃机系统，又具有从电池到电机的电气化驱动系统。除此之外，还有内燃机-液压混动系统、内燃机-飞轮混动系统等各种其他类型的混动系统。混合动力车辆早就出现了，早在二十年前，下图这种混和动力的便捷交通工具就出现在中国的大街小巷了。

混合动力在这个阶段的爆发，很大的一个原因是各厂家都看到了混动在节能方面的优势。

在混合动力系统中，由于存在两种不同的动力源，因此可以通过控制策略，使各动力源都尽量工作在各自最高效的区间内，就是所谓的“解耦”。下图是迈锐宝混动的BSFC，可以看到不论在什么样的车速和负荷下，发动机几乎一直工作在最高效的区间内。

网上常常出现的一个传言就是PHEV并不省油，只是靠国标的计算方法算出一个很低的油耗，其实，一台真正的PHEV既然叫插电式混动，那也是混合动力的一种，同样可以通过电机与发动机的相互配合，使发动机工作在最高效的工作区间，也能够回收能量并再利用，也可以按需关闭发动机。所以PHEV并不是不能节能，比如ChevyVolt2，做为增程型电动车，背着最大号的电池，用光了电之后工作在混动模式下也比同级别的大部分车型省油。当然，做为工程师还是建议能充电就充电，毕竟我们开发新能源车，顾客购买新能源车都是为了让天更蓝，水更绿，空气更好，世界更美好。

除了节能之外，混动车辆还可以提供更好的驾乘感受。混合动力系统可以通过电机输出和发动机输出的耦合，提供更好的加速感。动力分流构型的EVT混合动力变速箱，还可以在实现毫无顿挫堪称完美的驾驶质量的同时输出传统CVT难以企及的扭矩。比如下面是CT6PHEV的加速曲线，如教科书版光滑连续，毫无顿挫。某个媒体试驾之后的感受就是这TMD是开挂了…

2.不同的技术各有什么特点？

目前最常见的油电混合动力可以根据不同的分类方法分成很多类型。

最常见的分类方法是按照驱动过程中电气化和内燃机所占的比例，将混合动力汽车分为弱混、强混、插电式混动、增程型混动等。

在并联系统中，发动机和电动机可以同时驱动车轮，两个驱动源的功率和扭矩可以直接叠加。并联系统结构较为简单，可以在现有的发动机变速箱技术上进行改进。并联系统可以实现发动机与输出轴扭矩的解耦，但是发动机转速还是要跟着输出轴走，没办法一直工作在最优的区间，所以并联的系统还要配上传统的6速或者8速变速箱。如果单纯的比较能量使用效率，并联系统大概是几种构型中最差的，这也是为什么并联系统绝大多数都是PHEV很少见到HEV的原因。针对目前的法规，通过提升电池容量，在P2上用纯电里程稀释油耗是一种简单易行的措施。但是如果未来实施能耗折算，将电耗和油耗折算在一起之后，并联PHEV对厂家的节油效果会大打折扣。并联中的P0，P1，P2，P3，P4是按照电机的位置来分类的，目前欧洲车厂主流的混动构型大多是基于P2的，比如大众的GolfGTE，奥迪A3eTron等等。就是奔驰、宝马、保时捷的产品也主要是基于P2的拓展。比亚迪的秦属于P3，而现在大热的48V则是属于P0的弱混。

并联中的P0，P1，P2，P3，P4是按照电机的位置来分类的，目前欧洲车厂主流的混动构型大多是基于P2的，比如大众的GolfGTE，奥迪A3eTron等等。就是奔驰、宝马、保时捷的产品也主要是基于P2的拓展。比亚迪的秦属于P3，而现在大热的48V则是属于P0的弱混。

串联系统中，发动机驱动一个发电机，另一个电动机利用发电机产生的电能驱动车轮。最典型的代表就是宝马的i3。串联系统可以使发动机的转速和扭矩与车速完全解耦，使其一直运行在最经济区间内。但是由于电机的工作区间没办法与输出轴解耦，串联混动的车辆的输出扭矩和输出功率都有一定的局限，多半用在小型车辆上。至于常说的雪佛兰沃蓝达，其实并不能算是串联，虽然是增程型的系统，在电量充足时发动机绝不启动，但是他的动力系统属于混联，发动机可以直接驱动车轮。

混联系统一般具有发动机，两个电机及一套动力分配装置或离合器，通过控制，使系统同时具有串联和并联的优点。

混联中的动力分流(PowerSplit)的具体实现形式很多，输入动力分流，输出动力分流，混合动力分流等等，但是基本思路大多是通过一组或多组行星齿轮将发动机和电机耦合在一起工作以实现发动机的转速和扭矩与输出轴解耦。最典型的代表有丰田的THS和通用的Voltec，现在科利远的CHS也是这一类型。

以大名鼎鼎的丰田的Prius为例，发动机的输出轴连接到行星齿轮的齿轮架上，电机(Generator)连接到太阳轮上，驱动电机(Motor)与齿圈相连并输出到半轴上。发动机与电机(Generator)的输出通过行星齿轮进行耦合，在正常行驶状态下，电机(Generator)可以自由的在发电和驱动两种状态间切换。可以通过调整Generator的功率和转速使发动机以经济转速运行；在起步和倒档时，发动机可以不启动，车辆仅由电机驱动；在制动时，驱动电机做为发电机向电池充电，同时提供制动扭矩。通过这些办法，Prius达到了同级别传统动力系统无法企及的油耗。但是由于没有离合器，驱动系统只有一种模式，行星齿轮将一直处于运行状态，主要的驱动电机(Motor)的转速与车速成正比，无法与输出轴解耦，在整个工况区间内的传动效率有局限，无法适配较大的车辆，在高速路况下要大量依靠能效低的电驱动。另一个有代表性的动力分流系统是通用的Voltec。通用在1996年开始研发双模混合动力变速器，2005年，通用、克莱斯勒、宝马、梅赛德斯-奔驰组成的全球混合动力联盟进一步的推动了双模式混合动力变速器的开发。而现在最新一代的沃蓝达，迈锐宝和君越混动所采用的驱动单元都是全新一代Voltec电驱单元。

以大名鼎鼎的丰田的Prius为例，发动机的输出轴连接到行星齿轮的齿轮架上，电机(Generator)连接到太阳轮上，驱动电机(Motor)与齿圈相连并输出到半轴上。发动机与电机(Generator)的输出通过行星齿轮进行耦合，在正常行驶状态下，电机(Generator)可以自由的在发电和驱动两种状态间切换。可以通过调整Generator的功率和转速使发动机以经济转速运行；在起步和倒档时，发动机可以不启动，车辆仅由电机驱动；在制动时，驱动电机做为发电机向电池充电，同时提供制动扭矩。通过这些办法，Prius达到了同级别传统动力系统无法企及的油耗。但是由于没有离合器，驱动系统只有一种模式，行星齿轮将一直处于运行状态，主要的驱动电机(Motor)的转速与车速成正比，无法与输出轴解耦，在整个工况区间内的传动效率有局限，无法适配较大的车辆，在高速路况下要大量依靠能效低的电驱动。

这套驱动系统通过两个电机，两套行星齿轮，两组或三组离合器实现多个模式的驱动方式，实现了发动机和电机的工作均与输出轴解耦。应用这一系统，2016雪弗兰迈锐宝在北美EPA测试得到综合油耗每加仑47英里(47MPG)的优异数据，而同级别的凯美瑞混动的油耗是每加仑41英里(41MPG)。采用模块化设计的这一套电驱单元不仅可以用在混动上，还应用在了著名的ChevyVolt2上。同一设计思路的后驱单元(GRE)被应用在了CT6PHEV上。与前驱相比，为了实现后驱车所需要的更大的扭矩，GRE增加了一套行星齿轮用来放大扭矩，获得更好的动力性。同时GRE采用了5组离合器来控制模式切换。这个变速箱堪称世界上最智能的变速箱之一，对同一个工况，可以通过多种不同的模式来实现。为了实现能耗最低的目标，GRE并不像传统的变速箱一样，按照预先设定好的标定进行模式切换,而是在满足驾驶员意图的前提下，实时计算每一时刻的内燃机效率损失，电机效率损失，电池效率损失等，通过一套复杂的优化算法来综合评估得到系统总效率损失最低的模式和运行参数，使车辆时刻运行在最经济的工作模式和工作参数下。在十几个模式之间的选择和切换已经超过了我的智商能理解的范畴…混联系统中另一个主要的构型是双电机串并联，主要的代表是比亚迪F3DM，荣威550Plug-in，本田的iMMD等。

这套驱动系统通过两个电机，两套行星齿轮，两组或三组离合器实现多个模式的驱动方式，实现了发动机和电机的工作均与输出轴解耦。

应用这一系统，2016雪弗兰迈锐宝在北美EPA测试得到综合油耗每加仑47英里(47MPG)的优异数据，而同级别的凯美瑞混动的油耗是每加仑41英里(41MPG)。

采用模块化设计的这一套电驱单元不仅可以用在混动上，还应用在了著名的ChevyVolt2上。同一设计思路的后驱单元(GRE)被应用在了CT6PHEV上。与前驱相比，为了实现后驱车所需要的更大的扭矩，GRE增加了一套行星齿轮用来放大扭矩，获得更好的动力性。同时GRE采用了5组离合器来控制模式切换。

以本田的iMMD系统为例，系统通过离合器来控制发动机，电机，发电机及输出轴的接合状态，实现三种驱动模式。显然，本田在标定和匹配上的功力远超比亚迪和上汽，使用了这套系统的雅阁混动在有着相当不错的油耗和动力性的同时，还平顺异常。由于系统的特点，在混动模式下，串联，并联和混联三种构型中，发动机与电机在总的驱动过程中所占的比率还是有明显的差别的。串联由于驱动用的电能全部来自于发动机，所以发动机和电机有相同的工作量；并联系统使用发动机作为主要的动力输出，电机只在起步和加速时提供一些辅助；混联系统中，尤其是动力分流的系统，发动机和电机共同工作，发动机和电机的工作量相差无几。对比三种系统的能耗和动力性能，混联系统也会比其他两种系统更好一些，因此，大部分HEV上的系统都是混联的。

以本田的iMMD系统为例，系统通过离合器来控制发动机，电机，发电机及输出轴的接合状态，实现三种驱动模式。

显然，本田在标定和匹配上的功力远超比亚迪和上汽，使用了这套系统的雅阁混动在有着相当不错的油耗和动力性的同时，还平顺异常。

由于系统的特点，在混动模式下，串联，并联和混联三种构型中，发动机与电机在总的驱动过程中所占的比率还是有明显的差别的。串联由于驱动用的电能全部来自于发动机，所以发动机和电机有相同的工作量；并联系统使用发动机作为主要的动力输出，电机只在起步和加速时提供一些辅助；混联系统中，尤其是动力分流的系统，发动机和电机共同工作，发动机和电机的工作量相差无几。

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