任务一：混合动力汽车的结构

前言：混合动力汽车（Hybrid Electric Vehicle，HEV）结合了传统燃油发动机和电动机两种动力源，其结构主要由以下几大部分组成：

（1）动力系统

❶发动机 ○类型：通常采用传统的内燃机，如汽油发动机或柴油发动机。以常见的汽油发动机为例，它具有技术成熟、动力输出稳定等特点。 ○作用：在混合动力汽车中，发动机的作用方式有多种。它既可以直接参与驱动车辆，在高速行驶等工况下提供主要动力；也可以作为发电动力源，带动发电机发电，为电池充电或为电动机供电。

❷电动机 ○类型：主要有直流电动机、交流异步电动机和永磁同步电动机等。永磁同步电动机具有效率高、功率密度大等优点，在现代混合动力汽车中应用较为广泛。 ○作用：电动机在混合动力汽车中扮演着重要角色。在起步、低速行驶或加速时，电动机可以单独驱动车辆，实现零排放和低噪音运行；在制动过程中，电动机还可以作为发电机，将车辆的动能转化为电能，存储到电池中，实现能量回收。

❸动力耦合装置 ○类型：常见的有行星齿轮机构、齿轮传动机构等。行星齿轮机构具有结构紧凑、传动效率高、可以实现多种动力耦合方式等优点，被广泛应用于混合动力汽车中。 ○作用：动力耦合装置的主要作用是将发动机和电动机的动力进行合理分配和组合，根据不同的行驶工况，使发动机和电动机协同工作，以达到最佳的动力性能和燃油经济性。例如，在需要大功率输出时，动力耦合装置可以将发动机和电动机的动力叠加，共同驱动车辆；而在低负荷工况下，可以仅由电动机驱动车辆，发动机不工作。

（2）储能系统

❶电池组 ○类型：目前混合动力汽车常用的电池类型有镍氢电池和锂离子电池。镍氢电池技术成熟，安全性高，但能量密度相对较低；锂离子电池具有能量密度高、充放电效率高、寿命长等优点，逐渐成为主流选择。 ○作用：电池组是混合动力汽车的重要储能部件，它为电动机提供电力，同时存储电动机在制动能量回收过程中产生的电能。此外，电池组还可以在发动机不工作时，为车辆的电气系统提供电力。

❷电池管理系统（BMS） ○作用：电池管理系统是电池组的“管家”，它主要负责监测电池的状态，包括电池的电压、电流、温度、SOC（State of Charge，荷电状态）等参数；对电池进行充放电管理，确保电池在安全的工作范围内运行，防止过充、过放和过热等情况发生；同时，还可以对电池进行均衡管理，提高电池组的一致性和使用寿命。

（3）控制系统

❶整车控制器（VCU） ○作用：整车控制器是混合动力汽车的“大脑”，它负责根据驾驶员的操作指令（如加速踏板、制动踏板的位置等）、车辆的行驶状态（如车速、加速度等）以及电池的状态等信息，综合分析和判断，制定最佳的动力控制策略。例如，在车辆起步时，VCU根据电池的SOC和驾驶员的加速需求，决定是由电动机单独驱动还是发动机和电动机共同驱动。

❷发动机控制器（ECU）和电机控制器（MCU） ○发动机控制器：主要负责控制发动机的运行参数，如燃油喷射量、点火时刻、节气门开度等，使发动机在不同的工况下都能保持最佳的工作状态。 ○电机控制器：则负责控制电动机的转速、转矩等参数，根据VCU的指令，精确地控制电动机的运行，实现与发动机的协同工作。

（4）传动系统和其他部件

❶传动系统：包括变速器、传动轴、差速器等部件，其作用是将动力系统输出的动力传递到车轮，驱动车辆行驶。在混合动力汽车中，变速器的类型有多种，如自动变速器（AT）、无级变速器（CVT）和双离合器变速器（DCT）等，不同的变速器具有不同的特点和适用场景。

❷其他部件：还包括冷却系统、燃油供给系统、制动系统等。冷却系统用于对发动机、电动机、电池等关键部件进行冷却，确保它们在适宜的温度范围内工作；燃油供给系统负责为发动机提供燃油；制动系统则用于车辆的减速和停车，同时在制动过程中配合电动机实现能量回收。混合动力汽车通过上述各系统和部件的协同工作，实现了燃油发动机和电动机的优势互补，既提高了车辆的燃油经济性和环保性能，又保证了车辆的动力性能和驾驶舒适性。不同类型的混合动力汽车（如串联式、并联式和混联式）在具体的结构和工作方式上可能会有所差异，但总体上都包含了上述几个主要部分。

任务二：混合动力汽车分类和工作原理

前言：混合动力汽车主要分为串联式、并联式和混联式这三种，以下为你详细介绍它们的特点和工作原理：

（5）串联式混合动力汽车

❶结构特点●发动机并不直接参与驱动车辆，而是专门作为动力源带动发电机发电，发出的电能通过线路传输，一部分直接供给电动机，驱动车辆行驶；另一部分则用于给电池充电。主要由发动机、发电机、电动机、电池组等构成。

❷工作原理●启动与低速行驶：车辆启动和在低速行驶阶段，电池组向电动机供电，电动机驱动车辆前进。这个过程类似于纯电动汽车，能实现零排放、低噪音运行，适合在城市拥堵路况下频繁启停的场景。

●正常行驶：当车辆正常行驶时，发动机启动，带动发电机发电，所产生的电能直接供给电动机驱动车辆，同时多余的电能会存储到电池组中。

●加速与爬坡：在加速或爬坡等需要较大功率输出的工况下，电池组和发电机共同为电动机提供电能，以满足车辆对动力的需求。

●制动能量回收：在车辆制动时，电动机转变为发电机工作，将车辆的动能转化为电能，存储到电池组中，实现能量的回收再利用。

（6）并联式混合动力汽车

❶结构特点发动机和电动机都可以独立或共同驱动车辆。它们通过动力耦合装置（如齿轮、离合器等）与传动系统相连，根据不同的行驶工况，灵活地分配发动机和电动机的动力输出。

❷工作原理●启动与低速行驶：在车辆启动和低速行驶时，如果电池电量充足，电动机单独驱动车辆，此时车辆的噪音小、能耗低。●中高速行驶：在中高速稳定行驶时，发动机单独驱动车辆，因为在这种工况下，发动机能够在高效区间运行，燃油经济性较好。●加速与爬坡：当车辆需要加速或爬坡时，发动机和电动机共同工作，两者的动力叠加，为车辆提供足够的驱动力，以满足车辆的动力需求。●制动能量回收：与串联式类似，在制动过程中，电动机作为发电机将动能转化为电能存储到电池组中。同时，当电池电量不足时，发动机可以在驱动车辆的同时，通过带动发电机发电为电池充电。

（7）混联式混合动力汽车

❶结构特点综合了串联式和并联式的特点，具备更加复杂的动力系统和控制策略。它通常有一套较为复杂的行星齿轮机构作为动力耦合装置，能够更灵活地实现发动机和电动机之间的动力分配和协同工作。

❷工作原理●启动与低速行驶：在车辆启动和低速行驶阶段，与串联式类似，优先使用电动机驱动车辆，实现安静、高效的行驶。●中速行驶：根据电池电量和行驶工况，系统可以选择让发动机单独驱动、电动机单独驱动或两者共同驱动车辆。例如，当电池电量充足且行驶阻力较小时，电动机单独驱动；当电池电量较低时，发动机可以直接参与驱动，同时还能带动发电机为电池充电。●高速行驶：在高速行驶时，发动机主要负责驱动车辆，同时根据需要，电动机可以辅助发动机工作，提供额外的动力，以提高车辆的动力性能和燃油经济性。●加速与爬坡：在加速或爬坡等大负荷工况下，发动机和电动机全力配合，共同为车辆提供强大的动力。●制动能量回收：同样，在制动过程中，电动机将车辆的动能转化为电能存储到电池组中。