二、混合动力系统主要部件

典型的混合动力电动汽车的混合动力系统主要由发动机、变速器、电力控制单元（PCU）、车辆控制单元、电动机/发电机、动力电池、高压电缆、冷却系统、制动系统和空调系统等组成。博士公司开发的混合动力系统的组成如图2-1-17所示。

1．发动机

内燃机是现今应用于汽车最主要的动力装置，在可预见的将来，它将仍是主要的汽车动力装置。在混合动力电动汽车中，内燃机也将是主要电源的第一选择。然而，混合动力电动汽车的工作与传统汽车有所不同，混合动力电动汽车中的发动机需较长时间内以高功率运转，而不需频繁改变功率输出。到目前为止，专为混合动力汽车设计的发动机还没有得到充分的开发。

混合动力汽车可以采用四冲程内燃机（包括汽油机和柴油机）、二冲程内燃机（包括汽油机和柴油机）、转子发动机、燃气轮机和斯特林发动机等。丰田和本田的混合动力系统一般都是配备阿特金森循环发动机，如图2-1-18所示。

2．变速器/变速驱动桥

混合动力电动汽车的变速器/变速驱动桥主要有两种形式：一是在传统汽车变速器/变速驱动桥的基础上，即在发动机与变速器/变速驱动桥之间加入电机（电动机/发电机），如图2-1-19所示；在传统汽车变速器/变速驱动桥转矩输入端和发动机转矩输出端之间加入电机（电动机/发电机），与传统车辆上变速器/变速驱动桥的区别不大，如图2-1-20所示。

3．电力控制单元（PCU）

电力控制单元（PCU）主要集成了电压变换器和逆变器，内部有冷却液管路。它主要用于升降电压、直流交流转换等。

图2-1-21是丰田THS-Ⅱ混合动力系统的PCU（电力控制单元）主体，主要由集成电路控制面板、双面散热的功率半导体元件、层叠型冷却器及电容器等构成。PCU内的功率半导体从两面进行冷却，过去采用的是单面冷却。

4．车辆控制单元（HV ECU）

车辆控制单元负责混合动力系统的综合控制，主要包括发动机、电子控制无级变速器和高压蓄电池等。

例如丰田THS-Ⅱ混合动力系统中的车辆控制单元（HV ECU）主要实现以下几个功能：

1）接收来自各传感器及ECU（蓄电池电压传感器、防滑控制ECU和动力转向ECU）的信息，并基于该信息，计算出所需转矩及输出功率。混合动力车辆控制ECU将计算结果发送到逆变器和防滑控制ECU。

2）根据目标发动机转速和所需发动机原动力控制智能电子节气门控制系统。

3）监视动力电池的充电状态（SOC）。

4）控制动力电池的冷却风扇和DC-DC变换器的冷却风扇。

5）控制DC-DC变换器。

5．电机（电动机/发电机）

电机（电动机/发电机）在混合动力系统中扮演着重要角色，如图2-1-22所示。当混合动力电动汽车需要利用电力辅助行驶时，电机（电动机/发电机）就充当电动机的角色，将电能转化为机械能。电机（电动机/发电机）驱动作为辅助动力，来降低燃料的消耗和实现“低污染”，或在纯电动驱动模式时实现“零污染”。当混合动力电动汽车需要再生充电或作补充充电时，电机（电动机/发电机）就充当发电机的角色，将机械转化为电能储存起来或给其他电机补充供电。

混合动力汽车上电机系统的工作条件及工作模式与传统电动机相比有着很大的区别，这些区别使得工业电动机不适合在汽车上使用。混合动力汽车可以采用直流电机、交流感应电机、永磁电机和开关磁阻电机等。随着混合动力汽车的发展，直流电机已经很少采用，多数采用了感应电机和永磁电机，开关磁阻电机应用也得到重视，还可以采用特种电机为混合动力汽车的驱动电机。

6．动力电池

混合动力电动汽车具有两个蓄电池：一个是12V蓄电池，也称为辅助蓄电池，它主要是为车上常规的用电器提供电压；另一个是高电压蓄电池，也称为动力电池（图2-1-23），它存储发电机所产生的电能，向电机供电，同时经过DC/DC降压变换器降压后向车辆12V蓄电池和车身电器等供电。混合动力汽车的高压蓄电池从36V到600V以上不等，所有混合动力设计都采用串联连接的蓄电池以获取所需的直流电源电压。

7．高压电缆

高压电缆主要用混合动力电动汽车高压电路的连接，它的横截面积较大。高压电缆的颜色为橙色，如图2-1-24所示。

8．冷却系统

混合动力电动汽车一般有动力电池冷却系统和发动机冷却系统相互独立的冷却系统，起动发电机由发动机冷却系统进行冷却。奥迪A3 e-tron混合动力冷却系统如图2-1-25所示。

9．制动系统

混合动力电动汽车的制动系统除了执行制动控制外，还有另一重要任务就是能量再生制动回收。图2-1-26是奥迪Q5 hybrid车型采用的电动液压组合制动器（EHCB）系统图。

10．空调系统

混合动力电动汽车暖风系统主要采用PTC加热，冷风系统的压缩机一般采用电动压缩机，PTC和压缩机都由高压系统直接供电。图2-1-27是奥迪Q7 e-tron的空调系统图。