《一種混合動力汽車》是比亞迪股份有限公司於2008年12月13日申請的發明專利，該專利的申請號為2008101859515，公布號為CN101445042，公布日為2009年6月3日，發明人是羅紅斌、任毅、楊勝麟、王濤、劉彥。
《一種混合動力汽車》包括：接收、儲存和提供電能的電池系統，通過飛輪來提供動力的發動機，一個帶有空心轉軸的第一電機，所述空心旋轉軸與所述發動機的飛輪旋轉連線，一個第二電機，一個設定在發動機與第一電機之間的離合器總成，該發明提供的混合動力汽車在整個運行過程中，第二電機將作為主動力源驅動車輛行駛，並且整個過程中，發動機將始終工作在最佳效率點，從而使混合動力驅動系統很好地發揮自身的效能，在滿足需求功率的同時實現對能量最大效率的利用，以達到提高燃油利用率、減少尾氣排放的目的，從而實現低排放、低油耗。
2014年11月6日，《一種混合動力汽車》獲得第十六屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種混合動力汽車》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種混合動力汽車
- 公布號：CN101445042
- 公布日：2009年6月3日
- 申請號：2008101859515
- 申請日：2008年12月13日
- 申請人：比亞迪股份有限公司
- 地址：廣東省深圳市龍崗區坪山鎮橫坪公路3001號
- 發明人：羅紅斌、任毅、楊勝麟、王濤、劉彥
- 分類號：B60K6/20（2007.10）I、B60K6/28（2007.10）I
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
截至2008年12月，降低汽車及其他公路車輛的油耗的問題引起了人們極大的關注，人們也關注起對汽車及其他車輛的污染物排放的減少問題。一個提議就是限制內燃機車輛的使用，並用可充電的電池供能的電動車輛代替內燃機車輛。然而，那些單純的電動汽車的續駛里程都很有限，一般不超過150公里。因此，混合動力汽車作為更優的選擇以成為汽車工業的發展方向。
發明內容
技術方案
《一種混合動力汽車》其包括：接收、儲存和提供電能的電池系統；通過飛輪來提供動力的發動機；一個帶有空心轉軸的第一電機，所述空心旋轉軸與所述發動機的飛輪旋轉連線，所述第一電機：
a、可運行第一種模式，即接收所述電池系統的電能並轉化為機械能用來啟動發動機；
b、可運行第二種模式，即接收發動機的機械能並將其轉化為電能為所述電池系統充電；
c、可運行第三種模式，即接收所述電池系統的電能並轉化為機械能給所述空心轉軸；
一個帶有第一轉速輸入端和第二轉速輸出端的傳動裝置，所述第二轉速輸出端輸出動力給車輛的至少一個車輪；
一個第二電機，所述第二電機包含有同心放置在所述空心旋轉軸里並能旋轉連線所述傳動裝置第一轉速輸入端的轉子軸；所述第二電機：
d、可運行第四種模式，即接收所述電池系統的電能並提供動力給所述傳動裝置；
e、可運行第五種模式，即通過輸出端和輸入端接收車輪傳遞的動力並將其轉化為電能為所述電池系統充電；
一個設定在發動機與第一電機之間的離合器總成，所述發動機飛輪通過所述離合器總成與所述第一電機的空心轉軸旋轉連線；
其中，所述離合器總成結合時，所述第二電機的轉子軸與所述發動機飛輪及第一電機空心轉軸旋轉連線，所述發動機與所述第一電機通過第一轉速輸入端為所述傳動裝置提供動力。
改善效果
《一種混合動力汽車》提供的混合動力汽車在整個運行過程中，第二電機將作為主動力源驅動車輛行駛，並且整個過程中，發動機將始終工作在最佳效率點，從而使混合動力驅動系統很好地發揮自身的效能，在滿足需求功率的同時實現對能量最大效率的利用，以達到提高燃油利用率、減少尾氣排放的目的，從而實現低排放、低油耗。
附圖說明
圖1是一個具有混合動力系統車輛的發動機/電機的前艙示意圖；
圖2是一個混合動力系統的系統框圖；
圖3是圖2在純電動工作模式下的一個系統示意圖；
圖4是圖2在制動反饋工作模式的系統示意圖；
圖5是圖2在電機啟動模式的系統示意圖；
圖6是圖2在串聯混合動力模式下的系統示意圖，其中產生的多餘電能用來充電；
圖7是圖2在串聯混合雙動力模式下的系統示意圖，其中所有產生的電能和儲存的電能都直接傳遞給牽引電機；
圖8是圖2在充電模式下的系統示意圖；
圖9是圖2在制動反饋模式下的系統示意圖；
圖9A是圖2在並聯雙動力模式下的系統示意圖，其中發動機和牽引電機一起給車輛提供扭矩；
圖10是圖2在並聯三動力模式下的系統示意圖，其中發動機和兩個電機一起給車輛提供扭矩；
圖11是混合動力車輛動力總成的立體示意圖；
圖12是圖11動力總成的部分爆炸圖，其中包括變速器；
圖13是檔位選擇總成的示意圖；
圖14是圖12動力總成前箱蓋的立體示意圖；
圖15是圖12動力總成前箱蓋的示意圖，和附圖14的方向相反；
圖16是圖12動力總成後箱蓋的立體示意圖；
圖17是圖12動力總成後箱蓋的立體示意圖，和附圖16的方向相反；
圖18是離合器及動力總成的側面剖視圖；
圖18A是離合器總成構件的側面視圖；
圖19是離合器總成組件的爆炸圖；
圖20是離合器分離軸承和箱蓋圖；
圖21是動力系統的示意圖，表示液壓系統組件與扭矩分配總成相連；
圖22是圖19動力總成的轉接盤總成的各部件圖；
圖23是動力總成和發電機的側面剖視圖；
圖24是離合器分離軸承示意圖；
圖25齒輪減速總成的一個齒輪圖；
圖26是減速齒輪的主軸組件；
圖27是減速齒輪示意圖；
圖28是液壓系統的示意框圖；
圖29是發動機，指出了飛輪和離合器組件；
圖30是動力總成的立體示意圖；
圖31是圖30動力總成的左側視圖；
圖32是圖30動力總成的後側視圖；
圖33是圖30動力總成的頂視圖；
圖34是圖30動力總成的仰視圖；
圖35是圖30動力總成的示意圖；
圖36是工作模式控制的流程圖；
圖37是表示發動機和電池相關參數關係的曲線圖；
圖38是扭矩性能曲線圖，說明輸出扭矩和速度的關係；
圖39是車輪和變速器連線的立體示意圖；
圖40是純動力模式下控制流程圖；
圖41是串聯模式下的控制流程圖；
圖42是並聯模式下的控制流程圖；
圖43是不同工作模式轉換的流程圖；
圖44是電氣驅動系統的結構示意圖。
權利要求
1、《一種混合動力汽車》其包括：接收、儲存和提供電能的電池系統；通過飛輪來提供動力的發動機；一個帶有空心轉軸的第一電機，所述空心旋轉軸與所述發動機的飛輪旋轉連線，所述第一電機：
a、可運行第一種模式，即接收所述電池系統的電能並轉化為機械能用來啟動發動機；
b、可運行第二種模式，即接收發動機的機械能並將其轉化為電能為所述電池系統充電；
c、可運行第三種模式，即接收所述電池系統的電能並轉化為機械能給所述空心轉軸；
一個帶有第一轉速輸入端和第二轉速輸出端的傳動裝置，所述第二轉速輸出端輸出動力給車輛的至少一個車輪；
一個第二電機，所述第二電機包含有同心放置在所述空心旋轉軸里並能旋轉連線所述傳動裝置第一轉速輸入端的轉子軸；所述第二電機：
d、可運行第四種模式，即接收所述電池系統的電能並提供動力給所述傳動裝置；
e、可運行第五種模式，即通過輸出端和輸入端接收車輪傳遞的動力並將其轉化為電能為所述電池系統充電；
一個設定在發動機與第一電機之間的離合器總成，所述發動機飛輪通過所述離合器總成與所述第一電機的空心轉軸旋轉連線；其中，所述離合器總成結合時，所述第二電機的轉子軸與所述發動機飛輪及第一電機空心轉軸旋轉連線，所述發動機與所述第一電機通過第一轉速輸入端為所述傳動裝置提供動力。
2、根據權利要求1所述的混合動力汽車，其特徵在於，所述離合器總成包括：一個與所述飛輪可選擇性結合的從動盤總成，當離合器結合時，所述從動盤總成一端可與所述飛輪結合，所述從動盤總成的另一端與所述第二電機的轉子軸連線；一個與飛輪連線的轉接盤總成並能接收所述飛輪的動力並將其傳遞給所述第一電機的空心轉軸；以及分離軸承，當所述分離軸承處於結合位置時，能夠控制所述從動盤總成與所述發動機飛輪結合併將動力傳遞給第二電機的轉子軸；當所述分離軸承處於非結合位置時，能夠使所述從動盤總成脫離所述發動機飛輪從而切斷從飛輪傳遞到第二電機轉子軸的動力。
3、根據權利要求2所述的混合動力汽車，其特徵在於，還包括，一容納從動盤總成的離合器蓋；所述離合器蓋與飛輪固定連線在一起並與所述飛輪一起轉動；當所述分離軸承處於結合位置時，所述從動盤總成與所述飛輪及離合器蓋一起旋轉，當所述分離軸承處於非結合位置時，所述從動盤總成與所述飛輪及離合器蓋脫離。
4、根據權利要求2所述的混合動力汽車，其特徵在於，所述從動盤總成包含一由抗摩擦材料製成的摩擦盤，當所述分離軸承處於結合位置時，所述摩擦盤與所述飛輪的表面結合。
5、根據權利要求2所述的混合動力汽車，其特徵在於，所述轉接盤總成包括：一帶有多個凹槽的內側板，將所述轉接盤總成與所述飛輪相連線；一扭轉盤與所述內側板連線並與所述第一電機的空心轉軸相連線；一個外側板與所述扭轉盤的另一側相連線；所述扭轉盤上設有吸震元件，所述吸震元件部分設定在所述內側板的凹槽內；以及所述吸震元件可以吸收或者緩衝發動機到第一電機空心主軸因動力傳遞從所引起的震動。
6、根據權利要求2所述的混合動力汽車，其特徵在於，所述分離軸承可以通過液壓系統控制其處於結合位置或者非結合位置。
7、根據權利要求2所述的混合動力汽車，其特徵在於，所述分離軸承設定在所述發動機與所述第二電機之間，當所述分離軸承處於結合位置時，所述離合器總成工作在第一機械模式。
8、根據權利要求3所述的混合動力汽車，其特徵在於，所述離合器蓋上設有彈簧，所述分離軸承通過所述彈簧控制所述從動盤的結合與脫離；當所述分離軸承處於結合位置時，可以通過彈簧控制所述從動盤與所述飛輪結合；當所述分離軸承處於非結合位置時，可以通過彈簧控制所述從動盤與所述飛輪脫離。
9、根據權利要求8所述的混合動力汽車，其特徵在於，所述彈簧為膜片彈簧。
10、根據權利要求8所述的混合動力汽車，其特徵在於，當所述分離軸承處於結合位置時，所述彈簧處於被彎曲狀態；當所述分離軸承處於非結合位置狀態時，所述彈簧處於原始狀態。
11、根據權利要求1所述的混合動力汽車，其中，所述第一電機為電動發電機，所述第二電機為牽引電機。
12、根據權利要求1所述的混合動力汽車，其中，所述傳動裝置為齒輪減速裝置，該齒輪減速裝置接收來自第二電機的動力並提供給至少一個車輪。
13、根據權利要求1所述的混合動力汽車，其特徵在於，所述離合器總成：工作在第一機械模式，在此模式下，所述第二電機與所述發動機可選擇性的結合與脫離；工作在第二機械模式，在此模式下，所述離合器總成可以吸收或減少所述發動機與第一電機的空心主軸因動力傳遞帶來的震動。
14、根據權利要求1所述的混合動力汽車，其特徵在於，所述分離軸承設定在所述第一電機的中空轉軸內。
15、根據權利要求1所述的混合動力汽車，其特徵在於，所述分離軸承包括一中心孔，所述第二電機的轉子軸穿過所述中心孔。
16、根據權利要求1所述的混合動力汽車，其特徵在於，還包括一控制器，所述控制器接收一發動機的轉速信號和第二電機的轉速信號，並通過比較其兩個信號的來控制所述離合器總成結合與脫離。
實施方式
具有多種工作模式混合動力系統102的車輛前艙100的部件位置如附圖1所示。混合動力系統102包括一個發動機104，一個電動發電機106，一個牽引電機108，和電池組110。電池組110可以位於地板間隔內，在附圖1中可能無法看到。混合動力系統102還可以包括其它組件，例如離合器或者扭矩分配總成（見附圖2-206），DC-DC轉換器140，散熱器146，進氣歧管160，控制系統總成170，減震器180，還有其它部件無法看到，例如各種過濾器、噴油系統、主氣缸總成、水泵、電子點火線圈等。
混合動力系統102如附圖2所示，包括整車控制器202、離合器控制器204、離合器總成或扭矩分配總成206、第一逆變器208、驅動逆變器210、發動機104、電動發電機106、牽引電機108、以及通過差速器總成220或其它類似扭矩傳遞裝置連線驅動車輪212的連線結構。差速器總成220允許相對車輪，例如左前輪和右前輪，在沒有輪胎滑動或抓地的情況下以不同的速度轉動從而完成轉彎和迴轉。第一逆變器208和驅動逆變器210可以是整車控制器202的一部分，也可以是單獨的器件。
發動機104可以是汽油發動機、柴油發動機、或者甲醇、乙醇、丙烷、氫等發動機。發動機104優選為四汽缸發動機，也可以為其它眾所周知的動力源。電動發電機106和牽引電機108可以是交流電機、開關磁阻電機、直流永磁電機、感應電機或其它合適的電機。電動發電機106和牽引電機108既可以作為發電機，也可以作為電動機。當作為發電機使用時，電機將機械能轉化為電能，在一些具體實施例中用來給電池組充電；當作為電動機使用時，電機將電能轉化為機械能直接或間接給車輛的車輪提供扭矩。
在一個具體實施例中，整車控制器202與第一逆變器208、驅動逆變器210、離合器控制器204進行信號傳遞。離合器控制器204用於控制離合器（扭矩分配總成）206。整車控制器202至少包括一個微程式，也可以為計算機/計算機系統或分立元件。整車控制器202控制混合動力系統102處於不同的工作模式。車輛的工作模式可以決定混合動力系統102的一個或多個組件的特定工作狀態，這些組件包括發動機104、電動發電機106、牽引電機108、離合器控制器204、扭矩分配總成206、第一逆變器208和驅動逆變器210。
當整車控制器202啟動發動機104時，電動發電機106為發動機104提供旋轉動力，這樣，電動發電機106能夠像傳統的啟動電機一樣工作。發動機104也可以通過帶動電動發電機106工作，並提供扭矩對電池組110充電，或在一個特定的工作模式下給牽引電機108提供動力。
牽引電機108通過齒輪減速總成1108和差速器總成220給車輪212提供扭矩。齒輪減速總成1108和差速器總成220可以做成一體，當離合器206結合時，牽引電機108除接收電池組110的電能或電動發電機106的動力以外，還可以接收發動機104提供的動力，這要取決於車輛的工作模式和工作負載。另外，牽引電機108還可以通過能量回饋或其它機構給電池組110充電。
電池組110基於其內部的結構及電池單體的排列形式可以提供不同的電壓值給電動發電機106和牽引電機108以滿足電機的各種需求。電池組提供的電壓值由其內部的單體電池來決定，例如，電池組110由100節單體電池串聯組成，每節電池的電壓為3.3V左右，則電池組110給第一逆變器208提供大約330伏的直流電壓，經第一逆變器208將直流電轉化為交流電並將其提供給電動發電機106。提供給電動發電機106的電壓值的數值可以由控制器202來控制，其數值範圍為0伏—330伏；同樣，電池組110也可以給驅動逆變器210供電，驅動逆變器210將直流電轉化為交流電並為牽引電機108供電，控制器202同樣控制牽引電機108兩端的電壓使其數值位於0伏—220伏之間。另，第一逆變器208和驅動逆變器210之間還可以互相供電。優選地，電動發電機106和牽引電機108採用交流多相結構的電機。
儘管第一逆變器208和驅動逆變器210看起來是獨立的，但可以包含在一個單獨的部件里，或設定為多個單獨的組件，這些組件可以包含在整車控制器202中，也可以單獨存在。電池組110可以提供電能給發動機104完成電子點火和產生火花，其還可以提供電能給整車控制器202、離合器控制器204、車輛照明系統、車身附屬檔案以及混合動力車輛的其它組件。
關於在這份檔案中所用的模式或子模式的術語，只有電機工作時，此時該車輛被定義為電動車或被定義為車輛運行在純電動模式（EV）下；既有發動機又有一個或多個電機工作時，該車輛被定義為混合動力車或被定義為車輛工作在混合動力模式（HEV）下，在混合動力模式下又可以分為串聯模式和並聯模式。
串聯模式是指發動機只給發電機提供動力，發動機不直接提供扭矩給車輪。串聯模式可以根據其工作組件的組成可以分為多種子模式，如串聯模式及串聯雙動力模式。
並聯模式是指通過設定接合機構，如離合器，發動機給發電機提供扭矩來產生電能，同時也提供扭矩來驅動車輪。此外，並聯模式可以根據其工作組件的組成可以分為多種子模式，如並聯雙動力模式及並聯三動力模式。多種工作模式參考附圖3到10進行更詳細的解釋。
在儀錶板上設定有可供駕駛員選擇的開關（EV/HEV開關），可以允許駕駛員在純電動模式（EV）或混合動力模式（HEV）下轉換。開關可以是可壓的按鈕、旋鈕、控制桿或者其它控制輸入端，可位於車輛內部或車輛的其它位置。整車控制器202將開關的狀態作為輸入操作信號來決定駕駛員是否已經選擇了純電動模式或者混合動力模式。所述選擇開關（EV/HEV開關）的信號可以通過車輛駕駛室內一顯示裝置進行顯示。
附圖3是混合動力系統102在純電動模式（EV）下的示意圖。在純電動模式的一個具體實施例中，電池組110通過驅動逆變器210提供動力給牽引電機108。離合器206是分離狀態，所以電動發電機106和牽引電機108不是接合的。發動機104不工作（因此用虛線表示），牽引電機108提供全部動力來驅動車輪212。當車輛駕駛員利用EV/HEV開關選擇純電動模式時，混合動力系統102在純電動模式下工作。例如，當EV/HEV開關被選擇了純電動模式，整車控制器202可以發出一個或多個輸出控制信號來控制離合器控制器204、電動發電機106和牽引電機108，因此只有牽引電機108驅動車輪212。整車控制器202也可以提供其它的輸出控制信號。在附圖3至10中虛線部分所示的組件表示這些組件在這個特定的模式下不工作。
附圖4是混合動力系統102在能量回饋模式下工作狀態的示意圖。在能量回饋模式下，牽引電機108接收車輪212的動力，並將該動力通過牽引電機108轉換成交流電，然後通過驅動逆變器210將交流電轉換為直流電給電池組110充電。在一個具體實施例中，當車輛減速時，混合動力系統102在能量回饋模式下工作，例如當駕駛者不踩油門或踩最低限度的油門時，這也要依賴於道路的坡度。
根據以上工作模式，儘管電動發電機106可以通過發動機104提供的動力給電池組110充電，並/或給牽引電機108提供電量；但在以下描述的並聯模式下，當離合器206結合，電動發電機106在能量回饋模式下並不給電池組110充電。
一個或多個輸入工作信號可以使整車控制器202在能量回饋模式下工作。例如，當油門踏板深度輸入工作信號低於一個預先設定的極限值時，混合動力系統102可以在能量回饋模式下工作，比如當駕駛者不踩油門或輕踩油門。當一個制動輸入操作信號高於一個預先設定的極限值時，能量回饋模式也是可以運行的，這表明駕駛者在踩剎車踏板。在一個具體實施例中，當油門深度輸入操作信號是0時（意味著沒有踩踏板）和制動輸入操作信號高於0時（意味著踩了剎車踏板），混合動力系統102在能量回饋模式下工作。
附圖5所示是混合動力系統102在電動啟動模式下的工作狀態。在電動啟動模式下，電池組110給電動發電機106提供電能來啟動發動機104。電動發電機106一直帶動發動機104旋轉，直到發動機104的轉速達到最佳工作速度，然後啟動發動機104。在一個具體實施例中，當發動機104達到1200轉/分的工作速度時其最佳工作狀態出現，此時發動機的電子點火系統（圖中未示出）點火，發動機104被啟動。
整車控制器202可根據當前的操作及車輛所處工作模式如串聯模式或並聯模式來調節發動機104的轉速。當車輛處於串聯模式時，控制器202控制發動機104處於一個最佳轉速來帶動電動發電機106進行發電；當車輛處於並聯模式時，發動機104的動力可以通過離合器106傳遞到車輛的車輪212，此時控制器202根據車速、車輛加速度及車輛負載等因素來控制發動機104的轉速輸出。
附圖6所示是混合動力系統102串聯模式的示意圖，此時電動發動機106產生的多餘電量被用來給電池組110充電。在串聯模式下，發動機104驅動電動發電機106發電通過第一逆變器208給電池組110充電。另外，電池組110通過驅動逆變器210給牽引電機108供電，然後由牽引電機108驅動車輪212。例如，在電動發電機106產生的動力大於牽引電機108消耗的動力時，此時，牽引電機108接收電動發電機106產生的動力，多餘的動力被用來給電池組110充電。
附圖7所示是混合動力系統102串聯雙動力模式下的示意圖。當牽引電機108的動力需求大於或者等於電動發電機106能夠產生的動力時，牽引電機108除吸收來自電動發電機106的動力，還可以從電池組110吸收電能來驅動車輪。因此，在串聯雙動力模式下，電動發電機106和電池組110同時給牽引電機108提供動力。
附圖8所示是混合動力系統102怠速充電模式下的示意圖。在怠速-充電模式下，發動機104驅動電動發電機106給電池組110充電。在一個具體實施例中，當檔位信號表示車輛在停車檔或空檔時，混合動力系統102可運行在怠速充電模式下。然而，基於一些其它的輸入信號及其組合，混合動力系統102也可以在怠速充電模式下工作。
附圖9所示是混合動力系統102能量回饋和充電模式的工作示意圖。在能量回饋和充電模式下，一個或多個組件利用一個或多個充電機構給電池組110充電。例如，通過制動回饋，牽引電機108通過接收驅動車輪212的動力，作為一個發電機給電池組110提供電能。同時，發動機104可以驅動電動發電機106給電池組110進一步充電。當一個或多個輸入操作信號超過或者降到一個預先設定的極限值之下，混合動力系統102可以在能量回饋和充電模式下工作。例如，當油門深度輸入操作信號是0，而且制動輸入操作信號高於0時，混合動力系統102可以在能量回饋和充電模式下工作。
圖9A所示是依照並聯雙動力模式下混合動力系統102的工作示意圖。在並聯雙動力模式下，離合器或扭矩分配總成206是結合的。離合器206接合後，發動機104通過與電動發電機106和牽引電機108的直接連線給驅動車輪212提供扭矩，因此，發動機104和牽引電機108同時給車輪212提供扭矩。同時，在這種工作模式下，發動機104帶動電動發電機106發電可以對電池組110進行充電。當然本工作模式下的另一種替換，電動發電機106也可以不對電池組110進行充電。
附圖10所示是依照並聯三動力模式混合動力系統102工作示意圖。在並聯三動力模式下，離合器或扭矩分配總成206是結合的。離合器206接合後，發動機104通過與電動發電機106和牽引電機108的直接連線給驅動車輪212提供扭矩。因此，發動機和兩個電機同時給車輪212提供扭矩。另外，電池組110給電動發電機106和牽引電機108提供電能以進一步增加電動發電機106和牽引電機108驅動車輪212的扭矩。
在不同的實施例中，離合器206與牽引電機108的結構及連線形式是不同的。在圖11所示的一種實施例中，離合器或者動力分配總成206的輸出軸並沒有與牽引電機108直接相連，而是與齒輪減速總成1108的減速齒輪相連，齒輪減速總成1108可以包含多個齒輪，如一級減速齒輪和二級減速齒輪，齒輪減速總成1108與牽引電機108的輸出軸機械連線，經過減速後將動力傳遞給差速器總成220或者其它的齒輪裝置。如上，在一些實施例中，齒輪減速機構或者減速齒輪可以包含在差速器總成220中。
在另一個具體實施例中，齒輪減速機構或者減速齒輪可以是斜齒輪、行星齒輪、直齒輪或者它們的相互組合。齒輪減速總成1108還包括一個接收牽引電機108扭矩輸入的輸入軸。作為一種變通實施例，齒輪減速總成1108還包括一接收其他動力源扭矩的第二輸入軸。
下面是發動機104、電機106和108的幾個參數說明。在一個具體實施例中，發動機104為三汽缸發動機，排氣量可以是998cc，最大輸出扭矩是90牛·米，最大輸出功率是50千瓦，最大輸出速度為6000轉/分。在另一個實施例中，電動發電機106的最大輸出扭矩是150牛·米，最大輸出功率是20千瓦，最大輸出速度為5000轉/分。再有一個實施例，牽引電機108的最大輸出扭矩是400牛·米，最大輸出功率是50千瓦，最大輸出速度為6000轉/分。
當然，雖然發動機104、電動發電機106、牽引電機108均可以給電池組110充電，電池組110還可以通過外部電功率輸入裝置進行充電，因此，該混合動力系統也可以認為是“插入式”混合動力系統。如附圖2所示，與電池相連線的整車控制器202可以與外部充電接口230相連線，這裡也包括一個逆變器234。例如，充電接口230可以吸收通過插頭242和插座244從電網240接收的電能來為電池組110充電。在一個具體實施例中，輸入功率可以是標準插座的標準120-240伏AC功率，也可以是家用電源。一種合適的直流電源，例如一個大的蓄電池作為工具也可以給電池充電。通過插入式充電為電池組110進行適當充電後，可使車輛在完全不用發動機104的情況下在純電動模式（EV）下運行。
電池組110可以為鉛酸電池、鎳鉻電池、鐵電池或者鎳氫電池等，優先地，所述電池系統中單體電池的正極活性物質為一種混合晶體，所述混合晶體含有晶體一和晶體二，所述晶體一為磷酸亞鐵鋰，所述晶體二為通式AaMbNcOd表示的化合物中的一種或幾種，A、M、N兩兩不同，各自為IIA、IIIA、IVA、VA、IB、IIB、IIIB、IVB、VB、VIB、VIIB或VIII族金屬，0≤a≤6、0≤b≤6、0<c≤6、0<d≤12，且a、b不同時為0；且該正極活性物質在25℃下的電子電導率為0.01-10秒/厘米。這能夠使車輛單次充滿電後行駛50公里以上。在一個優選的具體實施例中，當在純電動模式下，車輛單次充滿電後可以行駛的里程範圍至少為100公里。
附圖11所示是動力總成1104的一個結構示意圖，其包括發動機104、電動發電機106、牽引電機108、一個齒輪減速總成1108，也可以是變速器，其中包括一個或多個齒輪總成，齒輪減速總成1108在結構上包含第一速度的輸入端和一個第二速度的輸出端，第一速度輸入端與牽引電機的輸出端連線，第二速度的輸出端與差速器總成220的輸入部分連線，其中第一速度大於第二速度。齒輪減速總成1108還包括一個駐車機構（附圖12的1250），其提供機械齒輪便於檔位的選擇，例如停車檔、空檔、倒檔和前進檔。發動機104可以包括其它組件，例如油底殼1112、機油濾清器1114、空氣濾清器外殼1116等。
附圖12所示是連線在電動發電機106和牽引電機108之間的變速器或者齒輪減速總成1108的組件爆炸圖。在齒輪減速總成1108的一邊是由牽引電機箱體1222、牽引電機108及牽引電機箱蓋1224組成的牽引電機總成1226，牽引電機108包含一個電機轉子1230和一個電機定子1232。在齒輪減速總成1108的另外一邊是由電動發電機箱體1240、電動發電機106及電動發電機箱蓋1242組成的電動發電機總成1244，同樣電動發電機106也包含一個轉子1246和一個定子1248。
處於齒輪減速總成1108內的駐車機構1250位於牽引電機總成1226和電動發電機總成1244之間，也可以作為檔位選擇器。駐車機構或檔位選擇器通常被駕駛員操作來選擇檔位，例如停車檔、空檔、前進檔和倒檔。整車控制器202通過檔位感測器或其它感測器在與整車控制器202傳遞信息時可以判斷駐車機構1250的位置或工作模式。附圖13所示是更詳細的駐車機構1250結構示意圖。
仍然參照附圖11-13，包括駐車機構1250的齒輪減速總成1108，同以上描述，齒輪減速總成1108在部件上通過第一速度輸出端和第二速度輸出端將差速器總成220的較低速度輸入部分與牽引電機108的高速旋轉輸出連線。半軸3902（如圖39所示）通過差速器總成220的輸出端1130來向車輪212傳遞扭矩。作為一種優選實施例，差速器總成220設定在齒輪減速總成1108裡面，能夠及時把動力傳遞給車輛的兩個前輪。
附圖14是電動發電機箱體1240的外部立體圖。同時，附圖15是電動發電機箱體的內部立體圖。同樣的，附圖16是牽引電機箱體1222的外部立體圖，同時，附圖17是牽引電機箱體1222的內部立體圖。
附圖18所示是扭矩分配總成206（在附圖2中也可以用離合器替代）與發動機飛輪1804相連線。飛輪1804從發動機曲軸1805接收旋轉動力。扭矩分配總成206用於分配發動機104和電機106、108在兩種不同的機械模式里產生的扭矩。
在第一種機械模式下，扭矩分配總成206可以提供一個真正的離合器功能來有選擇的將牽引電機108與發動機104結合或分離。在第二種機械模式下，扭矩分配總成206在發動機104和電動發電機106之間提供一個“軟連線”或者扭轉連線。“軟連線”或者扭轉連線減輕了發動機104最初啟動時突然的旋轉變化引起的震動或碰撞，而且相反地，當電動發電機106在電池的作用下開始提供動力時其可以提供減震或阻尼，這種旋轉震動或者轉角差小於一個預定值，其可以被扭矩分配總成206吸收或變得平緩。
其中，電動發電機106和發動機104之間的關係總是“連線的”，並且不能有選擇的分離。相當於，在發動機飛輪1804和電動發電機106之間有一個間隙或震動吸收連線，但是它們是一直相連的，任何時候都不會脫離。因為電動發電機106和發動機104相連，在發動機和電動發電機106之間的轉速差或角動量可能僅僅為一個旋轉周的一小部分，例如小於35度的一個旋轉周的一小部分。
如附圖18、18A和19爆炸圖所示，在一個實施例中，扭矩分配總成206與帶有曲軸1805的發動機飛輪1804連線，扭矩分配總成206還包括從動盤總成1806、蓋總成1808、轉接盤總成1810、分離軸承1812、以及與電動發電機106一起轉動的空心轉軸1814，通過牽引電機108的轉子軸1820用來帶動牽引電機108的轉子1230轉動的傳動主軸1816。傳動主軸1816通過齒或者花鍵1904與從動盤總成1806相連線。當從動盤總成1806與發動機飛輪1804結合時，從動盤總成1806帶動傳動主軸1816一起旋轉。
連線在飛輪1804和牽引電機108之間的可選擇性地結合的在第一種機械模式提及的離合器在這裡進行描述。離合器206被整車控制器202通過離合器控制器204控制來進行脫離和結合，離合器206的結合或脫離是通過控制分離軸承1812來實現的。分離軸承1812位於電動發電機106的空心轉軸1814里，而且可以通過一彈性元件來選擇性的控制其結合或者分離。在一種實施例中，分離軸承1812為液壓分離軸承。例如，分離軸承1812可以通過電磁開關或一氣動裝置來控制。作為一種優選實施例，離合器控制器204通過控制一活塞1826來控制分離軸承1812的結合與脫離。
從動盤總成1806包含一個摩擦盤1906，摩擦盤1906由石棉或人工抗摩擦材料合成。當離合器結合時，從動盤總成1806被推動與發動機飛輪1804逐漸結合，發動機飛輪1804與從動盤總成1806之間會產生摩擦力從而驅動從動盤總成1806開始轉動，但從動盤總成1806與發動機飛輪1804之間會有相對滑動。當離合器完全結合後，從動盤總成1806與發動機飛輪1804之間的相對滑動會慢慢消除，從動盤總成1806與發動機飛輪1804會一起同速轉動。因此從動盤總成1806帶動傳動主軸1816轉動從而帶動牽引電機108的轉子1230一起旋轉。
從動盤總成1806位於蓋總成1808內，蓋總成1808包括一膜片彈簧1910或者其它的柔性彈性組件。膜片彈簧1910通過開口1914接收分離軸承1812內的活塞1826的動作而彎曲，分離軸承1812的活塞1826通過蓋總成1808內的開口1914與膜片彈簧1910相連線。
當離合器206結合，分離軸承1812的運動方向在圖中標識為”A”1922時，即所述分離軸承處於結合位置時，活塞1826與膜片彈簧1910分離，膜片彈簧1910把從動盤總成1806的摩擦盤1906壓在發動機飛輪1804的表面上。圖18顯示了這種結合時的位置狀態，具體細節描述可參照圖18A。
相反地，當離合器206分離，分離軸承1812的運動方向在圖中標識為”B”1926時，及所述分離軸承處於非結合位置時，活塞1826壓緊膜片彈簧1910使膜片彈簧1910發生彎曲從而翹起，從動盤總成1806就會脫離發動機飛輪1804，此種情況也將在圖18A中做具體描述。
圖18A詳細顯示了分離軸承1812、活塞1826及膜片彈簧1910相互之間的作用關係。活塞1826相對於分離軸承1812可以發生如圖18和19中所示的箭頭“A”1922與箭頭“B”1926的方向的移動，直到分離軸承1812保持一固定位置不動。活塞頂部有一軸承座圈1830，其可以向里或者向外運動從而推動膜片彈簧使離合器206斷開動力傳遞。在蓋總成1808設有凸緣或支點1836，膜片彈簧1910可以繞支點1836轉動。
當活塞1826沿所示箭頭“B”的方向移動時，膜片彈簧1910的徑向向內部分1847也沿活塞1826的移動方向發生移動，因此，膜片彈簧1910的徑向向外部分1848會在凸緣1836的支點的作用下朝相反的方向發生移動，從而會導致摩擦盤1906和從動盤總成1806與發動機飛輪1804脫離，從而使離合器206有效脫離。
相反地，當活塞1826沿所示箭頭“A”的方向移動時，膜片彈簧1910的徑向向內部分1847同樣沿活塞1826的移動方向發生移動，膜片彈簧1910的徑向向外部分1848就會在凸緣1836的支點的作用下朝相反的方向運動，從而會導致膜片彈簧1910將摩擦片壓緊在發動機飛輪1804上，使離合器恢復先前的常結合狀態，從而使發動機飛輪1804帶動從動盤總成1806一起旋轉。
分離軸承1812的液壓連線的更多細節如附圖20所示，而且與電動發電機箱蓋1242連線。實際上這種連線不僅僅限定為液壓連線，也可以採用電連線。附圖21所示是省略了分離軸承1812的電動發電機箱蓋1242，但是標明了液壓線路2104或其它部件與分離軸承1812的連線關係。
再參考附圖18、18A和19，分離軸承1812包含一個通孔或圓柱孔1849用來容納傳動主軸1816。如上，控制分離軸承1812的活塞1826，通過其軸承座圈1830的運動來脫離從動盤總成1806或者釋放膜片彈簧1910，使從飛輪1804傳遞到從動盤總成1806的動力傳遞到傳動主軸1816，提供直接連線的轉動動力到牽引電機108。這樣，在並聯三動力模式下，從發動機104產生的額外動力在離合器結合狀態下可以有選擇的傳遞到牽引電機108的轉子軸1820來提供最大動力。
在爬坡或加速時，扭矩分配總成206，例如，可以以離合器功能來連線發動機104和牽引電機108。扭矩分配總成206也可以依據牽引電機108和電動發電機106的動力需求而結合。例如，當電池組110的動力輸出不充足時，扭矩分配總成206可以連線發動機104和牽引電機108來提供其餘的動力。
一個或多個操作輸入信號或狀態輸入信號可以影響扭矩分配總成206的控制。例如，當操作輸入信號或狀態輸入信號表示車輛在高速下運行或動力需求增加時（如爬坡），扭矩分配總成206可以控制分離軸承1812的活塞1826脫離膜片彈簧1910從而結合離合器。相反，當操作輸入信號或狀態輸入信號表示車輛在低速下運行或動力需求減少時，扭矩分配總成206可以控制分離軸承1812的活塞1826壓緊膜片彈簧1910從而分離離合器。
圖18顯示了扭矩分配總成206與齒輪減速總成1108的連線關係。齒輪減速總成1108包含一個接收高速旋轉傳動主軸1816動力的一級減速齒輪1840，一個與一級減速齒輪1840嚙合用來大大降低輸出速度的二級減速齒輪1844，一個接收二級減速齒輪動力的主減速齒輪1846，用來將二級減速齒輪1844的動力傳遞到差速器總成220，從而驅動車輪212。
再參考圖18中的扭矩分配總成206，在飛輪1804和電動發電機106之間的軟連線或者扭轉連線在這裡將被描述（第二個機械模式）。附圖22所示是附圖18的轉接盤總成1810的爆炸圖。轉接盤總成1810與蓋總成1808連線並與固定在飛輪1804上的蓋總成1808一起旋轉。在一個具體實施例中，轉接盤總成1810包含一個與內墊圈2204和扭轉盤2206相連的內側板2202。內側板2202可以通過焊接、鉚接或者螺釘固定的方式固定在蓋總成1808的某個部分上，以確保轉接盤總成1810與蓋總成1808的連線安全可靠。
扭轉盤2206可以包含一個或多個減震組件或彈簧2208。減震組件可以由有彈力的可變形材料做成，也可以採用其它的扭轉、變形或減震組件，如板簧、螺旋彈簧、有彈性的橡膠及其它的可變形材料等。扭轉盤2206也可以與外墊圈2210和外側板2212連線，內墊圈2204和外墊圈2210可以增強吸收震動的能力，從而更有效地減小或者吸收來自空心轉軸1814的震動。
內墊圈2204和外墊圈2210可以由可變形或者可壓縮的材料製成，如橡膠、泡沫及其它一些可吸收或緩衝震動的材料。因此轉接盤總成1810可以多重吸收或者減少從發動機104傳到電動發電機106的震動。
轉接盤總成1810利用以上描述的組件可以在發動機104和電動發電機106之間提供扭轉或軟連線來減少或吸收震動。空心轉軸1814穿過轉接盤總成1810上的開口1916連線到扭轉盤2206上，扭轉盤2206通過花鍵或者齒2216與空心轉軸1814相連線。因此，當發動機104轉動時，空心轉軸1814會隨著轉接盤總成1810、蓋總成1808及飛輪1804一起旋轉。
尤其當發動機104或者電動發電機106突然改變轉動速度時，扭轉盤2206的彈簧2208可以用來吸收震動，例如當發動機104或者電動發電機106啟動時和關閉時。轉接盤總成1810的彈簧2208可以允許轉接盤總成1810與蓋總成1808發生相對轉動。彈簧2208部分設定在內側板2202的多個凹槽2220內，這樣扭轉盤2206在轉動時可以允許與蓋總成1808發生一個小角度的相對轉動。通過這種方式可以提供阻尼以致減少從扭轉盤2206傳到空心轉軸1814上的震動。
這種相對的轉動會使扭轉盤2206與蓋總成1808形成一偏轉角度，同時也與發動機飛輪1804形成一偏轉角度，偏轉角度的最大值由內側板2202上的凹槽2220的直線槽2230的長度決定，近似為凹槽2220的弧形槽2234的長度決定，偏轉角的取值範圍為0°—35°，優選為0°—10°。彈簧2208的壓縮或者恢復可以沿順時針或者逆時針方向，這要取決於震動的形式。
附圖23所示是連線發動機飛輪1804和電動發電機106組件的扭矩分配總成206的示意圖。同時附圖24所示是分離軸承1812的放大圖。
參考附圖11，12和25來詳細描述齒輪減速總成1108。如以上所述，齒輪減速總成1108包含駐車機構1250和多個傳動齒輪。附圖25所示是一種減速或變速機構，尤其顯示了一種主減速從動齒輪2502，然而，許多不同類型和組合的齒輪可以採用。例如，齒輪減速總成1108可以包含螺旋狀齒輪、行星齒輪、直齒輪和這些齒輪的組合。
附圖26和27是副軸齒輪2702和可以包含在齒輪減速總成1108里的齒輪總成2602的示意圖。圖27中所示副軸齒輪2702包含一個副軸2704，齒輪總成2602可以包括輸入軸2604以便把扭矩傳遞給其他的機械傳動裝置。齒輪總成2602與副軸齒輪2702一起轉動來降低轉速，齒輪減速總成1108可以包含所有的傳動裝置，優選地，齒輪減速總成1108包含差速器總成220並構成車輛的變速器。齒輪減速總成1108或變速器為單檔二級傳動。如同上面提到的，變速器包含一級減速齒輪1840、二級減速齒輪1844和主減速齒輪1846。優選地，差速器總成220包含在齒輪減速總成1108內並可旋轉接收來自主減速齒輪1846的動力。當然，在另外的實施例中差速器總成220可以從齒輪減速總成1108中分離出來獨立傳遞動力。
更適宜的是，由於齒輪減速總成1108隻設定了單檔傳動齒輪從而消除了換檔對汽車機械傳動的影響。而且，不需要齒輪同步器或者變速執行構件，從而簡化了齒輪減速總成1108的內部結構，減少了重量，保留了軸向空間。同時發動機104在最佳工況下運轉，因此它能夠保持最佳效率，從而節約燃油。進一步講，在不同的工作模式發動機都運作在最佳效率轉速下，從而達到最大效率。避免了低效轉動速度，例如怠速和低速轉動。而且，僅僅一個非常小的動力，就能夠使發動機104的燃油效率較高，因此降低了發動機的尺寸、成本和裝配生產時的複雜度。
圖29—35從不同角度顯示了發動機104、電動發電機106、牽引電機108及動力分配總成206的結構。特別地，圖29標示出了吸收或減小發動機104和電動發電機106之間的震動的帶有彈簧2208的扭轉盤2206。
圖39所示為齒輪減速總成1108內差速器總成220的輸出連線埠與車輪212的連線關係。齒輪減速總成1108包含兩個相應的連線埠以便動力的輸入輸出。半軸3902和萬向節3908將差速器總成220的動力輸出分配給每個車輪212。特別是，半軸3902與差速器總成220的末級齒輪端連線，這更適宜位於齒輪減速總成1108中。
如上述所有附圖，尤其在圖39中，發動機104、電動發電機106、牽引電機108、齒輪減速總成1108（包括差速器總成220）位於發動機前艙內布置在兩個車輛前輪之間並位於兩個前輪中心線之上，電動發電機106、牽引電機108及齒輪減速總成1108可以根據兩個半軸3902的位置來進行布置。發動機104也位於兩個前輪中心線之上。機械動力聯結由飛輪1804，扭矩分配總成206，傳動主軸1816提供，其他組件從發動機到電動發電機106，從電動發電機106到牽引電機108線性分布，且機械能耦合從發動機至第一電機及從第一電機至第二電機呈線性排列。
圖28所示是液壓控制系統2800的示意圖，其被用來啟動扭矩分配系統206中的各個組件。在一個具體實施例中，蓄能過程的液壓傳遞路徑是這樣實現的：油液從液壓油壺2802到達過濾器2804，進入油泵總成2806，通過單向閥2808，進入蓄能器2810，最後回到液壓油壺2802。
在另一個具體實施例中，當離合器分離時，分離軸承1812頂壓膜片彈簧1910過程的液壓傳遞路徑是這樣實現的：液壓從蓄能器2810通過第一電磁開關閥2822，通過大阻尼孔2824，進入液壓缸1822。
再一個具體實施例，當離合器結合時，回油過程的液壓傳遞路徑是這樣實現的：液壓從液壓缸1822通過小阻尼孔2826，通過第二電磁開關閥2828，回到液壓油壺2802。
離合器通過液壓缸1822中儲存的能量來頂壓控制膜片彈簧，然後將流體返回到蓄能器2810。離合器控制器204處理來自不同感測器的電信號（第一壓力信號2830；第二壓力信號2832），及離合器分離信號2834和接合信號2836。離合器控制器204通過電磁閥和油泵總成2806控制液壓系統壓力，保證分離軸承1812的嚴格運行。當油泵電機2840提供機械能給液壓油泵總成時蓄能器2810作為主動力源。
在所知的液壓系統中，如果液壓油泵持續直接給液壓缸衝壓，泵就必須做的體積很大（需要一個大的電機驅動），而且需要頻繁啟動，壓力衝擊大。然而，所述的液壓系統在不同的具體過程工作模式下，因為油泵總成2806增壓給蓄能器2810，通過蓄能器加壓給分離軸承1812。這種設計使油泵總成有個小的體積（使用小的油泵電機2840），降低了的啟動次數，延長了泵的壽命，降低了液體對系統的衝壓。使用阻尼孔（2824、2826）增強了液壓控制系統2800的控制精度。特別的，大阻尼孔2824可使離合器快速分離，小阻尼孔2826保證離合器處於慢結合狀態。
再回到圖1-10，整車控制器202能夠接收各種輸入指令信號來改變和調整混合動力系統102處於不同的工作模式中。例如：整車控制器202收到一個檔位輸入控制信號、油門深度輸入操作信號、制動輸入操作信號、用戶選擇的EV/HEV輸入指令信號（EV/HEV開關）、以及感測器輸入的數據，比如外界溫度、發動機溫度、車速、發動機轉速、油壓、散熱水溫等。整車控制器202可根據上面的這些信號來控制牽引電機108的輸出扭矩和轉速。
關於輸入運行信號或參數，油門深度輸入信號表示為司機踩油門踏板的下壓數量。在一個具體實施例中，油門深度輸入信號表示為油門踏板下壓程度的百分比。在另一個實施例中，油門深度輸入信號也可表示為油門踏板下壓的距離。油門深度輸入信號能夠大體上或不連續的顯示油門踏板的深度。例如，油門踏板深度輸入信號可以表示無論整體或部分油門踏板被踩下25％，50％，75％或者其它數量。油門深度輸入信號也能夠顯示其被壓百分比或者距離的結合。
剎車輸入信號表示為司機踩剎車踏板的程度。在一個具體實施例中，剎車輸入信號可表示為剎車踏板下壓的距離。在另一個具體實施例中，剎車輸入信號也可以表示為剎車踏板下壓程度的百分比。剎車輸入信號可以表示下壓百分比和下壓距離的組合。在一個實施例中，整車控制器對傾角感測器（未圖示）的信息和剎車輸入信號的信息進行處理時，剎車輸入信號可以被表示為百分比，距離或者其它適當的度量單位。
整車控制器202也能夠接收和處理其他輸入運行信息，例如路面傾角（坡度）、電池荷電量、速率或其它輸入信號。路面傾角輸入信號表示車輛行駛時與路面的傾斜角度。整車控制器202可以根據路面傾角輸入信號來控制混合動力系統102的一個或多個組件的運行，如電機106或電動機108，來防止汽車在上坡或下坡時失控。
電池容量輸入狀態信號表示電池組110的荷電量，荷電量的數值可以是電池組110的剩餘容量也可以是電池組110的已用容量。例如，電池容量的輸入信號的能夠表明，該電池組110已用75％電量。另外，電池容量的輸入信號可以表明，該電池組110還有25％剩餘電量。
速度輸入信號顯示車輛的速度。基於輸入運行信號和輸入狀態信號，整車控制器202將輸出一個或多個輸出控制信號來控制車輛。例如，輸出控制信號包括顯示離合器206是否應該結合或脫離的離合器206輸出信號，顯示發動機104啟動的點火輸出功率信號，電動發電機106的目標轉速輸出信號，牽引電動機108的目標轉速輸出信號，以及發動機104的目標轉速輸出信號。目標轉速信號可用於控制離合器準備結合時使發動機與電機的轉速保持同步。
整車控制器202還可以用於電動發電機106，離合器控制器204，和牽引電機108的通訊。例如，整車控制器202可以發出信號給離合器控制器204指示離合器206進行接合。
整車控制器202能夠與發動機104，電動發電機106和牽引電機108組成一個子系統，以調節電池組110的充放電來驅動車輪212。在一個實施例中，整車控制器202可以調節發動機104，電動發電機106和牽引電機108的轉速差別，以便結合或者脫離離合器206。在另一個實施例中，整車控制器202還可以調節發動機104，電動發電機106和牽引電機108的扭矩差，以便結合或者脫離離合器206。
當混合動力系統102運行在混合動力模式（HEV）時，整車控制器202可以根據車輛一個或多個輸入信號和輸入狀態信號操作以及它們的組合來決定車輛的功率總需求。例如，整車控制器202可通過油門深度的輸入狀態信號，速度狀態輸入信號或其他信號確定車輛總功率需求。在具體實施例中，整車控制器202根據扭矩輸入信號，速度信號輸入狀況和加速器深度狀態信號來決定車輛的功率需求。車輛總功率需求通常取決於一個或多個組件的功率需求，如發動機104，電動發電機106和牽引電機108。整車控制器202也可以根據其他運行功率需求，如車輛輛最佳運行功率，以確定一個或多個需求功率的輸出。
在一個具體實施例種，通過計算，整車控制器202可確定牽引電機108的需求功率。比如，為了確定牽引電機108和電動發電機106需求功率，用所示下列公式：
1）如果P-Pe≤P2_MAX，那么：如果P-Pe<P2_MIN，那么：P2＝P2_MAX，Pe＝P-P2，P1＝0；否則P2＝P-Pe，P1＝0；
2）如果P-Pe>P2_MAX，那么P2＝P2_MAX；P1＝P-Pe-P2，其中：P為車輛需求功率；Pe＝發動機最佳輸出功率；P2_MAX＝牽引電機最大輸出功率；P2＝牽引電機需求功率；P1＝電動發電機需求功率。
雖然工作模式由圖3到10所示，但任何工作模式都可能會過渡到另一種工作模式根據任意組合的輸入操作信號、狀態和輸出控制信號。舉例來說，混合動力系統102會從並聯模式過渡到制動模式，或從制動模式到充電模式。任何其他組合的轉變都取決於適當的輸出和輸入信號。
圖36所示為通過使用混合動力系統102和整車控制器202控制和/或改變混合汽車的工作模式的控制系統流程3602。在實施中，整車控制器202執行了控制系統流程3602。
最初，整車控制器202確定車輛的當前檔位。車輛控制器202可以通過駐車機構1250來確定車輛的當前檔位，當整車控制器202確定當前為停車檔（3604），整車控制器202將控制混合動力系統102終止運轉或暫停（3606）。例如，整車控制器202可控制發動機104，電動發電機106和牽引發動機108終止運轉。整車控制器202也可指令離合器206（扭矩分配總成206）脫離。
如果整車控制器202判定當前檔位不是停車檔位，由控制系統流程確定是否混合汽車在空檔（3608）狀態。如果是空檔狀態（3608），整車控制器將確定用戶是否選擇了EV模式（3610），控制系統流程將根據當前電池組110電量SOC決定採用純電動模式或其他模式。
如果EV模式被採用（3610），整車控制器202比較當前電池組的電量SOC與最小電量閾值SOC0（3612）。最小電量閾值SOC0為能夠進入純電動模式所需電池組110最小電量。例如，SOC0被定為電池組110的10％-15％的剩餘電量。其他數值也可選用如5％-20％之間。在一種實施例中，如果車輛被選擇在純電動模式下運行，如果車輛的需求功率小於牽引電機的最大輸出功率的90％，那么車輛會一直在純電動模式下工作。當然這個數值也可以是75％-95％。
如果當前電池組的電量SOC>SOC0（3612），控制系統流程控制混合動力系統102進入純電動模式（3614）。純電動模式的控制流程設定如圖40說明。
如果當前電池組的電量SOC<＝SOC0（3612），控制系統流程控制混合動力系統102退出純電動模式（3614）即EV/HEV開關退出EV模式的選擇（3613）並執行下一步（3616）。
如果純電動模式（EV）未被選擇（3610），則將當前電池組的電量SOC與電池組的第二電量閾值SOC2進行比較。電池組的第二電量閾值SOC2為電池組110總容量的50％，或40％——60％。如果電池現有電量SOC>SOC2（3616），運行模式設定為純電動模式（3614）。
如SOC<SOC2（3616），需比較當前電池組的電量SOC與電池組的第一電量閾值SOC1（3618）。第一電量閾值SOC1為30％電池組110容量也可以在20％——40％之間。如果電池電量大約SOC1，則表明存在有效的電量可以啟動發動機104，如SOC<＝SOC1（3618），則設定為串聯模式（3620）。圖41為控制流程控制運行模式進入串聯模式。
控制系統流程3602在決定下一工作模式前將考慮上一工作模式或者當前的工作模式。當SOC>SOC1（3618），且前一作模式在串聯或並聯模式（3622）時，將將工作模式設定為串聯模式（3620）。在步驟3620中，若上一工作模式不是串聯也不是並聯時（3622），工作模式將設定為純電動模式（3614）。
若車輛不處於前進檔或倒檔（3624）時，控制系統流程處於空檔（3610）。若被選擇前進檔或倒檔（3624），控制系統確定是否已選擇純電動模式（3626）。如SOC<＝SOC0（3628），則控制系統將控制車輛處於非純電動模式（3629）。如SOC>SOC0，控制系統流程確定是否SOC>SOC2（3630），若是，控制系統流程確定工作模式為純電動模式（3614）。
若控制系統流程確定SOC>SOC1（3632），控制系統流程確定工作模式是否為串聯或並聯模式（3634），如果車輛的前一狀態既不是串聯也不是並聯模式，則控制系統流程控制車輛進入純電動模式（3614）。
然後，整車控制器202將通過當前電量，上一工作模式等標準計算車輛的速度，如當前車速VELO小於最小速度閾值VELO1，則設定為串聯模式（3620）。實際例中，VELO1的取值在範圍35千米/時-55千米/時之間，VELO1優選為45千米/時。
接著，若當前車速VELO大於最大速度閾值VELO2（3638），設定為並聯模式，例如VELO2為55千米/時。控制系統流程設定為並聯模式（3620）在圖42種被解釋說明。若VELO小於等於VELO2，則整車控制器202確定前一運行模式是否為串聯模式，如果前一模式為串聯模式（3624），則運行模式設定為為串聯模式（3620）。
如果前一模式不是串聯模式（3624），車輛控制器202確定車輛的前一運行模式是否為並聯模式（3660），則將目前運行模式繼續設定為並聯模式。如果前一運行模式不是並聯模式（3660），則將目前運行模式設定為串聯模式（3620）。
圖37表示為四條被發動機和電池能量參數所控制的曲線，包括功率變化曲線3702、電量變化曲線3704、速度變化曲線（3706），和車輛輸出功率變化曲線3708。功率變化曲線表示混合動力系統102在不同模式下的功率變化，縱軸功率單位為千瓦，水平軸為不同工作模式區間，以字母表示。功率變化曲線3702圖中曲線3710為整車需求功率，3712為機車輸出功率曲線，車輛輸出功率曲線3708即3702中發動機輸出功率曲線3712。
電量變化曲線3704表示混合動力系統102在不同模式下的電池電量變化，縱軸單位為（A-h），水平軸為不同工作模式區間以字母表示。SOC1為30％總容量，SOC2為50％。
車速變化曲線3706表示混合動力系統102在不同模式下的速度變化，縱軸為速度，水平軸為不同工作模式區間以字母表示。在一個具體實施例中，VELO1為45千米/時，VELO2為55千米/時。
根據圖37，工作模式用十個分割點隔開A-K，分割點間表示的工作模式僅為這種混合動力系統102的一種舉例，區間A-E為純電動模式，區間E-F和I-K為串聯模式，區間F-I為並聯模式。
在區間A-E，混合動力系統102工作在純電動模式，在此模式下，離合器206分離，牽引電機108運轉，發動機104和電動發電機106不運轉。
在區間A-C，表示車輛加速，需要正扭矩。由於提供電量給牽引電機108，因此，電池組110SOC下降。
在區間C-D，表示車輛減速。牽引電機108收到剎車後產生的再生能量和車輪212回饋的扭矩為電池組110發電。因此，在此階段，SOC上升。
在區間D-E，表示從純電動模式向串聯模式轉換階段，車輛在加速。伴隨著車輛加速，混合動力系統102消耗電池組110的電力。當系統接近區間E時，當前電池容量SOC小於或等於SOC1，在經過E點之後，系統將轉換為串聯模式。
區間E-F表明運行在串聯模式，在這些區間，離合器206分離，牽引電機108驅動車輪212，發動機104提供扭矩給電動發電機106，106提供動力給牽引電機108。由於在這些區間內機車加速，牽引電機108需求功率大於電動發電機106提供的功率，所以牽引電機108他那個是接受電池組110的電力，因此在區間E-F，當前電池容量SOC處於下降狀態。
F點表示從串聯模式轉換到並聯模式，因為VELO大於VELO2。區間F-I為並聯模式，在此階段離合器206接合，發動機104和電動發電機106和牽引電機108共同驅動車輪212。區間F-G內SOC下降，因為106和108同時需要電池組110的附加電力。
區間G-H表示汽車需要一個正的扭矩但小於發動機104的輸出，因為車輛的扭矩需求小於發動機104的扭矩輸出，電動發電機106和牽引電機108利用剩餘的扭矩產生電力，然後提供給電池組110。因此在區間G-H內，當前電池容量SOC逐步增加。
區間H-I表示汽車減速產生額外的可用扭矩。由於車輛的減速，發動機104和牽引電機108吸收車輪反饋的扭矩發電供電池組110充電。當達到I點時，工作模式轉換為串聯模式，因為此時當前電量正在增加，當前速度VELO小於或等於VELO1。
區間I-K為串聯模式階段。在此區間，離合器206分離，牽引電機108驅動車輪212。另外，發動機104驅動電動發電機106產生電力給電池組110充電。當到K點時，系統轉換為純電動工作模式，因為SOC大於等於SOC2。或者作為選擇，混合動力系統102將保持串聯模式直到被選擇純電動模式。
圖38所示圖表3802為發動機104和電機106、108的輸出扭矩變化圖。曲線3804為電動發電機106的輸出扭矩曲線，曲線3806為牽引電機108的輸出扭矩曲線，曲線3808為發動機104輸出扭矩曲線。每條曲線的最大輸出扭矩的數值隨X軸（轉速）的延伸而示出。
當發動機104和/或電機106、108工作時，輸出扭矩的變化是根據汽車所需的扭矩不同而變化的，根據確定的公式：功率＝扭矩×轉速×油門深度。當功率輸出達到最大值時，轉速提高，但扭矩下降。圖表3802中的數據點3816所指數據表明功率達到最大，此時，轉速上升，扭矩下降。數據點3816根據橫軸上的電機或者發動機轉速的變化而變化，因為每個設備有不同的最大功率。
圖表3802也說明了為什麼只採用一個傳動齒輪傳動。以上提到，需要僅用一個單獨傳動齒輪覆蓋一個大的速度範圍，例如0-160千米/時。牽引電機108用來啟動汽車從起步到巡航，而發動機104在汽車低速行駛時不使用。為了達到此目的，牽引電機108的啟動扭矩很大，如曲線3806所示，比發動機104大的多（曲線3808），因此差速器或齒輪減速總成1108相對與燃油汽車來說不需要提供一個大的減速比。
基於曲線3806，牽引電機108隻需一個單一的減速比就可以保證適合各種轉速的需求。因為發動機104不需要啟動汽車，除非在高速行駛中才為汽車提供動力，此時，其採用的減速比與牽引電機108所採用的減速比相同。例如，發動機104在4000轉/分下為車輪提供附加的扭矩。
圖40-43為車輛工作模式的控制流程圖，比如，純電動模式、串聯模式和並聯模式，工作模式流程的控制由整車控制器202或系統其他組件完成。
圖40表示純電動模式操作4002。最初，控制系統確定離合器206是否分離（4004）。如果是，電能發生子系統被指定停止工作（4006），在一個具體實施例中，電能發生子系統由發動機104和電動發電機106組成。然後，控制系統校驗電能發生子系統是否停止工作（4008），當其停止時（4008），運行模式被設定為純電動模式。
如果離合器結合（4004），控制系統確定VELO是否超出純電動模式下速度的閾值（4012）（VELO1orVELO2），如果沒有超出，則離合器脫離（4014），相反，如果當前車速超出了閾值，則電能發生子系統將降低電能輸出（4016）。控制系統將進一步確定是否當前的電能輸出小於或等於純電動模式的電能輸出限制（4108）。在一個具體實施例中，純電動模式的電能輸出限制是5千瓦。
圖41所示為串聯模式的操作（4102）。首先，控制系統確定發動機104是否運轉（4100），如果發動機運轉，控制系統將確定當前車速VELO是否超出串聯模式速度的限制（4112），若當前車速VELO超出了串聯模式速度的限制，則控制系統減少電能發生子系統的電能輸出（4116）。然後，控制系統進一步確定電能輸出是否小於或等於串聯模式下的電能輸出限制（4118）。在一個具體實施例中，串聯模式下的電能輸出限制為5kw。若當前電能輸出當小於或等於串聯模式下的電能輸出限值時，控制離合器脫離（4114）。若沒有超出，如小於VELO1或大於VELO2，則將控制離合器206脫離（4114）。
如果控制系統確定發動機停止運轉，控制系統確定離合器206是否分離（4104），如果分離，電能發生子系統被指定開始運轉（4106）。控制系統檢測電能發生子系統是否開始工作（4108）。若已開始工作，則將工作模式設定為串聯模式（4110）。當離合器206接合，控制系統將確定當前車速VELO是否超出串聯模式速度的限制（4112），如小於VELO1或大於VELO2，若沒有超出，則將控制離合器206脫離（4114）。
若當前車速VELO超出了串聯模式速度的限制，則控制系統減少電能發生子系統的電能輸出（4116）。然後，控制系統進一步確定電能輸出是否小於串聯模式下的電能輸出限制（4118）。在一個具體實施例中，串聯模式下的電能輸出限制為5kw。若當前電能輸出當小於串聯模式下的電能輸出限值時，控制離合器脫離（4114）。
圖42所示為並聯模式的操作（4202）。首先，控制系統確定離合器206是否接合（4204），如果接合，設定當前模式為並聯模式（4110）。如果離合器處於脫離狀態，則電能發生子系統被控制開始運轉（4208）。然後，控制系統檢測電能發生子系統其是否開始工作（4210），若是，則控制系統當前計算當前電能發生子系統和牽引電機108的轉速差（4212），在一種實施例中，轉速差小於或等於並聯模式下的轉速差異限制時，控制離合器接合（4216）。
圖43所示為純電動、串聯、並聯三種模式的轉換示意圖（4302）。首先，控制系統判斷車輛處於哪種工作模式（4304），基於這種模式，控制系統可以轉到其他三種模式的任一種，步驟4002、4102、4202完成後，分別實施各工作模式，即，純電動模式（4306），串聯模式（4308），或者並聯模式（4310）。當然，這種轉換也包括子模式之間的轉換。
圖44為電氣系統簡要結構圖，包括功率組件，例如：逆變器，電晶體等。電晶體包括IGBT、高能MOSFET裝置，其它型號的電晶體也可使用，逆變器可為三相全橋逆變器。電池組110與電容器組4404和逆變器組4406連線。逆變器組4406包含三組智慧型功率模組（IPM），每組輸出端相應連線牽引電機108的各相。逆變器組4406與驅動隔離單元4408連線，驅動隔離單元4408用來隔離功率電路與控制電路。驅動隔離單元4408與電機控制器4410間通過脈寬調製信號（PCM）通信，來控制逆變器的循環和開關。
逆變器組4406的每一組的輸出端與相應牽引電機108的輸入端（U，V，W）連線，牽引電機108連線一旋轉變壓器4412，例如，108為一Y型連線三相馬達，當然其他類型的馬達也可選用，如三角連線等。旋轉變壓器4412監控108的轉子和轉子與電機控制器4410的通信。
注意檔案中提及的整車控制器202和電機控制器4410僅是用來說明而不用來限定。它們可能包含其他附屬檔案或者有其它執行方式。這些控制器通過微處理器，微控制器，ASIC或其它積體電路來實現其控制。同樣，控制器包括存儲裝置，如DRAM，SRAM，Flash，或其它存儲器。參數（如條件和限制）和數據的存儲和計算都通過獨立的存儲器，或以其它符合邏輯的方式完成。程式和指令的設定可以是一個或多個並存儲在處理器或存儲器上。
這種邏輯運算應該是可被計算機識別和處理的，可複製的，和/或可傳遞的。邏輯運算的載體應包含各種承載，存貯，傳遞，複製，和用於執行的系統，儀器，或設備和詳細可實施的程式和命令。這些計算機可處理的信息載體可以是但不限於各種電子器件，光學器件，電磁或半導體系統、設備等元件。不完全統計，這些載體包括：磁碟或光碟，穩定存貯器如RAM，ROM，EPROM或快閃記憶體等，光纖等等。載體還應該包括一個基於各種載體的切實可行的詳細指令，能夠用計算機表達，編譯，注釋等的程式。程式可存儲在計算機或機器設備中。
榮譽表彰
2014年11月6日，《一種混合動力汽車》獲得第十六屆中國專利優秀獎。
