第2章　混合动力汽车结构与工作原理

2.1　典型混合动力汽车结构

2.1.1　串联式混合动力汽车

串联式混合动力汽车系统结构如图2-1所示。串联式混合动力系统结构由发动机、发电机和电动机三大部件组成。发动机仅仅用于发电，发电机发出的电能通过控制器直接输送到电动机，由电动机产生的电磁力矩驱动汽车行走。发电机发出的部分电能向电池充电，来延续混合动力汽车的行驶里程。另外，电池还可以单独向电动机提供电能来驱动电动汽车，使混合动力汽车在零污染状态下行驶。

下面以通用汽车公司的Series-SHEV汽车和丰田考斯特（Coaster）SHEV客车为例介绍串联式混合动力汽车的结构。

（1）通用汽车公司的Series-SHEV汽车

通用汽车公司研制和开发的Series-SHEV（图2-2），是一种串联式混合动力汽车。

①Series-SHEV的组成结构如图2-3所示。

a.柴油机-发电机组（Series-SHEV）采用一台小型涡轮增压直喷式柴油机，功率为40kW。柴油机保持在高效率状态下平稳运转，带动发电机发电，向镍-氢动力电池组充电。

b.动力电池组（Series-SHEV）采用镍-氢电池组作为动力电池组，动力电池组分别布置在座位下面。在SHEV驱动时提供电能，在SHEV再生制动时储存回收的电能。

c.驱动电动机（Series-SHEV）采用交流感应电动机作为驱动电动机，功率为100kW，通过减速器独立地带动汽车前轮行驶。

②Series-SHEV的管理系统　Series-SHEV的多能源动力总成管理模块，对动力电池组的充、放电及动力电池组中每个电池状态进行监控和检查。镍-氢电池组由中央控制器中的电池管理模块控制，当动力电池组的电能下降到40％时，立即自动启动柴油机-发电机组进行发电，并使动力电池组恢复到50％的充电状态。发动机采取启动-关闭的控制方式控制柴油机-发电机组发电，发动机保持在最佳效率范围内运转。

③Series-SHEV的特点

a.Series-SHEV是以通用汽车公司电动汽车EV-1为基础，增加了一台先进的超节能的小型涡轮增压直喷式柴油机，该柴油机装在行李厢的前部，是同类产品中尺寸最小、重量最轻和最省油的涡轮增压直喷式柴油机。由于柴油机的燃油经济性好，可以保持柴油机在最佳经济性和有害气体最低排放的条件下稳定地运转和发电，不断地向动力电池组充电，还可以通过电流转换器直接向驱动电动机提供电能，可以延长Series-SHEV的续驶里程，实现“没有里程限制”的运行。

b.Series-SHEV是以电动汽车EV-1为基础来开发的，将轴距增加了482.6mm，加大了后座的空间，车速和底盘没有大的改动。电力驱动系统均采用EV上的标准设计，有较好的通用性和互换性。

（2）丰田考斯特（Coaster）SHEV客车

丰田汽车公司用Coaster中型客车改装成Coaster SHEV，已经批量生产和投入营运。Coaster SHEV可以装载21～24名乘客，一次加油的续驶里程达到400～500km，所排放的碳氢化合物和NO_x比汽油机或柴油机汽车低90％，CO比汽油机或柴油机汽车低66％。Coaster SHEV的技术性能见表2-1。

①Coaster SHEV　结构和驱动模式　如图2-4所示，Coaster SHEV的发动机-发电机组装在汽车的前部，发动机与发电机用一个增速器互相连接。发动机为D-4型1.5L直喷式汽油发动机。发动机保持在最佳状态下运转，由于转速比较低，而且是平稳地连续运转，在排气系统中采用了三元催化转换器，因此动力性能好，有害废气排放量大大减少，噪声也有所降低。

Coaster SHEV采用了密封式铅酸电池组，以交流感应电动机作为驱动电动机。驱动电动机的功率为70kW，驱动电动机经过减速器来驱动SHEV的后轮行驶。

Coaster SHEV动力电池组的电能，可以经过变换器供给驱动电动机。发动机-发电机组所发出的电能，可以经过变频器输送到驱动电动机，也可以输送到动力电池组中。驱动电动机通过机械式整体后桥来驱动车辆行驶，在市郊行驶时，发动机-发电机组发电，并向动力电池组充电，增加车辆的续驶里程。在城市行驶时，发动机-发电机组停止工作，依靠动力电池组的电能驱动，实现“无污染”的行驶。Coaster SHEV在制动时，能够实现再生制动能量回收。

②Coaster SHEV的特点　Coaster SHEV采用D-4型1.5L直喷式汽油发动机，应用三元催化转换器对排放气体进行净化处理，具有高效率、低油耗、低污染的特性。在自动控制系统控制下，当车辆停车时，发动机自动关闭，在动力电池组电压下降到下限时，发动机立即自动启动带动发电机发电，向动力电池组补充电能。在车辆制动时，电动机转换为发电机，回收再生制动反馈的能量。

Coaster SHEV充分利用现成的Coaster汽油车的车身和底盘来改装，发动机、发电机和驱动电动机在总体布置上与原来的汽油车基本相同，保留了原车的大部分总成，但取消了变速器、传动轴等总成，这样有利于实现通用化和系列化，并且可以大大降低成本。

2.1.2　并联式混合动力汽车

并联式混合动力汽车有两套驱动系统，分别为发动机和电动机驱动。它们既可独立工作，也可协调工作，共同驱动。从结构上可以将并联式混合动力结构分为单轴式和双轴式两种形式。

2.1.2.1　单轴式并联混合动力系统

单轴式并联混合动力系统结构如图2-5所示，发动机和电动机的输出轴采用了同一根传动轴，这有利于电动机和变速箱结构的一体化模块设计，便于批量生产中的模块化供货和整车装配。单轴并联结构的合成方式为转矩合成。这种结构将导致发动机和电动机两者每时每刻的转速值均为同一值，限制了电动机的工作区域。

下面介绍两种典型的采用单轴式并联混合动力系统的样车。

（1）福特Prodigy LSR轿车

福特汽车公司Prodigy轿车是一种低储能（LSR）型并联式混合动力汽车（图2-6），采用4A·h小而轻的镍-氢电池来储存电能，使整车的质量降低，整车的整备质量只有1083kg，比同类型的家庭型轿车轻约450kg。

①Prodigy LSR轿车的技术性能　见表2-2。

②Prodigy LSR轿车的结构　如图2-7所示。

a.发动机　Prodigy LSR轿车配置直列四缸1.2L、四气门直喷式DLATA发动机。DLATA发动机是一种高性能和高效率的发动机，发动机的功率为54.4kW，转矩为153N·m。发动机装在汽车的前部，通过自动离合器、MTX75型五挡变速器、主减速齿轮和差速器齿轮，带动汽车前轴转动。

b.电动/发电机　Prodigy LSR轿车发动机的输出轴上装有电动/发电机，电动/发电机是一台交流感应电机，用交流变频器控制，最大输出功率仅为8kW，它代替发动机的飞轮和发动机的启动电动机，在发动机启动时快速启动发动机，在发动机运转时，将所发出的电能储存到动力电池组中。在汽车加速或爬坡时，电动/发电机还可以转换为电动机，辅助发动机工作，提供功率为8kW的辅助动力。

c.动力电池组　Prodigy LSR轿车的VARTA动力电池组由多个12V的单体镍-氢电池组成，只有4A·h的容量，总功率为22kW，能量为1.1kW·h。

③Prodigy LSR轿车的管理系统

a.操纵装置　Prodigy LSR轿车装有自动换挡的手动变速器。自动换挡的手动变速器操作十分方便，具有手动变速器的效率，又比类似的自动变速器效率高20％，驾驶员可以采用自动换挡模式或选择其他换挡模式来操纵车辆。

b.多能源动力总成管理系统　Prodigy LSR轿车采用中央控制器和多个控制模块对发动机、电动/发电机（S/A）和自动换挡的手动变速器进行自动控制，主要有以下几方面。

ⅰ.福特汽车公司在Prodigy LSR轿车上，采用了福特汽车公司首创DLATA质量很小的铝合金发动机。发动机控制模块用启动、关闭的方式控制发动机，发动机始终保持在低油耗、高效率的最佳工况下运转。这些措施使Prodigy LSR轿车燃料消耗量降低到3.3L/100km。

ⅱ.Prodigy LSR轿车的发动机输出轴上装的电动/发电机，最大输出功率仅为8kW，电动/发电机的质量非常小，仅在汽车发动机启动时和汽车加速或爬坡时，才输出动力辅助发动机工作。

Prodigy LSR的电动/发电机可以迅速达到最大转矩，使发动机的启动时间由250ms降低到100ms，发动机控制模块控制发动机在车辆减速或停车时，发动机自动熄火，车辆一起步发动机立即重新启动，驾驶员甚至察觉不到发动机曾经熄火。

c.驱动模式

ⅰ.发动机驱动模式　Prodigy LSR轿车主要以发动机驱动模式来驱动前轮转动。发动机的启动依靠电动/发电机来带动，发动机不需要启动电动机。

ⅱ.混合驱动模式　当车辆加速或爬坡需要最大的动力时，发动机的节气门开度最大，电动/发电机转换为电动机，形成发动机-电动/发电机共同驱动的混合驱动模式，混合动力在发动机输出轴上组合后，共同通过变速器、驱动桥等带动车轮转动。电动/发电机的控制模块使动力电池组在受控状态下输出的电流比较平稳，可以保护电池组并延长电池组的寿命。采用燃料电池后，Prodigy LSR轿车的节能性能还将进一步提高。

ⅲ.再生制动能量回收　Prodigy LSR轿车在制动时，电动/发电机能够回收再生制动时的能量，转换为电能储存到动力电池组中。在制动过程中，自动离合器会自动分离。

（2）本田Insight和Civic混合动力车

1997年，本田汽车公司开发出第一代混合动力系统（integrated motor assist，IMA）。1999年12月，搭载IMA系统的Insight混合动力车（图2-8）在美国正式上市，本田汽车公司成为第一个在北美销售混合动力车的公司。2003年，装配第二代IMA系统的四门小型轿车Civic投放市场，深受消费者欢迎，它们均为并联式混合动力车。到2005年4月，本田混合动力车全球销量突破了10万辆。

①混合动力系统和工作过程　第四代IMA系统的主要部件包括一个1.3L、VTEC 4缸汽油机，一个高功率的超薄永磁同步电机，一个无级变速器（CVT）和一个智能动力单元（intelligent power unit，IPU）。智能动力单元由一个动力控制单元（power control unit，PCU）、一组高性能镍-氢电池和一个空调控制单元组成。汽油机和电动机布置在车的前部，智能动力单元布置在车的后部，布置形式如图2-9所示。IMA系统工作过程如下。

a.启动加速　发动机以低速配气正时状态运转，同时电动机提供辅助能量。

b.急加速　发动机以高速配气正时状态运转，此时电池会提供额外的功率给电动机，与发动机共同驱动车辆，改善整车的加速性能。

c.低速巡航　发动机的4个气缸阀门全部关闭，燃烧停止，动力系统以纯电动状态驱动车辆。

d.一般加速或高速巡航　发动机以低速配气正时状态运转单独驱动车辆。

e.减速　发动机关闭，电动机此时转变为一个发电机，在控制传输系统的帮助下将机械能最大限度地转化为电能，存储到电池组中。

f.停车　发动机自动关闭，减少燃料损失和排放。

②发动机　2006年款Civic混合动力1.3L发动机以2005年款1.32L发动机为基础，对部件进行了改进。主要采用了可变气门配气相位和气门升程电子控制（i-VTEC）、智能化双火花塞顺序点火系统（i-DSI）以及可变气缸管理技术（VCM），实现了超低油耗，提高了燃油经济性。新系统提供了低速、高速及间歇3种模式的配气正时状态，通过4个气缸全部间歇，可以提高减速时的能量回收效率，是目前最先进的气门控制技术之一。

a.i-VTEC系统　可变气门配气相位和气门升程电子控制（intelligent-valve timing and lift electronic control，i-VTEC），通过电磁阀调节摇臂活塞液压系统，使发动机在不同转速工况下由不同的凸轮控制，影响进气门的开度和时间。在发动机低速运转时，通过主进气门和辅助进气门之间的升程差，创造一个合理的涡流比，实现良好的性能。而在高速时维持了传统四气门发动机的高功率输出，从而保持了低油耗性能。

i-VTEC系统通过ECU控制程序调节进气门的开启和关闭，使气门的重叠时间更加精确，达到最佳进、排气，进一步提高了发动机功率，且帮助发动机在汽车减速时减少能量损失。

b.智能化双火花塞顺序点火系统　把通常1个气缸1个火花塞控制点火方式改为在1个气缸上安装2个火花塞，分别设在进气侧和排气侧，缩短了燃烧室内火焰传播的时间，实现了全域范围内的急速燃烧，同时降低了爆燃倾向，使大幅度提高压缩比成为可能，同时实现了高输出功率、高输出转矩及低油耗。本田汽车独有的双火花塞连续控制系统是根据发动机转速和负荷状况来编制的。当燃料进入燃烧室，第一个靠近入口的火花塞点火；不久，靠近排气口的第二个火花塞点火，促进燃烧过程。与单一的火花塞系统相比，该系统使燃烧更加完全，使发动机输出功率更大，油耗更少，排放降低。

c.可变气缸管理技术　可变气缸管理（variable cylinder management，VCM）系统是对上一代的三缸间歇系统的改进，可实现气缸全部间歇。电动机（同时作为发电机）附属在发动机轴上，发动机需要在减速时产生尽可能少的阻力，使电动机能够更高效地给电池充电。传统的发动机在减速时，气缸活塞的运行将产生一定阻力，或者称为发动机制动。VCM消除了这种影响，使再生制动系统能够尽可能多地回收能量。

③电动机　IMA电动机是一个三相超薄永磁同步电机，安装在发动机和CTV之间，最大能够提供15kW的功率和139N·m的辅助转矩。电动机提供辅助动力给发动机或在低速行驶状态下提供动力，也作为发电机在减速和制动时回收动能给电池充电。电动机的辅助使整车的动力性得到了很大的提高。混合动力功率和转矩曲线如图2-10所示。

电动机使用一种最新的不对称线圈缠绕构造，这种线圈缠绕密度更大。这使电动机最大功率和最大转矩与2005年款Civic混合动力电动机相比分别增加了50％和14％，转换效率由原来的94.6％提高到96％。本田汽车公司单独研制了用于控制电动机速度的电流转换器，它与电动机的电子控制单元（ECU）集成在一起，采用数字式通信方式，使控制更为准确，提高了电动机的效率和混合动力系统的燃油经济性。

④电池　它是混合动力系统的一个重要环节，其存储电力的多少直接关系到汽车的续航里程。新的混合动力系统采用最新研制的高效镍-氢电池，它比上代提升了30％的蓄电能力，电池电压由144V升高到了158V，专门设计的电池箱外形紧凑，冷却性和减振性也更好，为电池长期稳定地工作提供了保证。采用全新的松下双模包装，与上代相比质量减小了，电流的效率增加了，体积减小了12％，节省了更多的空间。

⑤混合式空调压缩机　Civic的车内空调采用专门设计的混合式空调压缩机，它可以由发动机或电动机驱动，还可以由两者一起驱动。当发动机不工作时，电动机可以单独驱动小巧的压缩机继续工作，保证车内的温度。如果车外温度特别高，需要高速制冷，仅依靠电动机驱动已经不能满足需要，发动机系统会自动启动，将冷气源源不断地供到车内。当车内温度已经稳定到最佳水平时，发动机又会自动关闭，从而节约油耗。

⑥再生制动系统　IMA电动机能够在制动、稳定行驶、缓慢减速或滑行时作为一个发电机，通过再生制动回收动能并以电能的形式将这些能量存入电池中。当制动时，制动踏板传感器给汽车IMA计算机IPU一个信号。计算机激活了刹车系统制动主缸中的伺服单元，使机械制动和电动机能量回馈之间制动力均衡，得到最大的能量回馈。原来的IMA系统是事先固定制动能量分配比率，低于最大能量回馈，而且没有可变的比例。新系统更少依赖传统制动系统，并且减少了发动机的能量损失，能量回收能力比2005年款Civic增加了70％，而且燃料供给更加节约。

⑦系统控制　IMA系统的功率是通过智能动力单元（IPU）控制的，其安装位置在后轮座下，IPU由动力控制单元、一个可再充镍-氢电池模块和一个制冷单元组成，如图2-11所示。

动力控制单元作为IPU的核心部分控制着电动机辅助功能、制动回馈和电池（包括IMA电池包和12V电池）充放电。动力控制单元通过节气门开度、发动机参数和电池包的荷电状态，来决定电能辅助的多少。其主要组成部分有电池监控模块（battery condition monitor，BCM）、电动机控制模块（motor control module，MCM）和电动机驱动模块（motor drive module，MDM）。第四代使用最新的电脑芯片技术，动力控制单元的反应时间比以往的任何一代都要快。而采用最新开发的逆变器和DC-DC转换器帮助IMA系统全面提高了其最大功率。完整的制冷系统降低了由电流进出电池包产生的热量导致的温升，制冷系统模块安装在电池箱外部，内部箱体中的空气不断从后座下的通风管逸出。

a.电池监控模块　监控的电池信息主要有SOC、电池保护需求信息、电池温度等。通过温度传感器、电压传感器和电流传感器监控主体电池，测定充放电比率，且将信息提供给MCM。BCM控制IMA电池在理想的状态（20％～80％）下工作，同时防止额外的电量消耗和电池过充。电池监控模块同时控制着电池制冷风扇的运行。

b.电动机控制模块　控制着电动机的各种行为，是一个低压的计算机，其主要功能如下。

ⅰ.与发动机控制模块通信，决定车辆的运行状态，同时将系统中检测到的问题传输给ECM。

ⅱ.与电池监控模块通信，获得电池模块的荷电状态。这个信息用于保护电池模块和保持适当的充电平衡。

ⅲ.与仪表盘连接，始终显示IMA系统条件和运行状态的信息。

ⅳ.与电动机驱动模块连接来接收电动机的整流信息，通过电压转换模块控制电动机功率逆变器。

c.电动机驱动模块　控制电动机辅助发动机并给电池充电，可实现电流在电动机和电池之间的双向传递。其内部主要为一个逆变器和电压控制单元。在电动机处于辅助状态时，能量从电池模块通过逆变器转换（由直流变为三相交流）并传给电动机。同时MCM收到3个电动机整流传感器反馈的信息，得到电动机的状态信息，通过在准确的时间控制三相电流的相位来确保电动机的正确运行。电压转换模块收到MCM命令，通过控制绝缘栅双极晶体管的开启和关闭来满足系统的要求。在制动时，电流从电动机到电动机控制模块，电动机产生三相交流电，通过逆变器转化为直流电后给电池充电。

2.1.2.2　双轴式并联混合动力系统

双轴式并联混合动力系统结构如图2-12所示。双轴式结构中可以有两套机械式变速器，发动机和电动机各自与一套变速机构相连，然后通过齿轮系进行复合。在这种结构中，可以通过调节变速机构夹调节发动机、电动机之间的转速关系，使发动机的工况调节变得更灵活，当采用行星差动系统作为动力复合机构时，行星差动动力复合机构有两个自由度，可以实现两个输入部件的转速复合，以确定输出轴的转速，而各个部件间的转矩保持一定的比例关系，这种功率复合形式称为速度复合。双轴式并联混合动力系统结构复杂是一个很大的缺点。

2.1.3　混联式混合动力汽车

混联式混合动力系统是串联式与并联式的综合，其结构如图2-13所示。发动机发出的功率一部分通过机械式传动输送给驱动桥，另一部分则驱动发电机发电。发电机发出的电能输送给电动机或蓄电池，电动机产生的转矩通过动力复合装置传送给驱动桥。混联式驱动系统的控制策略是在汽车低速行驶时，驱动系统主要以串联方式工作；当汽车高速稳定行驶时，驱动系统则以并联工作方式为主。

目前的混联式结构一般以行星齿轮机构作为动力分配装置。有一种最佳的混联式结构是将发动机、发电机和电动机通过一个行星齿轮装置连接起来，动力从发动机输出到与其相连的行星架，行星架将一部分转矩传送到发电机，另一部分传送到传动轴，同时发电机也可以驱动电动机来驱动传动轴。这种机构有两个自由度，可以自由地控制两个不同的速度。

下面介绍两种典型的混联式混合动力汽车。

（1）福特Escape PSHEV

福特汽车公司（欧洲）最新研制开发的Escape PSHEV（图2-14），采用了很多的新技术，在节能和环保方面有新的进展，在动力系统的配置方面进行全面的调整，使Escape PSHEV的技术性能大大提高，车辆的总质量也大大减小。

①Escape PSHEV的技术性能　Escape PSHEV是用Escape轿车改装的混联式混合动力汽车，Escape PSHEV的百公里综合油耗为5.9L/100km，一次加油的续驶里程达到800km。其动力性能基本上与装备V6汽油发动机的Escape SUV相同。

②Escape PSHEV的结构　如图2-15所示。

a.发动机　Escape PSHEV从降低发动机的燃料消耗和排气污染着手，采用了Atkinson循环的Zetec四缸发动机。Atkinson循环发动机有进气、回流、压缩、膨胀和排气5个冲程，由于Atkinson循环能够减少泵气损失和优化膨胀比，同时保持压缩比恒定，它比传统四冲程的奥托循环的发动机更加节能，排放也能达到超低污染。发动机的动力经过动力组合器传递到主减速齿轮和差速器，驱动车辆行驶。

b.电动/发电机　发动机的后面安装一台电动/发电机，其功率为28kW，电动/发电机能够产生大的低速转矩，有利于帮助发动机快速启动，并能在发动机全部转速范围内产生稳定的电流。

c.驱动电动机　Escape PSHEV采用福特汽车公司的感应电动机，驱动电动机的功率为65kW，驱动电动机经过动力组合器将动力传递到主减速齿轮和差速器，驱动车辆行驶。

d.动力电池组　Escape PSHEV采用轻型镍-氢动力电池组，由多个单节电池组成，动力电池组和DC-DC转换器布置在驱动电动机左右两侧的座位下面。

e.动力组合器　福特汽车公司在Escape PSHEV上装配了一个动力组合器，它是一个用行星齿轮和传动齿轮组合而成的传动机构，用以使发动机与驱动电动机在不同的驱动模式时，两种动力装置的运动和动力输出不发生干扰，发动机与驱动电动机处于混合驱动模式时，输送到差速器上的转速相同。

③Escape PSHEV的控制系统　Escape PSHEV上，发动机、驱动电动机和动力组合器的控制系统有以下特点。

a.福特汽车公司的Escape PSHEV多装置了一个电动/发电机，作为发动机的起动机，带动发动机启动。电动/发电机能在发动机全部转速范围内产生稳定的电流，电流能够供给驱动电动机，有效地增加了Escape PSHEV的续驶里程。

b.驱动电动机可以独立驱动Escape PSHEV行驶，还可以在车辆加速或爬坡时，输出动力辅助发动机工作，车辆可以获得很大的驱动力。

c.发动机和驱动电动机两套驱动系统通过动力组合器来协调运动和动力传递，其相当于一个无级变速器。在采取任何一种传动模式时，发动机与驱动电动机在动力传递时都不会发生运动干扰。在制动时，驱动电动机能够回收再生制动时的能量。

d.由于发动机可以实现启动-关闭的控制模式，使发动机始终保持低燃耗、高效率的平稳运转，采用电动机辅助动力帮助加速或爬坡，因此Escape PSHEV的百公里综合油耗为5.9L/100km，一次加油的续驶里程达到800km。

④Escape PSHEV的驱动模式

a.发动机驱动模式　这种驱动模式是Escape PSHEV的主要驱动模式，电动/发电机带动发动机启动后，一方面发动机的动力通过自动离合器、自动变速器、动力组合器和差速器，驱动车辆前轮转动，另一方面带动电动/发电机发电，使发动机保持在最佳效率状态下运行。

发动机在启动时，利用电动机低转速、大转矩的特性，使发动机快速启动，发动机启动时间约0.2s。

b.驱动电动机驱动模式　当Escape PSHEV在城市中或低速行驶时，发动机关闭，由驱动电动机通过动力组合器驱动车辆行驶，充分发挥电动机低转速、大转矩的特性，保持汽车低速稳定地行驶。在换挡或停车（红灯或暂时停车）时，发动机被关闭，驱动电动机提供车辆起步时所需要的动力。

c.混合动力驱动模式　车辆在加速或爬坡时，发动机节气门开度最大，发动机发出最大动力，同时驱动电动机也输出最大动力。在动力组合器的协调下，发动机和驱动电动机以混合驱动模式共同驱动汽车行驶，此时车辆有最大的驱动功率。

d.再生制动能量的回收　当Escape PSHEV在制动时将再生制动时的能量回收。

e.倒车　Escape PSHEV倒车时，用驱动电动机反转来使车辆倒车。

⑤Escape PSHEV的车身与底盘　Escape PSHEV的车身具有高度流线型，在车身和底盘上大量采取铝、镁等轻金属，使整车的整备质量减轻，在车身和底盘结构上还采用了多种最新技术，提高了整车的性能。新型低滚动阻力的轮胎减少了能量的消耗。

⑥Eacape PSHEV的特点　在混合动力驱动模式时，发动机和驱动电动机两套独立的驱动系统并存，这两套独立的驱动系统的动力，是通过福特汽车公司专门设计的PTH动力组合器起作用的，在任何一种传动工况时，发动机与驱动电动机的动力传递不会发生运动干扰。

Escape PSHEV选择Atkinson循环的四缸发动机，更加节能，排放也能达到超低污染。但Atkinson循环发动机的固有缺点是低速转矩损失较大，不过在Escape PSHEV上可以用电动机驱动来克服，这使Atkinson循环发动机成为HEV理想的发动机。

（2）丰田Estima-Four PSHEV

丰田汽车公司的Estima-Four PSHEV（图2-16）是最新推出的四轮驱动的混联式混合动力汽车。Estima-Four PSHEV由发动机、电动/发电机和驱动电动机三大动力总成组成。装有丰田汽车公司自行开发的四轮驱动系统，可以发动机驱动前轮、电动机驱动后轮的四轮驱动混合动力驱动模式使车辆行驶。

①Estima-Four PSHEV的结构　如图2-17所示。

a.发动机　Estima-Four PSHEV的发动机，采用了丰田汽车公司开发的新型的Atkinson循环、高膨胀比、大功率、大转矩的汽油发动机。发动机的排量为2.4L，发动机采用可变正时气门（VVT-i）系统，可进一步提高燃烧效率。发动机主要追求高热效率，而不是高功率，因此具有更好的经济性，燃料经济性比普通汽油发动机汽车提高约1倍，排放废气中CO/CH和NO_x的含量为传统内燃机轿车的1/12，达到日本环境厅超低排放（SULEV）的规定，该项标准被认为是目前日本对低公害汽车尾气技术限制的最严厉的标准。发动机采用铝合金制造的缸体，在结构上进一步改进，使发动机的尺寸和质量都比传统的发动机有所减小。

b.电动/发电机　Estima-Four PSHEV的发动机有很大的功率，在发动机工作时，不仅有足够的驱动力，而且能够带动电动/发电机发电，可以满足自行充电的要求，使驱动电动机工作时有足够的电能供应。电动/发电机还用于发动机的启动并对发动机起平衡的作用。

c.驱动电动机　Estima-Four PSHEV的驱动电动机装在车辆的后部，它通过驱动系统和后驱动桥带动后轮转动。

d.驱动系统　Estima-Four PSHEV的驱动系统，采用了丰田汽车公司新研发的THS-C驱动系统。THS-C驱动系统将发动机、电动/发电机、驱动电动机组成新的混合驱动系统，在发动机-驱动电动机混合动力驱动时，调节前、后轮的驱动力，使发动机和驱动电动机的动力匹配达到最佳效果。

②Estima-Four PSHEV的控制系统

a.多能源动力管理系统　在Estima-Four PSHEV启动、加速和爬坡时，由中央控制器的多能源动力总成控制模块控制，可以用发动机驱动车辆的前轮转动，可以用驱动电动机驱动车辆的后轮转动，还可以在发动机驱动车辆前轮转动的同时，驱动电动机也驱动车辆后轮转动，形成混合动力驱动的双对顶角四轮驱动模式。系统响应速度快，使各个动力装置保持最高效率和最佳状态，使车辆有良好的加速性能和越野性能。

b.操纵系统　当驾驶员踩下加速踏板时，加速踏板行程转换为电量信号输入中央控制器，经过计算机计算，通过多能源动力总成控制模块向Estima-Four PSHEV驱动系统发出相应的指令。根据车辆的状态，确定发动机的启动或关闭，并根据电池管理系统模块反馈的信息，指令发动机带动电动/发电机发电，补充动力电池组的电量等。在发动机-电动机混合驱动时，协调发动机的驱动力和驱动电动机的驱动力。

③Estima-Four PSHEV的特点　Estima-Four PSHEV动力驱动系统的特点：一是控制电动/发电机与发动机共同组成（转速合成）混合驱动模式；二是控制发动机与驱动电动机共同组成（驱动力合成）混合驱动模式；三是电动/发电机与驱动电动机共同组成双电动机（驱动力合成）混合驱动模式，有效提高车辆的总驱动力，双电动机驱动可以更好地发挥电动机在低转速时大转矩的特性，特别适应在湿滑道路和泥泞道路上低速越野行驶，具有强劲的驱动力和附着力。