由于能源危机和环境恶化,对汽车排放有了更高的要求,汽车节油减排技术越来越重要。在混合动力汽车构型设计研究领域,研究较多的是构型拓扑与筛选,参数优化,少部分也将功能需求与构型拓扑结合起来。这样的设计是从筛选的角度选构型,且被筛选的范围局限在某一小类构型中,没有从根本上指导构型设计。本课题研究从车轮与发动机之间的转速解耦和转矩解耦这一节油机理着手,分析转速、转矩耦合基本方案特征,研究构型重构、构型拓扑与参数优化方法,建立较为系统的混合动力构型设计方法。基于以上研究目的和思路,本文章研究内容如下:（1）第一部分内容是转速转矩耦合基本方案分析。混合动力汽车节油机理是利用电机调节发动机工作点,发动机工作点调节又有两种基本方式——转速调节和转矩调节,其中转速调节就是转速解耦,转矩调节就是转矩解耦。转速解耦分析以单行星排转速耦合基本方案为研究对象,通过动力源与行星排的接入方式不同可以得到六种基本的转速耦合方案,围绕转速耦合基本方案开展转速解耦能力、转矩放大能力和电功率特性分析。转矩解耦分析根据电机与发动机传动比是否耦合将转矩耦合基本方案分为两类,每一类又考虑发动机档位和电机档位衍生出多种转矩耦合基本方案,围绕转矩耦合基本方案开展转矩解耦能力、转矩放大能力分析。（2）通过第一部分的研究可以得出性能较优的转速转矩耦合基本方案,但是基本方案性能并不能满足汽车面对的复杂工况,由此引出第二部分研究内容——基于转速转矩耦合基本方案的构型重构研究,包括四点研究内容,分别是构型重构,构型拓扑设计,参数优化和构型多角度评价。在基本方案的基础上,按照单电机和双电机划分,以转速耦合、转矩耦合和变速器为重构点开始构型重构。构型重构不涉及离合器,因此重构所得方案不能全部满足纯电动、纯发动机、混合驱动、制动能量回收和驻车充电工作模式要求,需要进行构型拓扑设计。构型拓扑设计主要是基于满足基本功能需求,以提升构型性能为目的,进行具体的构型拓扑设计方法研究。为了细致的衡量构型方案的性能,需要明确构型方案的主要参数,此处以动力性和经济性为目标,进行构型主要参数的优化。为了从众多重构方案中获得综合性能最佳的方案,此处建立了构型多角度评价方法,从动力性、经济性和工况适应性三个角度,基于综合性能最优进行构型选用。（3）为了论证上述工作的有效性,此部分内容利用上述（1）和（2）的研究,进行具体的混合动力系统设计。首先从转速解耦能力、转矩解耦能力、转矩放大能力和电功率特性四个角度分析,获得较优的转速转矩耦合基本方案。接着基于较优基本方案进行单电机重构,包括转速耦合+变速器、转矩耦合+变速器和转速耦合+转矩耦合,并以满足工作模式为目的进行构型拓扑设计。然后针对获得的所有方案进行动力性和经济性的多目标优化。最后利用构型多角度评价方法从众多方案中选出满足设计前提条件的最优方案S-4。（4）动力性/经济性仿真验证分析是将所提出的S-4与THS（Toyota Hybrid System）进行动力性和经济性仿真对比分析。动力性的仿真以车轮驱动转矩最大为目标,从车轮输出外特性和加速过程详细对比分析了S-4和THS,论证了S-4动力性远远优于THS,百公里加速时间比THS短6.81s,仅为6.69s;经济性的仿真以WLTC循环工况为后向仿真输入,基于DP控制策略,进行了S-4和THS系统的电功率损失和发动机工作点分布的对比分析,结果表明,S-4的电功率损失优于THS,而THS的发动机工作点调节能力优于S-4,总体上S-4系统的百公里油耗比THS多1.2%。