油电混合动力汽车一般是使用发动机和电动机两种动力能源驱动汽车行驶，通过混合动力管理控制单元（HV ECU）把发动机输出的动力和高性能蓄电池相结合，高压动力电池主要是通过制动能量回收和发动机驱动发电机充电补充电能。
混合动力汽车按照多个能量之间的连接关系，分为三种:串联式、并联式和混联式。如果在这几种方式上外接一个充电口为动力电池充电，那么就是插电式混合动力汽车了（简称PHV）。
串联式混合动力汽车不能使用发动机直接驱动车轮运作，而是使用发动机先带动发电机发电，电流通过电机控制器分配后传到电动机上，由电机进行驱动车轮。我们一般把插电式的串联混合动力汽车称为增程式动力汽车。
混联式动力汽车是把串联和并联式的结构特点结合起来，可以共同或者分别单个装置给汽车传动系统提供动力，是现在市场上运用最多的类型，比如像丰田的THS-II双擎技术就是这类型的代表。
燃油车依靠使用内燃机前进，而油电混合车在低速、小负荷和启动时仅依靠电机驱动，在全力加速时电机和发动机一起进入满负荷状态驱动车轮。
在动力源上，虽然油电混合车也有发动机，但是和使用奥拓循环的发动机是不一样的，混合动力车使用阿特金森米勒循环，通过VVT-i系统把进气时间延迟，在压缩行程从排气门排出部分气体实现发动机的做功行程变长、实现高压缩比。
在整车管理系统方面，燃油车动力控制的核心元件是发动机ECU，油电混合汽车使用几个控制单元（HV ECU、发动机ECU、逆变器总成）一起综合控制。逆变器总成包括增压转换器、DC/DC转换器、空调变频器等。
HV ECU接收其他ECU和传感器传递来的信号，计算出所需要的转矩和功率，发送给发动机ECU、变频器总成和蓄电池ECU。变频器把来HV高压电池中几百伏电压转变为供电机运作的交流电AC，为发电机MG1和电动机MG2提供电能。
在控制的逻辑和信号的传递上也有所不同，传统燃油车是把油门踏板位置传感器的信号传递给发动机ECU。在油电混合汽车中，油门踏板位置传感器是把信号传递给HV ECU（整车控制单元），HV ECU再把这个信号分配给逆变器控制电机运作。
卡罗拉双擎技术属于混联式输入功率分流式的动力系统，混合动力传动桥包括双排行星齿轮机构、驱动马达、发电机等，前后排的太阳轮分别与电机MG1和MG2相连，前后排齿圈耦合连接作为复合齿圈传递给中间轴通过减速齿轮减速增扭进行动力输出。
在启动时，MG1作为起动机拖到发动机运作，当蓄电池剩余的电量（SOC）在40-80%的范围内，发动机停止工作不需要工作。如果SOC低于40%，MG1使发动机运转、喷油器喷油，通过MG1的发电给HV电池充电，使SOC达到50%左右。
在加速过程中，随着踩油门踏板的力度增加，汽车处于加速工况，此时发动机和MG2产生的共同作用力驱动汽车一起向前行驶，MG1一直处于在发电，通过给HV电池充电增加MG2的转矩。
再松开加速踏板的情况下，MG1和MG2不再需要HV电池的电压，反而是通过车轮给MG2发电，产生的电量给HV电池充电。如果放在加速踏板踩制动踏板使车辆减速时，发动机停止工作，HV ECU把30%左右的制动能量储存在电池中，达到能量回收的作用。
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