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摘要：环境保护呼声的高涨和石油储量日益短缺的压力，迫使人们重新考虑未来汽车的动力问题。经过对各种新燃料，新能源和新动力的探索，电动汽车成为最主要的选择之一。混合动力电动汽车(HEV)是将新老技术结合的最可行的产物，它同时具有纯电动汽车和传统内燃机汽车的优点，将成为当前解决节能、环保问题切实可行的过渡方案。HEV驱动系统对车辆的动力性、燃油经济性和排放性能均有显著影响。因此文章重点就混合电动汽车驱动系统的分类方法及应用展开探讨。
关键词：混合电动汽车；驱动系统；分类方法；应用
混合电动汽车驱动系统无论是在能源输入还是在机械能的传递和输出方面都有多种方案，驱动系统的设计有较大的自由度，因而具体的驱动系统结构方案有多种，已经出现了多种型式的混合电动汽车，对这些结构进行分类和评价并用于指导混合电动汽车的研制与开发十分必要。
一、混合动力电动汽车的驱动类型
国际电子技术委员会对混合动力车辆的定义为：“在特定的工作条件下，可以从两种或两种以上的能量存储器、能量源或能量转化器中获取驱动能量的汽车。其中至少一种存储器或转化器要安装在汽车上。混合动力电动汽车(HEV)至少有一种能量存储器、能量源或能量转化器可以传递电能。串联式混合动力车辆只有一种能量转化器可以提供驱动力，并联式混合动力车辆则不止一种能量转化器提供驱动力。”现在大部分的HEV是在传统的发动机汽车上增加蓄电池组作为电能存储装置，通过电动机将电能转化为机械能。根据HEV零部件的种类、数量和连接关系可以将HEV的动力系统分为三种基本结构类型：串联式、并联式和混联式。
（一）串联式混合动力电动汽车驱动模式
在串联式混合动力电动汽车上，由发动机带动发电机所产生的电能和电池输出的电能，共同输出到电动机来驱动汽车行驶，电力驱动是唯一的驱动模式。只有电动机直接与驱动桥相连接，而发动机与发电机直接连接产生电能，来驱动电动机或者给蓄电池充电。汽车行驶时的驱动力由电动机来输出，它将储存在蓄电池中的电能转化为车轮上的机械能。当蓄电池的荷电状态降到一个预定值时，发动机即开始对蓄电池进行充电。发动机与驱动系统并没有机械地连接在一起，这种方式可以很大程度地减少发动机所受到的车辆的瞬态响应。瞬态响应的减少可以使发动机进行最优的喷油和点火控制，使其在最佳工况点附近工作。
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（二）并联式混合动力电动汽车驱动系统
并联式驱动系统的发动机和电动机通过某种变速装置同时与驱动桥直接相连接。电动机可以用来平衡发动机所受的载荷，使其能在高效率区域工作，因为通常发动机工作在满负荷(中等转速)下燃油经济性最好。当车辆在较小的路面载荷下工作时，传统车辆的发动机的燃油经济性比较差，而并联式混合动力汽车的发动机此时可以被关闭掉而只用电动机来驱动汽车，或者增加发动机的负荷使电动机作为发电机，给蓄电池充电以备后用(即一边驱动汽车，一边充电)。由于并联式混合动力电动汽车在稳定的高速下发动机具有比较高的效率和相对较小的质量，所以它在高速公路上行驶具有比较好的燃油经济性。并联式驱动系统有两条能量传输路线，可以同时使用电动机和发动机作为动力源来驱动汽车，如果其中的一条驱动线路出了问题，另一个仍然可以驱动汽车。这种设计方式可以使其以纯电动汽车，或低排放汽车的状态运行，但是此时不能提供全部的动力能源。
1.驱动力结合式并联混合动力电动汽车的驱动模式
以发动机驱动模式独立地驱动电动汽车前轮行驶:以电力驱动模式独立地驱动电动汽车后轮行驶。两套驱动系统可以独立地驱动电动汽车，也可以联合驱动电动汽车，使电动汽车变成四轮驱动的电动汽车，并且使此种混合动力电动汽车具有四轮驱动汽车的特性。
2.转矩结合式并联混合动力电动汽车的驱动模式
转矩结合式并联混合动力电动汽车的发动机直接通过传动系统来驱动电动汽车，组成发动机驱动模式，电池向电动/发电机提供电能，启动发动机或驱动混合动力电动汽车，组成电力驱动模式。采用发动机驱动模式或电力驱动模式时，都通过同一根传动轴来输出动力。
3.转速结合式并联混合动力电动汽车的驱动模式
发动机通过离合器经过“动力组合器”用发动机驱动模式来驱动电动汽车。电动机也是经过“动力组合器”用电动机驱动模式来驱动电动汽车。
（三）混联式混合动力电动汽车驱动模式
1.转矩结合型混联式混合动力电动汽车的驱动模式
转矩结合型混联式混合动力电动汽车装有发动机、电动或发电机和驱动电动机三大部件总成。发动机通过“动力分配器”将一部分动力经传动轴，直接驱动电动汽车，在传动轴上还装有驱动电动机。这一部分类似并联式混合动力电动汽车的驱动模式。发动机还通过“动力分配器”将另一部分动力带动电动/发电机向电池进行充电。电池也可以向驱动电动机提供电能，电动机也是经过传动轴来驱动电动汽车行驶。这一部分类似串联式混合动力电动汽车的驱动模式。转矩结合型混联式混合动力电动汽车的两种基驱动模式，可以组结合多种发动机—电动机的混合驱动模式，但其终端输出都是通过同一根传动轴输出。
2.转速结合型混联式混合动力电动汽车的驱动模式
发动机直接带动电动/发电机发电，然后通过串联在电动/发电机后面同一轴上的一个离合器带动“动力组合器”驱动电动汽车。这一部分类似串联式混合动力电动汽车驱动模式。另外，还可以由电池供给驱动电动机电能，驱动电动机也是通过带动“动力组合器”来驱动电动汽车。这一部分类似并联式混合动力电动汽车的驱动模式。
二、应用分析
混合电动汽车的分类研究表明，不同结构型式的混合电动汽车具有不同的特点，适应不同地区与场合对车辆性能的不同要求。各种类型的混合电动汽车都已经商业化，，串联式主要应用于大中型客车上，而轿车等小型车则主要使用混联式和复合式的结构。我国研制成功的产品主要是城市公交车，而国外研发的重点和致力于商业化的产品主要是轿车。北京高科力动力技术公司的SHEV中型客车和香港联谊工程有限公司的混合动力低排放公交车都依靠电池组作为驱动源，纯电力驱动模式，发电机组的功率都较小，不足以维持电池组的电量，需要外界向电池组充电。明华MH6720和MH6750中型客车是一种动力组合器动力组合式并联混合电动汽车，而本田Insight则是一种单轴驱动式混合电动汽车。丰田Post-Prius的THS C是一种前轮由混合动力驱动、后轮由电动机驱动的复合式电动汽车，而通用Precept则是一种前轮由电动机驱动、后轮由混合动力驱动的复合式电动汽车。
总之，HEV驱动动系统对车辆的动力性、燃油经济性和排放性能均有显著影响。对HEV而言，其驱动系统参数的合理匹配将直接决定HEV能否达到节能环保要求。文章通过对HEV驱动系统的分类和应用进行分析，期望能够进一步推动HEV驱动系统的发展和完善。
参考文献：
[1]李成.混合动力汽车典型模式切换过程的控制策略及控制方法研究[D].合肥工业大学，2017.
[2]张飞.电动汽车电机驱动系统传导电磁干扰的建模和实验研究[D].重庆大学，2014.
[3]袁俊波.串联式混合动力电动汽车PMSM矢量控制系统研究[D].湖南大学，2012.
论文作者:宁军
论文发表刊物:《防护工程》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/19
标签：电动汽车论文; 混合动力论文; 发动机论文; 电动机论文; 模式论文; 串联式论文; 动力论文; 《防护工程》2017年第16期论文;