混合动力汽车驱动系统的研究现状及发展

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摘要 论文主要阐述了混合动力汽车驱动系统的研究现状及发展前景。混合动力汽车驱动系统的驱动方式主要有：串联式、并联式和混联式三种结构，无论哪种驱动方式，都可以在一定程度上减少燃油消耗，但购车成本较高，因此降低成本是提高混合动力汽车竞争能力的努力方向。

关键词 混合动力汽车 驱动系统 驱动模式

一、前言

自1886年第一辆汽车问世以来，全球的汽车业己走过了100多年的历史，在这漫长的时间里汽车越来越多的进入人们的工作和生活，随之而来的不仅是汽车保有量的急剧增加，还有难以摆脱的灾难。在各种环境污染物中有约43%来自传统能源汽车的排放。随着石油资源日益减少，环境污染越来越严重，传统内燃机汽车发展也遇到了瓶颈，因此开发节能环保的新型汽车成为世界汽车工业的首要任务和发展趋势，这就促使了混合动力电动汽车的出现。

二、混合动力汽车驱动系统的结构及工作模式

混合动力汽车（Hybrid Electric Vehicle，HEV）是指汽车的驱动系统由两个或多个能同时运转的单个驱动系联合组成的汽车。汽车的行驶功率依据汽车实际工况由单个驱动系单独或共同提供。混合动力汽车根据其两种动力源混合方式的不同，可以分为三种驱动方式：串联式、并联式和混联式。

（一）串联式驱动系统的连接模式

串联式混合动力汽车的驱动系统将发动机、发电机、蓄电池及电动机串联连接，如图1所示。根据发动机的工况要求可以在不同的驱动模式下工作。

（1）纯电动模式。在混合动力汽车负荷较小或空载的情况下，发动机处于关闭状态，其排放为零；由蓄电池组单独向电动机供电以驱动汽车。（2）纯发动机模式。当混合动力汽车负荷较大，而所需的驱动功率又不超过发动机的最大功率时，由发动机带动电动机驱动汽车，蓄电池组不参与供电。（3）混合驱动模式。混合动力汽车在启动、加速、爬坡等工况下，由发动机带动发电机与蓄电池组同时向电动机供电，混合动力汽车的动力性达到最佳。（4）发动机-蓄电池模式。当混合动力汽车处低速、滑行、减速的工况时，则由蓄电池组驱动电动机，由发动机带动发电机组向电池组充电。

（二）并联式驱动系统的连接模式

并联式混合动力汽车有两套既可以单独驱动车辆，又可以协作共同驱动车辆的驱动系统，不同的系统驱动车辆时具有不同的工作效率区间，如图2所示。

（1）纯电动模式。当混合动力汽车起步或低速行驶时，由电动机单独驱动汽车，使发动机避开低效、高排放的工作区，整车燃油经济性好、排放低。（2）纯发动机模式。当混合动力汽车以高速平稳行驶，或在城市郊区等排放要求不高的地方行驶时，由发动机单独工作，驱动汽车。此时，发动机工作在高效区，燃油经济性好。（3）混合驱动模式。当混合动力汽车急加速或者爬坡时，发动机和电动机同时工作，电动机发出的功率辅助发动机使车辆急加速或者爬坡。这种情况下，汽车的动力性处于最佳状态。混合驱动模式下发动机和蓄电池组带动的电动机同时工作驱动汽车行驶。（4）制动能量回收模式。当汽车减速或制动时，利用电动机反拖作用既可以有效辅助制动，又可以使电动机以发电机模式工作发电，向蓄电池组充电，从而提高能量利用率和燃油经济性，降低排放。

三、混合动力汽车驱动系统的发展

与传统汽车相比，混合动力汽车在保证相同的性能和优势前提下，具有更好的节能和排放性能。混合动力汽车的蓄电池电压和功率等级与纯电动汽车相似，，但容量可以大大减小，因而其成本低于电动汽车。但由于混合动力汽车传动系统总成较为复杂，所以其价格比传统燃油汽车往往高出20%左右。降低成本是提高混合动力汽车竞争能力的努力方向。相信随着混合动力汽车的推广和普及，生产批量提高后，其价格将逐步接近传统汽车。

混合动力电动汽车在现有技术的基础上达到了提高燃料经济性和减少排放的目的，因而极具发展前景。从目前的发展来看，汽车的排放法规日趋严格，同时电子技术的迅猛发展会进一步促进混合动力电动汽车的发展。