混合動力汽車驅動系統的研究現狀及發展

劉金翠

摘要 論文主要闡述了混合動力汽車驅動系統的研究現狀及發展前景。混合動力汽車驅動系統的驅動方式主要有：串聯式、并聯式和混聯式三種結構，無論哪種驅動方式，都可以在一定程度上減少燃油消耗，但購車成本較高，因此降低成本是提高混合動力汽車競爭能力的努力方向。

關鍵詞 混合動力汽車 驅動系統 驅動模式

一、前言

自1886年第一輛汽車問世以來，全球的汽車業己走過了100多年的歷史，在這漫長的時間里汽車越來越多的進入人們的工作和生活，隨之而來的不僅是汽車保有量的急劇增加，還有難以擺脫的災難。在各種環境污染物中有約43%來自傳統能源汽車的排放。隨著石油資源日益減少，環境污染越來越嚴重，傳統內燃機汽車發展也遇到了瓶頸，因此開發節能環保的新型汽車成為世界汽車工業的首要任務和發展趨勢，這就促使了混合動力電動汽車的出現。

二、混合動力汽車驅動系統的結構及工作模式

混合動力汽車（Hybrid Electric Vehicle，HEV）是指汽車的驅動系統由兩個或多個能同時運轉的單個驅動系聯合組成的汽車。汽車的行駛功率依據汽車實際工況由單個驅動系單獨或共同提供。混合動力汽車根據其兩種動力源混合方式的不同，可以分為三種驅動方式：串聯式、并聯式和混聯式。

（一）串聯式驅動系統的連接模式

串聯式混合動力汽車的驅動系統將發動機、發電機、蓄電池及電動機串聯連接，如圖1所示。根據發動機的工況要求可以在不同的驅動模式下工作。

（1）純電動模式。在混合動力汽車負荷較小或空載的情況下，發動機處于關閉狀態，其排放為零；由蓄電池組單獨向電動機供電以驅動汽車。（2）純發動機模式。當混合動力汽車負荷較大，而所需的驅動功率又不超過發動機的最大功率時，由發動機帶動電動機驅動汽車，蓄電池組不參與供電。（3）混合驅動模式。混合動力汽車在啟動、加速、爬坡等工況下，由發動機帶動發電機與蓄電池組同時向電動機供電，混合動力汽車的動力性達到最佳。（4）發動機-蓄電池模式。當混合動力汽車處低速、滑行、減速的工況時，則由蓄電池組驅動電動機，由發動機帶動發電機組向電池組充電。

（二）并聯式驅動系統的連接模式

并聯式混合動力汽車有兩套既可以單獨驅動車輛，又可以協作共同驅動車輛的驅動系統，不同的系統驅動車輛時具有不同的工作效率區間，如圖2所示。

（1）純電動模式。當混合動力汽車起步或低速行駛時，由電動機單獨驅動汽車，使發動機避開低效、高排放的工作區，整車燃油經濟性好、排放低。（2）純發動機模式。當混合動力汽車以高速平穩行駛，或在城市郊區等排放要求不高的地方行駛時，由發動機單獨工作，驅動汽車。此時，發動機工作在高效區，燃油經濟性好。（3）混合驅動模式。當混合動力汽車急加速或者爬坡時，發動機和電動機同時工作，電動機發出的功率輔助發動機使車輛急加速或者爬坡。這種情況下，汽車的動力性處于最佳狀態。混合驅動模式下發動機和蓄電池組帶動的電動機同時工作驅動汽車行駛。（4）制動能量回收模式。當汽車減速或制動時，利用電動機反拖作用既可以有效輔助制動，又可以使電動機以發電機模式工作發電，向蓄電池組充電，從而提高能量利用率和燃油經濟性，降低排放。

三、混合動力汽車驅動系統的發展

與傳統汽車相比，混合動力汽車在保證相同的性能和優勢前提下，具有更好的節能和排放性能。混合動力汽車的蓄電池電壓和功率等級與純電動汽車相似，，但容量可以大大減小，因而其成本低于電動汽車。但由于混合動力汽車傳動系統總成較為復雜，所以其價格比傳統燃油汽車往往高出20%左右。降低成本是提高混合動力汽車競爭能力的努力方向。相信隨著混合動力汽車的推廣和普及，生產批量提高后，其價格將逐步接近傳統汽車。

混合動力電動汽車在現有技術的基礎上達到了提高燃料經濟性和減少排放的目的，因而極具發展前景。從目前的發展來看，汽車的排放法規日趨嚴格，同時電子技術的迅猛發展會進一步促進混合動力電動汽車的發展。