【正文】 圖 11 串聯(lián)型Plugin HEV動力系統(tǒng)簡圖如圖11所示，串聯(lián)型Plugin HEV的特點是：發(fā)動機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，電能通過電動機(jī)控制器直接輸送給電動機(jī)，由電動機(jī)產(chǎn)生電磁力矩驅(qū)動汽車。（2）并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)有兩套驅(qū)動系統(tǒng)：傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)和電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。這種系統(tǒng)適用于多種不同的行駛工裝訂線況，尤其適用于復(fù)雜的路況。本田的Accord和Civic采用的是并聯(lián)式聯(lián)結(jié)方式。發(fā)動機(jī)和電機(jī)是兩個相互獨立的系統(tǒng)，即可實現(xiàn)純電動行駛，又可實現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動行駛，在功率需求較大時還可以實現(xiàn)全混合動力行駛，在停車狀態(tài)下可進(jìn)行外接充電。圖 12 并聯(lián)型Plugin HEV動力系統(tǒng)簡圖（3）混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)的特點在于內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)和電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)各有一套機(jī)械變速機(jī)構(gòu)，兩套機(jī)構(gòu)或通過齒輪系，或采用行星輪式結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起，從而綜合調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)與電動機(jī)之間的轉(zhuǎn)速關(guān)系。此聯(lián)結(jié)方式系統(tǒng)復(fù)雜，成本高。豐田Prius所采用的混合驅(qū)動方式，是將發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動機(jī)通過一個行星齒輪裝置連接起來。此時車輛并不是串聯(lián)式或者并聯(lián)式，而是介于串聯(lián)和并聯(lián)之間，充分利用兩種驅(qū)動方式的優(yōu)點，可以在低速下用電池帶動汽車工作，在加速時，由兩套動力系統(tǒng)一同工作，在驅(qū)動汽車行駛的同時又為電池充電，因此非常適合城市走走停停的低速路況。另外，汽車在小負(fù)荷工作時，電動機(jī)/發(fā)電機(jī)（作為發(fā)電機(jī)）給蓄電池充電，使蓄電池得以補(bǔ)充電能；在汽車減速或制動時，汽車驅(qū)動電動機(jī)/發(fā)電機(jī)（作為電動機(jī)）為蓄電池充電（回收汽車減速或制動時的部分能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔軆Υ妫?。唯一的缺點就是價格高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。混聯(lián)型Plugin HEV驅(qū)動系統(tǒng)是串聯(lián)式與并聯(lián)式的綜合，圖13為一種典型的混聯(lián)型Plugin HEV動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖。發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能由控制器控制，輸送給電動機(jī)或電池，電動機(jī)產(chǎn)生的驅(qū)動力矩通過動力耦合裝置傳送給驅(qū)動橋。圖 13 混聯(lián)型Plugin HEV動力系統(tǒng)簡圖（二）根據(jù)在混合動力系統(tǒng)中，電機(jī)的輸出功率在整個系統(tǒng)輸出功率中占的比重，也就是常說的混合度的不同，混合動力系統(tǒng)還可以分為以下四類： （1）微混合動力系統(tǒng)這種混合動力系統(tǒng)在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)上的啟動電機(jī)（一般為12V）上加裝了皮帶驅(qū)動啟動電機(jī)（也就是常說的Beltalternator Starter Generator, 簡稱BSG系統(tǒng)）。從嚴(yán)格意義上來講，這種微混合動力系統(tǒng)的汽車不屬于真正的混合動力汽車，因為它的電機(jī)并沒有為汽車行駛提供持續(xù)的動力。其中42v主要用于柴油混合動力系統(tǒng)。該混合動力系統(tǒng)采用了集成啟動電機(jī)（也就是常說的Integrated Starter Generator，簡稱ISG系統(tǒng)）。輕混合動力系統(tǒng)的混合度一般在20％以下。與輕度混合動力系統(tǒng)不同，中混合動力系統(tǒng)采用的是高壓電機(jī)。這種系統(tǒng)的混合程度較高，可以達(dá)到30％左右，目前技術(shù)已經(jīng)成熟，應(yīng)用廣泛。與中混合動力系統(tǒng)相比，完全混合動力系統(tǒng)的混合度可以達(dá)到甚至超過50％。二 混合動力車的結(jié)構(gòu)和原理（SHEV）串聯(lián)式混合動力（SHEV）模式由發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動電動機(jī)三大動力組成，發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動電動機(jī)采用“串聯(lián)”的方式組成SHEV的驅(qū)動系統(tǒng) 。它由發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動電動機(jī)三大動力總成組成，它們采用“串聯(lián)”的方式組成驅(qū)動系統(tǒng)。蓄電池組電量低于60%時，輔助裝訂線動力系統(tǒng)起動，為驅(qū)動系統(tǒng)提供能量的同時，還給蓄電池組進(jìn)行充電。由于蓄電池組的存在，使發(fā)動機(jī)工作在一個相對穩(wěn)定的工況，使其排放得到改善。發(fā)動機(jī)、電動/發(fā)電機(jī)或驅(qū)動電動機(jī)采用“并聯(lián)”的方式組成PHEV的驅(qū)動系統(tǒng)。裝訂線如圖22所示，它們采用“并聯(lián)”的方式組成驅(qū)動系統(tǒng)。蓄電池逆變器電動機(jī)驅(qū)動軸發(fā)動機(jī)耦合器圖22 并聯(lián)式簡圖(并聯(lián)式混合動力汽車的組成:發(fā)動機(jī)、電動機(jī)/發(fā)動機(jī)、機(jī)械傳動系統(tǒng)、驅(qū)動電動機(jī)、逆裝訂線變器、蓄電池組)(二）并聯(lián)式混合動力（PHEV）的工作原理圖22所示，是一種電動機(jī)的動力在驅(qū)動輪處進(jìn)行組合的驅(qū)動輪動力組合式PHEV，其驅(qū)動模式為：（1）以發(fā)動機(jī)驅(qū)動為基本驅(qū)動模式，獨立驅(qū)動后驅(qū)動輪；（2）驅(qū)動電動機(jī)為輔助驅(qū)動模式，能獨立驅(qū)動前驅(qū)動輪；在混合驅(qū)動時，發(fā)動機(jī)驅(qū)動的后輪動力與驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動的前輪動力進(jìn)行組合，成為混合四驅(qū)動模式。裝訂線（一）混聯(lián)式混合動力電動汽車（PSHEV）的結(jié)構(gòu)PSHEV是綜合SHEV和PHEV結(jié)構(gòu)特點組成的，由發(fā)動機(jī)、電動機(jī)或發(fā)動機(jī)和驅(qū)動電機(jī)三大動力總成組成。如圖23所示。電動機(jī)的動力要與車輛驅(qū)動系統(tǒng)相適合，可以在變速器（包括驅(qū)動橋）處進(jìn)行組合，也可以在驅(qū)動輪處進(jìn)行組合。三 混合動力汽車的策略因混合動力汽車各個組成部件、布置方式及控制策略的不同，形成了各式各樣的結(jié)構(gòu)形式。串聯(lián)式混合動力汽車的控制策略的主要目標(biāo)是使發(fā)動機(jī)在最佳效率區(qū)和排放區(qū)工作，其主要控制策略有恒溫器模式、發(fā)動機(jī)跟蹤器控制模式及基于規(guī)則型策略（前兩者綜合）。其中后三個策略也適用于混聯(lián)式的控制策略，另外混聯(lián)式還有兩種特有的控制策略：發(fā)動機(jī)恒定工作點策略和發(fā)動機(jī)最優(yōu)工作曲線策略。（一）靜態(tài)邏輯門限值策略該策略主要通過設(shè)置車速、動力電池的電池荷電狀態(tài)（SOC）上下限及發(fā)動機(jī)工作轉(zhuǎn)矩等一組門限參數(shù)，限定動力系統(tǒng)各部件的工作區(qū)域，并根據(jù)車輛實時參數(shù)及預(yù)先設(shè)定的規(guī)則調(diào)整動力系統(tǒng)各部件的工作狀態(tài)，以提高車輛整體性能。美國密西根大學(xué)Peng Huei等人將混合動力汽車控制分成三種模式，即正常行駛模式、充電模式及制動能量回饋模式。用“發(fā)動機(jī)工作最小功率”曲線和“電動機(jī)助力最小功率”曲線將發(fā)動機(jī)效率劃分成三個區(qū)域，即：純電動區(qū)域、發(fā)動機(jī)驅(qū)動區(qū)域及電動機(jī)輔助功率區(qū)裝訂線域。（2）充電模式。當(dāng)SOC值小于55% 時，應(yīng)切換至充電模式（當(dāng)且僅當(dāng)SOC值大于60%時充電過程完成），并計算電池的充電功率，該功率同時也作為電動機(jī)的目標(biāo)功率。充電模式中存在一個特例：當(dāng)發(fā)動機(jī)的目標(biāo)功率小于發(fā)動機(jī)工作最小功率時，為避免發(fā)動機(jī)在效率極低的區(qū)域內(nèi)工作，仍然依靠電動機(jī)提供驅(qū)動力。駕駛員踩下制動踏板，表明了駕駛員對負(fù)驅(qū)動功率的需求，應(yīng)進(jìn)入制動能量回饋模式，吸收混合動力汽車制動時的能量。靜態(tài)邏輯門限值策略主要依靠工程經(jīng)驗和實驗，限定發(fā)動機(jī)的工作區(qū)域和工作方式，達(dá)到降低燃油消耗和排放的目的，方法比較簡單直觀，具有實用價值。（二）瞬時優(yōu)化控制策略該控制策略是在發(fā)動機(jī)最優(yōu)工作曲線模式的基礎(chǔ)上，對混合動力汽車在特定工況點下整個動力系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)（如效率損失和名義油耗）進(jìn)行優(yōu)化，便可得到瞬時最優(yōu)工作點，然后基于系統(tǒng)的瞬時最優(yōu)工作點，對各個狀態(tài)變量進(jìn)行動態(tài)再分配。其中“等效燃油消耗最少”法將電機(jī)的等效油耗與發(fā)動機(jī)的實際油耗之和定義為名義油耗，將電機(jī)的能量消耗轉(zhuǎn)換為等效的發(fā)動機(jī)油耗，得到一張類似于發(fā)動機(jī)萬有特性圖的電機(jī)等效油耗圖。為了將排放一同考慮，該策略還可采用多目標(biāo)優(yōu)化技術(shù)，采用一組權(quán)值來協(xié)調(diào)排放和燃油同時優(yōu)化存在的矛盾。瞬時控制策略應(yīng)考慮以下四個方面問題：（1）汽車整車性能優(yōu)化應(yīng)考慮發(fā)動機(jī)、電機(jī)和蓄電池組的瞬態(tài)效率；（2）汽車實時最優(yōu)控制應(yīng)結(jié)合實際運行狀態(tài)，如發(fā)動機(jī)等關(guān)鍵總成溫度以及制動時能量回收裝訂線量；（3）用戶可自定義燃油經(jīng)濟(jì)性和排放目標(biāo)；（4）任意一個給定速度下發(fā)動機(jī)的工作點，由控制器根據(jù)控制目標(biāo)尋求發(fā)動機(jī)電機(jī)最佳能量組合來決定發(fā)動機(jī)的最優(yōu)工作點。Min( f )=+++ ++式中：wi對應(yīng)量的權(quán)系數(shù)，i=1～6，通過調(diào)整權(quán)重來改變各參數(shù)的影響程度。全局優(yōu)化模式才能實現(xiàn)真正意義上的最優(yōu)化。研究最為成熟的是基于Bellman動態(tài)規(guī)劃理論的能量管理策略，該方法首先建立空間狀態(tài)方程，然后計算在約束條件下滿足性能指標(biāo)的最優(yōu)解。當(dāng)這個原理應(yīng)用于混合動力汽車時，可假設(shè)系統(tǒng)發(fā)展用狀態(tài)方程來描述，狀態(tài)變量是SOC，每一節(jié)點代表每一時刻（橫軸）對應(yīng)的SOC值（縱軸），如圖31所示。應(yīng)用此原理可以得出最優(yōu)的途徑（從A到E）是：A → B′→ C″→ D → E。然后計算各SOC節(jié)點之間連線的權(quán)重，這個權(quán)重對應(yīng)于實現(xiàn)SOC變化而需要的發(fā)動機(jī)油耗。在循環(huán)工況中計算各連線權(quán)重，保留最優(yōu)解，實現(xiàn)電機(jī)和發(fā)動機(jī)的功率要求和傳動比的全局最優(yōu)化。全局優(yōu)化模式實現(xiàn)了真正意義上的最優(yōu)化，但實現(xiàn)這種策略的算法往往都比較復(fù)雜，計算量也很大，在車輛的實時控制中很難得到應(yīng)用。（四）模糊邏輯控制策略該策略基于模糊控制方法來決策混合動力系統(tǒng)的工作模式和功率分配，將“專家”的知識以規(guī)則的形式輸入模糊控制器中，模糊控制器將車速、電池SOC和需求功率/轉(zhuǎn)矩等輸入量模糊化，基于設(shè)定的控制規(guī)則來完成決策，以實現(xiàn)對混合動力系統(tǒng)的合理控制，從而提高車輛整體性能。模糊邏輯控制策略用于電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的控制原理，如圖32所示。至此，就得到了E的模糊語言集合的一個子集e（模糊向量），再由e和模糊控制規(guī)則R根據(jù)推理的合成規(guī)則進(jìn)行模糊決策得到模糊控制量u: μ=e0R圖 32 模糊邏輯控制原理圖為了對被控制的量施加精確的控制，還需要將模糊量μ轉(zhuǎn)換為精確量?；谀：壿嫷牟呗钥梢员磉_(dá)難以精確定量表達(dá)的規(guī)則，方便地實現(xiàn)不同影響因素（功率需求、SOC和電機(jī)效率等）的折中，魯棒性好?；旌蟿恿ζ嚲哂袃蓚€以上的動力源，因此為了解決混合動力汽車多動力源所引起的模式切換和功率分配，需要引入一個能量管理系統(tǒng)對系統(tǒng)的能量流動進(jìn)行合理的分配。通常來說，混合動力汽車動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)從某種程度上決定了可以采用哪種控制策略，但仍然有一些可以廣泛應(yīng)用于各種結(jié)構(gòu)的控制策略。電動機(jī)輔助的能力控制策略采用發(fā)動機(jī)作為主動力源，電動機(jī)和蓄電池協(xié)助提供峰值功率。與發(fā)動機(jī)相比，電動機(jī)響應(yīng)快、控制靈敏，容易實現(xiàn)不同的控制方法。（二）優(yōu)化ICE曲線控制策略優(yōu)化ICE曲線控制策略（Optimum ICE Curve Control Strategy）。在這種模式下，發(fā)動機(jī)在需求功率或轉(zhuǎn)矩高于某個限值時才會工作。這種控制策略借鑒了傳統(tǒng)汽車的控制經(jīng)驗，側(cè)重于發(fā)動機(jī)局部最優(yōu)。具體體現(xiàn)在：（1）排放性能良好?；旌蟿恿囋趩訒r只有電動機(jī)工作，也克服了過多排放問題，使得發(fā)動機(jī)能保持良好的工作狀態(tài)，實現(xiàn)了燃油效率提高，在很大程度上減少了尾氣排放?；旌蟿恿ζ嚳筛鶕?jù)不同車況來選擇發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和蓄電池之裝訂線間的任意組合，能形成適合車況的動力輸出。（3）耗油量低。該車平均油耗為41／100km，比平均油耗在7 1／100kin左右的花冠每年節(jié)省大約2556元(按每年行駛20000km、93號汽油4．26形l計)。 由于混合動力汽車仍需要燃燒汽油，因此無法從根本上擺脫對石油的依賴和徹底解決環(huán)保問題，也因此混合動力汽車沒有太大的市場號召力?；旌蟿恿囆枰渲闷胀ㄆ嚥⒉恍枰陌嘿F配件，例如龐大笨重的電池組、電力發(fā)動機(jī)以及精密的電子控制模板。這就妨礙了該類汽車的普及。據(jù)美國2006年進(jìn)行的一項對比測試顯示，在同一高速混合路況中行駛5000kin，柴油車和混合動力車在燃油經(jīng)濟(jì)性方面幾乎是完全相同的。五 混合動力汽車的發(fā)展前景就目前的形勢來看，混合動力電動車擁有的特點是混合動力電動汽車具備了良好的動力性能、良好的燃油經(jīng)濟(jì)性、清潔環(huán)保、經(jīng)濟(jì)實用，但為了達(dá)到提高車輛的動力性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性, 就需要采用當(dāng)代最先進(jìn)的內(nèi)燃機(jī)技術(shù)深入分析低油耗特性； 選擇比功率、比能量和效率最高、扭矩密度最大的電機(jī), 研究它的低速大轉(zhuǎn)矩、效率和再生制動能量回饋性能； 經(jīng)過周密分析和試驗研究特性, 最佳選擇各自高性能區(qū)段的組合與疊加。因此, 混合動力汽車技術(shù)發(fā)展的首要難題是降低成本, 這也是今后有待解決裝訂線的最大課題, 特別是必須降低動力電池、電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)等的成本。但是在國際能源緊缺，混合動力可以很好的節(jié)省汽車行進(jìn)過程中減速、下坡過程的能量消耗，同時其排量低、污染小，也是未來汽車發(fā)展的必然趨勢（一）國外混合動力汽車的發(fā)展情況從目前世界范圍內(nèi)的整個形勢來看，日本是電動汽車技術(shù)發(fā)展速度最快的少數(shù)幾個國家之一，特別是在發(fā)展混合動力汽車方面，日本居世界領(lǐng)先地位。1997年12月，日本豐田汽車公司首先在日本市場上推出了世界上第一款批量生產(chǎn)的混合動力汽車“普銳斯(PRIUS)”，該轎車于2000年7月開始出口北美，同年9月開始出口歐洲?！癙RIUS”的正式量產(chǎn)上市標(biāo)志以混合動力汽車為代表的新一輪汽車研發(fā)競爭的開始。以生產(chǎn)混合動力車。豐田的目標(biāo)是最終將推出旗下幾乎所有車型的混合動力版，并在2012年把混合動力汽車的