混合動力汽車中的動力驅(qū)動系統(tǒng)的研究

謝忠志

摘 要：混合動力汽車作為解決汽車節(jié)能、降低排放的措施，已廣泛受到關(guān)注。電機驅(qū)動系統(tǒng)作為混合動力汽車中一個重要的部分也作為重要的研究對象。該文以混合動力汽車中的動力系統(tǒng)永磁同步電機控制系統(tǒng)作為研究對象。對各種可適用于混合動力汽車的牽引電機特性進(jìn)行了比較，選擇了永磁同步電機作為混合動力汽車的驅(qū)動電機。然后在Matlab/Simulink下建立應(yīng)用于混合動力汽車的永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)仿真模型，并對仿真結(jié)果做分析研究。

關(guān)鍵詞：混合動力汽車 永磁同步電機 驅(qū)動系統(tǒng) 仿真

中圖分類號：T34M8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（c）-0020-02

電動汽車是電動車輛的一種，是指由車載電源提供全部或部分動力。主要包括純電動汽車和混合動力電動汽車?；旌蟿恿﹄妱悠囀且詢?nèi)燃機為主、蓄電池為輔的汽車。由于性價比不高，混合動力型汽車不會作為主流產(chǎn)品。

1 混合動力汽車的發(fā)展

1.1 世界混合動力汽車的總體發(fā)展現(xiàn)狀

德國奔馳、日本豐田、美國通用等具備強大技術(shù)優(yōu)勢的汽車企業(yè)，對于全球汽車業(yè)最大課題——能源與環(huán)境的對策在近年來殊途同歸：近期，努力完善混合動力車；長遠(yuǎn)邁出氫動力燃料電池車從概念車向商品化的步伐。

目前全球汽車用的鎳氫電池主要是日本松下、三洋公司壟斷。

1.2 我國混合動力汽車的發(fā)展現(xiàn)狀

2012年7月18日，由蓋世汽車研究院主辦的主題為“中國將迎來混合動力爆發(fā)期？”的圓桌論壇活動在北京舉行。在《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)劃（2012—2020）》出臺后，關(guān)于汽車新能源和混合動力節(jié)能汽車的討論激烈開展。

國內(nèi)公司長沙科霸的電池正極負(fù)極片已完全通過豐田嚴(yán)苛驗證，正式進(jìn)入豐田采購階段。公司已進(jìn)入了豐田的供應(yīng)鏈，未來將分享豐田汽車混動的全球銷量的增長。

2 混合動力汽車分類及結(jié)構(gòu)原理

混合動力車是指同時裝備兩種動力來源——熱動力源與電動力源的汽車。目前混合動力總成一般以動力傳輸路線分類，可分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式三種。

2.1 串聯(lián)式動力

它由發(fā)動機、發(fā)電機和驅(qū)動電動機三大動力總成組成，它們采用“串聯(lián)”的方式組成驅(qū)動系統(tǒng)。在車輛行駛之初，蓄電池組處于電量飽和狀態(tài)，其能量輸出可以滿足車輛要求，輔助動力系統(tǒng)不需要工作，蓄電池輸出的直流電經(jīng)控制器變?yōu)榻涣麟姾蠊┤腧?qū)動電動機、驅(qū)動電動機輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)變速器、傳動軸及驅(qū)動橋驅(qū)動車輪。蓄電池組電量低于60%時，輔助動力系統(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。當(dāng)車輛能量需求較大時，輔助動力系統(tǒng)與蓄電池組同時為驅(qū)動系統(tǒng)提供能量，發(fā)動機—發(fā)電機組產(chǎn)生的交流電經(jīng)整流器變?yōu)橹绷麟姾碗姵剌敵龅闹绷麟娊?jīng)控制器變?yōu)榻涣麟姾蠊┤腧?qū)動電動機。由于蓄電池組的存在，使發(fā)動機工作在一個相對穩(wěn)定的工況，使其排放得到改善。

2.2 并聯(lián)式動力

并聯(lián)式混合動力汽車的組成：發(fā)動機；電動機/發(fā)動機；機械傳動系統(tǒng)；驅(qū)動電動機；逆變器；蓄電池組。是由發(fā)動機與電動機、發(fā)動機或驅(qū)動電機兩大動力總成組成。它們采用“并聯(lián)”的方式組成驅(qū)動系統(tǒng)。電動機的動力要與車輛驅(qū)動系統(tǒng)相結(jié)合，可以：（1）在發(fā)動機輸出軸處進(jìn)行組合；（2）在變速器（包括驅(qū)動橋）處進(jìn)行組合；（3）在驅(qū)動橋處進(jìn)行組合。驅(qū)動模式為：①以發(fā)動機驅(qū)動為基本驅(qū)動模式，獨立驅(qū)動后驅(qū)動輪；②驅(qū)動電動機為輔助驅(qū)動模式，能獨立驅(qū)動前驅(qū)動輪。

2.3 混聯(lián)式動力

混聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)是串聯(lián)式與并聯(lián)式的綜合。三種混合動力電動汽車中混聯(lián)式是最優(yōu)的?；旌蟿恿ζ囋诎l(fā)達(dá)國家已經(jīng)日益成熟，有些已經(jīng)進(jìn)入實用階段。

3 混合動力汽車電力驅(qū)動系統(tǒng)

3.1 優(yōu)點

車輛啟動或停止時，只有電動機運行。達(dá)到一定車速時，發(fā)動機啟動介入工作，因此，發(fā)動機一直保持在最佳工況狀態(tài)。在并聯(lián)混合動力車中，當(dāng)需要更大驅(qū)動力時，電動機和發(fā)動機還可以協(xié)同驅(qū)動車輛?；旌蟿恿ο到y(tǒng)可以使得小排量發(fā)動機汽車動力性好，排放更優(yōu)，同時油耗也可以有所降低。

同時降低環(huán)境污染，提高電能使用效率（利用晚上富余低價電能），對用戶來說，就是使用成本下降，理想情況下，每百公里用油電混合車輛，綜合油耗能降低到2 L左右。

3.2 混合動力汽車電機的選擇

從性價比來看，選用原則為體積小、重量輕的高效電機。其主要的電機驅(qū)動系統(tǒng)有直流電機調(diào)速系統(tǒng)、感應(yīng)電機調(diào)速系統(tǒng)、永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)和開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)。隨著高性能永磁材料、電力電子技術(shù)、大規(guī)模集成電路和計算機技術(shù)的發(fā)展，永磁同步電機（PMSM）的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、高動態(tài)性能、大范圍的調(diào)速或定位控制，永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的研究已成為中小容量交流伺服系統(tǒng)研究的重點之一。

在交流驅(qū)動系統(tǒng)的研究工作中，美國GM公司與Unique Mobility公司曾聯(lián)合對峰值功率100 kW的異步電機和永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)做過比較，如表1所示。

從表1中可以看出，永磁電機在功率密度、效率等性能方面均優(yōu)于異步電機，特別是稀土永磁直流電機具有結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠；體積小，質(zhì)量輕；損耗小，效率高；電機的形狀和尺寸可以靈活多樣等顯著優(yōu)點。

3.3 控制策略

永磁同步電機的調(diào)速主要通過改變供電電源的頻率來實現(xiàn)。目前常用的變頻調(diào)速方式有轉(zhuǎn)速閉環(huán)恒壓頻比控制（v/f）、轉(zhuǎn)差頻率控制、基于磁場定向的矢量控制（Vector Control）以及直接轉(zhuǎn)矩控制（Direct Torque Control）。

實際應(yīng)用中應(yīng)當(dāng)根據(jù)性能要求采用相應(yīng)的控制策略，以獲得最佳性能。由于卓越的性能，永磁同步電動機已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域，特別在混合動力汽車領(lǐng)域。

4 驅(qū)動系統(tǒng)Matlab/Simulink仿真研究

4.1 驅(qū)動系統(tǒng)仿真模型

如圖1所示。

4.2 仿真結(jié)果

使用控制，給定轉(zhuǎn)速設(shè)置為，負(fù)載給定為帶載啟動，在時突加負(fù)載。仿真結(jié)果如圖2所示。

從轉(zhuǎn)速響應(yīng)曲線中可以看出，轉(zhuǎn)速在啟動后，經(jīng)過大約0.03 s后基本達(dá)到穩(wěn)定，突加負(fù)載后0.01 s后達(dá)到穩(wěn)定，轉(zhuǎn)速響應(yīng)較為理想。轉(zhuǎn)矩響應(yīng)較為波動在左右，較為平穩(wěn)。

5 結(jié)語

該文僅在理論上和算法上進(jìn)行了研究仿真，并未具體設(shè)計控制系統(tǒng)電路?；旌蟿恿ζ囋跈C械結(jié)構(gòu)和負(fù)載類型上有其特殊的特點，應(yīng)用于混合動力汽車的交流控制系統(tǒng)還需要做很多的適應(yīng)性的研究。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳家瑞.汽車構(gòu)造[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005（1）：58-63.

[2] 王保華，王偉明，張建武，等.并聯(lián)混合動力汽車控制策略比較研究[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報，2006（2）：81-84.

[3] 張威.Stateflow邏輯系統(tǒng)建模[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2007：41-46

[4] 房立存，秦世引.混合動力電動汽車最優(yōu)控制與實例仿真[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報，2007（1）：47-51.endprint

摘 要：混合動力汽車作為解決汽車節(jié)能、降低排放的措施，已廣泛受到關(guān)注。電機驅(qū)動系統(tǒng)作為混合動力汽車中一個重要的部分也作為重要的研究對象。該文以混合動力汽車中的動力系統(tǒng)永磁同步電機控制系統(tǒng)作為研究對象。對各種可適用于混合動力汽車的牽引電機特性進(jìn)行了比較，選擇了永磁同步電機作為混合動力汽車的驅(qū)動電機。然后在Matlab/Simulink下建立應(yīng)用于混合動力汽車的永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)仿真模型，并對仿真結(jié)果做分析研究。

關(guān)鍵詞：混合動力汽車 永磁同步電機 驅(qū)動系統(tǒng) 仿真

中圖分類號：T34M8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（c）-0020-02

電動汽車是電動車輛的一種，是指由車載電源提供全部或部分動力。主要包括純電動汽車和混合動力電動汽車?；旌蟿恿﹄妱悠囀且詢?nèi)燃機為主、蓄電池為輔的汽車。由于性價比不高，混合動力型汽車不會作為主流產(chǎn)品。

1 混合動力汽車的發(fā)展

1.1 世界混合動力汽車的總體發(fā)展現(xiàn)狀

德國奔馳、日本豐田、美國通用等具備強大技術(shù)優(yōu)勢的汽車企業(yè)，對于全球汽車業(yè)最大課題——能源與環(huán)境的對策在近年來殊途同歸：近期，努力完善混合動力車；長遠(yuǎn)邁出氫動力燃料電池車從概念車向商品化的步伐。

目前全球汽車用的鎳氫電池主要是日本松下、三洋公司壟斷。

1.2 我國混合動力汽車的發(fā)展現(xiàn)狀

2012年7月18日，由蓋世汽車研究院主辦的主題為“中國將迎來混合動力爆發(fā)期？”的圓桌論壇活動在北京舉行。在《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)劃（2012—2020）》出臺后，關(guān)于汽車新能源和混合動力節(jié)能汽車的討論激烈開展。

國內(nèi)公司長沙科霸的電池正極負(fù)極片已完全通過豐田嚴(yán)苛驗證，正式進(jìn)入豐田采購階段。公司已進(jìn)入了豐田的供應(yīng)鏈，未來將分享豐田汽車混動的全球銷量的增長。

2 混合動力汽車分類及結(jié)構(gòu)原理

混合動力車是指同時裝備兩種動力來源——熱動力源與電動力源的汽車。目前混合動力總成一般以動力傳輸路線分類，可分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式三種。

2.1 串聯(lián)式動力

它由發(fā)動機、發(fā)電機和驅(qū)動電動機三大動力總成組成，它們采用“串聯(lián)”的方式組成驅(qū)動系統(tǒng)。在車輛行駛之初，蓄電池組處于電量飽和狀態(tài)，其能量輸出可以滿足車輛要求，輔助動力系統(tǒng)不需要工作，蓄電池輸出的直流電經(jīng)控制器變?yōu)榻涣麟姾蠊┤腧?qū)動電動機、驅(qū)動電動機輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)變速器、傳動軸及驅(qū)動橋驅(qū)動車輪。蓄電池組電量低于60%時，輔助動力系統(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。當(dāng)車輛能量需求較大時，輔助動力系統(tǒng)與蓄電池組同時為驅(qū)動系統(tǒng)提供能量，發(fā)動機—發(fā)電機組產(chǎn)生的交流電經(jīng)整流器變?yōu)橹绷麟姾碗姵剌敵龅闹绷麟娊?jīng)控制器變?yōu)榻涣麟姾蠊┤腧?qū)動電動機。由于蓄電池組的存在，使發(fā)動機工作在一個相對穩(wěn)定的工況，使其排放得到改善。

2.2 并聯(lián)式動力

并聯(lián)式混合動力汽車的組成：發(fā)動機；電動機/發(fā)動機；機械傳動系統(tǒng)；驅(qū)動電動機；逆變器；蓄電池組。是由發(fā)動機與電動機、發(fā)動機或驅(qū)動電機兩大動力總成組成。它們采用“并聯(lián)”的方式組成驅(qū)動系統(tǒng)。電動機的動力要與車輛驅(qū)動系統(tǒng)相結(jié)合，可以：（1）在發(fā)動機輸出軸處進(jìn)行組合；（2）在變速器（包括驅(qū)動橋）處進(jìn)行組合；（3）在驅(qū)動橋處進(jìn)行組合。驅(qū)動模式為：①以發(fā)動機驅(qū)動為基本驅(qū)動模式，獨立驅(qū)動后驅(qū)動輪；②驅(qū)動電動機為輔助驅(qū)動模式，能獨立驅(qū)動前驅(qū)動輪。

2.3 混聯(lián)式動力

混聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)是串聯(lián)式與并聯(lián)式的綜合。三種混合動力電動汽車中混聯(lián)式是最優(yōu)的?；旌蟿恿ζ囋诎l(fā)達(dá)國家已經(jīng)日益成熟，有些已經(jīng)進(jìn)入實用階段。

3 混合動力汽車電力驅(qū)動系統(tǒng)

3.1 優(yōu)點

車輛啟動或停止時，只有電動機運行。達(dá)到一定車速時，發(fā)動機啟動介入工作，因此，發(fā)動機一直保持在最佳工況狀態(tài)。在并聯(lián)混合動力車中，當(dāng)需要更大驅(qū)動力時，電動機和發(fā)動機還可以協(xié)同驅(qū)動車輛?；旌蟿恿ο到y(tǒng)可以使得小排量發(fā)動機汽車動力性好，排放更優(yōu)，同時油耗也可以有所降低。

同時降低環(huán)境污染，提高電能使用效率（利用晚上富余低價電能），對用戶來說，就是使用成本下降，理想情況下，每百公里用油電混合車輛，綜合油耗能降低到2 L左右。

3.2 混合動力汽車電機的選擇

從性價比來看，選用原則為體積小、重量輕的高效電機。其主要的電機驅(qū)動系統(tǒng)有直流電機調(diào)速系統(tǒng)、感應(yīng)電機調(diào)速系統(tǒng)、永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)和開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)。隨著高性能永磁材料、電力電子技術(shù)、大規(guī)模集成電路和計算機技術(shù)的發(fā)展，永磁同步電機（PMSM）的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、高動態(tài)性能、大范圍的調(diào)速或定位控制，永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的研究已成為中小容量交流伺服系統(tǒng)研究的重點之一。

在交流驅(qū)動系統(tǒng)的研究工作中，美國GM公司與Unique Mobility公司曾聯(lián)合對峰值功率100 kW的異步電機和永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)做過比較，如表1所示。

從表1中可以看出，永磁電機在功率密度、效率等性能方面均優(yōu)于異步電機，特別是稀土永磁直流電機具有結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠；體積小，質(zhì)量輕；損耗小，效率高；電機的形狀和尺寸可以靈活多樣等顯著優(yōu)點。

3.3 控制策略

永磁同步電機的調(diào)速主要通過改變供電電源的頻率來實現(xiàn)。目前常用的變頻調(diào)速方式有轉(zhuǎn)速閉環(huán)恒壓頻比控制（v/f）、轉(zhuǎn)差頻率控制、基于磁場定向的矢量控制（Vector Control）以及直接轉(zhuǎn)矩控制（Direct Torque Control）。

實際應(yīng)用中應(yīng)當(dāng)根據(jù)性能要求采用相應(yīng)的控制策略，以獲得最佳性能。由于卓越的性能，永磁同步電動機已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域，特別在混合動力汽車領(lǐng)域。

4 驅(qū)動系統(tǒng)Matlab/Simulink仿真研究

4.1 驅(qū)動系統(tǒng)仿真模型

如圖1所示。

4.2 仿真結(jié)果

使用控制，給定轉(zhuǎn)速設(shè)置為，負(fù)載給定為帶載啟動，在時突加負(fù)載。仿真結(jié)果如圖2所示。

從轉(zhuǎn)速響應(yīng)曲線中可以看出，轉(zhuǎn)速在啟動后，經(jīng)過大約0.03 s后基本達(dá)到穩(wěn)定，突加負(fù)載后0.01 s后達(dá)到穩(wěn)定，轉(zhuǎn)速響應(yīng)較為理想。轉(zhuǎn)矩響應(yīng)較為波動在左右，較為平穩(wěn)。

5 結(jié)語

該文僅在理論上和算法上進(jìn)行了研究仿真，并未具體設(shè)計控制系統(tǒng)電路?；旌蟿恿ζ囋跈C械結(jié)構(gòu)和負(fù)載類型上有其特殊的特點，應(yīng)用于混合動力汽車的交流控制系統(tǒng)還需要做很多的適應(yīng)性的研究。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳家瑞.汽車構(gòu)造[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005（1）：58-63.

[2] 王保華，王偉明，張建武，等.并聯(lián)混合動力汽車控制策略比較研究[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報，2006（2）：81-84.

[3] 張威.Stateflow邏輯系統(tǒng)建模[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2007：41-46

[4] 房立存，秦世引.混合動力電動汽車最優(yōu)控制與實例仿真[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報，2007（1）：47-51.endprint

摘 要：混合動力汽車作為解決汽車節(jié)能、降低排放的措施，已廣泛受到關(guān)注。電機驅(qū)動系統(tǒng)作為混合動力汽車中一個重要的部分也作為重要的研究對象。該文以混合動力汽車中的動力系統(tǒng)永磁同步電機控制系統(tǒng)作為研究對象。對各種可適用于混合動力汽車的牽引電機特性進(jìn)行了比較，選擇了永磁同步電機作為混合動力汽車的驅(qū)動電機。然后在Matlab/Simulink下建立應(yīng)用于混合動力汽車的永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)仿真模型，并對仿真結(jié)果做分析研究。

關(guān)鍵詞：混合動力汽車 永磁同步電機 驅(qū)動系統(tǒng) 仿真

中圖分類號：T34M8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（c）-0020-02

電動汽車是電動車輛的一種，是指由車載電源提供全部或部分動力。主要包括純電動汽車和混合動力電動汽車?；旌蟿恿﹄妱悠囀且詢?nèi)燃機為主、蓄電池為輔的汽車。由于性價比不高，混合動力型汽車不會作為主流產(chǎn)品。

1 混合動力汽車的發(fā)展

1.1 世界混合動力汽車的總體發(fā)展現(xiàn)狀

德國奔馳、日本豐田、美國通用等具備強大技術(shù)優(yōu)勢的汽車企業(yè)，對于全球汽車業(yè)最大課題——能源與環(huán)境的對策在近年來殊途同歸：近期，努力完善混合動力車；長遠(yuǎn)邁出氫動力燃料電池車從概念車向商品化的步伐。

目前全球汽車用的鎳氫電池主要是日本松下、三洋公司壟斷。

1.2 我國混合動力汽車的發(fā)展現(xiàn)狀

2012年7月18日，由蓋世汽車研究院主辦的主題為“中國將迎來混合動力爆發(fā)期？”的圓桌論壇活動在北京舉行。在《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)劃（2012—2020）》出臺后，關(guān)于汽車新能源和混合動力節(jié)能汽車的討論激烈開展。

國內(nèi)公司長沙科霸的電池正極負(fù)極片已完全通過豐田嚴(yán)苛驗證，正式進(jìn)入豐田采購階段。公司已進(jìn)入了豐田的供應(yīng)鏈，未來將分享豐田汽車混動的全球銷量的增長。

2 混合動力汽車分類及結(jié)構(gòu)原理

混合動力車是指同時裝備兩種動力來源——熱動力源與電動力源的汽車。目前混合動力總成一般以動力傳輸路線分類，可分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式三種。

2.1 串聯(lián)式動力

它由發(fā)動機、發(fā)電機和驅(qū)動電動機三大動力總成組成，它們采用“串聯(lián)”的方式組成驅(qū)動系統(tǒng)。在車輛行駛之初，蓄電池組處于電量飽和狀態(tài)，其能量輸出可以滿足車輛要求，輔助動力系統(tǒng)不需要工作，蓄電池輸出的直流電經(jīng)控制器變?yōu)榻涣麟姾蠊┤腧?qū)動電動機、驅(qū)動電動機輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)變速器、傳動軸及驅(qū)動橋驅(qū)動車輪。蓄電池組電量低于60%時，輔助動力系統(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。當(dāng)車輛能量需求較大時，輔助動力系統(tǒng)與蓄電池組同時為驅(qū)動系統(tǒng)提供能量，發(fā)動機—發(fā)電機組產(chǎn)生的交流電經(jīng)整流器變?yōu)橹绷麟姾碗姵剌敵龅闹绷麟娊?jīng)控制器變?yōu)榻涣麟姾蠊┤腧?qū)動電動機。由于蓄電池組的存在，使發(fā)動機工作在一個相對穩(wěn)定的工況，使其排放得到改善。

2.2 并聯(lián)式動力

并聯(lián)式混合動力汽車的組成：發(fā)動機；電動機/發(fā)動機；機械傳動系統(tǒng)；驅(qū)動電動機；逆變器；蓄電池組。是由發(fā)動機與電動機、發(fā)動機或驅(qū)動電機兩大動力總成組成。它們采用“并聯(lián)”的方式組成驅(qū)動系統(tǒng)。電動機的動力要與車輛驅(qū)動系統(tǒng)相結(jié)合，可以：（1）在發(fā)動機輸出軸處進(jìn)行組合；（2）在變速器（包括驅(qū)動橋）處進(jìn)行組合；（3）在驅(qū)動橋處進(jìn)行組合。驅(qū)動模式為：①以發(fā)動機驅(qū)動為基本驅(qū)動模式，獨立驅(qū)動后驅(qū)動輪；②驅(qū)動電動機為輔助驅(qū)動模式，能獨立驅(qū)動前驅(qū)動輪。

2.3 混聯(lián)式動力

混聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)是串聯(lián)式與并聯(lián)式的綜合。三種混合動力電動汽車中混聯(lián)式是最優(yōu)的?；旌蟿恿ζ囋诎l(fā)達(dá)國家已經(jīng)日益成熟，有些已經(jīng)進(jìn)入實用階段。

3 混合動力汽車電力驅(qū)動系統(tǒng)

3.1 優(yōu)點

車輛啟動或停止時，只有電動機運行。達(dá)到一定車速時，發(fā)動機啟動介入工作，因此，發(fā)動機一直保持在最佳工況狀態(tài)。在并聯(lián)混合動力車中，當(dāng)需要更大驅(qū)動力時，電動機和發(fā)動機還可以協(xié)同驅(qū)動車輛?；旌蟿恿ο到y(tǒng)可以使得小排量發(fā)動機汽車動力性好，排放更優(yōu)，同時油耗也可以有所降低。

同時降低環(huán)境污染，提高電能使用效率（利用晚上富余低價電能），對用戶來說，就是使用成本下降，理想情況下，每百公里用油電混合車輛，綜合油耗能降低到2 L左右。

3.2 混合動力汽車電機的選擇

從性價比來看，選用原則為體積小、重量輕的高效電機。其主要的電機驅(qū)動系統(tǒng)有直流電機調(diào)速系統(tǒng)、感應(yīng)電機調(diào)速系統(tǒng)、永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)和開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)。隨著高性能永磁材料、電力電子技術(shù)、大規(guī)模集成電路和計算機技術(shù)的發(fā)展，永磁同步電機（PMSM）的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、高動態(tài)性能、大范圍的調(diào)速或定位控制，永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的研究已成為中小容量交流伺服系統(tǒng)研究的重點之一。

在交流驅(qū)動系統(tǒng)的研究工作中，美國GM公司與Unique Mobility公司曾聯(lián)合對峰值功率100 kW的異步電機和永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)做過比較，如表1所示。

從表1中可以看出，永磁電機在功率密度、效率等性能方面均優(yōu)于異步電機，特別是稀土永磁直流電機具有結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠；體積小，質(zhì)量輕；損耗小，效率高；電機的形狀和尺寸可以靈活多樣等顯著優(yōu)點。

3.3 控制策略

永磁同步電機的調(diào)速主要通過改變供電電源的頻率來實現(xiàn)。目前常用的變頻調(diào)速方式有轉(zhuǎn)速閉環(huán)恒壓頻比控制（v/f）、轉(zhuǎn)差頻率控制、基于磁場定向的矢量控制（Vector Control）以及直接轉(zhuǎn)矩控制（Direct Torque Control）。

實際應(yīng)用中應(yīng)當(dāng)根據(jù)性能要求采用相應(yīng)的控制策略，以獲得最佳性能。由于卓越的性能，永磁同步電動機已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域，特別在混合動力汽車領(lǐng)域。

4 驅(qū)動系統(tǒng)Matlab/Simulink仿真研究

4.1 驅(qū)動系統(tǒng)仿真模型

如圖1所示。

4.2 仿真結(jié)果

使用控制，給定轉(zhuǎn)速設(shè)置為，負(fù)載給定為帶載啟動，在時突加負(fù)載。仿真結(jié)果如圖2所示。

從轉(zhuǎn)速響應(yīng)曲線中可以看出，轉(zhuǎn)速在啟動后，經(jīng)過大約0.03 s后基本達(dá)到穩(wěn)定，突加負(fù)載后0.01 s后達(dá)到穩(wěn)定，轉(zhuǎn)速響應(yīng)較為理想。轉(zhuǎn)矩響應(yīng)較為波動在左右，較為平穩(wěn)。

5 結(jié)語

該文僅在理論上和算法上進(jìn)行了研究仿真，并未具體設(shè)計控制系統(tǒng)電路?；旌蟿恿ζ囋跈C械結(jié)構(gòu)和負(fù)載類型上有其特殊的特點，應(yīng)用于混合動力汽車的交流控制系統(tǒng)還需要做很多的適應(yīng)性的研究。

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