混合动力汽车电驱动系统概述

1.混合动力汽车电驱动系统的特点

混合动力汽车是利用电驱动作为辅助动力，来降低燃料的消耗，实现低污染，或在纯电动驱动模式时实现零污染。混合动力汽车上电驱动系统的工作条件及其工作模式与传统电动机相比有着很大的区别，这些区别使得工业电动机不适合在汽车上使用。相对于传统工业电动机而言，混合动力汽车上所使用的电驱动系统一般有以下特点：

①混合动力汽车上所使用的电机的响应性能要求更高。混合动力汽车上的电机往往要求频繁起停、频繁加减速以及频繁切换工作模式（作为电动机使用时驱动汽车，作为发电机使用时实现能量回收及发电）。

②混合动力汽车电驱动系统具有体积小、质量轻、功率密度和工作效率高等性能，这是因为汽车内部空间有限。

③相对于传统电机而言，混合动力汽车的电机具有更高的可靠性、抗振性和抗干扰性。混合动力汽车电驱动系统的工作环境更为恶劣，干扰更大。

④传统电动机一般工作在额定功率附近，而混合动力汽车电动机的工作范围相对较宽，且由于混合动力汽车上电机工作模式的特殊性（工况经常处于动态变化中），额定功率这个参数对于混合动力所使用的电动机而言没有特别大的意义，所以对其额定功率的要求并不严格。而在高效工作区间，这个参数则更为实际和重要。

⑤在供电方式上，传统电机由常规标准电源供电，而混合动力汽车用电机所使用的电能来源于蓄电池，且由功率变换器直接供给。另外电机的使用电压及形式并不确定，从减少功率损耗及降低电动机逆变器成本的角度而言，一般倾向于使用较高的电压。

2.混合动力汽车驱动电动机的种类

传统电动机的种类很多，用途广泛，功率的覆盖面非常大。相对而言，混合动力汽车所采用的电动机种类较少，功率覆盖面也较窄。

混合动力汽车最早采用了控制性能好和成本较低的直流电动机。随着电子技术、机械制造技术和自动控制技术的发展，直流电动机逐步被性能更加优越的交流电动机、永磁电动机和开关磁组电动机所取代。现今混合动力汽车所采用的电动机种类如图1-7所示。

图1-7 现代混合动力汽车所采用的各种电动机

3.混合动力汽车对电动机性能的基本要求

混合动力汽车驱动电动机的主要参数为：电动机类型、额定电压、机械特性、效率、尺寸参数、质量参数、可靠性和成本等。表1-1所示为现今混合动力汽车所采用的各种电动机的基本性能比较。此外，电动机所配置的电子控制系统和驱动系统，也会影响驱动电动机的性能。(www.xing528.com)

表1-1 各种电动机的基本性能比较

（续）

①在允许的范围内，尽可能采用高电压。这样可以减小电动机和导线等的尺寸，特别是可以降低逆变器的造价。

②高转速。电动汽车所采用的感应式电动机的转速可以达到8000～12000r/min。高转速电动机的体积较小，质量较轻，有利于降低混合动力汽车的整车装备质量。

③质量轻。电动机采用铝合金外壳，以降低电动机的质量，各种控制装置和冷却系统的质量等也要求尽可能轻。

④电动机应具有较大的起动转矩和较大范围的调速性能。大的起动转矩和大范围的调速性能使混合动力汽车具有良好的起动性能和加速性能，以获得所需要的起动、加速、行驶、减速、制动等的功率与转矩。

⑤电动机具有自动调速功能。装备自动调速功能电动机的车辆可以减轻驾驶人的操纵强度，提高驾驶的舒适性，并且能够达到与内燃机汽车加速踏板同样的控制响应。

⑥电驱动系统应效率高、损耗低，并在车辆减速时能实现再生制动将制动能量回收。再生制动回收的能量一般可达到总能量的10%～15%。

⑦电动机的工作电压可以达到300V以上，其电气系统和控制系统的安全性都必须符合国家（或国际）有关车辆电气控制的安全性能的标准和规定，装备有高压保护设备。

除了上面所述的这些以外，电驱动系统还要求可靠性好、耐温和耐潮性能强、运行时噪声低、能够在较恶劣的环境下长时间工作、结构简单、适合大批量生产、使用维修方便、价格便宜等。