第1章　混合动力汽车的基础知识

1.1　混合动力汽车概述

1.1.1　混合动力汽车的定义与特点

1.1.1.1　混合动力汽车的定义

从广义上说，混合动力汽车是指拥有至少两种动力源，使用其中一种或多种动力源提供部分或者全部动力的车辆，也称为复合动力汽车。在现今的实际生活中，混合动力汽车多数是指采用传统的内燃机和电动机作为动力源，通过混合使用热能与电力两套动力系统的汽车。

使用的内燃机既有柴油机又有汽油机，所以可以使用传统汽油或者柴油，也有的发动机经过改造使用其他替代燃料，如压缩天然气、丙烷和乙醇燃料等。使用的电力系统中包括高效强化的电动机、发电机和蓄电池。图1-1所示为混合动力电驱动系统的概念示意图，以及可能的各种动力流通路。

混合动力电驱动系统通过被采用的动力系统向载荷供应其动力。在由汽油（柴油）机[发动机动力系统（1）]与蓄电池-电动机[发动机动力系统（2），也称电力系统（2）]混合集成的情况下，与载荷需求相配合的由两动力系统运作的有效模式共包括九种，分别如下。

①发动机动力系统（1）单独向载荷提供动力。这一模式是单发动机驱动模式，可应用在蓄电池组近乎完全放电而发动机没有剩余功率给蓄电池组充电的情况，也可应用于蓄电池组已经完全充电而发动机可以供应足够的动力去满足车辆动力需求的情况。

②电力系统（2）单独向载荷提供动力。这一模式是纯粹的电驱动模式，其中发动机是关闭的。此种模式可应用在发动机无法有效运行的场合，如极低速状态，或在禁止排放的区域内行驶的场合。

③发动机动力系统（1）和电力系统（2）两者都向载荷提供动力。这一模式是混合牵引模式，可应用在需要大量动力供给的情况，如当急剧加速或爬陡坡时。

④电力系统（2）由载荷获得功率（再生制动）。这一模式是再生制动模式，借助于电动机运行在发电机状态，车辆的动能或位能得以回收。回收的能量储存在蓄电池组，并在以后重复利用。

⑤电力系统（2）从发动机动力系统（1）中获得功率。这一模式是发动机向蓄电池组充电的模式，此时车辆处于停止、惯性滑行或小坡度下坡运行状态，没有动力应用于载荷或来自载荷。

⑥电力系统（2）从发动机动力系统（1）和载荷中同时获得功率。这一模式是同时存在再生制动与内燃机向蓄电池组充电的模式。

⑦发动机动力系统（1）同时向载荷和电力系统（2）提供动力。这一模式是发动机驱动车辆并同时向蓄电池组充电的模式。

⑧发动机动力系统（1）向电力系统（2）提供功率，同时电力系统（2）向载荷提供动力。这一模式是发动机向蓄电池组充电，同时蓄电池组向载荷供应功率的模式。

⑨发动机动力系统（1）向载荷提供动力，同时载荷向电力系统（2）提供功率。这一模式是借助于车辆的质量，来自于热机的动力流进入蓄电池组的模式。

在混合动力汽车中，稳定的功率可由内燃机、斯特林发动机或燃料电池等提供。由于动态功率取自动态功率源，因此所采用的内燃机或燃料电池比单动力系统设计中的内燃机或燃料电池要小得多，于是就能令其稳定地运行在最佳效率区。动态功率可通过配置蓄电池组的电动机、超级电容器组或飞轮组（机械蓄电池组）提供，或由它们组合配置提供。

1.1.1.2　混合动力系统的主要部件

（1）发动机　内燃机是现今汽车应用的最主要动力装置。在可预见的将来，它将仍是主要的汽车动力装置。在混合动力汽车中，内燃机也将是主要电源的第一选择。然而，混合动力汽车的工作和传统汽车有所不同，混合动力汽车中的发动机需较长时间以高功率运转，而不需频繁变换功率输出。到目前为止，专为混合动力汽车设计和控制的发动机系统还没有得到充分的开发。

混合动力汽车可以广泛地采用四冲程内燃机（包括汽油机和柴油机）、二冲程内燃机（包括汽油机和柴油机）、转子发动机、燃气轮机和斯特林发动机等。通常转子发动机和燃气轮机的燃烧效率比较高，排放也比较洁净，采用不同的发动机即可组成不同的混合动力汽车。

（2）电动机　混合动力汽车的电动机作为辅助动力来降低燃料的消耗并实现低污染，或在纯电动驱动模式时实现“零污染”。混合动力汽车上电动机的工作条件及其工作模式和传统电动机相比有着很大的区别，这些区别使工业电动机不适于汽车使用。混合动力汽车可以采用直流电动机、交流感应电动机、永磁电动机以及开关磁阻电动机等。随着混合动力汽车的发展，直流电动机已经很少使用，多数采用了感应电动机和永磁电动机，开关磁阻电动机的应用也得到重视，还可以采用特种电动机为混合动力汽车的驱动电动机，应用不同的电动机就可以组成不同的混合动力汽车。

（3）电池　混合动力汽车具有两个蓄电池系统：一个是12V直流蓄电池系统，它主要是为车上常规的用电器提供电压；另一个是电压更高的直流蓄电池系统，它经过DC-DC转换器将直流转换后给电机提供交流电能，同时它还将存储电机发电所产生并经DC-DC转换器转换后的直流电。高压直流蓄电池系统储电量和电压随着混合动力系统的要求而变化。混合动力汽车的高压直流蓄电池从36V至600V以上不等，所有混合动力设计采用串联连接的蓄电池都是为获取所需的直流电源电压。

（4）混合动力控制系统　在混合动力汽车上普遍采用以计算机为核心的现代计算机技术及自动控制技术，各种智能控制系统包括自适应控制技术、模糊控制技术、专家控制系统、神经网络控制系统等，它们逐步应用到混合动力汽车上，使混合动力汽车更加安全、节能、环保和舒适。

混合动力汽车控制系统的功能如下。

①使混合动力汽车的动力性能可以达到或接近现代内燃机汽车的水平，逐步实现混合动力汽车的实用化。

②最大限度地发挥了电动机驱动的辅助作用，使混合动力汽车的燃油消耗量尽可能降低，实现发动机的节能化。目前混合动力汽车油耗已经达到3L/100km左右的水平。

③在环保方面，实现“超低污染”的环保标准。

④在混合动力汽车上实现对发动机驱动系统以及对电动机驱动系统的双重控制。发动机与电动机的动力系统应进行最有效的组合，实现最佳匹配与高效利用，能够回收再生制动能量，延长车辆的行驶里程，改进混合动力汽车的环保性能。

⑤在操纵装置和操纵方法上继承或沿用内燃机汽车主要的操纵装置和操纵方法，适应驾驶员的操作习惯，使操作简单化和规范化。

⑥在整车控制系统中，采用全自动、机电一体化控制系统，达到安全、可靠、节能、环保及控制灵活的目的。

1.1.1.3　混合动力汽车的优缺点

（1）混合动力汽车的优点

①混合动力汽车按平均需用的功率来确定发动机的最大功率，这时处于油耗低、污染少的最优工况下工作。需要大功率但发动机功率不足时，由蓄电池来供应；负荷少时，多出来的功率可给蓄电池充电，因为发动机可持续工作，蓄电池又可以不断得到充电，所以其行程和普通汽车一样。

②由于有了蓄电池，可以十分方便地回收制动时、下坡时、怠速时的能量。

③在繁华市区，可关闭发动机，由蓄电池单独驱动，实现“零”排放。

④发动机可以非常方便地解决空调、取暖、除霜耗能大等纯电动汽车遇到的难题。

⑤可以利用现有的加油站加油，不必再投资。

⑥可让蓄电池保持在良好的工作状态，不发生过充电和过放电，延长其使用寿命，降低成本。

（2）混合动力汽车的缺点　混合动力汽车包括两套动力，各自有各自的管理控制系统，结构更复杂，技术更难，成本更高。

1.1.2　混合动力汽车的发展状况

20世纪90年代以来，世界各国对保护环境的呼声日益高涨，各种各样的电动汽车脱颖而出，但是目前的电池技术问题阻碍了电动汽车的应用，因为电池的能量密度与汽油相比差上百倍，远未达到人们所要求的数值。专家预测在未来10年内电动汽车还无法取代燃油发动机汽车（除非燃料电池技术有重大突破）。

现实迫使工程师们开发了一种混合动力装置（HEV）的汽车。所谓混合动力装置就是将电动机和辅助动力单元组合在一辆汽车上作驱动力，辅助动力单元实际上是一台小型燃料发动机或动力发电机组。形象一点说，就是将传统发动机尽可能做小，让一部分动力由电池-电动机系统承担。这种混合动力装置既发挥了发动机持续工作时间长、动力性好的优点，又能够发挥电动机无污染、低噪声的好处，二者“并肩战斗”，取长补短，汽车的热效率可以提高10%以上，废气排放可改善30%以上。作为一项崭新的技术，自20世纪90年代初以来，混合动力汽车的开发得到了美国、日本及欧洲很多发达国家的高度重视，并已取得了一些重大的成果和进展。下面介绍当前世界各国混合动力汽车的技术发展状况。

（1）国外混合动力汽车的技术发展状况

①20世纪90年代，美国斥巨资组织各大汽车公司及有关部门积极开展混合动力汽车的研究工作。1993年提出了旨在开发新一代高效节能汽车的PNGV计划。美国先进项目局（ARPA）在1993年订立电动汽车和混合动力汽车项目，出资2500万美元研究EV和PEV技术。1994年ARPA项目投资已经增加到4600万美元。美国能源部与三大汽车公司在1993年签订了混合动力电动汽车开发合同，进行为期5年的研发工作，并在1998年北美国际汽车展上展出了样车。随着PNGV计划的实施，美国三大汽车公司进行了一系列的整车技术开发与研制的工作。

1990年，美国通用汽车公司在洛杉矶展出“冲击”牌电动轿车，就是人们常说的EV1电动轿车。其时速可达128km/h（采用了电子限速，曾创下了292.8km/h的电动汽车车速纪录），0～96km/h加速时间小于9s，高速公路行驶一次充电续驶里程达到144km，电池剩余容量即荷电状态（SOC）为15%，采用车载充电机充电时间是15h，而采用固定充电机充电时间只有3h。EV1成为现代电动汽车的典范。通用汽车公司在推出电动汽车EV1的同时，也致力于串联式混合动力汽车与并联式混合动力汽车的研制，他们以原来的产品EV1为基础，在1998年开发了EV1型4座混合动力汽车，并于2000年11月开发出混合动力皮卡车，并且在美国多个城市进行了商业试运行，到2008年年底，通用汽车公司在北美地区拥有8款混合动力汽车，其中，通用君越混合动力ECO-Hybrid已于2008年9月在我国开始销售。

福特汽车公司已经开发出福行P2000型5座并联式混合动力汽车，福特汽车公司新开发出的“优异2010”概念车试验平台的性能已经达到了PNGV计划的部分目标，同时福特又在2003年推出了汽油机与电动机共同驱动的混合动力小型运动车Escape，曾多次加冕美国月销量冠军。

1998年1月，克莱斯勒汽车公司宣布开发出道奇“无畏”WSX2串联式混合动力汽车。1997年由美国国家航空航天局（NASA）Lewis中心、俄亥俄州政府与工业界、大学等9个单位合作，开发出串联式电动喷气涡轮混合动力大客车。

②从目前世界范围内的整个形势来看，日本是电动汽车技术发展速度最快的少数几个国家之一，尤其是在发展混合动力汽车方面，日本居世界领先地位。目前，世界上可以批量产销混合动力汽车的企业，只有日本的丰田与本田两家汽车公司。

1997年12月，丰田汽车公司首先在日本市场上推出了世界上第一款批量生产的混合动力轿车普锐斯，2000年起就在北美、欧洲及世界各地公开发售。到了2001年，丰田汽车公司又在日本推出了Ectima混合动力小货车及使用弱混合动力的皇冠豪华小轿车和Dyna混合动力轻型货车。在实现低排放的前提下，为了提高车辆的动力性，2003年丰田汽车公司将新一代的混合动力系统引入了第二代的普锐斯。2005年丰田汽车公司把这套系统的使用范围扩展到了对动力性能要求更高的SUV车型上——雷克萨斯RX400h（日本名为Harrier Hybrid）及Highander Hybrid（日本名为Kluger Hybrid）。丰田汽车公司第三代普锐斯于2009年年初在底特律车展上亮相，并在5月18日开始在日本各地发售。第三代普锐斯搭载阿特金森循环1.8L 4缸发动机，代替旧款的1.5L发动机，最大功率为98hp ，比旧款提高22hp，转矩为142N·m，比旧款增加31N·m，加上电动机动力，整车最大功率是134hp，低速转矩进一步提升，这也意味着低速时可以获得更好的燃油经济性，百公里加速时间比旧款提高1s，只需9.8s。丰田第三代普锐斯提供4种驾驶模式：Normal是正常模式；EV-Drive模式允许驾驶者在低速状态下单纯依靠电力行驶约1.6km；Power（动力）模式提高油门灵敏度，使驾驶感向跑车趋近；Eco模式则能够帮助驾驶员获得最佳的燃油经济性。第四代普锐斯百公里油耗仅为2.5L。

继丰田普锐斯混合动力汽车成功推向市场后，本田汽车公司也开发了自己的混合动力汽车产品，目前本田汽车公司主要销售两个品牌，一个是1999年推出的Insight，另一个是2001年推出的Civic，并实现了在北美与日本市场上的销售。截至2008年年底，本田汽车公司混合动力车型的累计销量达到约30万辆，2009年2月6日，全新款Insight登陆日本市场。本田汽车公司还在混合动力车的开发上，通过研究新型发动机、镍-氢蓄电池等追求动力高效化；通过开发新型轻质铝车身、树脂油箱等谋求车辆的轻型化，使汽车达到每升汽油可行驶35km的世界最高水平，并且使汽车尾气排放达到世界要求最严格的标准。

1995年5月日产汽车公司开发了能够使续驶里程增加1倍的串联式混合动力微型轿车。同年9月日产汽车公司又研发出使耗油量降低一半，并且可以批量生产的并联式混合动力汽车系统。日野汽车公司在1997年12月开发出柴油机/电动机并联式混合型系统的客车。日本富士重工将研制微型混合动力汽车作为自己的主攻目标。三菱电机公司已开发出轻型串联式混合动力卡车。

③欧洲也正在积极进行混合动力汽车的开发、研制及推广工作，法国雷诺公司研制的VERT与HYMME两款混合动力汽车已在法国接受10000km的运行试验，并在1998年研制出电动汽油两用车，这种电动汽油两用车前部安装一台汽油发动机，2台7kW电动机装在两个后轮上。瑞典沃尔沃公司也开发出基于沃尔沃FL6卡车改装的混合动力汽车，最高车速达90km/h。德国已有几十辆混合动力大客车在斯图加特与威塞尔市运行。德国开发的并联式混合动力车DUO已小批量生产。

在各大汽车公司纷纷推出具有各自特色的混合动力汽车的同时，以日本作为主导的混合动力汽车产业格局将被打破，混合动力汽车将逐渐成为各大汽车公司在国际市场上竞争的主流产品。

（2）我国在混合动力汽车领域的开发动态　我国在“八五”和“九五”期间均有计划地开展了电动汽车的关键技术攻关和整车研制工作，在此基础上也进行了混合动力汽车的若干技术领域的开发。

清华大学1995年即开始研究混合动力汽车关键技术和系统及理论。目前我国各大汽车集团均在进行混合动力电动汽车研发，多数以混合动力电动客车为主，这种研发方向符合我国国情，有助于我国电动汽车的研究发展。一汽集团研发的红旗HQ3在2006年投产；东风汽车集团的混合动力公交车已于2005年7月完成最终产品定型，样车试验并通过验收；长安汽车集团具有完全自主知识产权的羚羊混合动力电动车已经产出样车，其装备混合动力技术的长安CV9已经下线；奇瑞汽车集团成立了国家节能环保汽车工程技术研究中心，在2006年下半年重点推出第一自主品牌真正意义上的混合动力汽车——代号是“BSG”的混合动力车。广州本田汽车公司更是紧跟丰田汽车公司的步伐，也在2006年下半年推出国产雅阁混合动力车。上汽集团和通用汽车公司签署协议，联手开发混合动力轿车与公交客车。中兴汽车公司和美国在“汽车混合动力技术、转子发动机技术及飞行汽车技术”等方面有着雄厚的技术实力的梅尔莱普顿集团签订了合作意向书，正式介入“油汽混合动力技术”领域。2007年11月底，10辆奇瑞BSG（带驱动起动机）混合动力轿车率先销售到奇瑞出租车公司，小批量投放出租车市场；2007年12月13日，长安汽车集团自主研发了首款量产杰勋牌混合动力汽车。与此同时，新能源汽车作为未来汽车的主要发展方向，国家一直给予了支持与鼓励。

1.1.3　混合动力汽车的类型

（1）按结构分类　目前世界各国研究开发的混合动力汽车有不同的结构形式，根据其动力传动系统的配置及组合方式不同，分为串联式、并联式、混联式及复合式4种形式。

①串联式混合动力系统。图1-2所示为串联式混合动力系统的示意图。串联式混合动力系统的关键特征是在功率变换器中两个电功率被加在一起。该功率变换器起电耦合器的作用，控制从蓄电池组和发电机至电动机的功率流，或反向控制从电动机至蓄电池组的功率流。燃油箱、发动机和发电机组成基本能源，而蓄电池组则起到能量缓冲器的作用。

②并联式混合动力系统。图1-3所示为并联式混合动力系统的示意图。它的关键特征是在机械耦合器中两个机械功率被加在一起。发动机是基本能源设备，而蓄电池组与电动机驱动装置则组成能量缓冲器。这时，功率流仅受动力装置——发动机和电动机所控制。

③混联式混合动力系统。图1-4所示为混联式混合动力系统的示意图。这一构造的显著特征是使用了两个功率耦合器——机械的和电气的耦合器。实际上，这一构造是串联式与并联式结构的组合，它具有两者的主要特性，而且相比于串联式或并联式的单一结构，拥有更多的运行模式。从另一方面而言，它的结构相对地更为复杂，且多半成本较高。

④复合式混合动力系统。图1-5所示为典型复合式混合动力系统的示意图。它具有和混联式相似的结构。唯一的差异在于电耦合功能由功率变换器转移至蓄电池组，并且在电动机/发电机组和蓄电池组之间加入了一个功率变换器。

上述分类在科学意义上并不是十分清晰，容易引起混淆。实际上，混合动力汽车中，在驱动系统内存在着两类能量流：一类为机械能量流；另一类为电能量流。在功率交汇点处，始终以同一类功率形式，即机械的或电气的功率形式，而不是呈现着两个功率的相加或将一个功率分解成两个功率。这样，或可由功率耦合或解耦特性来更准确地定义混合动力汽车电力驱动系统的构造，如机械耦合驱动系统、电气耦合驱动系统以及机械-电气耦合驱动系统。

（2）按混合程度分类　根据在混合动力系统中，电机的输出功率在整个系统输出功率中占的比重，即混合度的不同，混合动力系统还可分为微混合动力系统、轻混合动力系统、中混合动力系统、全混合动力系统以及插电混合动力系统5种类型，它们的电力/燃油所占比例如图1-6所示。

①微混合动力系统（BSG系统）。该系统在传统发动机的起动机（通常为12V）上加装了带驱动起动机（BSG）。该电机是发电机-起动机一体式电机，用来控制发动机的启动和停止，从而取消了发动机的怠速，降低了油耗与排放。从严格意义上说，微混合动力系统的汽车不属于真正的混合动力汽车，由于它的电机并没有为汽车行驶提供持续的动力。在微混合动力系统里，电机的电压一般有两种——12V和42V，其中42V主要用于柴油混合动力系统。微混合动力系统的代表车型是PSA汽车公司的混合动力版C3与丰田汽车公司的混合动力版Vitz。

②轻混合动力系统（ISG系统）。该系统采用了电动机-发电机一体化（ISG）技术。与微混合动力系统相比，轻混合动力系统除了可以实现用发电机控制发动机的启动和停止外，还能够实现：在减速和制动工况下，对部分能量进行回收；在行驶过程中，发动机等速运转，发动机产生的能量能够在车轮的驱动需求和发电机的充电需求之间进行调节。轻混合动力系统的混合度通常在20%以下。轻混合动力系统的代表车型是通用汽车公司的混合动力皮卡车。

③中混合动力系统。该系统同样采用了ISG系统，但和轻混合动力系统不同的是使用了高压电机。另外，中混合动力系统还增加了一个功能：在车辆处于加速或大负荷工况时，电动机可以辅助驱动车轮，从而补充发动机本身动力输出的不足，从而提高了整车的性能。这种系统的混合程度能够达到30%左右，技术已经成熟，应用比较广泛。中混合动力系统的代表车型为本田汽车公司旗下混合动力的音赛特、雅阁和思域等车型。

④全混合动力系统。该系统采用了272～650V的高压起动机，混合程度更高。与中混合动力系统相比，全混合动力系统的混合度能够达到50%以上。技术的发展将使全混合动力系统慢慢成为混合动力技术的主要发展方向。全混合动力系统的代表车型为丰田汽车公司的普锐斯和未来的Estima。

⑤插电混合动力系统。该系统是一种将纯电动系统与现有混合动力系统相结合的产物。因为车辆带有外接插入式充电系统，车辆可以单独依靠电动机行驶较长的距离，将内燃机的工作比例进一步缩小，提供更好的节油比例，但可能消耗一定的电能。同时，又解决了目前纯电动汽车续驶里程短的问题。但随着电池技术的发展，插电式混合动力系统只是一种过渡方案。

1.1.4　动力融合技术

术语“POWERSPLIT”用于描述电动机和内燃机的能量输出融合在一起的设计方式，一般这两种能量在变速箱中融合，如图1-7所示。

在典型的POWERSPLIT设计中，电动机速度一般决定了输出比，这种类型的变速箱称为电动无级变速箱（EVT）。POWERSPLIT还可以进一步细分为输入分离、输出分离以及组合分流模式，如图1-8所示。

在对混合动力汽车进行定义时，POWERSPLIT类型混合动力设计还用到术语“单模式”与“双模式”。单模式混合动力是指EVT中具有单个连续可变速比宽度，双模式混合动力是指具有两个连续可变速比宽度。

POWERSPLIT混合动力变速器将串联与并联动力传输路径结合在一起，将内燃机与电动机的能量通过齿轮组分流使用，如图1-9所示。POWERSPLIT系统具有单个连续无级变速传动比范围，目前通用汽车公司不提供单模式POWERSPLIT HEV。

双模式混合动力变速器可以在两个连续无级变速传动比范围内工作，其原理是通过使用离合器与多个行星齿轮组，使GM双模式混合动力变速器可工作在输入分离或者组合分流模式。

两种齿轮传动比使GM双模式HEV系统比单模式动力融合HEV系统拥有更高的系统效率。GM双模式混合动力变速器的电动机尺寸可以设计得更小，且电能要求更低。

1.1.5　控制系统

在混合动力汽车上普遍采用以计算机为核心的现代计算机技术与自动控制技术，各种智能控制系统包括自适应控制技术、模糊控制技术、专家控制系统、神经网络系统等也渐渐应用到混合动力汽车上，使混合动力汽车更加安全、节能、环保和舒适。

（1）混合动力汽车控制系统的功能

①使混合动力汽车的动力性能接近或达到现代内燃机汽车的水平，逐渐实现混合动力汽车的实用化。

②最大限度发挥电动机驱动的辅助作用，使混合动力汽车的燃油消耗量尽可能降低，实现发动机的节能化。

③在环保方面，达到“超低污染”的环保标准。

④在混合动力汽车上实现多能源动力控制，对内燃机驱动系统及电动机驱动系统实现双重控制是混合动力汽车的关键控制技术。发动机和电动机的动力系统应进行最有效的组合和实现最佳匹配，发动机和驱动系统、电动机和驱动系统均能具有高效率，能够回收再生制动能量，延长混合动力汽车的行驶里程，改进混合动力汽车的节能性。

⑤在操纵装置与操纵方法上继承或沿用内燃机汽车主要的操纵装置和操纵方法，适应驾驶员的操作习惯，使操作简单化和规范化，在整车控制系统中，使用全自动、机电一体化控制系统，达到安全、可靠、节能、环保和灵活的目的。

混合动力汽车一般是内燃机汽车的替代和延伸，继承并沿用了很大一部分内燃机汽车的传动系统，保留了人们已经习惯的内燃机汽车的操纵装置，包括发动机控制装置加速踏板（控制发动机的节气门和电动机）、制动踏板（机械式ABS制动和控制制动反馈）及离合器、自动离合器、变速器的操纵装置等，由这些操纵装置发出控制信号，通过以计算机CPU作为核心的中央控制器和各种控制模块，向内燃机驱动系统或电动机驱动系统发出单独驱动指令或混合驱动指令，使其工作在不同的驱动模式下，根据驾驶员的意图，实现混合动力汽车的启动、行驶、加速、爬坡、减速和制动时驱动模式转换的控制。

（2）混合动力汽车控制系统的基本组成　混合动力汽车主要控制系统：控制系统，由操纵装置、中央控制器及各种控制模块共同组成；电动机与驱动系统，以及电动机和电动机驱动系统的控制系统；发动机与驱动系统，以及发动机和发动机驱动系统的控制系统；信号反馈和检测装置，包括各电信号检测装置（电压表、电流表等）、显示装置和自诊断系统等。

（3）混合动力汽车的控制策略　如果混合动力汽车各部件的配置确定，那么如何优化控制策略是实现混合动力汽车低油耗、低排放目标的关键所在。在满足汽车的动力性及其他基本技术性能和成本等要求的前提下，针对各部件的特性及汽车的运行工况，控制策略应实现能量在发动机、电动机之间有效而合理的分配，使整车系统效率达到最高，获得整车最大的燃油经济性、最低的排放以及平稳的驾驶性能。控制策略的基本思路一般包括两种：一为直接法，即直接将优化目标表示为系统状态变量、控制变量等的函数；二为间接法，即最小损失法，从计算当前驱动条件下各个部件的效率入手，获得整个系统的能量损失，损失最小的状态变量即为当前驱动条件下应选择的状态变量，如发动机转矩、转速及电池的放电电流等。驱动条件常用驱动轴的转矩与转速来表示。从这两种基本思路出发，可以得到很多种具体的控制策略。

不同的混合动力汽车控制策略包括很多种，下面介绍的是比较简单的基于规则的混合动力汽车稳态能量管理策略。基于规则的稳态能量管理策略主要依靠工程经验及试验，通过限定发动机的工作区域和工作方式，达到降低燃油消耗和排放的目的，这种方法比较简单直观，所以更具有实用价值，在实际混合动力汽车的能量管理系统中得到了广泛的应用。

基于规则的稳态能量管理策略的主要依据为工程经验，根据部件的稳态效率MAP图来确定如何进行发动机与电动机之间的动力分配。将混合动力汽车控制分成了3种模式，即正常行驶模式、充电模式和制动能量回收模式，同时将发动机的效率MAP图划分为纯电动、发动机驱动及电动机功率辅助3个区域，如图1-10所示。在不同模式下，根据发动机的稳态效率MAP图决定发动机与电动机的动力分配方式。

①正常行驶模式。在发动机效率MAP图上分别用“发动机工作最小功率”曲线及“电动机助力最小功率”曲线将发动机效率MAP图划分为3个区域：纯电动区域；发动机驱动区域；电动机功率辅助区域。

功率分配规则：若需求的驱动功率小于发动机工作的最小功率，则由电动机提供全部的驱动功率；若需求的驱动功率超过该限值，则由发动机取代电动机驱动车辆前进；若需求的驱动功率大于电动机助力最小功率，则由电动机提供额外的驱动功率。在正常行驶模式下，发动机总是工作在“发动机工作最小功率”与“电动机助力最小功率”之间效率最高的区域。

②充电模式。对电池能量的管理采用了充电维持策略，即始终保持电池的荷电状态（SOC）值位于最高效率区的上下限值之间（设定为55%～60%）。当SOC值低于55%时，应切换至充电模式（当且仅当SOC值大于60%时充电过程完成），并计算电池的充电功率，该功率同时也作为电动机的目标功率。发动机的目标功率为需求的驱动功率和充电功率之和。充电模式中存在一个特例：当发动机的目标功率低于发动机工作的最小功率时，为了防止发动机在效率极低的区域内工作，仍然依靠电动机提供驱动力。

③制动能量回收模式。驾驶员踩下制动踏板，表明了驾驶员对负驱动功率的需求，需进入制动能量回收模式，吸收混合动力汽车制动时的能量。