【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 電池充電，另一部分經(jīng)由電動(dòng)機(jī)和動(dòng)力傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)車(chē)輪結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖31)。圖31 串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)結(jié)構(gòu)原理 并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)結(jié)構(gòu)及工作原理（1）并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)結(jié)構(gòu) 并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)采用發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩套獨(dú)立驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可以采用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、電力驅(qū)動(dòng)或混合驅(qū)動(dòng)3種工作模式。從概念上講，它是電力輔助型的燃油車(chē)，目的是為了降低排放和燃油消耗。國(guó)內(nèi)外對(duì)并聯(lián)式的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)精力投入較其它兩種形式要多，并且出現(xiàn)了多種并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)控制策略。（2）并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的原理 并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展迅速，它的一般原理結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖32），動(dòng)力復(fù)合裝置采用行星輪系。目前也有將發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)直接同軸串聯(lián)的新結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，它通過(guò)磁場(chǎng)疊加原理完成動(dòng)力復(fù)合，省略了機(jī)械動(dòng)力復(fù)合裝置。 圖32 并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)結(jié)構(gòu)原理 混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)結(jié)構(gòu)及工作原理 （1）混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)結(jié)構(gòu)混聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是串聯(lián)式與并聯(lián)式的綜合，能使發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)等部件進(jìn)行更多的優(yōu)化匹配，從而在結(jié)構(gòu)上保證了在更復(fù)雜的工況下使系統(tǒng)工作在最優(yōu)狀態(tài)，因此更容易實(shí)現(xiàn)排放和燃油消耗的控制目標(biāo)。種可能的設(shè)計(jì)方式是將串聯(lián)式和并聯(lián)式的所有部件用一離合器連接起來(lái)，使車(chē)輛在某種情況下以串聯(lián)式工作，在另一種情況下則以并聯(lián)式工作。根據(jù)不同的驅(qū)動(dòng)條件來(lái)選擇具有優(yōu)勢(shì)的驅(qū)動(dòng)方式。但這種布置方式將會(huì)比單純的串聯(lián)式或并聯(lián)式增加更多的零部件，導(dǎo)致整車(chē)的尺寸增大和復(fù)雜程度增加。（2）混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)結(jié)構(gòu)原理混聯(lián)式結(jié)構(gòu)最能體現(xiàn)混合動(dòng)力系統(tǒng)的最優(yōu)化思想，同時(shí)也是最復(fù)雜、型式最多樣和研究難度最大的結(jié)構(gòu)。下面就以豐田2005年最新推出的Lexus RX400h為例，介紹混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)結(jié)構(gòu)和控制策略特點(diǎn)。豐田L(fēng)exus RX400h混合動(dòng)力車(chē)驅(qū)動(dòng)系的結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖33）。圖33 豐田L(fēng)exus RX400h混合動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理 該車(chē)包含了4個(gè)動(dòng)力源：發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、前輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和后輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，前3個(gè)動(dòng)力源通過(guò)行星齒輪連接起來(lái)構(gòu)成多能源的藕合驅(qū)動(dòng)。在此基礎(chǔ)上，雙軸式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)增加了后輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，與前驅(qū)動(dòng)軸相比，后驅(qū)動(dòng)軸只少了一種發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)動(dòng)力復(fù)合驅(qū)動(dòng)模式。 混聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是串聯(lián)式與并聯(lián)式的綜合，它的結(jié)構(gòu)形式和控制方式充分 發(fā)揮了兩種驅(qū)動(dòng)形式各自的優(yōu)點(diǎn)。能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)等部件進(jìn)行更多的優(yōu)化匹配，從而在結(jié)構(gòu)上保證了在更復(fù)雜的工況下使系統(tǒng)工作在最優(yōu)狀態(tài)，因此更容易實(shí)現(xiàn)排放和燃油消耗的控制目標(biāo)。一種可能的設(shè)計(jì)方式是將串聯(lián)式和并聯(lián)式的所有部件用一個(gè)離合器連接起來(lái)，使車(chē)輛在某種情況下以串聯(lián)式工作，在另一種情況下則以并聯(lián)式工作。根據(jù)不同的驅(qū)動(dòng)條件來(lái)選擇具有優(yōu)勢(shì)的那一種驅(qū)動(dòng)方式。但是這種布置方式將會(huì)比單純的串聯(lián)式或并聯(lián)式增加更多的零部件，導(dǎo)致整車(chē)的尺寸增大和復(fù)雜程度增加。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是將發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)通過(guò)一個(gè)行星齒輪裝置連接起來(lái)。動(dòng)力從發(fā)動(dòng)機(jī)輸出到與其相連的行星架，行星架將一部分轉(zhuǎn)矩傳送到發(fā)電機(jī)，另一部分傳送到電動(dòng)機(jī)并輸出到驅(qū)動(dòng)軸。這種機(jī)構(gòu)有兩個(gè)自由度，可以自由的控制兩個(gè)不同的速度(例如：發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與差速器輸入的轉(zhuǎn)速)。此時(shí)車(chē)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(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)。但其對(duì)控制系統(tǒng)的要求很高。4 混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)控制策略概述 混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的控制策略 混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)在結(jié)構(gòu)上集成了串聯(lián)與并聯(lián)系統(tǒng)，其制方法在同樣也可充分利用它們各種控制方法的優(yōu)點(diǎn)?；炻?lián)式由于其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜其控制系統(tǒng)也非常復(fù)雜。在傳統(tǒng)的控制領(lǐng)域里，控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模式的精確與否是影響控制優(yōu)劣的最主要關(guān)鍵，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)的信息越詳細(xì)，貝U越能達(dá)到精確控制的目的。然而，對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)，由于變量太多，往往難以正確的描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)，于是對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化，才能達(dá)成控制的目的。 傳統(tǒng)的控制理論對(duì)于明確系統(tǒng)有強(qiáng)而有力的控制能力，但對(duì)于過(guò)于復(fù)雜或難以精確描述的系統(tǒng)，則顯得無(wú)能為力。自從Zadeh發(fā)展出模糊數(shù)學(xué)之后，對(duì)于不明確系統(tǒng)的控制有極大的貢獻(xiàn)，自70年代后，便有一些實(shí)用的模糊控制器相繼的完成，使得我們?cè)诳刂祁I(lǐng)域中又向前邁進(jìn)了一大步。模糊控制是把模糊數(shù)學(xué)理論應(yīng)用于自動(dòng)控制領(lǐng)域，從而產(chǎn)生的控制方法稱(chēng)為模糊控制方法，模糊控制有其優(yōu)點(diǎn)，主要表現(xiàn)為： 1無(wú)需預(yù)先知道被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型； 2 容易學(xué)習(xí)和掌握模糊邏輯控制方法(規(guī)則由人的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)、以條件語(yǔ)句表示)； 3有利于人機(jī)對(duì)話(huà)和系統(tǒng)知識(shí)處理(以人的語(yǔ)言形式表示控制知識(shí))。 在混聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)中的控制中需要加入模糊控制器才能使混聯(lián)混合動(dòng)力的節(jié)能優(yōu)勢(shì)發(fā)揮充分。 1)起動(dòng)時(shí)，由電池組分別向車(chē)輛前驅(qū)動(dòng)軸、后驅(qū)動(dòng)軸電動(dòng)機(jī)供電直到發(fā)動(dòng)機(jī)可以較高效率工作時(shí)，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)并用于驅(qū)動(dòng)車(chē)輛前軸； 2)輕載時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，車(chē)輛前驅(qū)動(dòng)軸由電池組、電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)； 3)正常行駛時(shí)，由發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輛前驅(qū)動(dòng)軸； 4)全節(jié)氣門(mén)開(kāi)度加速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)和兩個(gè)電動(dòng)機(jī)同時(shí)工作用于提供車(chē)輛驅(qū)動(dòng)行駛功率； 5)減速／制動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)以發(fā)電機(jī)模式工作，實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)； 6)電池組充電模式，在車(chē)輛正常行駛過(guò)程中，當(dāng)電池組電量偏低時(shí)，應(yīng)對(duì)電池組進(jìn)行補(bǔ)充充電； 7)四輪驅(qū)動(dòng)，若前驅(qū)動(dòng)軸出現(xiàn)打滑時(shí)，與該驅(qū)動(dòng)軸相連的電動(dòng)機(jī)以發(fā)電機(jī)模式工作，吸收發(fā)動(dòng)機(jī)的部分輸出能量，并轉(zhuǎn)化為電能輸出到與后驅(qū)動(dòng)軸相連的電動(dòng)機(jī)，由電池組實(shí)現(xiàn)功率流之間的分配調(diào)整。 混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的工作模式及控制系統(tǒng)混聯(lián)式混合電動(dòng)車(chē)的工作模式設(shè)計(jì)為準(zhǔn)備啟動(dòng)工況、起步工況、發(fā)動(dòng)機(jī)微加速工況、低載荷巡航工況、節(jié)氣門(mén)全開(kāi)工況、減速工況和倒車(chē)工況。在各種工況中模糊理論通過(guò)各系統(tǒng)組成的共同控制實(shí)現(xiàn)節(jié)能，下面介紹各部分的控制: 混合動(dòng)力系統(tǒng)ECU的控制根據(jù)請(qǐng)求扭矩、再生制動(dòng)和HV蓄電池的充電狀態(tài)控制發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)。具體工作狀態(tài)有單位、加速踏板踩下角度和車(chē)速來(lái)確定?；旌蟿?dòng)力系統(tǒng)ECU監(jiān)控HV蓄電池的充電狀態(tài)和溫度。發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)以對(duì)這些項(xiàng)目實(shí)施最有控制。發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的控制 發(fā)動(dòng)機(jī)ECU接收HV ECU發(fā)送的目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和所需的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力，來(lái)控制ETCSi系統(tǒng)、燃油噴射量、點(diǎn)火正時(shí)和WTi系統(tǒng)。變頻器的控制 根據(jù)HVECU提供的信號(hào)，變頻器將HV蓄電池的直流電轉(zhuǎn)換為交流電來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)，同樣也可進(jìn)行逆向過(guò)程。此外，變頻器將發(fā)電機(jī)的交流電提供給電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的控制發(fā)電機(jī)由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生高壓，操作電動(dòng)機(jī)并為HV蓄電池充電。另外它作為啟動(dòng)機(jī)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)；由發(fā)電機(jī)或HV蓄電池供電驅(qū)動(dòng)，產(chǎn)生車(chē)輛動(dòng)力；制動(dòng)時(shí)或加速踏板未被踩下時(shí)它產(chǎn)生電能為HV蓄電池再次充電（再生制動(dòng)）；速度傳感器檢測(cè)到發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和位置并將信號(hào)輸入到HV ECU；電動(dòng)機(jī)上的溫度傳感器檢測(cè)溫度，并將溫度信號(hào)發(fā)送到HV ECU。蓄電池ECU的控制 蓄電池ECU實(shí)施監(jiān)視控制，監(jiān)視HV蓄電池和冷卻扇控制的狀態(tài)，使HV蓄電池保持在預(yù)定的溫度。這樣，對(duì)這些組件實(shí)施最優(yōu)控制。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式的控制儀表板上的EV模式開(kāi)關(guān)被駕駛員手動(dòng)打開(kāi)時(shí), 如果所需條件滿(mǎn)足，則HV ECU使車(chē)輛只由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)運(yùn)行。第5章 混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的應(yīng)用 目前市面上混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)最常見(jiàn)的兩種動(dòng)力源是內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)。一般情況下，內(nèi)燃機(jī)是前輪的驅(qū)動(dòng)源，而電動(dòng)機(jī)是兩個(gè)后輪的驅(qū)動(dòng)源。車(chē)內(nèi)的電腦會(huì)根據(jù)不斷變化著的交通條件所需的動(dòng)力情況，隨時(shí)作出反應(yīng)，不需駕車(chē)人預(yù)先指令，即自動(dòng)地選擇最為理想的驅(qū)動(dòng)模式；或是由兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行后輪驅(qū)動(dòng)；或是由一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行前輪驅(qū)動(dòng)；或是內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)。當(dāng)從靜止?fàn)顟B(tài)起步時(shí)，車(chē)上的電腦會(huì)首先選擇電動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式，這是因?yàn)閮?nèi)燃機(jī)在汽車(chē)起步后的第一公里期間內(nèi)，所用燃料的80％都被作為廢氣排掉了，既浪費(fèi)燃料又污染環(huán)境。當(dāng)車(chē)速到每小時(shí)40公里時(shí)，電腦會(huì)自動(dòng)選擇內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)模式，同時(shí)內(nèi)燃機(jī)在工作時(shí)也對(duì)蓄電池組進(jìn)行充電。如果駕駛員突然實(shí)施緊急加速，電腦則會(huì)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)來(lái)協(xié)助內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行聯(lián)合驅(qū)動(dòng)。而當(dāng)?shù)退傩旭倳r(shí)，或者電腦判定蓄電池組的能量不足時(shí)，也會(huì)啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)工作。當(dāng)汽車(chē)減速時(shí)，電腦會(huì)對(duì)內(nèi)燃機(jī)起到制動(dòng)作用，判定利用其制動(dòng)能量對(duì)蓄電池組充電。此外電腦還操縱著例如制動(dòng)裝置、防車(chē)輪抱死和方向控制等其他功能。在前后輪之間，內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)或是交替的、或是相繼的、或是同時(shí)的，不斷變化著的驅(qū)動(dòng)方式，使得汽車(chē)始終保持其動(dòng)力潛能的最大發(fā)揮，大大減少了燃料消耗和廢氣排放。 電動(dòng)機(jī) 在HEV上是以電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)作為發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的輔助動(dòng)力，但又必須對(duì)電池組的質(zhì)量和整車(chē)的整備質(zhì)量進(jìn)行限制，以減輕HEV的總質(zhì)量。因此，一般電動(dòng)－發(fā)電機(jī)只是在HEV發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，車(chē)輛啟動(dòng)、加速或爬坡時(shí)起作