混合動力新技術(編輯修改稿)
2025-09-11 22:29 本頁面
【文章內容簡介】 較復雜的城市道路和普通道路上行駛 適用于小型汽車，更加適應在城市道路和高速公路上行駛 適用于各種類型的汽車，適應于各種道路行駛性能更加接近于內燃機汽車 成本造價 制造成本較高 制造成本較低 制造成本較高 HEV蓄電池 蓄電池是混合動力電動汽車發(fā)展的關鍵技術 目前，在混合動力電動汽車上使用的蓄電池主要是鉛酸電池、鎳氫電池（ MHNi）和鋰離子電池，如克萊斯勒 ESX2采用鉛酸電池，豐田 Prius和本田 Insight用鎳氫電池，日產Tino用鋰離子電池。 永磁電動機目前是車用電動機的主流，一般可分為 永磁直流有刷電動機與永磁無刷電動機， 兩者的主要差別在于永磁放置的位置。 永磁式直流有刷電動機是將永磁放于不轉動的定子上并在轉子上安置線圈，因此須經碳刷與換向片將電流傳遞至轉子上。此結構的優(yōu)點是以機械接觸的方式使電動機隨時處于最大轉矩的輸出條件，缺點是碳刷、換向片間的磨損與轉子線圈散熱不易等因素，限制電動機在高速、大電流狀況下的應用。此類電動機在車輛應用多集中在 3000r／ min與數百瓦的輸出功率以下的裝置。 永磁無刷電動機則將永磁放在轉子上并使用其它感測組件以達到類似碳刷、換向片的功能，其優(yōu)點為散熱容易且無碳刷磨損，因此擺脫高速與大功率化的限制，唯一需注意的是如何選配適合的換相感測組件與其安裝位置，因為該類電動機需要匹配專用的驅動電路與換相感測組件。目前在混合動力汽車的應用越來越多，例如豐田與本田混合動力汽車采用此類電動機，瞬間輸出功率達到數十千瓦與最高轉速需求在 5000r／min以上。 HEV電動機 永磁同步電動機的結構如圖所示，分為定子、轉子與轉子磁場位置檢測機構等三部份。 永磁同步電動機需要轉子磁場位置的信息，以便在最佳的位置引入定子電流，形成所需的磁場，由此可得到最佳轉矩或輸出最大效率。一般多在電動機轉子上安置傳感組件作為磁場位置檢測用，檢測機構一般為編碼器、霍爾感測組件與旋轉變壓器等 3類 ，后兩種常用。 磁場檢測機構 汽車行駛時 ， 蓄電池輸出高電位直流電 （ 200v） ， 經變頻器的三相橋式電路 ， 變?yōu)楦邏航涣麟?（ 500v） ， 驅動體積小 、 功率高的交流電動機輸出轉矩 M， 經傳動系驅動車輪 。 混合動力電動汽車工作原理 1)起步 由于電機具有低速大轉矩的特性 ， 所以并聯式混合動力汽車的起步由電機單獨來完成 。 當電池 SOC比較低的時候 ， 由發(fā)動機來提供起步時的動力；如果電池的剩余電量適中 ， 即 SOC值為中 ， 則電機驅動 ， 發(fā)動機關閉；如果電池的剩余電量多 ， 即 SOC值大 ， 則電機驅動 ， 發(fā)動機關閉 。 并聯式混合動力電動 汽車工作原理 2)低速或城市工況 當混合動力汽車在城市道路或低速行駛時 ， 若 SOC值較高或為中的時候 ， 汽車所需動力由電動機單獨提供 ， 電動機所需能量由蓄電池來供給；若 SOC值較低時 ， 汽車所需動力由發(fā)動機來提供 ， 電動機轉換為發(fā)電機發(fā)電為蓄電池充電 。 3)加速 在加速模式下 ， 控制策略主要是基于 SOC狀態(tài)來制定的 ，它主要是由電能源能夠提供給汽車附加的驅動力的狀態(tài)來決定的 。 我們主要考慮以下三種方式： ① 當 SOC狀態(tài)比較高時 ， 若汽車此時是弱加速 ， 電機只提供部分功率來輔助發(fā)動機驅動汽車 ， 若此時汽車是急加速 ， 電機則提供最大功率來輔助發(fā)動機 。 ② 當 SOC狀態(tài)為中的時候 ， 無論汽車是弱加速還是急加速 ，發(fā)動機工作 ， 而電機驅動 ， 提供部分功率輔助汽車的加速 。 ③ 當 SOC比較低的時候 ， 電機空轉 ， 發(fā)動機的節(jié)氣門全開 。 4)巡航 當發(fā)動機以恒定的速度行駛時 ， 由于汽車克服路面阻力保持恒定速度行駛時的轉矩是很小的 ， 所以 ， 發(fā)動機主要提供平均功率而不是峰值功率 。 此時 ， 當發(fā)動機的功率大于路面所需要的功率時 ， 并當 SOC較低時 ， 電機轉換成發(fā)電機提供電能給電池充電以滿足下一步的使用要求 。 5)減速 在這種模式下，會有部分制動能量回收，通常有兩種模式： ①松開加速踏板； ②踩下制動踏板。 在第一種模式下，電機的反拖作用使車速緩慢下降，若 SOC值為小或為中時，部分制動能量被回收，此時發(fā)動機關閉，電機提供部分負轉矩來給電池充電；在第二種模式下，車速迅速下降，若 SOC值為小或為中時，大量的制動能量被回收，電機提供最大的負轉矩來給電池充電，發(fā)動機關閉，如果電池的剩余電量多，即 SOC值為大，則電機空轉，發(fā)動機關閉 。 6)駐車 當系統(tǒng)處于駐車模式時，此時汽車是不需要能量的，因此電機空轉，發(fā)動機關閉。若此時電池 SOC狀態(tài)比較低，發(fā)動機開機驅動電機給電池充電。 在上述整車能量管理策略下，如何在各個動力源之間分配能量，在能量分配過程中能否保證能量均衡，是并聯混合動力電動汽車能量管理的關鍵。 返回 能量管理系統(tǒng)采取層級式控制：最上層為整車能量管理系統(tǒng)，統(tǒng)一協(xié)調和控制各個低端控制器；中間一層包括五個低端控制器，即發(fā)動機控制器、發(fā)電機控制器、電動機控制器、離合器及制動器控制器和電池能量管理系統(tǒng)（ BMS）等；
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