混合動(dòng)力新技術(shù)(編輯修改稿)
2024-09-11 22:29 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 較復(fù)雜的城市道路和普通道路上行駛 適用于小型汽車(chē)，更加適應(yīng)在城市道路和高速公路上行駛 適用于各種類(lèi)型的汽車(chē)，適應(yīng)于各種道路行駛性能更加接近于內(nèi)燃機(jī)汽車(chē) 成本造價(jià) 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(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù) 目前，在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)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(chǎn)Tino用鋰離子電池。 永磁電動(dòng)機(jī)目前是車(chē)用電動(dòng)機(jī)的主流，一般可分為 永磁直流有刷電動(dòng)機(jī)與永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)， 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(dòng)機(jī)是將永磁放于不轉(zhuǎn)動(dòng)的定子上并在轉(zhuǎn)子上安置線圈，因此須經(jīng)碳刷與換向片將電流傳遞至轉(zhuǎn)子上。此結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是以機(jī)械接觸的方式使電動(dòng)機(jī)隨時(shí)處于最大轉(zhuǎn)矩的輸出條件，缺點(diǎn)是碳刷、換向片間的磨損與轉(zhuǎn)子線圈散熱不易等因素，限制電動(dòng)機(jī)在高速、大電流狀況下的應(yīng)用。此類(lèi)電動(dòng)機(jī)在車(chē)輛應(yīng)用多集中在 3000r／ min與數(shù)百瓦的輸出功率以下的裝置。 永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)則將永磁放在轉(zhuǎn)子上并使用其它感測(cè)組件以達(dá)到類(lèi)似碳刷、換向片的功能，其優(yōu)點(diǎn)為散熱容易且無(wú)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(cè)組件與其安裝位置，因?yàn)樵擃?lèi)電動(dòng)機(jī)需要匹配專(zhuān)用的驅(qū)動(dòng)電路與換相感測(cè)組件。目前在混合動(dòng)力汽車(chē)的應(yīng)用越來(lái)越多，例如豐田與本田混合動(dòng)力汽車(chē)采用此類(lèi)電動(dòng)機(jī)，瞬間輸出功率達(dá)到數(shù)十千瓦與最高轉(zhuǎn)速需求在 5000r／min以上。 HEV電動(dòng)機(jī) 永磁同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖所示，分為定子、轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)等三部份。 永磁同步電動(dòng)機(jī)需要轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)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(chǎng)，由此可得到最佳轉(zhuǎn)矩或輸出最大效率。一般多在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上安置傳感組件作為磁場(chǎng)位置檢測(cè)用，檢測(cè)機(jī)構(gòu)一般為編碼器、霍爾感測(cè)組件與旋轉(zhuǎn)變壓器等 3類(lèi) ，后兩種常用。 磁場(chǎng)檢測(cè)機(jī)構(gòu) 汽車(chē)行駛時(shí) ， 蓄電池輸出高電位直流電 （ 200v） ， 經(jīng)變頻器的三相橋式電路 ， 變?yōu)楦邏航涣麟?（ 500v） ， 驅(qū)動(dòng)體積小 、 功率高的交流電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩 M， 經(jīng)傳動(dòng)系驅(qū)動(dòng)車(chē)輪 。 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)工作原理 1)起步 由于電機(jī)具有低速大轉(zhuǎn)矩的特性 ， 所以并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)的起步由電機(jī)單獨(dú)來(lái)完成 。 當(dāng)電池 SOC比較低的時(shí)候 ， 由發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)提供起步時(shí)的動(dòng)力；如果電池的剩余電量適中 ， 即 SOC值為中 ， 則電機(jī)驅(qū)動(dòng) ， 發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉；如果電池的剩余電量多 ， 即 SOC值大 ， 則電機(jī)驅(qū)動(dòng) ， 發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉 。 并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng) 汽車(chē)工作原理 2)低速或城市工況 當(dāng)混合動(dòng)力汽車(chē)在城市道路或低速行駛時(shí) ， 若 SOC值較高或?yàn)橹械臅r(shí)候 ， 汽車(chē)所需動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)單獨(dú)提供 ， 電動(dòng)機(jī)所需能量由蓄電池來(lái)供給；若 SOC值較低時(shí) ， 汽車(chē)所需動(dòng)力由發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)提供 ， 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)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(lái)制定的 ，它主要是由電能源能夠提供給汽車(chē)附加的驅(qū)動(dòng)力的狀態(tài)來(lái)決定的 。 我們主要考慮以下三種方式： ① 當(dāng) SOC狀態(tài)比較高時(shí) ， 若汽車(chē)此時(shí)是弱加速 ， 電機(jī)只提供部分功率來(lái)輔助發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車(chē) ， 若此時(shí)汽車(chē)是急加速 ， 電機(jī)則提供最大功率來(lái)輔助發(fā)動(dòng)機(jī) 。 ② 當(dāng) SOC狀態(tài)為中的時(shí)候 ， 無(wú)論汽車(chē)是弱加速還是急加速 ，發(fā)動(dòng)機(jī)工作 ， 而電機(jī)驅(qū)動(dòng) ， 提供部分功率輔助汽車(chē)的加速 。 ③ 當(dāng) SOC比較低的時(shí)候 ， 電機(jī)空轉(zhuǎn) ， 發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)氣門(mén)全開(kāi) 。 4)巡航 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)以恒定的速度行駛時(shí) ， 由于汽車(chē)克服路面阻力保持恒定速度行駛時(shí)的轉(zhuǎn)矩是很小的 ， 所以 ， 發(fā)動(dòng)機(jī)主要提供平均功率而不是峰值功率 。 此時(shí) ， 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率大于路面所需要的功率時(shí) ， 并當(dāng) SOC較低時(shí) ， 電機(jī)轉(zhuǎn)換成發(fā)電機(jī)提供電能給電池充電以滿(mǎn)足下一步的使用要求 。 5)減速 在這種模式下，會(huì)有部分制動(dòng)能量回收，通常有兩種模式： ①松開(kāi)加速踏板； ②踩下制動(dòng)踏板。 在第一種模式下，電機(jī)的反拖作用使車(chē)速緩慢下降，若 SOC值為小或?yàn)橹袝r(shí)，部分制動(dòng)能量被回收，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，電機(jī)提供部分負(fù)轉(zhuǎn)矩來(lái)給電池充電；在第二種模式下，車(chē)速迅速下降，若 SOC值為小或?yàn)橹袝r(shí)，大量的制動(dòng)能量被回收，電機(jī)提供最大的負(fù)轉(zhuǎn)矩來(lái)給電池充電，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，如果電池的剩余電量多，即 SOC值為大，則電機(jī)空轉(zhuǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉 。 6)駐車(chē) 當(dāng)系統(tǒng)處于駐車(chē)模式時(shí)，此時(shí)汽車(chē)是不需要能量的，因此電機(jī)空轉(zhuǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉。若此時(shí)電池 SOC狀態(tài)比較低，發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)給電池充電。 在上述整車(chē)能量管理策略下，如何在各個(gè)動(dòng)力源之間分配能量，在能量分配過(guò)程中能否保證能量均衡，是并聯(lián)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)能量管理的關(guān)鍵。 返回 能量管理系統(tǒng)采取層級(jí)式控制：最上層為整車(chē)能量管理系統(tǒng)，統(tǒng)一協(xié)調(diào)和控制各個(gè)低端控制器；中間一層包括五個(gè)低端控制器，即發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、發(fā)電機(jī)控制器、電動(dòng)機(jī)控制器、離合器及制動(dòng)器控制器和電池能量管理系統(tǒng)（ BMS）等；
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