混合動力新技術(shù)(編輯修改稿)
2025-09-11 22:29 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 較復(fù)雜的城市道路和普通道路上行駛 適用于小型汽車，更加適應(yīng)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(yīng)于各種道路行駛性能更加接近于內(nèi)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(guān)鍵技術(shù) 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(chǎn)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(zhuǎn)動的定子上并在轉(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)點是以機械接觸的方式使電動機隨時處于最大轉(zhuǎn)矩的輸出條件，缺點是碳刷、換向片間的磨損與轉(zhuǎn)子線圈散熱不易等因素，限制電動機在高速、大電流狀況下的應(yīng)用。此類電動機在車輛應(yīng)用多集中在 3000r／ min與數(shù)百瓦的輸出功率以下的裝置。 永磁無刷電動機則將永磁放在轉(zhuǎn)子上并使用其它感測組件以達(dá)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(qū)動電路與換相感測組件。目前在混合動力汽車的應(yīng)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(dá)到數(shù)十千瓦與最高轉(zhuǎn)速需求在 5000r／min以上。 HEV電動機 永磁同步電動機的結(jié)構(gòu)如圖所示，分為定子、轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子磁場位置檢測機構(gòu)等三部份。 永磁同步電動機需要轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩或輸出最大效率。一般多在電動機轉(zhuǎn)子上安置傳感組件作為磁場位置檢測用，檢測機構(gòu)一般為編碼器、霍爾感測組件與旋轉(zhuǎn)變壓器等 3類 ，后兩種常用。 磁場檢測機構(gòu) 汽車行駛時 ， 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)動體積小 、 功率高的交流電動機輸出轉(zhuǎn)矩 M， 經(jīng)傳動系驅(qū)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(zhuǎn)矩的特性 ， 所以并聯(lián)式混合動力汽車的起步由電機單獨來完成 。 當(dāng)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(qū)動 ， 發(fā)動機關(guān)閉；如果電池的剩余電量多 ， 即 SOC值大 ， 則電機驅(qū)動 ， 發(fā)動機關(guān)閉 。 并聯(lián)式混合動力電動 汽車工作原理 2)低速或城市工況 當(dāng)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(zhuǎn)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(qū)動力的狀態(tài)來決定的 。 我們主要考慮以下三種方式： ① 當(dāng) SOC狀態(tài)比較高時 ， 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(qū)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(dāng) 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(qū)動 ， 提供部分功率輔助汽車的加速 。 ③ 當(dāng) SOC比較低的時候 ， 電機空轉(zhuǎn) ， 發(fā)動機的節(jié)氣門全開 。 4)巡航 當(dāng)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(zhuǎn)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(dāng)發(fā)動機的功率大于路面所需要的功率時 ， 并當(dāng) SOC較低時 ， 電機轉(zhuǎn)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(guān)閉，電機提供部分負(fù)轉(zhuǎn)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(fù)轉(zhuǎn)矩來給電池充電，發(fā)動機關(guān)閉，如果電池的剩余電量多，即 SOC值為大，則電機空轉(zhuǎn)，發(fā)動機關(guān)閉 。 6)駐車 當(dāng)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(zhuǎn)，發(fā)動機關(guān)閉。若此時電池 SOC狀態(tài)比較低，發(fā)動機開機驅(qū)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(lián)混合動力電動汽車能量管理的關(guān)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(diào)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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