【導(dǎo)讀】的交通工具憑借其節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)日漸成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。電動汽車作為重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目。節(jié)能成為新世紀(jì)全球的主題，日益短缺的能源要求出現(xiàn)新的動力技術(shù)。技術(shù)，綜合分析了混合動力汽車需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題和面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。

　　

【正文】 流 傳 動 系 統(tǒng) 中 ， 客 觀 上 ， “ 雙 高 ” 需 要 高 精 度 的 編 碼 器 和 解 算 器 ， 因 此 這 就 意 味 著 電 機(jī) 中 出 現(xiàn) 寬 的 溫 度 梯 度 和 飽 和 狀 態(tài) 時(shí) ， 如 何 降 低 參 數(shù) 敏 感 度 ， 以 滿 足 控 制 要 求 。 軟 開 關(guān) 技 術(shù) 在 H E V 中 的 應(yīng) 用 : 目 前 ， H E V 普 遍 采 用 P W M 控 制 的 電 壓 源 型 逆 變 器 。 長 時(shí) 間 以 來 ， 正 弦 波 逆 變 器 主 要 的 工 作 模 式 是 S P W M 或 S V P W M ， 在 這 種 工 作 模 式 下 ， 逆 變 器 開 關(guān) 管 工 作 在 “ 硬 開 關(guān) ” 狀 態(tài) 。 它 存 在 開 、 關(guān) 損 耗 大 、 過 高 的 的 d v / d t 和 d i / d t 帶 來 傳 導(dǎo) 和 輻 射 電 磁 干 擾 等 問 題 ， 這 些 問 題 已 經(jīng) 引 起 人 們 的 充 分 重 視 ， 做 了 大 量 的 研 究 ， 研 究 的 重 心 就 是 如 何 實(shí) 現(xiàn) 功 率 開 關(guān) 器 件 的 “ 軟 開 關(guān) ” 。 現(xiàn) 階 段 ， 研 究 較 為 活 躍 的 有 電 感 換 向 S P W M 軟 開 關(guān) 技 術(shù) 、 電 感 換 能 式 三 相 軟 開 關(guān) 技 術(shù) 新 型 半 橋 電 流 源 串 聯(lián) 諧 振 軟 開 關(guān) 技 術(shù) 等 等 。 H E V 用 逆 變 器 的 通 態(tài) 損 耗 分 析 : 目 前 ， 逆 變 器 中 的 主 流 器 件 仍 是 I G B T 和 快 恢 復(fù) 二 極 管 ， 這 些 器 件 在 運(yùn) 行 時(shí) 都 會 產(chǎn) 生 損 耗 ， 主 要 由 通 態(tài) 損 耗 和 開 關(guān) 損 耗 組 成 。 隨 著 器 件 開 關(guān) 特 性 的 優(yōu) 化 ， 通 態(tài) 損 耗 占 變 換 器 損 耗 的 比 重 越 來 越 大 ， 特 別 是 軟 開 關(guān) 技 術(shù) 的 應(yīng) 用 使 得 開 關(guān) 損 耗 大 大 減 小 ， 通 態(tài) 損 耗 從 而 成 為 主 要 的 功 率 損 耗 源 。 因 此 ， 通 態(tài) 損 耗 的 精 確 計(jì) 算 是 H E V 用 逆 變 器 系 統(tǒng) 熱 設(shè) 計(jì) 的 一 個 重 要 的 環(huán) 節(jié) 。 10 第 4章 混合動力汽車需解決的關(guān)鍵技術(shù) 混 合 動 力 汽 車 要 進(jìn) 入 實(shí) 用 化 ， 需 要 具 備 高 比 能 量 和 高 比 功 率 的 能 量 存 儲 裝 置 ， 低 成 本 、 高 效 率 的 功 率 電 子 設(shè) 備 和 燃 料 經(jīng) 濟(jì) 性 好 、 排 放 低 的 高 效 發(fā) 動 機(jī) 。 所 要 解 決 的 關(guān) 鍵 技 術(shù) 問 題 主 要 有 以 下 幾 個 方 面 。 混 合 動 力 汽 車 的 動 力 可 以 同 時(shí) 來 自 熱 力 發(fā) 動 機(jī) 和 電 動 機(jī) 。 在 混 合 動 力 汽 車 上 ， 發(fā) 動 機(jī) 又 被 稱 為 混 合 動 力 單 元 ， 與 傳 統(tǒng) 汽 車 發(fā) 動 機(jī) 相 比 ， 其 作 用 發(fā) 生 了 變 化 。 在 并 聯(lián) 混 合 動 力 汽 車 上 ， 混 合 動 力 單 元 通 過 傳 動 軸 驅(qū) 動 車 輪 ， 同 時(shí) 電 動 機(jī) 也 承 擔(dān) 一 部 分 動 力 的 功 能 ， 因 而 使 得 混 合 動 力 單 元 能 夠 采 用 尺 寸 更 小 、 效 率 更 高 的 發(fā) 動 機(jī) ； 在 串 聯(lián) 混 合 動 力 汽 車 上 ， 混 合 動 力 單 元 驅(qū) 動 一 臺 發(fā) 電 機(jī) 產(chǎn) 生 電 能 ， 由 于 汽 車 的 行 駛 與 發(fā) 動 機(jī) 沒 有 直 接 聯(lián) 系 ， 因 此 混 合 動 力 單 元 也 能 夠 采 用 小 型 高 效 的 發(fā) 動 機(jī) ， 且 其 運(yùn) 行 工 況 可 以 固 定 于 較 小 的 高 功 率 和 低 排 放 區(qū) 。 混 合 動 力 汽 車 的 主 要 目 標(biāo) 就 是 降 低 排 放 ， 所 以 ， 控 制 混 合 動 力 單 元 的 排 放 將 是 今 后 研 究 的 重 點(diǎn) 。 目 前 對 混 合 動 力 單 元 的 研 究 主 要 集 中 在 三 個 方 面 ； 一 是 燃 燒 系 統(tǒng) 的 優(yōu) 化 ， 通 過 研 究 燃 料 與 空 氣 混 合 物 的 點(diǎn) 燃 和 燃 燒 的 過 程 ， 探 究 H C 、 C O 以 及 氮 氧 化 物 和 微 粒 的 形 成 機(jī) 理 ， 從 而 改 進(jìn) 燃 燒 系 統(tǒng) ； 二 是 尾 氣 處 理 技 術(shù) ， 主 要 研 究 高 效 的 尾 氣 催 化 系 統(tǒng) 和 過 濾 系 統(tǒng) ； 三 是 代 用 燃 料 的 研 究 。 從 目 前 的 研 究 表 明 ， 直 噴 式 柴 油 機(jī) 將 是 首 選 的 混 合 動 力 單 元 。 柴 油 發(fā) 動 機(jī) 已 日 趨 小 型 化 ， 同 時(shí) ， 采 用 先 進(jìn) 的 共 軌 式 噴 油 系 統(tǒng) ， 降 低 了 微 粒 （ P M ） 和 氮 氧 化 物 排 放 、 改 善 了 熱 效 率 和 低 溫 排 放 污 染 等 ， 在 性 能 上 已 經(jīng) 有 了 很 大 的 提 高 。 目 前 運(yùn) 用 于 混 合 動 力 汽 車 上 的 能 量 儲 存 裝 置 主 要 還 是 高 能 蓄 電 池 。 除 此 之 外 ， 雖 然 超 級 電 容 器 、 飛 輪 電 池 等 新 型 能 量 儲 存 裝 置 也 在 研 究 開 發(fā) ， 但 是 近 期 最 有 希 望 進(jìn) 入 實(shí) 用 化 的 還 是 高 能 蓄 電 池 。 目 前 ， 鎳 氫 電 池 和 鋰 離 子 電 池 技 術(shù) 較 成 熟 ， 已 達(dá) 到 混 合 動 力 汽 車 的 使 用 要 求 。 從 發(fā) 展 看 ， 能 量 儲 存 裝 置 的 研 究 應(yīng) 該 包 括 以 下 內(nèi) 容 ： 一 是 研 究 電 池 內(nèi) 部 的 連 接 、 檢 測 、 監(jiān) 控 以 及 便 于 將 整 個 電 池 子 系 統(tǒng) 安 裝 在 汽 車 上 的 支 撐 機(jī) 構(gòu) ； 二 是 電 池 設(shè) 計(jì) 和 制 造 方 面 的 改 進(jìn) ， 降 低 制 造 成 本 ， 改 善 電 池 的 性 能 和 提 高 使 用 壽 命 ； 三 是 電 池 的 熱 能 管 理 及 剩 余 電 量 管 理 。 由 于 電 池 的 工 作 溫 度 不 可 能 覆 蓋 汽 車 運(yùn) 行 的 工 作 溫 度 范 圍 ， 為 了 保 證 電 池 系 統(tǒng) 的 統(tǒng) 一 ， 減 少 各 電 池 單 元 之 間 的 不 平 衡 ， 所 以 需 要 一 個 有 效 的 熱 能 管 理 系 統(tǒng) 。 此 外 ， 電 池 的 剩 余 電 量 直 接 影 響 混 合 動 力 汽 車 的 經(jīng) 濟(jì) 性 的 排 放 ， 因 此 需 要 有 效 的 測 試 方 法 和 控 制 裝 置 。 在 混 合 動 力 汽 車 中 ， 能 量 存 儲 裝 置 的 作 用 已 發(fā) 生 了 質(zhì) 的 變 化 ， 有 時(shí) 也 稱 之 為 載 荷 調(diào) 節(jié) 裝 置 ， 這 就 是 它 的 真 正 作 用 所 在 。 在 混 合 動 力 汽 車 中 ， 提 供 整 車 行 駛 所 需 的 動 力 最 終 依 然 來 源 于 使 用 高 能 量 密 度 化 學(xué) 燃 料 的 發(fā) 動 機(jī) 或 燃 料 電 池 ， 載 荷 調(diào) 節(jié) 裝 置 引 進(jìn) 的 目 的 是 通 過 它 的 調(diào) 節(jié) 作 用 來 達(dá) 到 提 高 燃 油 經(jīng) 濟(jì) 性 和 減 少 排 放 的 目 11 的 。 由 于 混 合 動 力 汽 車 的 最 終 能 量 來 源 依 然 是 化 學(xué) 燃 料 ， 所 以 它 不 再 像 純 電 動 汽 車 那 樣 假 如 普 及 就 需 要 建 設(shè) 大 規(guī) 模 的 配 套 基 礎(chǔ) 設(shè) 施 ， 現(xiàn) 有 的 加 油 站 系 統(tǒng) 無 須 作 任 何 的 改 進(jìn) 即 可 適 應(yīng) 。 混 合 動 力 系 統(tǒng) 的 精 確 運(yùn) 轉(zhuǎn) 依 賴 于 優(yōu) 化 控 制 的 實(shí) 現(xiàn) ， 控 制 系 統(tǒng) 的 開 發(fā) 是 混 合 動 力 系 統(tǒng) 的 最 關(guān) 鍵 的 技 術(shù) 創(chuàng) 新 。 控 制 系 統(tǒng) 要 能 夠 根 據(jù) 采 集 到 的 速 度 和 負(fù) 荷 等 數(shù) 據(jù) ， 計(jì) 算 出 以 最 高 效 率 為 基 點(diǎn) 的 分 配 到 發(fā) 動 機(jī) 與 電 動 機(jī) 上 的 功 率 值 ， 即 實(shí) 現(xiàn) 發(fā) 動 機(jī) 與 電 動 機(jī) 的 最 優(yōu) 耦 合 功 率 分 配 比 。 為 了 滿 足 汽 車 高 速 開 關(guān) 控 制 的 要 求 ， 混 合 動 力 汽 車 還 需 要 設(shè) 有 一 些 分 立 裝 置 ， 例 如 ， 專 用 的 集 成 電 路 、 模 擬 和 數(shù) 字 集 成 電 路 以 及 其 他 功 率 電 子 裝 置 。 混 合 動 力 汽 車 對 智 能 化 的 要 求 導(dǎo) 致 其 控 制 的 復(fù) 雜 性 ， 因 此 要 求 控 制 裝 置 采 用 高 速 運(yùn) 行 的 半 導(dǎo) 體 芯 片 ， 其 功 率 密 度 高 ， 散 熱 性 能 也 較 好 。 在 混 合 動 力 汽 車 進(jìn) 入 實(shí) 用 化 的 過 程 中 ， 一 個 關(guān) 鍵 性 的 部 件 是 汽 車 集 成 電 力 模 塊 。 它 采 用 現(xiàn) 代 電 子 集 成 技 術(shù) ， 將 復(fù) 雜 的 電 力 電 子 系 統(tǒng) 集 成 在 一 個 單 一 封 裝 內(nèi) ， 能 夠 供 給 汽 車