【正文】 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 模式開關(guān)被駕駛員手動(dòng)打開時(shí) , 如果桂 林 航 天 工 業(yè) 院 第 16 頁(yè) 共 25 頁(yè) 所需條件滿足，則 HV ECU使車輛只由電動(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)汽車的應(yīng)用 控制方式 目前市面上混合動(dòng)力 電動(dòng) 汽車最常見的兩種動(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)，車輛啟動(dòng)、加速或爬坡時(shí)起作用。電動(dòng)－發(fā)電機(jī)又是發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪，起調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率的作用。電動(dòng)－發(fā)電機(jī)還起發(fā)電機(jī)的作用，將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能，儲(chǔ)存到電池組中去。在 HEV 下坡或制動(dòng)時(shí)，將汽車慣性動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能，儲(chǔ)存到電池組中去。因此， HEV 有了電動(dòng)機(jī) 的輔助作用，就可以使 HEV 達(dá)到節(jié)能和“超低污染”的要求。電動(dòng)機(jī)的種類很多，用途廣泛，功率的覆蓋面非常大。但 HEV 所采用的電動(dòng)機(jī)種類少，功率覆蓋面也較小。目前主要采用的交流電動(dòng)機(jī)、永磁電動(dòng)機(jī)和開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)，不管是電機(jī)本身還是它們的控制裝置，成本都比較高，但隨著電動(dòng)機(jī)的電子計(jì)算機(jī)控制和機(jī)電一體化的加速發(fā)展，很多新技術(shù)正逐步運(yùn)用到 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 （ HEV）的電動(dòng)機(jī)上，一旦形成大規(guī)模批量生產(chǎn)，所用電機(jī)乃至整車的成本都會(huì)得到大大降低。 桂 林 航 天 工 業(yè) 院 第 17 頁(yè) 共 25 頁(yè) 混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車之電動(dòng)機(jī)的發(fā)展概況 蒸汽機(jī)啟動(dòng)了 18 世紀(jì)第一次產(chǎn) 業(yè)革命以后， 19 世紀(jì)末到 20 世紀(jì)上半葉電機(jī)又引起了第二次產(chǎn)業(yè)革命，使人類進(jìn)入了電氣化時(shí)代。 20 世紀(jì)下半葉的信息技術(shù)引發(fā)了第三次產(chǎn)業(yè)革命，是生產(chǎn)和消費(fèi)從工業(yè)化向自動(dòng)化，智能化時(shí)代轉(zhuǎn)變；推動(dòng)了新一代高性能電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與伺服系統(tǒng)的研究與發(fā)展。 21 世紀(jì)伊始，世界汽車工業(yè)又站在了革命的門檻上。雖然，汽車工業(yè)是推動(dòng)社會(huì)現(xiàn)代化進(jìn)程的重要?jiǎng)恿?，然而，汽車工業(yè)的發(fā)展也帶來(lái)了環(huán)境污染愈烈和能源消耗過(guò)多兩大問(wèn)題。顯然，加劇使用傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)技術(shù)發(fā)展汽車工業(yè)，將會(huì)使這兩大全球問(wèn)題繼續(xù)惡化。于是，電動(dòng)車（包括純電動(dòng)車， 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 ， 燃料電池電動(dòng)車）概念的提出，將會(huì)是未來(lái)世界汽車工業(yè)發(fā)展的新方向，不過(guò)就當(dāng)今世界科技水平來(lái)說(shuō)， 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 的研究與開發(fā)相比其它兩種形式更具有現(xiàn)實(shí)意義，應(yīng)該作為這一新方向的第一步。 20 世紀(jì) 80 年代前，幾乎所有的電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)電機(jī)均為直流電機(jī)，但隨著電動(dòng)車（ 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 ）性能的提高，其在高負(fù)載下轉(zhuǎn)速的限制，體積大等缺點(diǎn)逐漸暴露，取而代之的是交流異步電機(jī)，永磁電機(jī)，開關(guān)磁阻電機(jī)以及新型的雙凸極永磁電機(jī)，而上述電機(jī)在用于 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 上所表現(xiàn)出來(lái)的性能也是一個(gè)比一個(gè)優(yōu)越。目前，雙凸極永磁電機(jī)的機(jī)理和設(shè)計(jì)控制理論 還有待于進(jìn)一步的研究與完善，不過(guò)它作為 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 的電動(dòng)機(jī)有著潛在的巨大優(yōu)勢(shì)。 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車對(duì)電動(dòng)機(jī)的基本要求 ，在采用大功率的電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng) HEV 時(shí)，與采用小功率的電動(dòng)機(jī)比較，具有電阻小，效率高，比能耗低，動(dòng)力性能好等優(yōu)點(diǎn)。但在目前的條件下，各種電池的比能量較小，理所當(dāng)然地采用小功率的電動(dòng)機(jī)，因而出現(xiàn)電阻大，效率低，比能耗高，動(dòng)力性能差等問(wèn)題。 的電動(dòng)機(jī)應(yīng)具有較大范圍內(nèi)的調(diào)速性能，能夠根據(jù)駕駛員對(duì)加速踏板 和對(duì)制動(dòng)踏板的控制，由中央控制器控制電動(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)之間動(dòng)力的協(xié)調(diào)。以獲得所需要的起動(dòng)、加速、行駛、減速、制動(dòng)等所需的功率與轉(zhuǎn)矩，使它們達(dá)到與內(nèi)燃機(jī)汽車加速踏板同樣的控制效果。 應(yīng)具有最優(yōu)化的能量利用，電動(dòng)機(jī)應(yīng)具有高效率、低損耗，并在車輛減速時(shí)實(shí)現(xiàn)能量回收并反饋回蓄電池，這點(diǎn)在內(nèi)燃機(jī)汽車上是不能實(shí)現(xiàn)的。 ，各種控制裝置的質(zhì)量和冷卻系統(tǒng)的質(zhì)量等也要求盡可能小，因此，大功率的高速電動(dòng)機(jī)具有高性能，質(zhì)量小等優(yōu)點(diǎn)，在 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 得到了廣泛地應(yīng)用。另外，還 要求電動(dòng)機(jī)及控制裝置在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的噪聲要低。 ，可以達(dá)到 120～ 500V，對(duì)電氣系統(tǒng)安全性和控制系統(tǒng)桂 林 航 天 工 業(yè) 院 第 18 頁(yè) 共 25 頁(yè) 的安全性，都必須符合國(guó)家（或國(guó)際）有關(guān)車輛電氣控制的安全性能的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，裝置高壓保護(hù)設(shè)備。 除此之外，還要求電動(dòng)機(jī)可靠性好，耐溫和耐潮性能強(qiáng)，能夠在較惡劣的環(huán)境下長(zhǎng)期工作，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適合大批量生產(chǎn)，運(yùn)行時(shí)噪聲低，使用維修方便，價(jià)格便宜等。 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車所用電動(dòng)機(jī)的選擇策略 在確定 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 所采用的電動(dòng)機(jī)時(shí)，首先應(yīng)采用技術(shù)成熟，性能可靠，控制方便和價(jià)格便宜的現(xiàn)成的電動(dòng)機(jī) 。一般情況下，電動(dòng)機(jī)性能必須充分滿足單獨(dú)用電力驅(qū)動(dòng)模式行駛工況時(shí)的要求。電動(dòng)機(jī)在低速時(shí)應(yīng)具有大的轉(zhuǎn)矩和超載能力。在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)具有大的功率和有較寬闊的恒功率范圍。有足夠的動(dòng)力性能來(lái)克服整車的各種阻力，保證具有良好的起動(dòng)，加速性能和行駛速度及實(shí)現(xiàn)制動(dòng)時(shí)的能量回收。現(xiàn)在 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 上，主要采用能夠?qū)崿F(xiàn)變頻、調(diào)速的高轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)，高速電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以達(dá)到 10000～ 12020 萬(wàn) r/min，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，有更大的功率和有較寬闊的恒功率范圍，體積較小和質(zhì)量較小，但要求裝置高精度的高速軸襯，需要用高品質(zhì)的材質(zhì)來(lái)制作， 并要保證高效率的冷卻。 雙凸極永磁電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)介 傳統(tǒng)的開關(guān)磁阻電機(jī)（ SRM）雖然可靠性較高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，單位體積功率與異步電動(dòng)機(jī)相當(dāng)或略高一些，而且在寬廣的調(diào)速范圍內(nèi)都具有相當(dāng)高的效率，但是，從能量轉(zhuǎn)換的觀點(diǎn)看， SR 電機(jī)在定子繞組的一個(gè)開關(guān)周期中，最多只有半個(gè)周期得到利用，電機(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí)，為避免在電感下降區(qū)產(chǎn)生制動(dòng)力矩，繞組電流的關(guān)斷角不得不較多地提前于最大電感位置，半個(gè)周期都未能得到充分利用。因此， SR 電機(jī)僅獲得“一半的利用率”，由此產(chǎn)生了換流問(wèn)題和相對(duì)材料利用率低問(wèn)題。可以預(yù)見，如果能利 用定子繞組整個(gè)開關(guān)周期，在電感下降區(qū)也能產(chǎn)生正向轉(zhuǎn)矩， SR 電機(jī)的單位體積功率必將大大提高，但傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的 SR 電機(jī)是難以實(shí)現(xiàn)的。如果在 SR 電機(jī)中用永磁材料預(yù)先建立一個(gè)磁場(chǎng)，通過(guò)控制定子繞組的電流方向，使永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)和繞組電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互作用，就能實(shí)現(xiàn)在電感下降區(qū)產(chǎn)生正向轉(zhuǎn)矩的設(shè)想。我國(guó)稀土材料的儲(chǔ)存量為世界第一，釹鐵硼等高性能稀土永磁材料在電機(jī)領(lǐng)域中已得到廣泛應(yīng)用，大大提高了電機(jī)性能，但在SR 電機(jī)上的實(shí)踐才剛剛開始。 雙凸極永磁電動(dòng)機(jī) (Doubly salient permanent mag motor,簡(jiǎn)稱DSPM)，是隨著功率電子學(xué)和微電子學(xué)的飛速發(fā)展在 90 年代剛剛出現(xiàn)的一種新型的機(jī)電一體化可控交流調(diào)速系統(tǒng)。該系統(tǒng)由雙凸極永磁電機(jī)、功率變換器、位置傳感器和控制器四部分組成。電機(jī)定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)外形與開關(guān)磁阻電機(jī)相似 ,呈雙凸極結(jié)構(gòu) ,但它在轉(zhuǎn)子 (或定子 )上放有永磁體 ,從而使運(yùn)行原理和控制策略與開關(guān)桂 林 航 天 工 業(yè) 院 第 19 頁(yè) 共 25 頁(yè) 磁阻電機(jī)有本質(zhì)區(qū)別。 DSPM 系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制靈活、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、調(diào)速性能好、轉(zhuǎn)矩 /電流比大 ,可實(shí)現(xiàn)各種特殊要求的轉(zhuǎn)矩 /轉(zhuǎn)速特性 ,功率因數(shù)接近于 效率高，是電工學(xué)科近年來(lái)繼開關(guān)磁阻電機(jī)之后又一全新的 研究方向。 DSPM 電機(jī)作為一種應(yīng)用前景看好的交流調(diào)速系統(tǒng) ,是由美國(guó)著名電機(jī)專家 1992年首先提出的 ,并進(jìn)行了初步的理論和實(shí)驗(yàn)研究 ,此后歐美一些國(guó)家也相繼開展了對(duì) DSPM 電機(jī)及其控制系統(tǒng)的研制工作 ,目前國(guó)際上對(duì)DSPM 電機(jī)的研究?jī)H停留在初步理論和樣機(jī)實(shí)驗(yàn)階段。關(guān)于 DSPM 電機(jī)仍有大量的基礎(chǔ)理論問(wèn)題 ,包括電機(jī)參數(shù)計(jì)算、模型建立、分析方法、控制策略等有待深入探討。 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車車用鎳氫動(dòng)力電池 隨著人類環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，石油資源逐年減少，油價(jià)逐步攀升，降低汽車污染和節(jié) 約能源已成為世界各國(guó)政府面臨的嚴(yán)峻問(wèn)題。蓄電池技術(shù)和氫氣的制取、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、成本等嚴(yán)重制約了電動(dòng)汽車和燃料電池汽車的發(fā)展，因而 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 應(yīng)運(yùn)而生。在 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 中，由于采用了高功率的能源儲(chǔ)存裝置（蓄電池、超級(jí)電容等）能向汽車提供瞬時(shí)的能量而可減小發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸，提高效率，降低排放和燃油消耗，且可在進(jìn)行制動(dòng)和減速時(shí)回收能量。鉛酸電池質(zhì)量重，不能快充深放，循環(huán)壽命短；鋰離子電池具有大電流性能差，價(jià)格高和安全性問(wèn)題，目前還不適于 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 的發(fā)展。鎳氫電池具有高比功率、電流充放電大、無(wú)污染、安全性能好等 特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 上。 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車對(duì)動(dòng)力電池的要求 動(dòng)力電池一般指具有較高的容量和輸出功率的能力，可用作電動(dòng)車輛驅(qū)動(dòng)電源的電池。一般情況下， 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 車用動(dòng)力電池進(jìn)行的是頻繁、淺度的充放電循環(huán)。在充放電過(guò)程中，電壓、電流可能有較大的變化。針對(duì)這種使用特點(diǎn)，混合動(dòng)力系統(tǒng)對(duì)電池有以下特別要求： （ 1） 大功率充放電能力：質(zhì)量比功率和體積比功率是衡量蓄電池快速充放電能力的指標(biāo)，相對(duì)于比能量要求， 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 對(duì)比功率要求更高。 （ 2） 充放電效率：動(dòng)力電池中能量的 循環(huán)必須經(jīng)過(guò)充電 放電 充電的循環(huán)，高的充放電效率對(duì)保證整車效率具有至關(guān)重要的作用。 （ 3） 相對(duì)穩(wěn)定性：動(dòng)力電池應(yīng)當(dāng)在快速充放電和充放電過(guò)程變工況的條件下保持性能的相對(duì)穩(wěn)定，使其在動(dòng)力系統(tǒng)使用條件下能達(dá)到足夠的充放電循環(huán)次數(shù)。 車 用動(dòng)力電池的主要指標(biāo) 評(píng)價(jià) 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 車用動(dòng)力電池技術(shù)的指標(biāo)主要有以下幾點(diǎn)： 桂 林 航 天 工 業(yè) 院 第 20 頁(yè) 共 25 頁(yè) （ 1）質(zhì)量比功率（ W/kg）：電池的質(zhì)量比功率代表每千克質(zhì)量的電池能提供的功率。它的大小決定電池所能輸出的最大功率，標(biāo)志著汽車