分類 - 混合動(dòng)力系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)匯總

2012年06月19日 10:52 來源:本站整理 作者:Triquinne 我要評(píng)論(0)

  B、根據(jù)在混合動(dòng)力系統(tǒng)中,電機(jī)的輸出功率在整個(gè)系統(tǒng)輸出功率中占的比重,也就是常說的混合度的不同,混合動(dòng)力系統(tǒng)還可以分為以下四類:

  a:微混合動(dòng)力系統(tǒng)。代表的車型是PSA的混合動(dòng)力版C3和豐田的混合動(dòng)力版Vitz。這種混合動(dòng)力系統(tǒng)在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)上的啟動(dòng)電機(jī)(一般為12V)上加裝了皮帶驅(qū)動(dòng)啟動(dòng)電機(jī)(也就是常說的Belt-alternator Starter Generator, 簡(jiǎn)稱BSG系統(tǒng))。該電機(jī)為發(fā)電啟動(dòng)(Stop-Start)一體式電動(dòng)機(jī),用來控制發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止,從而取消了發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速,降低了油耗和排放。從嚴(yán)格意義上來講,這種微混合動(dòng)力系統(tǒng)的汽車不屬于真正的混合動(dòng)力汽車,因?yàn)樗碾姍C(jī)并沒有為汽車行駛提供持續(xù)的動(dòng)力。在微混合動(dòng)力系統(tǒng)里,電機(jī)的電壓通常有兩種:12v 和42v。其中42v主要用于柴油混合動(dòng)力系統(tǒng)。

  b:輕混合動(dòng)力系統(tǒng)。代表車型是通用的混合動(dòng)力皮卡車。該混合動(dòng)力系統(tǒng)采用了集成啟動(dòng)電機(jī)(也就是常說的Integrated Starter Generator,簡(jiǎn)稱ISG系統(tǒng))。與微混合動(dòng)力系統(tǒng)相比,輕混合動(dòng)力系統(tǒng)除了能夠?qū)崿F(xiàn)用發(fā)電機(jī)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止,還能夠?qū)崿F(xiàn):(1)在減速和制動(dòng)工況下,對(duì)部分能量進(jìn)行吸收;(2)在行駛過程中,發(fā)動(dòng)機(jī)等速運(yùn)轉(zhuǎn),發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的能量可以在車輪的驅(qū)動(dòng)需求和發(fā)電機(jī)的充電需求之間進(jìn)行調(diào)節(jié)。輕混合動(dòng)力系統(tǒng)的混合度一般在20%以下。

  c:中混合動(dòng)力系統(tǒng)。本田旗下混合動(dòng)力的Insight, Accord 和Civic都屬于這種系統(tǒng)。該混合動(dòng)力系統(tǒng)同樣采用了ISG系統(tǒng)。與輕度混合動(dòng)力系統(tǒng)不同,中混合動(dòng)力系統(tǒng)采用的是高壓電機(jī)。另外,中混合動(dòng)力系統(tǒng)還增加了一個(gè)功能:在汽車處于加速或者大負(fù)荷工況時(shí),電動(dòng)機(jī)能夠輔助驅(qū)動(dòng)車輪,從而補(bǔ)充發(fā)動(dòng)機(jī)本身動(dòng)力輸出的不足,從而更好的提高整車的性能。這種系統(tǒng)的混合程度較高,可以達(dá)到30%左右,目前技術(shù)已經(jīng)成熟,應(yīng)用廣泛。

  d:完全混合動(dòng)力系統(tǒng)。豐田的Prius 和未來的Estima屬于完全混合動(dòng)力系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了272-650v的高壓?jiǎn)?dòng)電機(jī),混合程度更高。與中混合動(dòng)力系統(tǒng)相比,完全混合動(dòng)力系統(tǒng)的混合度可以達(dá)到甚至超過50%。技術(shù)的發(fā)展將使得完全混合動(dòng)力系統(tǒng)逐漸成為混合動(dòng)力技術(shù)的主要發(fā)展方向。

  以上各種不同的混合方式,都能在一定程度上降低成本和排放。各大汽車廠商在過去的十幾年,通過不斷的研發(fā)投入,試驗(yàn)總結(jié),商業(yè)應(yīng)用,形成了各自的混合動(dòng)力技術(shù)之路,而在市場(chǎng)上的表現(xiàn)也是各具特色。

  二.混合動(dòng)力系統(tǒng)的研發(fā)需要解決很多技術(shù)問題,比如控制策略的設(shè)計(jì)、內(nèi)燃機(jī)燃燒系統(tǒng)的優(yōu)化、蓄電池的改進(jìn)、傳動(dòng)系統(tǒng)的匹配設(shè)計(jì)和新材料新工藝的應(yīng)用等等。

  1、控制系統(tǒng)

  這里的控制系統(tǒng)是指汽車動(dòng)力總成集中控制系統(tǒng),它是整車正常行駛的核心單元。傳統(tǒng)內(nèi)燃汽車的控制系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比(或噴油量)控制、點(diǎn)火控制和怠速控制,以及變速器的檔位變換和換檔感覺控制等。混合動(dòng)力汽車的控制還需要根據(jù)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷及車速等信息和相關(guān)設(shè)備的狀態(tài)確定發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)的功率分配策略,即當(dāng)汽車的負(fù)荷給定后,首先要確定發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)輸出功率的比例,以保證滿足汽車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性等性能指標(biāo)的要求。為了滿足混合動(dòng)力汽車的包括駕駛性等的要求,需要設(shè)計(jì)與混合動(dòng)力系統(tǒng)相適應(yīng)的控制系統(tǒng)和控制策略。

  混合動(dòng)力汽車控制策略

  由于各種混合動(dòng)力電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)上的差異,因而需要不同的控制策略來調(diào)節(jié)和控制功率流在不同元件間的流動(dòng),其目的是為了達(dá)到以下四個(gè)主要目標(biāo):

  - 最佳的燃油經(jīng)濟(jì)性

  - 最低的排放

  - 最低的系統(tǒng)成本

  - 最好的驅(qū)動(dòng)性能

  混合動(dòng)力電動(dòng)汽車控制策略的設(shè)計(jì)主要考慮以下幾點(diǎn):

  (1) 優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn):基于最佳燃油經(jīng)濟(jì)性、最低排放或者二者選其一,根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速特性曲線確定最優(yōu)工作點(diǎn);

  (2) 優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)的工作曲線:如果發(fā)動(dòng)機(jī)需要發(fā)出不同的功率,相應(yīng)的最優(yōu)工作點(diǎn)就構(gòu)成了發(fā)動(dòng)機(jī)的最優(yōu)工作曲線;

  (3) 優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)的工作區(qū):在轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速特性曲線上,發(fā)動(dòng)機(jī)有一個(gè)首選的工作區(qū),在此工作區(qū)內(nèi),燃油效率最高;

  (4) 最小的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)波動(dòng):應(yīng)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的工作轉(zhuǎn)速以避免波動(dòng),從而使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)波動(dòng)達(dá)到最小;

  (5) 限制發(fā)動(dòng)機(jī)最低轉(zhuǎn)速:當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)行時(shí),燃油效率很低,因而當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于某一下限值時(shí),應(yīng)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī);

  (6) 減少發(fā)動(dòng)機(jī)的開/關(guān)次數(shù):頻繁地開/關(guān)發(fā)動(dòng)機(jī),引起油耗和排放增加;

  (7)合適的蓄電池荷電狀態(tài):蓄電池的容量須保持在適當(dāng)?shù)乃剑员阍谄嚰铀贂r(shí)提供足夠的功率,在汽車制動(dòng)或下坡時(shí)能回收能量。若蓄電池的容量過高,應(yīng)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)或使之怠速運(yùn)轉(zhuǎn);

  (8)安全的蓄電池電壓:在放電、發(fā)電機(jī)充電或制動(dòng)回收充電時(shí),蓄電池的電壓揮發(fā)生很大變化,應(yīng)避免蓄電池電壓過低或過高,否則蓄電池會(huì)產(chǎn)生永久性破損,因而蓄電池管理很關(guān)鍵;

  (9) 分工適當(dāng):在驅(qū)動(dòng)循環(huán)中,發(fā)動(dòng)機(jī)和蓄電池應(yīng)合理分擔(dān)汽車所需功率;

  (10) 在某些城市或地區(qū)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車以純電動(dòng)模式工作效率最高,這種轉(zhuǎn)變可以通過手動(dòng)或自動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。

  

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