混合電動(dòng)汽車電機(jī)起動(dòng)及發(fā)電控制系統(tǒng)

李 赟

（山西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030031）

前言

混合動(dòng)力電動(dòng)汽車安裝有特殊的電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)集發(fā)電動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)和啟動(dòng)器的功能于一身。原則上，每個(gè)電動(dòng)機(jī)都還可以用作發(fā)電動(dòng)機(jī)。如果用外部動(dòng)力驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的機(jī)軸，那么它就作為發(fā)電動(dòng)機(jī)提供電能。如果為電動(dòng)機(jī)輸送電能，則電動(dòng)機(jī)被用作發(fā)動(dòng)機(jī)。

蓄電池的電量告知發(fā)動(dòng)機(jī)控制器內(nèi)的混合動(dòng)力管理系統(tǒng)?；旌蟿?dòng)力管理系統(tǒng)在必要時(shí)為發(fā)電動(dòng)機(jī)模式激活內(nèi)燃機(jī)。在充電時(shí)，內(nèi)燃機(jī)可以另外提供最高 20kW的發(fā)電動(dòng)機(jī)功率。當(dāng)達(dá)到蓄電池調(diào)節(jié)控制器規(guī)定的決對電量上限時(shí)，發(fā)電動(dòng)機(jī)模式關(guān)閉。如果混合動(dòng)力蓄電池的電量足夠，則汽車用電動(dòng)機(jī)行駛。如果混合動(dòng)力蓄電池電量不足，則起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)。電動(dòng)機(jī)在發(fā)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行模式下表現(xiàn)為被驅(qū)動(dòng)元件，而在起動(dòng)機(jī)運(yùn)行模式下則作為驅(qū)動(dòng)元件。

在特定條件下起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)（也被稱作12伏起動(dòng)）時(shí)，所以為了張緊多楔帶，還需要一個(gè)特別的皮帶張緊裝置。這個(gè)皮帶張緊裝置旋接在起動(dòng)機(jī)發(fā)電動(dòng)機(jī)的外殼上。它通過其兩個(gè)張緊輪確保在兩種運(yùn)行狀態(tài)下獲得完美的皮帶張緊力。

通過電動(dòng)機(jī)起動(dòng)也被稱作12伏起動(dòng)。12伏起動(dòng)時(shí)，變速箱內(nèi)的分離離合器K0分離。利用內(nèi)燃機(jī)行駛時(shí)，只要電動(dòng)機(jī)未被用作輔助驅(qū)動(dòng)，混合動(dòng)力蓄電池就會(huì)充電。

起動(dòng)時(shí)，下部皮帶部件承受最大張力，將下部張緊輪向下壓。這個(gè)壓力通過懸擺弓形部分被傳遞到上部張緊輪上，從而張緊多楔帶。

當(dāng)電動(dòng)機(jī)的12伏供電得到保證后，內(nèi)燃機(jī)將在以下條件下通過皮帶起動(dòng)：

皮帶起動(dòng)如果電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)行駛期間功率用盡，無法通過電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)順利的滑行起動(dòng)，則將通過起動(dòng)機(jī)發(fā)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)。

混合動(dòng)力行駛時(shí)，電動(dòng)機(jī)和內(nèi)燃機(jī)共同將功率輸出到變速箱上。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)因駕駛員撤回功率請求而關(guān)閉時(shí)，如果駕駛員重新請求功率，則只要發(fā)動(dòng)機(jī)仍能達(dá)到所需的起動(dòng)轉(zhuǎn)速，就可以通過在發(fā)動(dòng)機(jī)控制器中激活點(diǎn)火開關(guān)和噴射而重新起動(dòng)。如果此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不再能達(dá)到要求，則通過起動(dòng)機(jī)發(fā)電動(dòng)機(jī)C29將發(fā)動(dòng)機(jī)提高到起動(dòng)轉(zhuǎn)速，從而起動(dòng)。

內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)后，當(dāng)它以與變速箱輸入軸相同的轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)，變速箱內(nèi)的分離離合器 接合。為了在滑行起動(dòng)時(shí)平穩(wěn)地起動(dòng)并入內(nèi)燃機(jī)，所以在分離離合器接合時(shí)將電動(dòng)機(jī)的扭矩提高到起動(dòng)過程所需的扭矩值。由此將內(nèi)燃機(jī)提高到點(diǎn)火所需的轉(zhuǎn)速并使其點(diǎn)火。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速同步時(shí)，分離離合器被完全接合。在舒適起動(dòng)時(shí)，通過分離離合器牽引內(nèi)燃機(jī)直至達(dá)到電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，并且在分離離合器完全接合后才點(diǎn)火。根本的起動(dòng)方式選擇取決于駕駛員的功率請求和轉(zhuǎn)速條件。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)在自動(dòng)起停模式下被關(guān)閉，則電動(dòng)機(jī)將發(fā)動(dòng)機(jī)快速制動(dòng)到靜止，以避免發(fā)生“停機(jī)抖振”。

發(fā)電動(dòng)機(jī)模式下，電動(dòng)機(jī)被內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)。在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行期間，起動(dòng)機(jī)發(fā)電動(dòng)機(jī)由12伏車載電網(wǎng)供電。此時(shí)處于發(fā)電動(dòng)機(jī)模式，不輸出電流。在這個(gè)運(yùn)行狀態(tài)下，發(fā)電動(dòng)機(jī)制動(dòng)，多楔帶被完全張緊。所以，下部張緊輪被懸擺弓形部分向上推，將多楔帶向后引導(dǎo)。

圖2 發(fā)電作用的張緊輪

保證發(fā)電動(dòng)機(jī)功率的方法是，在最節(jié)省燃油的情況下相應(yīng)提高發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷。發(fā)動(dòng)機(jī)控制器中的混合動(dòng)力管理系統(tǒng)此時(shí)不斷致力于，通過有針對性的負(fù)荷點(diǎn)推移來選擇一個(gè)帶盡可能低的油耗的負(fù)荷范圍。

混合動(dòng)力管理系統(tǒng)檢查這部分制動(dòng)功率中有多少比例可以通過制動(dòng)能量回收轉(zhuǎn)化為電能，并把該數(shù)值通知給制動(dòng)電控系統(tǒng)。如果混合動(dòng)力蓄電池電量足夠，則電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為發(fā)電動(dòng)機(jī)工作，只給當(dāng)前用電器供電。在這種情況下或當(dāng)制動(dòng)能量回收的制動(dòng)功率不滿足減速要求時(shí)，則通過液壓制動(dòng)器協(xié)調(diào)地疊加或替代電動(dòng)制動(dòng)功率。

起動(dòng)機(jī)發(fā)電動(dòng)機(jī)是數(shù)據(jù)總線診斷接口 J533的LIN從設(shè)備。在裝備傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的上，發(fā)電動(dòng)機(jī)與蓄電池監(jiān)控控制器J367一起連接在一條LIN支路上。而現(xiàn)在，起動(dòng)機(jī)發(fā)電動(dòng)機(jī)則連接在一條獨(dú)立的 LIN 支路上。起動(dòng)機(jī)發(fā)電動(dòng)機(jī)本身上有一個(gè)6芯連接插頭及一個(gè)螺柱，用于連接12V汽車蓄電池的正極接頭（B+）。

雖然起動(dòng)機(jī)發(fā)電動(dòng)機(jī)是數(shù)據(jù)總線診斷接口 J533的 LIN從設(shè)備，但起動(dòng)控制方面的功能主設(shè)備卻是發(fā)動(dòng)機(jī)控制器中的混合動(dòng)力管理系統(tǒng)。

發(fā)電動(dòng)機(jī)6芯連接插頭的插頭布置：

針腳1LIN 接地接口

針腳2LIN 信號

針腳3未占用

針腳4發(fā)動(dòng)機(jī)控制器阻止起動(dòng)的信號線

針腳5LIN 正極接口

針腳6未占用

為了允許用作起動(dòng)機(jī)，需要向針腳 LIN發(fā)送一條相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，并由發(fā)動(dòng)機(jī)控制器 J623 通過離散導(dǎo)線向起動(dòng)機(jī)發(fā)電動(dòng)機(jī)的針腳 4 發(fā)送一個(gè)許用信號。

圖3 發(fā)電動(dòng)機(jī)發(fā)送的許用信號

如果起動(dòng)機(jī)發(fā)電動(dòng)機(jī)存在損壞，則會(huì)在數(shù)據(jù)總線診斷接口J533中記錄下一條相應(yīng)的故障存儲(chǔ)器條目。不會(huì)向用戶給出警告信息。接著，發(fā)動(dòng)機(jī)可以在所有運(yùn)行范圍內(nèi)通過電動(dòng)機(jī)起動(dòng)。12V汽車蓄電池的充電由變壓器A19保證。

混合動(dòng)力管理系統(tǒng)適合利用內(nèi)燃機(jī)或電動(dòng)機(jī)行駛，或由兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)共同驅(qū)動(dòng)行駛。混合動(dòng)力蓄電池電量降低，有助于減少 CO2 排放。該模式適用于鄉(xiāng)村公路和高速公路行駛?；旌蟿?dòng)力蓄電池的電量重新充滿。通過有針對性地使用混合動(dòng)力蓄電池電量，提高了汽車效率。