淺議混合動力電動汽車整車匹配與電機控制系統(tǒng)

吳恭敏

摘要： 進入到二十一世紀(jì)，全球石油能源呈現(xiàn)出明顯的緊張趨勢，促使新型汽車研究成為人們關(guān)注的重點問題。混合動力電力汽車重點在于續(xù)航能力，對電池性能要求較高，需要保證電力系統(tǒng)可以充分發(fā)揮出自身的作用。本文從混合動力電動汽車的優(yōu)勢入手，深入開展分析，明確其運行方式，探索電機控制系統(tǒng)，為各項工作的開展奠定良好的基礎(chǔ)。

Abstract： Entering the 21st century， global petroleum energy has shown a clear trend of tension， prompting the research of new automobiles to become a key issue of people's attention. Hybrid electric vehicles focus on endurance， which requires high battery performance， and needs to ensure that the power system can fully play its role. This article starts with the advantages of hybrid electric vehicles， conducts in-depth analysis， clarifies its operation mode， explores the motor control system， and lays a good foundation for the development of various tasks.

關(guān)鍵詞： 混合動力電動汽車;整車匹配;電機控制系統(tǒng)

Key words： hybrid electric vehicle;vehicle matching;motor control system

中圖分類號：U471.14? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）17-0060-02

0? 引言

汽車已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俪鲂泄ぞ?，為人們提供便利的服?wù)，但在使用過程中，不僅需要耗費較大的石油能源，還對環(huán)境產(chǎn)生明顯的污染，造成不良影響?；旌蟿恿π碗妱悠囀乾F(xiàn)階段出現(xiàn)的新型汽車，該汽車改變了傳統(tǒng)的動力系統(tǒng)，以電機為基礎(chǔ)，通過電力驅(qū)動，為人們提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

1? 混合動力電動汽車的優(yōu)勢

在發(fā)展過程中，混合電動汽車技術(shù)越來越成熟，促使其成為現(xiàn)階段汽車行業(yè)最具有市場化、產(chǎn)業(yè)化前景的車型之一，具有廣闊的發(fā)展空間?；旌蟿恿ζ嚺c傳統(tǒng)汽車存在明顯的差異性，以內(nèi)燃機與電動機作為動力點，充分發(fā)揮出雙方的優(yōu)勢，如既可以保證發(fā)動機具有良好的反應(yīng)速度、動力性能以及長時間工作性能，又可以促使發(fā)動機的污染性、噪聲降低，充分發(fā)揮出各自的優(yōu)勢，以滿足實際需求，主要表現(xiàn)在以下幾方面：第一，混合動力汽車通過以內(nèi)燃機作為動力源來保證自身運行，因此在設(shè)計過程中設(shè)計者根據(jù)實際情況分析功率，確定內(nèi)燃機的最大運行功率，如果汽車自身需要大功率，但內(nèi)燃機難以滿足時，可以充分發(fā)揮出電池的優(yōu)勢力來提供動力，保證動力充足，并且在運行過程中通過功率可以為電池充電，在內(nèi)燃機的持續(xù)工作中形成良好的能量循環(huán)，達到最佳狀態(tài)[1]。第二，相比于傳統(tǒng)汽車或者純電動汽車來說，混合動力汽車的更具有優(yōu)勢，不需要外界的充電系統(tǒng)，利用自身的系統(tǒng)實現(xiàn)一次充電續(xù)駛里程，提升能源的利用效率，解決基礎(chǔ)設(shè)施問題。在城市繁華路段可以選擇電池單獨驅(qū)動，充分發(fā)揮出節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢，實現(xiàn)零排放，滿足發(fā)展需求[2]。第三，混合動力汽車中內(nèi)燃機充分發(fā)揮出自身的優(yōu)勢，解決了傳統(tǒng)上存在的除霜、取暖、空調(diào)等耗能問題，提升能源的利用效率。電動機與發(fā)電機可以相互互補，如在低速時可以選擇電機提供動力，降低內(nèi)燃機消耗。與此同時，保證電池保持良好的狀態(tài)，不會出現(xiàn)過充或者過放情況，延長電池使用壽命，降低費用成本[3]。例如圖1為某品牌的混合動力汽車。

2? 混合動力電動汽車的運行工作方式

現(xiàn)階段，在發(fā)展過程中混合動力汽車呈現(xiàn)出多種工作方式，不同的方式呈現(xiàn)出不同的特點，常見并聯(lián)式、串聯(lián)式以及串并聯(lián)混合工作：第一，并聯(lián)式工作模式，該方式以二者結(jié)合為基礎(chǔ)，以電動機為主要的動力能源，將電動馬達作為輔助能源，形成完整的動力組合系統(tǒng)，為混合動力汽車提供充足的動力，該方式應(yīng)用較為簡單，可以合理的利用電動馬達的優(yōu)勢來降低其耗油量，保證環(huán)保性[4]。第二， 串聯(lián)工作方式，混合動力汽車自身蘊含內(nèi)燃機與發(fā)動機兩種動力系統(tǒng)，在汽車行駛過程中單純依靠發(fā)動機作為動力能源來運行，進而保證自身運行穩(wěn)定性，為人們提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)[5]。第三，串并聯(lián)混合工作方式，該方式在應(yīng)用過程中實現(xiàn)雙方的合理配合，形成復(fù)雜的裝置結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，在低速運行過程中利用馬達來驅(qū)動，在高速運行過程中利用電機與馬達的共同合作來驅(qū)動，以保證汽車具有良好的運行速度，滿足運行需求。例如，表1為某汽車整車性能參數(shù)。

3? 混合動力電動汽車的電機控制系統(tǒng)

混合動力汽車的動力系統(tǒng)較為復(fù)雜，包含的內(nèi)容較多，如驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、輔助動力系統(tǒng)等，各個系統(tǒng)相互配合，形成完整的體系?；旌蟿恿ζ嚨目刂葡到y(tǒng)實際上是指汽車的動力能源在運行過程中集中控制的部分，也是汽車運行的核心，直接影響汽車的運行。在傳統(tǒng)內(nèi)燃汽車中，其整體的控制系統(tǒng)包括點火控制、空燃比控制、怠速控制、變速器檔位變換以及換擋感覺控制，而混合動力汽車在此基礎(chǔ)上加入轉(zhuǎn)速、車速、負荷等相關(guān)的信息狀態(tài)與設(shè)備狀態(tài)，以滿足發(fā)展需求。通過對各項數(shù)據(jù)分析，合理的開展計算，明確電動機與發(fā)電機的功率分配比，確定功率分配方式，如根據(jù)汽車自身的負荷方式來確定電動機與發(fā)動機的輸出功率比，在該比例確定過程中，需要保證各項內(nèi)容合理，如排放性能、汽車動力性能、經(jīng)濟性能等各項指標(biāo)滿足實際需求，以保證比例合理，滿足混合動力汽車的運行，合理設(shè)計混合動力系統(tǒng)，加強整體控制[6]。

3.1 混合動力汽車控制系統(tǒng)

混合動力汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)中包含的內(nèi)容較為廣泛，以控制系統(tǒng)、驅(qū)動電機組成，其中控制系統(tǒng)涉及的內(nèi)容較多，如電控、電機、電池等，通過相互配合來促使其穩(wěn)定發(fā)揮出自身的作用?；旌蟿恿ζ嚨碾姍C驅(qū)動系統(tǒng)組合形式較多，如機電集成化驅(qū)動系統(tǒng)、機械驅(qū)動式、輪輪電機驅(qū)動以及機電一體化驅(qū)動系統(tǒng)等，不同的系統(tǒng)呈現(xiàn)出明顯的差異性，需要結(jié)合實際情況選擇，以滿足實際需求。

3.2 混合動力汽車控制策略

現(xiàn)階段，混合動力汽車的類型較多，進而其在結(jié)構(gòu)上呈現(xiàn)出明顯的差異性，因此在控制過程中，需要選擇合理的控制策略，以不同的控制策略來調(diào)節(jié)混合動力汽車，充分發(fā)揮出汽車自身的模式，實現(xiàn)穩(wěn)定的運行。保證控制功率流在不同元件間流動，促使整體系統(tǒng)在車輛運行過程中可以充分發(fā)揮出自身的優(yōu)勢，保證各項經(jīng)濟性良好，如燃油經(jīng)濟性，在實踐過程中可以充分發(fā)揮出混合動力汽車的優(yōu)勢與價值，保證系統(tǒng)成本降低，低排放。驅(qū)動性能良好，滿足各項要求[7]。

3.3 混合動力汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)

對于混合動力汽車來說，其自身的電機驅(qū)動系統(tǒng)較為復(fù)雜，因而對其提出合理的要求，具體來說主要表現(xiàn)在以下幾方面：①轉(zhuǎn)矩、功率密度大。實際上，現(xiàn)階段無論是混合動力汽車還是純電動汽車，其自身的由于性質(zhì)因素的影響，前整體的汽車結(jié)構(gòu)中，動力組織的空間較小，因此給電動機驅(qū)動系統(tǒng)預(yù)留的空間也較小，為保證其穩(wěn)定性，需要合理控制電機的體積，保證其滿足實際需求，以提升整體的性能，但在設(shè)計過程中，需要保證電機體積減小時不能影響其自身的功率與轉(zhuǎn)矩，進而保證其滿足現(xiàn)階段的需求。②電機工作速域?qū)挕Ｔ谶\行過程中，想要保證現(xiàn)階段的混合動力汽車運行中轉(zhuǎn)速達到最大化，需要保證其具備良好的條件，第一保證混合動力汽車運行過程中行駛速度比基速低，進而輸出電機的最大轉(zhuǎn)矩，以保證混合動力汽車在運行過程中可以具備運行條件，如啟動、加速、爬坡等。第二當(dāng)混合動力汽車運行過程中，自身的車速超過基速時，應(yīng)保證其電機恒定功率運行，主要的目的在于促使車輛在運行過程中可以保證車輛適應(yīng)超車、最高車速，以保證車輛安全運行[8]。③系統(tǒng)的效率高。對于現(xiàn)階段的混合動力汽車來說，在運行過程中以電機作為驅(qū)動能源，但傳統(tǒng)發(fā)展過程中，受現(xiàn)階段技術(shù)因素限制，電動車的供電能力受限較為明顯，進而影響其整體性，降低整體的經(jīng)濟效果以及車輛運行里程，影響駕駛者的體驗感。因此在發(fā)展過程中，需要技術(shù)有效的改善現(xiàn)階段存在的問題，解決影響混合動力汽車運行的因素，改善其問題，以提升汽車的運行效率與工作效率，為人們提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。④系統(tǒng)較強的環(huán)境適應(yīng)能力?；旌蟿恿ζ嚨碾姍C具備的性能較多，為人們提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，如良好的防水性能、防震性能、防水性能等，因此在汽車運行過程中，充分利用各種性能開來保證自身的服務(wù)，可以有效的適應(yīng)各種環(huán)境，提升自身的性能，進而汽車的電機自身也能合理的適應(yīng)環(huán)境，優(yōu)化其性能，為人們提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。對于混合動力電動汽車來說，為保證其具有良好的性能，應(yīng)積極的開展優(yōu)化，從體積、質(zhì)量方面控制，保證其體積小、質(zhì)量輕、性能強，移動較為便捷，可以滿足現(xiàn)階段的需求。⑤電磁良好的兼容性?；旌蟿恿ζ嚨男再|(zhì)加較為特殊，在不同的狀態(tài)下，其自身有兩種動力系統(tǒng)，根據(jù)實際情況來選擇，以保證其動力合理，可以為混合動力汽車提供最合理的動力支撐，以保證汽車穩(wěn)定的運行。但受其自身的性質(zhì)因素影響，兩個不同的動力能源在運行過程中可能出現(xiàn)相互干擾情況，進而影響其功能發(fā)揮，造成不良的影響，因此在設(shè)計過程中，應(yīng)根據(jù)實際情況來優(yōu)化，合理設(shè)計，保證其電磁兼容性良好，可以充分發(fā)揮出自身的作用，降低電磁干擾，通過合理的電磁兼容性設(shè)置來促使系統(tǒng)性能提升，盡量降低驅(qū)動系統(tǒng)對車輛其他部分產(chǎn)生的影響，實現(xiàn)穩(wěn)定運行。

4? 結(jié)論

綜上所述，在當(dāng)前的時代背景下，混合動力汽車成為人們關(guān)注的重點，逐漸成為人們出行的主要交通工具，提供便捷的服務(wù)，因此在發(fā)展過程中應(yīng)合理的開展優(yōu)化，明確其運行情況，結(jié)合實際開展創(chuàng)新，優(yōu)化混合動力汽車電機控制系統(tǒng)，完善現(xiàn)有的發(fā)展模式，以需求為基礎(chǔ)，提升混合動力汽車的整體性能，滿足時代發(fā)展需求。

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