混合電動汽車電機起動及發電控制系統

李 赟

（山西交通職業技術學院，山西 太原 030031）

前言

混合動力電動汽車安裝有特殊的電動機。電動機集發電動機、電動機和啟動器的功能于一身。原則上，每個電動機都還可以用作發電動機。如果用外部動力驅動電動機的機軸，那么它就作為發電動機提供電能。如果為電動機輸送電能，則電動機被用作發動機。

蓄電池的電量告知發動機控制器內的混合動力管理系統。混合動力管理系統在必要時為發電動機模式激活內燃機。在充電時，內燃機可以另外提供最高 20kW的發電動機功率。當達到蓄電池調節控制器規定的決對電量上限時，發電動機模式關閉。如果混合動力蓄電池的電量足夠，則汽車用電動機行駛。如果混合動力蓄電池電量不足，則起動內燃機。電動機在發電動機運行模式下表現為被驅動元件，而在起動機運行模式下則作為驅動元件。

在特定條件下起動內燃機（也被稱作12伏起動）時，所以為了張緊多楔帶，還需要一個特別的皮帶張緊裝置。這個皮帶張緊裝置旋接在起動機發電動機的外殼上。它通過其兩個張緊輪確保在兩種運行狀態下獲得完美的皮帶張緊力。

通過電動機起動也被稱作12伏起動。12伏起動時，變速箱內的分離離合器K0分離。利用內燃機行駛時，只要電動機未被用作輔助驅動，混合動力蓄電池就會充電。

起動時，下部皮帶部件承受最大張力，將下部張緊輪向下壓。這個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。

當電動機的12伏供電得到保證后，內燃機將在以下條件下通過皮帶起動：

皮帶起動如果電動機在電動行駛期間功率用盡，無法通過電動機實現順利的滑行起動，則將通過起動機發電動機起動內燃機。

混合動力行駛時，電動機和內燃機共同將功率輸出到變速箱上。當內燃機因駕駛員撤回功率請求而關閉時，如果駕駛員重新請求功率，則只要發動機仍能達到所需的起動轉速，就可以通過在發動機控制器中激活點火開關和噴射而重新起動。如果此時發動機轉速不再能達到要求，則通過起動機發電動機C29將發動機提高到起動轉速，從而起動。

內燃機起動后，當它以與變速箱輸入軸相同的轉速運行時，變速箱內的分離離合器 接合。為了在滑行起動時平穩地起動并入內燃機，所以在分離離合器接合時將電動機的扭矩提高到起動過程所需的扭矩值。由此將內燃機提高到點火所需的轉速并使其點火。當內燃機和電動機的轉速同步時，分離離合器被完全接合。在舒適起動時，通過分離離合器牽引內燃機直至達到電動機的轉速，并且在分離離合器完全接合后才點火。根本的起動方式選擇取決于駕駛員的功率請求和轉速條件。當內燃機在自動起停模式下被關閉，則電動機將發動機快速制動到靜止，以避免發生“停機抖振”。

發電動機模式下，電動機被內燃機驅動。在內燃機運行期間，起動機發電動機由12伏車載電網供電。此時處于發電動機模式，不輸出電流。在這個運行狀態下，發電動機制動，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。

圖2 發電作用的張緊輪

保證發電動機功率的方法是，在最節省燃油的情況下相應提高發動機負荷。發動機控制器中的混合動力管理系統此時不斷致力于，通過有針對性的負荷點推移來選擇一個帶盡可能低的油耗的負荷范圍。

混合動力管理系統檢查這部分制動功率中有多少比例可以通過制動能量回收轉化為電能，并把該數值通知給制動電控系統。如果混合動力蓄電池電量足夠，則電驅動系統作為發電動機工作，只給當前用電器供電。在這種情況下或當制動能量回收的制動功率不滿足減速要求時，則通過液壓制動器協調地疊加或替代電動制動功率。

起動機發電動機是數據總線診斷接口 J533的LIN從設備。在裝備傳統驅動系統的上，發電動機與蓄電池監控控制器J367一起連接在一條LIN支路上。而現在，起動機發電動機則連接在一條獨立的 LIN 支路上。起動機發電動機本身上有一個6芯連接插頭及一個螺柱，用于連接12V汽車蓄電池的正極接頭（B+）。

雖然起動機發電動機是數據總線診斷接口 J533的 LIN從設備，但起動控制方面的功能主設備卻是發動機控制器中的混合動力管理系統。

發電動機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發動機控制器阻止起動的信號線

針腳5LIN 正極接口

針腳6未占用

為了允許用作起動機，需要向針腳 LIN發送一條相應的數據信息，并由發動機控制器 J623 通過離散導線向起動機發電動機的針腳 4 發送一個許用信號。

圖3 發電動機發送的許用信號

如果起動機發電動機存在損壞，則會在數據總線診斷接口J533中記錄下一條相應的故障存儲器條目。不會向用戶給出警告信息。接著，發動機可以在所有運行范圍內通過電動機起動。12V汽車蓄電池的充電由變壓器A19保證。

混合動力管理系統適合利用內燃機或電動機行駛，或由兩個驅動機構共同驅動行駛。混合動力蓄電池電量降低，有助于減少 CO2 排放。該模式適用于鄉村公路和高速公路行駛。混合動力蓄電池的電量重新充滿。通過有針對性地使用混合動力蓄電池電量，提高了汽車效率。