混合動力汽車發動機電機拖動技術研究

蘇葆雷

摘要：為了順應節能減排的發展號召，混合動力汽車逐漸取代傳統汽車，并迅速占領市場份額?；旌蟿恿ζ囈蚴褂昧饲鍧嵞茉?，而提高了汽車的節能效益，更符合現代化的要求，因此混合動力汽車的發動機電機拖動技術的運用在汽車的更新升級過程中發揮著舉足輕重的作用，為了最大程度地提升汽車系統的性能，提高節能效益、減少排放，本文對該技術的相關特點、應用問題等展開分析，并提出參考性的建議，希望能夠對該技術的發展提供幫助。

關鍵詞：混合動力汽車;發動機;電機拖動技術

1 ?混合動力汽車的概念

混合動力汽車是指由兩個或多個能夠同時運轉的驅動系統所組成的車輛，這樣汽車的行駛功率可以由單個或多個驅動系統共同提供。但在日常生活中我們認為的混合動力汽車通常指的是油電混合動力汽車，也就是以內燃機和電動機共同作為動力的汽車。隨著世界對于環境保護和節能減排的重視程度越來越高，由于混合動力汽車在節能環保方面表現出眾，因此得到了世界各國的青睞，而電機拖動技術的研發作為改善混合動力汽車性能的重要一環也受到重視。

2 ?混合動力汽車發動機技術

2.1 GDI發動機

GDI發動機作為重要的動力系統之一，能夠將燃油的價值發揮到最大程度，從而達到節能減排的作用。GDI的臺架設計主要是采用轉矩和轉速控制兩種模式，使電機的輸出功率和轉速保持一致。在單元內部采取指令進行系統控制，在各個系統單元中模擬電壓控制器，保證電壓輸出能夠帶動GDI發動機的系統運行，突出GDI的可控性和安全性。因此它的最大的特點就是實現低的燃油消耗和高的功率輸出，從而達到節能減排的目的及要求。

2.2 ISG發動機快速啟動轉速控制的技術特點

ISG電動發電機作為目前世界范圍內較為流行的動力來源之一，采用的是啟動發電一體機的設計，并集成于發動機主軸上。為了彰顯技術內涵，眾多汽車公司都采用了ISG技術，這種集起動發電于一身的技術也將是未來的發展方向。與此同時，ISG發動機的反應速度也非?？?，在轉速模式的控制下能夠發揮出發動機的最大性能，使啟動時間得到大大縮減：在常溫環境下，所需要的啟動時間只有0.25秒，而在高溫80度以上的情況下可以快至0.1秒;就算是在10度以下的低溫環境中，發動機的啟動速度也可以達到0.3秒，在啟動時間方面遠遠優于其他發動機。除了啟動速度快這一優勢之外，ISG發動機還能夠利用下坡等行駛狀態進行工作發電，進而實現能量再生，節約能源和動力。由于ISG是安裝在發動機主軸上的，因此如果能夠充分利用ISG電動發電機的這些技術優勢，就可以完善混合動力汽車的各項性能。

3 ?混合動力發動機電機電流的特點

3.1 快速啟動環境下的特點

將水溫冷卻的基礎值設置在25度，其基礎轉速不會超過每分鐘400r，電流的動態值隨著電壓的增加而產生變化，可以根據快速啟動的需求將電流的流速進一步提升，不過前提是在可以控制的范圍內。根據電機電流的變化信息可以知曉混合動力發動機機電的電流特點不是簡單的數據疊加，會因為電力輸出動力的變化不斷地發生變化。系統電流為了防止電流的超調，一般會采用大轉矩拖動，增強快速啟動環境下混合發動機使用的穩定性。

3.2 轉速控制模式下的特點

在轉速控制模式下的電機電流控制一般采用高精度的傳感器、電流控制器自己電機輸出控制等方式。轉動模式下的電機電流控制應用在于保障電機使用的安全性，確保所有的電流壓力值都在合理可以控制的范圍內，防止因過度的電壓浮動對電機器件的使用產生拖動電流過大的問題，提供電機的超調保護措施。

4 ?混合動力發動機阻力矩

混合動力發動機阻力矩的形成能夠將設備因啟動而產生的瞬時壓力中和平衡掉。可以在元器件系統運行的時候將每一項的電壓控制在合理可控制的范圍內，在啟動的時候產生固定量值。系統啟動的時候能夠對ISG發動機系統進行有效的監控，實時獲得數據。電機驅動實現了發動機拖動快慢的控制，當然就具有相應的優勢。一方面能夠讓發動機的潤滑劑粘度更好，另外一個方面能夠解決因為發動機曲軸摩擦過速而導致的供油不足的問題?；旌蟿恿Πl動機在啟動時如果環境溫度過高，就必須在啟動過程中利用冷卻設備對發動機系統進行控溫，因為溫度對于發動機的動力有著很大的影響。冷卻設備在發動機高溫時的冷卻溫度效果，直接影響到混合發動機在快速啟動時的動力效益。如果冷卻設備的冷卻溫度沒有達到發動機啟動所需要的標準溫度，就會讓發動機因為阻力矩數值失去平衡的原因，導致轉速下降，很難再去保證在不同的轉速下進行發動機有效能動的控制，進而帶來諸多問題。

5 ?混合動力汽車發動機電機拖動技術應用中需要考慮的問題

該技術應用的優勢雖然比較明顯，但在實際應用中還是要受到各種數據參數的影響，例如水溫環境、啟動模式下的不同情況、基礎元件等數據參數的影響等等。只有在實際應用中進一步排除這些影響因素，才能使混合動力汽車發電機的拖動技術成為以后汽車發展的趨勢。

5.1 冷卻水溫對于發動機的影響

對于發動機的啟動過程而言，溫度始終是啟動速度的關鍵制約因素之一，即使在轉速控制的模式之下，低溫環境中發動機運轉性能也并不是很高。因此該技術的應用一定要將冷卻水溫環境作為設備運行中最為優先的考慮因素，只有使電機性能在各種溫度環境下都得到優化，才能更好地避免因溫度而產生發動機運轉方面的問題，從而更好地提高使用效率。

5.2 綜合數據參數的影響

啟動阻力矩、電機電流、電力轉速等數據參數在不同模式的電機運轉過程中呈現不一樣的狀態，同時冷卻水溫差別比較大，不同的參數環境所選擇的發動機電機拖動方式要符合發動機快速啟動的要求，通過具體的參數數據調節實現對發動機快速啟動的控制，使得混合動力汽車發動機在不受參數的影響下能夠發揮出最好的性能。

5.3 兩種模式下對發動機的影響

在混合發動機運行的模式中，轉矩控制模式通常采用的是低速拖動，避免出現電流問題，因此需要在非常態溫度環境下注意對低速拖動的控制。另外一種轉速模式下的電機電流的流速較快，因此需要對拖動速度進行提升，把基礎數值維護在每分鐘800r，這樣混合發動機電機在運轉時可以更好的適應多種模式啟動。

6 ?結語

總的來說，應用混合動力汽車發動機電機拖動技術，不僅在一定程度上可以降低汽車能耗，而且還可以減少排放，因此這一技術是未來混合動力汽車發展的重要方向之一，對汽車行業的發展與進步而言意義重大，也使傳統意義上的現代混合動力汽車在使用過程中更加具有節能性、安全性及穩定性等特征。因此，在探索發動機電機拖動技術的同時，不僅要探索先進技術，也要對現有問題進行解決，這樣才能為我國的節能環保事業貢獻更大力量。

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