淺議混合動力電動汽車整車匹配與電機(jī)控制系統(tǒng)

吳恭敏

摘要： 進(jìn)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(diǎn)問題。混合動力電力汽車重點(diǎn)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(yùn)行方式，探索電機(jī)控制系統(tǒng)，為各項(xiàng)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(jī)控制系統(tǒng)

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

中圖分類號：U471.14? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)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撸瑸槿藗兲峁┍憷姆?wù)，但在使用過程中，不僅需要耗費(fèi)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。混合動力型電動汽車是現(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(jī)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。混合動力汽車與傳統(tǒng)汽車存在明顯的差異性，以內(nèi)燃機(jī)與電動機(jī)作為動力點(diǎn)，充分發(fā)揮出雙方的優(yōu)勢，如既可以保證發(fā)動機(jī)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(jī)的污染性、噪聲降低，充分發(fā)揮出各自的優(yōu)勢，以滿足實(shí)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(jī)作為動力源來保證自身運(yùn)行，因此在設(shè)計(jì)過程中設(shè)計(jì)者根據(jù)實(shí)際情況分析功率，確定內(nèi)燃機(jī)的最大運(yùn)行功率，如果汽車自身需要大功率，但內(nèi)燃機(jī)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(yùn)行過程中通過功率可以為電池充電，在內(nèi)燃機(jī)的持續(xù)工作中形成良好的能量循環(huán)，達(dá)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(shí)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(dú)驅(qū)動，充分發(fā)揮出節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢，實(shí)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(jī)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(jī)與發(fā)電機(jī)可以相互互補(bǔ)，如在低速時可以選擇電機(jī)提供動力，降低內(nèi)燃機(jī)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(fèi)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(yùn)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(diǎn)，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(jī)為主要的動力能源，將電動馬達(dá)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(dá)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(yùn)含內(nèi)燃機(jī)與發(fā)動機(jī)兩種動力系統(tǒng)，在汽車行駛過程中單純依靠發(fā)動機(jī)作為動力能源來運(yùn)行，進(jìn)而保證自身運(yùn)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(shí)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(yùn)行過程中利用馬達(dá)來驅(qū)動，在高速運(yùn)行過程中利用電機(jī)與馬達(dá)的共同合作來驅(qū)動，以保證汽車具有良好的運(yùn)行速度，滿足運(yùn)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(jī)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。混合動力汽車的控制系統(tǒng)實(shí)際上是指汽車的動力能源在運(yùn)行過程中集中控制的部分，也是汽車運(yùn)行的核心，直接影響汽車的運(yùn)行。在傳統(tǒng)內(nèi)燃汽車中，其整體的控制系統(tǒng)包括點(diǎn)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(fù)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(xiàng)數(shù)據(jù)分析，合理的開展計(jì)算，明確電動機(jī)與發(fā)電機(jī)的功率分配比，確定功率分配方式，如根據(jù)汽車自身的負(fù)荷方式來確定電動機(jī)與發(fā)動機(jī)的輸出功率比，在該比例確定過程中，需要保證各項(xiàng)內(nèi)容合理，如排放性能、汽車動力性能、經(jīng)濟(jì)性能等各項(xiàng)指標(biāo)滿足實(shí)際需求，以保證比例合理，滿足混合動力汽車的運(yùn)行，合理設(shè)計(jì)混合動力系統(tǒng)，加強(qiáng)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(jī)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(jī)組成，其中控制系統(tǒng)涉及的內(nèi)容較多，如電控、電機(jī)、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。混合動力汽車的電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)組合形式較多，如機(jī)電集成化驅(qū)動系統(tǒng)、機(jī)械驅(qū)動式、輪輪電機(jī)驅(qū)動以及機(jī)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(shí)際情況選擇，以滿足實(shí)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(jìn)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(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的運(yùn)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(yùn)行過程中可以充分發(fā)揮出自身的優(yōu)勢，保證各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)性良好，如燃油經(jīng)濟(jì)性，在實(shí)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(xiàng)要求[7]。

3.3 混合動力汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)

對于混合動力汽車來說，其自身的電機(jī)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(shí)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(jī)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(jī)的體積，保證其滿足實(shí)際需求，以提升整體的性能，但在設(shè)計(jì)過程中，需要保證電機(jī)體積減小時不能影響其自身的功率與轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而保證其滿足現(xiàn)階段的需求。②電機(jī)工作速域?qū)挕Ｔ谶\(yùn)行過程中，想要保證現(xiàn)階段的混合動力汽車運(yùn)行中轉(zhuǎn)速達(dá)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(yùn)行過程中行駛速度比基速低，進(jìn)而輸出電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，以保證混合動力汽車在運(yùn)行過程中可以具備運(yùn)行條件，如啟動、加速、爬坡等。第二當(dāng)混合動力汽車運(yùn)行過程中，自身的車速超過基速時，應(yīng)保證其電機(jī)恒定功率運(yùn)行，主要的目的在于促使車輛在運(yùn)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(yùn)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(yùn)行過程中以電機(jī)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(jìn)而影響其整體性，降低整體的經(jīng)濟(jì)效果以及車輛運(yùn)行里程，影響駕駛者的體驗(yàn)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(yùn)行的因素，改善其問題，以提升汽車的運(yùn)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(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。混合動力汽車的電機(jī)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(yùn)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(jìn)而汽車的電機(jī)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(qiáng)，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。混合動力汽車的性質(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(shí)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(yùn)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(yùn)行過程中可能出現(xiàn)相互干擾情況，進(jìn)而影響其功能發(fā)揮，造成不良的影響，因此在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來優(yōu)化，合理設(shè)計(jì)，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(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)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(diǎn)，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(yùn)行情況，結(jié)合實(shí)際開展創(chuàng)新，優(yōu)化混合動力汽車電機(jī)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。

參考文獻(xiàn)：

[1]許永紅，章國光，潘奕然.某PHEV車型動力總成的設(shè)計(jì)開發(fā)[J].汽車電器，2021，11（02）：15-17，20.

[2]黃稟通，朱建軍，周忠偉.并聯(lián)式混合動力汽車模糊控制策略優(yōu)化[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2020，15（12）：293-297.

[3]陳志鵬，楊俊偉，祁克光.混合動力電動汽車整車熱管理控制器硬件需求分析[J].汽車電器，2020，12（05）：13-14，18.

[4]陳祥.電動汽車充電設(shè)施：建立標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的軟件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)平臺[J].中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2018，16（Z2）：92-94.

[5]劉洋，肖揚(yáng)，喻凡.功率分流式混合動力汽車分析及能量管理策略研究[J].傳動技術(shù)，2019，33（03）：3-13.

[6]張毅，楊亞聯(lián)，孟慶光.互聯(lián)網(wǎng)分布式混合動力汽車實(shí)車在環(huán)仿真平臺[J].汽車工程，2017，39（08）：849-857.

[7]宋超，謝勇波，文多.基于CCP協(xié)議的插電式混合動力通用監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)[J].大功率變流技術(shù)，2016，12（02）：57-61.

[8]王強(qiáng)，閆君杰.輕型插入式混合動力電動汽車整車構(gòu)造研發(fā)過程淺析[J].河南機(jī)電高等專科學(xué)校學(xué)報，2018，23（02）：15-18.