混合動(dòng)力汽車原理 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)及原理
分類和結(jié)構(gòu)原則
1.系列混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(SHEV)
串聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)利用發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力發(fā)電,從而帶動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪。
其基本結(jié)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、高壓蓄電池和變壓器組成。發(fā)電機(jī)由輸出功率小的發(fā)動(dòng)機(jī)準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行驅(qū)動(dòng),發(fā)動(dòng)機(jī)直接向電動(dòng)機(jī)供電,或者在給高壓蓄電池充電的同時(shí)運(yùn)行。因?yàn)閮?nèi)燃機(jī)的動(dòng)力是串聯(lián)供給電動(dòng)機(jī)的,所以稱為“串聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)”。
2.并聯(lián)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(PHEV)
并聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)利用電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪,發(fā)動(dòng)機(jī)用于給高壓電池充電。其基本結(jié)構(gòu)由電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、高壓電池、變壓器和變速器組成。
在并聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)中,高壓電池的電能用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)。因?yàn)殡姍C(jī)也是做發(fā)電機(jī)用的,不能一邊發(fā)電一邊驅(qū)動(dòng)。動(dòng)力的流動(dòng)方向是平行的,所以稱為“并聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)”。
3.混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車
混聯(lián)式混合動(dòng)力利用電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪,電機(jī)在行駛的同時(shí)也能發(fā)電。
根據(jù)行駛條件的不同,可以只靠電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力行駛,也可以是發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)。此外,還安裝了發(fā)電機(jī),因此可以在行駛過程中為高壓電池充電?;窘Y(jié)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、高壓蓄電池、發(fā)電機(jī)、功率分離裝置和電子控制單元(變壓器、變流器)組成。發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力被動(dòng)力分離裝置分成兩部分,一部分用來直接驅(qū)動(dòng)車輪,另一部分用來發(fā)電,給電機(jī)供電,給高壓電池充電。
電機(jī)擅長(zhǎng)從低速帶發(fā)力,發(fā)動(dòng)機(jī)擅長(zhǎng)高速帶。該系統(tǒng)可通過理想進(jìn)行控制,在任何情況下都能提供高效的駕駛。
混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力系統(tǒng)主要由控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、輔助動(dòng)力系統(tǒng)和電池組組成。
控制系統(tǒng)
以計(jì)算機(jī)為核心的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于HEV,包括自適應(yīng)控制技術(shù)(MRAC)、模糊控制技術(shù)、專家控制系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的各種智能控制系統(tǒng)逐步應(yīng)用于EV、FCEV和HEV,使HEV更加安全、節(jié)能、環(huán)保、舒適。
能量管理系統(tǒng)采用分級(jí)控制:最上層是車輛能量管理系統(tǒng),統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制所有低端控制器;中間層包括五個(gè)低端控制器,分別是發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、發(fā)電機(jī)控制器、電機(jī)控制器、離合器和制動(dòng)控制器以及電池能量管理系統(tǒng)(BMS)。最底層是各個(gè)執(zhí)行器,也就是發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)、離合器等部件。
高壓蓄電池
高壓電池組包括高壓電池模塊、電池電腦、系統(tǒng)主繼電器和維修插座,組裝在一個(gè)外殼內(nèi),布置在后排座椅后面。
電池組的電池部分由28個(gè)模塊串聯(lián)而成,每個(gè)模塊由6節(jié)1.2伏的單體電池串聯(lián)而成,共計(jì)168節(jié)單體電池,從中可獲得201.6伏的高電壓。電池計(jì)算機(jī)將完成以下控制,同時(shí)將充電狀態(tài)保持在適當(dāng)?shù)闹担?p>1*4充電狀態(tài)管理
為了保證加速等場(chǎng)合的放電,在減速時(shí)利用制動(dòng)反復(fù)回收電荷,高壓蓄電池會(huì)一直輸出充電狀態(tài)信號(hào)給高壓蓄電池電腦,電腦會(huì)利用充放電電流的累計(jì)值,一直將充電狀態(tài)值控制在目標(biāo)范圍內(nèi)。
1*5冷卻風(fēng)扇的控制
高壓電池的充放電會(huì)引起自身發(fā)熱。為了保證電池的性能,控制冷卻風(fēng)扇的工作模式。
1*6控制外部充電器
指在使用內(nèi)部充電器充電的過程中,監(jiān)控電池狀態(tài)以確保正常充電的控制。
1*7與空調(diào)通信
通過高壓控制計(jì)算機(jī),根據(jù)空調(diào)的要求改變冷卻風(fēng)扇的工作模式。
1*8電池狀態(tài)監(jiān)控
監(jiān)控蓄電池的溫度和電壓,當(dāng)檢測(cè)到異常時(shí),通過限制或停止充放電來保護(hù)蓄電池。此外,根據(jù)需要打開報(bào)警燈,并輸出和記憶診斷代碼。
1*9冷卻風(fēng)扇
當(dāng)電池溫度升高時(shí),冷卻風(fēng)扇會(huì)根據(jù)電池電腦的指令調(diào)節(jié)風(fēng)量。此外,空調(diào)的工作模式可以根據(jù)空調(diào)的需要而改變。
冷卻風(fēng)扇的進(jìn)風(fēng)口設(shè)置在座椅的右側(cè)。從托架吸入的空氣通過風(fēng)扇被引入電池組的右上方,使得空氣在電池模塊之間從上到下吹動(dòng)以冷卻電池模塊。冷卻后,完成熱交換的空氣從電池組右下方通過后貨艙右側(cè)的排氣管排到后貨艙和車外。
1*10系統(tǒng)主繼電器(SMR)
SMR根據(jù)高壓控制計(jì)算機(jī)的指令接通和切斷高壓電路的電源。加上正負(fù)電極的控制,SMR配備了三個(gè)繼電器,以確保行動(dòng)的可靠性。打開高壓系統(tǒng)時(shí),首先打開SMR1和SMR3,然后打開SMR2并關(guān)閉SMR1。由于控制電流在開始時(shí)流過附加電阻,所以防止了高壓電流突然加到電路上。斷開電路時(shí),依次斷開SMR2和SMR3,高壓控制計(jì)算機(jī)將確認(rèn)它們是否已可靠斷開。
維修插頭和逆變器蓋設(shè)有聯(lián)鎖機(jī)構(gòu),用于檢測(cè)高壓部分的保護(hù)狀態(tài),自動(dòng)斷開系統(tǒng)主繼電器。當(dāng)聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)移動(dòng)時(shí),儀表板上的主報(bào)警燈亮起,以通知駕駛員和乘客。聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)動(dòng)作后,系統(tǒng)主繼電器每?jī)纱渭せ钜淮?,恢?fù)高壓電路。
1*11維修插頭
在檢查和維修時(shí),應(yīng)拔掉維修插頭,并在高壓電池的中間位置斷開高壓,以確保安全操作。
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