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摘 要:混合动力汽车的动力结构稍显复杂,其配置上拥有两套动力系统,分别是内燃机系统和电动机系统,两个系统优势互补,根据汽车的速度来使用不同的动力系统,这样能够使混合动力汽车排放量减小,更符合环保要求,也能够为驾驶者节约驾驶成本,也在一定程度上缓解我国能源短缺的现状。因此,对于混合动力车型的工作原理及其结构设置的研究,对推动混合动力汽车的生产和发展,具有非常重要的现实意义。
关键词:混合动力 电控系统 成本控制
中图分类号:TH137 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2019)04(a)-0121-02
如今,无论是国家还是个人,对于汽车的节能环保更加重视,环保车型的研发和使用已成为时代趋势。混合动力汽车的定位在新能源汽车(尤其是纯电动汽车)与传统燃油车型之间,属于新能源汽车的过渡版本。由于我国新能源汽车的发展正处于过渡阶段,纯电动汽车技术尚未完全成熟,尚且无法取代传统燃油车型,故而其过渡版即混合动力车型由于更加务实而受到汽车用户的热捧,发展势头良好,市场保有量也很高。
1 混合动力汽车概述
1.1 混合动力汽车的概念
混合动力汽车是设计师按照汽车行驶的客观需要,将汽车设计成能够提供两种驱动力的汽车类型。第一种驱动力是通过燃油以提供动能的,通过发动机控制动能传输,这种动能与传统燃油车型的动能无二;第二种则是依靠电能作为动力来源,通过电动机完成驱动。目前,市场上常见的混合动力汽车基本上都是采用这种办法,把内燃机系统与电动机系统结合起来,给汽车提供动力,通过对动力传输的控制,实现两个系统的切换工作,将动能合理化分配以节约能源资源(尤其是为了省油),进而达到节能减排的环保目的。
1.2 混合动力汽车的类型
混合动力的汽车沿用了传统燃油车型的发动机配置,又配合上电动机,形成了一个组合系统,内燃机和电动机双动力系统的结合,将汽油与蓄电池有机结合起来。混合动力汽车通过电路设计实现驱动,用作驱动的电路较为复杂,按照电路可以划分车型。第一种常见的车型是串联型混合动力汽车,这种车型的稳定性较好,汽车的发动机和电动机结合的更加紧密,配合性好,通过电路串联,能够使发动机始终保持在最佳的工作状态,无论是对于生产商还是汽车用户,经济性都很好,尤其是在低速行进的过程中,混合动力汽车可以完全靠电能支持,靠电动机驱动,最大限度的节约了汽油的使用,耗电量也不高,排放量小,对环境也大有好处;第二种车型是并联车型,这种车型的发动机工作受路况影响比较严重,适合高速行驶,在城市内部道路上的行驶会使发动机处于非最佳工作状态,油耗较高;第三种车型是混联型的混合动力汽车,这种车型的设计较为科学,当汽车低速行驶时依靠电能,高速行驶时转换成燃油动能,效果最佳。
2 混合动力汽车的电控系统设计
2.1 混合动力汽车电控系统的整体构成
电控系统在混合动力汽车上被广泛应用,其技术已经比较成熟,也日益智能化,不再像传统的集中控制系统那般固化,目前的电控系统更倾向于网络智联,大部分混合动力车型采用的都是CAN总线网络控制系统,这种控制系统是目前较为先进的控制系统技术。由于混合动力汽车拥有两套动力系统,尤其是电动机驱动和电控系统更为复杂,电路繁多,设计繁琐,只有较为高效的电控系统才能够把两种动力最大化配合,进而发挥出两者各自的优势,实现优势互补。CAN总线网络控制系统的结构较为复杂,其子系统繁多,大致有这样几个大项:中央控制系统、发动机系统名、电机控制系统、检测系统。每一个系统各自成为一个部分,又能够紧密结合,共同为混合动力汽车的行驶贡献力量。
2.2 混合动力汽车电控系统各单元的功能
首先,混合动力汽车电控系统的第一个控制单元为整车控制器,这个设备具有核心控制职能,能够有效对车辆的驾驶信息进行收集,包括车辆的打火、刹车、档位、油门、发动机与电动机切换、电池状态信息的收集与展示以及车辆的故障信息反饋与处理等。整车控制器能够根据用户——车辆的互动性信息及其调整参数,最大化满足汽车用户的驾驶需求,包括为车身提供最佳功率、为电池提供最佳充电功率,在自动档混合动力车型中,整车控制器可以做到最佳档位控制,当电控系统出现问题时,整车控制器能够及时反馈故障并及时对故障进行处理,处理不好会反馈给汽车用户以保障汽车能够安全的行驶。
其次,混合动力汽车电控系统的第二个控制单元为发动机控制系统与电机控制系统。在发动机控制系统中,发动机能够通过传感器接收驾驶者发出的指令,进而控制车辆燃油喷射量、汽车的打火、并且在行驶中提供充足的动能。
最后,在电动机控制系统中,电机控制单元的微处理器在接收到传感器的信号之后开始运转,具体的控制由电机控制系统当中的微处理器、电路系统,还有电机调速控制系统等多个部分共同完成。混合动力汽车的发动机与电动机工作的切换,靠CAN总线来收集整理整车控制器的命令信号并按照指示工作来完成,并且电机转速的调节、输出力矩的控制,都可以通过这个控制单元实现。
3 混合动力汽车电控系统的控制流程及特点
3.1 电控系统的控制流程
就混合动力汽车电控系统的控制流程而言,其功能靠多个系统的组合作用来实现。首先,整车控制器会收集和整理汽车的当前的运行状态,收集驾驶员的操作意图反馈和发出命令信号,制定出合理的运行方案,这个方案主要是发动机动能和电动机动能的选择与切换。汽车在确定了运行模式以后,整车控制器通过CAN总线与各个控单元联结,获取实时参数。整车控制器接收到各控制单元的反馈后,通过相关控制策略来运算处理并分配和发送信息给各控制单元。例如,整车控制器通过采集档位控制系统的参数,计算出实时档位,并发送给档位系统,档位系统接受命令,指示变速器控制系统,进行档位变换和调节,进而完成档位切换。
3.2 电控系统的控制特点
混合动力汽车的电控系统是整车控制器与其它个子控制单元结合使用的整体控制网络,具有集成性。整车控制器作为控制的核心,起到大脑的作用,负责计算参数并且发射指令信号,各子控制单元配合完成。另外,混合动力汽车的电控系统具有模块化特点,每一个小的控制单元都自成体系,具有自我检查、自我故障码反馈、甚至自我修复小故障的功能,这样能使故障发生的几率有效的降低,系统远转起来不但更加有效率,而且更加稳定可靠。同时,这样的电控系统拓展性较好,便于设备更新和升级,更使维护和检修变得高效快捷。
4 结语
混合动力车型作为传统燃油车型转向新能源汽车的过渡车型,其性能比传统燃油车型更加出色,既在一定程度上缓解了能源短缺的问题,又减少排放量,提高了环保性。其发展势头良好,市场前景广阔。当然,,混合动力汽车的电控系统还不够完善,还需要在当前的系统框架下不断完善控制流程、提高控制效率、缩短控制命令传输的时间,进一步推动混合动力汽车的发展。
参考文献
[1] 李浩,冉彤.混合动力汽车结构及电控系统的分析研究[J].科技资讯,2017,15(8):59-61,63.
[2] 朱明娟.混合动力汽车电控系统的研究[J].科技信息,2012(20):150,152.
[3] 卞永明,竺仁杰,方晓骏.液压混合动力汽车及其电控系统设计与实现[J].流体传动与控制,2014(2):15-17,22.
关键词:混合动力 电控系统 成本控制
中图分类号:TH137 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2019)04(a)-0121-02
如今,无论是国家还是个人,对于汽车的节能环保更加重视,环保车型的研发和使用已成为时代趋势。混合动力汽车的定位在新能源汽车(尤其是纯电动汽车)与传统燃油车型之间,属于新能源汽车的过渡版本。由于我国新能源汽车的发展正处于过渡阶段,纯电动汽车技术尚未完全成熟,尚且无法取代传统燃油车型,故而其过渡版即混合动力车型由于更加务实而受到汽车用户的热捧,发展势头良好,市场保有量也很高。
1 混合动力汽车概述
1.1 混合动力汽车的概念
混合动力汽车是设计师按照汽车行驶的客观需要,将汽车设计成能够提供两种驱动力的汽车类型。第一种驱动力是通过燃油以提供动能的,通过发动机控制动能传输,这种动能与传统燃油车型的动能无二;第二种则是依靠电能作为动力来源,通过电动机完成驱动。目前,市场上常见的混合动力汽车基本上都是采用这种办法,把内燃机系统与电动机系统结合起来,给汽车提供动力,通过对动力传输的控制,实现两个系统的切换工作,将动能合理化分配以节约能源资源(尤其是为了省油),进而达到节能减排的环保目的。
1.2 混合动力汽车的类型
混合动力的汽车沿用了传统燃油车型的发动机配置,又配合上电动机,形成了一个组合系统,内燃机和电动机双动力系统的结合,将汽油与蓄电池有机结合起来。混合动力汽车通过电路设计实现驱动,用作驱动的电路较为复杂,按照电路可以划分车型。第一种常见的车型是串联型混合动力汽车,这种车型的稳定性较好,汽车的发动机和电动机结合的更加紧密,配合性好,通过电路串联,能够使发动机始终保持在最佳的工作状态,无论是对于生产商还是汽车用户,经济性都很好,尤其是在低速行进的过程中,混合动力汽车可以完全靠电能支持,靠电动机驱动,最大限度的节约了汽油的使用,耗电量也不高,排放量小,对环境也大有好处;第二种车型是并联车型,这种车型的发动机工作受路况影响比较严重,适合高速行驶,在城市内部道路上的行驶会使发动机处于非最佳工作状态,油耗较高;第三种车型是混联型的混合动力汽车,这种车型的设计较为科学,当汽车低速行驶时依靠电能,高速行驶时转换成燃油动能,效果最佳。
2 混合动力汽车的电控系统设计
2.1 混合动力汽车电控系统的整体构成
电控系统在混合动力汽车上被广泛应用,其技术已经比较成熟,也日益智能化,不再像传统的集中控制系统那般固化,目前的电控系统更倾向于网络智联,大部分混合动力车型采用的都是CAN总线网络控制系统,这种控制系统是目前较为先进的控制系统技术。由于混合动力汽车拥有两套动力系统,尤其是电动机驱动和电控系统更为复杂,电路繁多,设计繁琐,只有较为高效的电控系统才能够把两种动力最大化配合,进而发挥出两者各自的优势,实现优势互补。CAN总线网络控制系统的结构较为复杂,其子系统繁多,大致有这样几个大项:中央控制系统、发动机系统名、电机控制系统、检测系统。每一个系统各自成为一个部分,又能够紧密结合,共同为混合动力汽车的行驶贡献力量。
2.2 混合动力汽车电控系统各单元的功能
首先,混合动力汽车电控系统的第一个控制单元为整车控制器,这个设备具有核心控制职能,能够有效对车辆的驾驶信息进行收集,包括车辆的打火、刹车、档位、油门、发动机与电动机切换、电池状态信息的收集与展示以及车辆的故障信息反饋与处理等。整车控制器能够根据用户——车辆的互动性信息及其调整参数,最大化满足汽车用户的驾驶需求,包括为车身提供最佳功率、为电池提供最佳充电功率,在自动档混合动力车型中,整车控制器可以做到最佳档位控制,当电控系统出现问题时,整车控制器能够及时反馈故障并及时对故障进行处理,处理不好会反馈给汽车用户以保障汽车能够安全的行驶。
其次,混合动力汽车电控系统的第二个控制单元为发动机控制系统与电机控制系统。在发动机控制系统中,发动机能够通过传感器接收驾驶者发出的指令,进而控制车辆燃油喷射量、汽车的打火、并且在行驶中提供充足的动能。
最后,在电动机控制系统中,电机控制单元的微处理器在接收到传感器的信号之后开始运转,具体的控制由电机控制系统当中的微处理器、电路系统,还有电机调速控制系统等多个部分共同完成。混合动力汽车的发动机与电动机工作的切换,靠CAN总线来收集整理整车控制器的命令信号并按照指示工作来完成,并且电机转速的调节、输出力矩的控制,都可以通过这个控制单元实现。
3 混合动力汽车电控系统的控制流程及特点
3.1 电控系统的控制流程
就混合动力汽车电控系统的控制流程而言,其功能靠多个系统的组合作用来实现。首先,整车控制器会收集和整理汽车的当前的运行状态,收集驾驶员的操作意图反馈和发出命令信号,制定出合理的运行方案,这个方案主要是发动机动能和电动机动能的选择与切换。汽车在确定了运行模式以后,整车控制器通过CAN总线与各个控单元联结,获取实时参数。整车控制器接收到各控制单元的反馈后,通过相关控制策略来运算处理并分配和发送信息给各控制单元。例如,整车控制器通过采集档位控制系统的参数,计算出实时档位,并发送给档位系统,档位系统接受命令,指示变速器控制系统,进行档位变换和调节,进而完成档位切换。
3.2 电控系统的控制特点
混合动力汽车的电控系统是整车控制器与其它个子控制单元结合使用的整体控制网络,具有集成性。整车控制器作为控制的核心,起到大脑的作用,负责计算参数并且发射指令信号,各子控制单元配合完成。另外,混合动力汽车的电控系统具有模块化特点,每一个小的控制单元都自成体系,具有自我检查、自我故障码反馈、甚至自我修复小故障的功能,这样能使故障发生的几率有效的降低,系统远转起来不但更加有效率,而且更加稳定可靠。同时,这样的电控系统拓展性较好,便于设备更新和升级,更使维护和检修变得高效快捷。
4 结语
混合动力车型作为传统燃油车型转向新能源汽车的过渡车型,其性能比传统燃油车型更加出色,既在一定程度上缓解了能源短缺的问题,又减少排放量,提高了环保性。其发展势头良好,市场前景广阔。当然,,混合动力汽车的电控系统还不够完善,还需要在当前的系统框架下不断完善控制流程、提高控制效率、缩短控制命令传输的时间,进一步推动混合动力汽车的发展。
参考文献
[1] 李浩,冉彤.混合动力汽车结构及电控系统的分析研究[J].科技资讯,2017,15(8):59-61,63.
[2] 朱明娟.混合动力汽车电控系统的研究[J].科技信息,2012(20):150,152.
[3] 卞永明,竺仁杰,方晓骏.液压混合动力汽车及其电控系统设计与实现[J].流体传动与控制,2014(2):15-17,22.