混合動力電動汽車管理概述

1、管理概述電力混合動力電動汽車KT公司洲*，黃玉山系電機及電子工程系，香港大學(xué)香港薄扶林道香港接獲25 2001年4月接受2001年8月14日摘要基于可用能源，電動汽車EV的車輛不能在競爭與傳統(tǒng)的本錢計算，練習(xí)場和初始。在不久的將來，混合動力電動汽車HEV用，不僅是對零排放車輛實施臨時解決方法，但一個超級超低排放車輛的商業(yè)化實際的解決方法。本文首先介紹了最新的混合電動汽車的概述，與電源管理的重視。基于驅(qū)動器的火車，一個新的分類方法為混合電動汽車的電源管理策略建議。因此，確定相應(yīng)的系統(tǒng)配置。對各種混合電動汽車能量流控制也闡述。最后，混合電動汽車和電動汽車的開展趨勢是劃定。 2002年Elsevie

2、r科學(xué)電動車版權(quán)所有。關(guān)鍵詞：電力管理;混合動力汽車;電動車短練習(xí)場和較高的初始本錢。這些障礙不能輕易解決了電動汽車提供能源技術(shù)包括電池，燃料電池，電容器和飛輪在不久的將來1-3。人們可能不會買一個電動車，無論多么干凈，如果他們之間的距離收費只有100-200公里。該混合電動汽車HEV用，包括一個發(fā)動機和電動馬達，已作為一種臨時解決方法介紹前全面實施電動車輛時有一個突破性的電動汽車能源4。在混合動力汽車的優(yōu)點是明確的大大延長原有的電動車駕駛2至4倍的范圍，并提供汽油或柴油的液體迅速加油。一個重要的優(yōu)點是，它需要在能源供給根底設(shè)施的唯一變化不大。在混合動力汽車的關(guān)鍵缺陷是零排放的概念，并增加復(fù)雜

3、性的損失。不過，混合動力電動汽車是減少污染，并大大低于ICEV燃料消耗，同時具有相同的范圍。這些優(yōu)點是由于這一事實，該混合動力汽車發(fā)動機始終工作在最有效的方式，產(chǎn)生低排放，低油耗。此外，混合動力汽車可能是陳建posely經(jīng)營作為電動汽車的零排放區(qū)。它正在成為一個共識，即混合動力汽車不僅是零排放車輛的臨時解決方案執(zhí)行，而且排放車輛實事求是的解決方案商品化超級超低。本文的目的，這是給當(dāng)前的概述混合電動汽車，其電源管理與戰(zhàn)略重點。首先，在傳動系統(tǒng)電源管理，混合電動汽車的一個新的分類方法為根底將提議在第2節(jié)。第二，第三節(jié)將用于取消劃線戊型肝炎病毒的分類系統(tǒng)的配置。第三，對各種混合電動汽車能量流控制將討

4、論在第4節(jié)。最后，第5號將被用來描繪混合電動和電動車輛的德弗爾詹姆斯古斯塔夫斯佩思趨勢。2?，F(xiàn)有的混合動力汽車的分類定義，它是如此普遍預(yù)計能源未來的技術(shù)5。作為技術(shù)委員會提出的69電動道路車輛的在- ternational電工委員會，一個混合動力電動汽車是一輛車中，推進能源可從兩個或更多種類或能量存儲類型，來源或轉(zhuǎn)換器，以及至少一個他們可以提供電能。在此根底上的一般定義，有多種類型的混合電動汽車，如發(fā)動機和電池，電池和燃料電池，電池和電容器，電池和飛輪，電池和電池混合動力汽車。不過，上述定義是沒有很好接受。一般人已經(jīng)忘記的是，一個簡單的戊型肝炎是一種兼有汽車發(fā)動機和電動馬達。為了防止混淆讀者或

5、客戶，專家還不想用混合動力電動汽車為代表的車輛采用能源組合比發(fā)動機和電池混合動力等。舉例來說，他們更愿意稱之為電池和燃料電池混合動力電動汽車燃料電池電動汽車只是一個。一般的看法，因為我們喜歡松散的定義，本文中是指長期戊型肝炎病毒只對車輛都采用了發(fā)動機和電動馬達驅(qū)動的火車，而發(fā)動機和電池混合動力是能量的來源。傳統(tǒng)，混合電動汽車分為二根本種類的串聯(lián)和并聯(lián)。近年來，隨著雜交引入并行混合電動汽車提供了一些系列的特點，同時，分類已經(jīng)擴大到3種系列，并行和串并聯(lián)。在2000年，它是有趣地注意到，一些新推出的混合電動汽車不能種分為三種。據(jù)此，混合電動汽車是新劃分為四種類型系列雜交，雜交平行，串并聯(lián)混合動力，

6、以及復(fù)雜的混合體。圖。 1顯示了相應(yīng)的功能框圖，其中電氣連接是雙向的，連接是單向的液壓和機械連接包括剎車，離合器和齒輪也是雙向的?？梢园l(fā)現(xiàn)，該系列的主要特征是混合夫婦與發(fā)電機發(fā)動機產(chǎn)生的純電動推進電力，而在并聯(lián)式混合動力的關(guān)鍵特征是夫婦雙方的發(fā)動機和電動馬達與Fig. 1. Classication of HEVs.通過相同的驅(qū)動器軸傳動帶動車輪。該系列并聯(lián)混合動力是雙方的串聯(lián)和并聯(lián)混合動力汽車的直接結(jié)合。論串并聯(lián)混合行動外，可以提供額外的復(fù)雜的混合型，多功能的操作模式。3。 3.1系統(tǒng)配置。串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)的串聯(lián)式混合動力是一種最簡單的混合動力汽車。它的發(fā)動機輸出第一機械轉(zhuǎn)換成電力使用的發(fā)

7、電機。改裝后的電力或電池充電，也可以繞過電池推動通過同一電動機和機械傳動的車輪?？低eptually，它是一個引擎輔助電動汽車的目的是要擴大范圍，與駕駛的ICEV相當(dāng)。由于沒有離合器整個機械的聯(lián)系，它為定位引擎發(fā)電機組的靈活性一定的優(yōu)勢。雖然它有一個簡單的傳動好處，它需要三個推進裝置，發(fā)動機，發(fā)電機和電動機。另一個缺點是，所有這些推進器需要的最高持續(xù)功率大小，如果該系列混合動力汽車的目的是攀登長級。另一方面，當(dāng)它是只需要作為工作的通勤，購物等短途旅行，相應(yīng)的發(fā)動機，發(fā)電機組可以采取一個較低的評級。3.2。并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)的混合從不同的系列，既允許并行混合動力汽車和電動汽車的發(fā)動機提供平行權(quán)

8、力來驅(qū)動車輪。由于這兩種發(fā)動機和電動馬達，一般通過兩個離合器耦合到車輪傳動軸，推進功率可提供單獨的引擎，由電動機單獨或兩者。從概念上講，它本質(zhì)上是一種電動實現(xiàn)低排放，低油耗的協(xié)助ICEV。電動機可作為發(fā)電機充電的再生制動或吸收來自發(fā)動機時，其輸出功率更大，除要求電池驅(qū)動車輪。更好的需要比混合動力汽車系列，只有兩個平行混合動力裝置，發(fā)動機和電動馬達。在該系列案的另一好處是，更小發(fā)動機和一個較小的電動馬達，可用于獲取相同的性能，直到電池耗盡。即使是長途旅行的運作，只需要為引擎的最大持續(xù)額定功率，而電動馬達可能仍然是一半左右。3.3。串并聯(lián)混合并聯(lián)混合動力系統(tǒng)在串聯(lián)，并聯(lián)混合電動汽車采用的配置的特點

9、和雙方的系列，但涉及一個額外的機械連接系列相比，混合動力，也是一個額外的發(fā)電機相比，并聯(lián)式混合動力。雖然擁有兩者的串聯(lián)和并聯(lián)混合電動汽車的廣告vantageous功能，串并聯(lián)混合動力汽車是比擬復(fù)雜和昂貴。不過，在控制和制造技術(shù)的進步，一些現(xiàn)代化的混合電動汽車傾向于采用這一制度。3.4。其名稱由復(fù)雜混合系統(tǒng)反映的，這涉及到一個復(fù)雜的系統(tǒng)配置，不能遵循Clas -種sified對上述3。如下圖。 1，復(fù)雜的混合似乎是類似串并聯(lián)混合動力，由于發(fā)電機和電動馬達都是電動機械。如何有史以來，關(guān)鍵的區(qū)別是由于在復(fù)雜的混合動力電動汽車和系列中的并聯(lián)混合動力發(fā)電機單向功率流雙向功率流。這種雙向功率流可以讓多才多

10、藝的經(jīng)營模式，特別是三推進功率由于引擎和兩個電動機經(jīng)營模式，不能由串并聯(lián)混合動力提供。類似的串并聯(lián)混合動力電動汽車，混合動力患有復(fù)雜的更高的復(fù)雜性和昂貴。然而，一些新推出的混合電動汽車采用這種雙軸推進系統(tǒng)。4。由于功率流控制策略的變化控制在混合動力汽車的配置，不同的權(quán)力是neces -薩利監(jiān)管權(quán)力流部件及不同6,7。這些控制戰(zhàn)略的目的是滿足了混合電動汽車的目標數(shù)。有四個主要目標：最高的燃油經(jīng)濟性，排放最低，最低的系統(tǒng)本錢，以及良好的駕駛性能?？紤]設(shè)計混合電動汽車涉及不同的功率控制策略。一些關(guān)鍵因素歸納如下：優(yōu)化發(fā)動機的工作點，發(fā)動機的最正確操作轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速點的飛機可以在燃油經(jīng)濟為根底的最大化，最大

11、限度地減少排放量的排放，甚至和燃油經(jīng)濟性之間的妥協(xié)。優(yōu)化引擎運營線如果引擎需要提供不同的電力需求，相應(yīng)的最正確工作點構(gòu)成一個最正確的作業(yè)線。圖。 2顯示了典型的一個引擎優(yōu)化作業(yè)線，其中優(yōu)化經(jīng)濟為根底的最低燃油消耗，相當(dāng)于最大的燃料。優(yōu)化引擎的作業(yè)區(qū)域，該發(fā)動機具有扭矩高速操作的首選地區(qū)在飛機上，其中燃料的效率仍然最正確。最低發(fā)動機動力，發(fā)動機工作速度必須防止這種調(diào)節(jié)是一種方式，任何快速波動，從而減少了發(fā)動機的動力。最低發(fā)動機轉(zhuǎn)速，當(dāng)發(fā)動機工作在低速度，燃油效率非常低。發(fā)動機時，應(yīng)切斷其速度值低于閾值。最小引擎開啟時引擎不應(yīng)頻繁開啟和關(guān)閉，其他的角度來看，它導(dǎo)致額外的燃料消耗和排放。最低限度的開

12、啟時間應(yīng)設(shè)置為防止這種畫背。 圖。 2。最優(yōu)的發(fā)動機燃油消耗地圖作業(yè)線。 正確的電池容量，電池容量需要在一個適當(dāng)?shù)乃?，以便它可以提供足夠的功率和加速度可以接受在剎車或下坡再生能力。當(dāng)電池電量是否過高，發(fā)動機應(yīng)關(guān)閉或運算聚集使得袖手旁觀。當(dāng)這種能力太低，發(fā)動機應(yīng)增加其產(chǎn)量為電池充電。平安電池電壓，電池電壓可以極大地改變放電過程中，發(fā)電機充電或再生充電。這個電池電壓應(yīng)不為過電壓或欠電壓，否那么，電池可能會永久損壞。相對分布，電池和電力需求分布之間的比例應(yīng)該是發(fā)動機在此駕駛循環(huán)分。地理政策在某些城市或地區(qū)，混合動力電動汽車需要模式經(jīng)營的純球閥+度規(guī)。應(yīng)控制的轉(zhuǎn)換手動或自動。4.1。系列混合控制在圖

13、系列混合動力系統(tǒng)，功率流控制可以經(jīng)營模式加以說明4中所示。 3。在啟動過程中，正常行駛或加速混合動力汽車系列，無論是通過生成引擎和電池提供電能的電源轉(zhuǎn)換器，然后驅(qū)動電動機，因此，通過傳輸?shù)能囕?。在輕負載時，發(fā)動機輸出大于所需的驅(qū)動車輪，因此產(chǎn)生的電能是也用來充電，直到電池容量電池到達一個適當(dāng)?shù)乃健Ｔ趧x車或減速，作為其中一臺發(fā)電機轉(zhuǎn)換成電能的動能，因此車輪通過電源轉(zhuǎn)換器充電電池，電動汽車的行為。此外，電池可以充電通過由發(fā)動機，發(fā)電機及電源轉(zhuǎn)換器，即使車輛就會完全停止。豐田考斯特戊型肝炎病毒8都采用了這一系列的混合控制。4.3。串并聯(lián)式混合動力控制的串并聯(lián)混合動力系統(tǒng)包括一系列的特點和/或并行雜

14、種。因此，有許多可能的操作模式，以履行其功率流控制。根本上，我們可以找出兩個群體，即他們的發(fā)動機和重型電動沉重。該發(fā)動機重型一去注意到該引擎比對串并聯(lián)混合動力電動汽車的積極推進，而電動重型之一，說明該電機是更加活潑。圖。 5顯示了一個發(fā)動機重型串并聯(lián)混合動力系統(tǒng)，其中有6個操作模式。在啟動時，電池只提供了必要的權(quán)力，推動車輛，而發(fā)動機在起飛模式。在全油門加速，無論是發(fā)動機和電動馬達所需的比例分享權(quán)力，推動車輛。在正常駕駛時，發(fā)動機只提供了必要的權(quán)力，推動車輛，而電動機在關(guān)機狀態(tài)下仍然存在。在剎車或減速，作為發(fā)電機，通過充電電源轉(zhuǎn)換器的電池電動汽車的行為。駕車時的電池充電時，引擎，不但可以帶動汽

15、車發(fā)電機，但也負責(zé)通過電源轉(zhuǎn)換器的電池。當(dāng)車輛處于停滯狀態(tài)是，發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機可以維持充電電池。最近，類似的潮流控制系統(tǒng)已被應(yīng)用到日產(chǎn)蒂諾戊型肝炎病毒10。圖。 6顯示了一個相對電重型串并聯(lián)混合動力系統(tǒng)，其中有6個操作模式。在啟動和駕駛在輕負載時，電池只喂電動機推動車輛，而發(fā)動機在起飛模式。對于這兩個全油門加速，正常行駛，無論是發(fā)動機和電動馬達共同推動車輛。關(guān)鍵的區(qū)別是，電能使用全油門加速來自兩個發(fā)電機和電池，而這是完全正常的駕駛由發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機。注意，通常是采用行星齒輪分裂發(fā)動機輸出，從而推動車輛和駕駛發(fā)電機。在剎車或減速，作為發(fā)電機，通過電源轉(zhuǎn)換器充電電池的電動汽車的行為。此外，駕車

16、時的電池充電時，發(fā)動機不僅驅(qū)動車輛，而且發(fā)電機為電池充電。當(dāng)車輛處于停滯狀態(tài)是，發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機可以維持充電電池。最近，豐田普瑞斯混合動力電動汽車11已經(jīng)通過了一項類似的權(quán)力流量控制系統(tǒng)。4.4。復(fù)雜的混合控制，控制開展的復(fù)雜混合都集中在雙系統(tǒng)的混合電動汽車軸推進。在這個系統(tǒng)中，前輪和后輪車軸軸分別驅(qū)動。沒有螺旋槳軸或轉(zhuǎn)移到連接前后輪，因此它可以使更多的輕量級推進系統(tǒng)，并增加了車輛的封裝靈活性。此外，雷根，針對性得到所有四個車輪上的制動能顯著提高汽車燃油效率，因此，燃油經(jīng)濟性。圖。 7顯示了一個雙軸混合復(fù)雜系統(tǒng)，其中前輪軸是采用混合驅(qū)動的傳動系統(tǒng)，以及后輪輪軸是由一個電動馬達驅(qū)動。有6個操作

17、模式。在啟動過程中，電池提供電能，以滿足雙方的前部和后部的電動機單獨推動車頭和車尾的軸，而發(fā)動機在起飛模式。對于全油門加速，無論是發(fā)動機和電動馬達一起工作前，以推動前軸，而前方也電動機驅(qū)動后軸。請注意，此操作模式涉及三個推進裝置1發(fā)動機和電動馬達2，以推動該車輛同時進行。在正常的駕駛和/或電池充電時，發(fā)動機輸出分開，以推動前軸和驅(qū)動電機作為發(fā)電機工程為電池充電。相應(yīng)的設(shè)備夫婦的發(fā)動機機械，前電動機和前軸完全，通常是基于一個行星齒輪。在輕負荷駕駛時，電池提供電能的電動馬達僅前驅(qū)動前橋，而無論是發(fā)動機和電動馬達后開始了。在剎車或減速，無論是Fig. 5. Engine-heavy series-p

18、arallel hybrid operating modes.前后電動馬達作為發(fā)電機同時向電池充電。這方面的一個雙重軸系統(tǒng)的獨特功能是軸平衡能力。假設(shè)前輪滑移，F(xiàn)ig. 6. Electric-heavy series-parallel hybrid operating modes.前電機工程，以吸收發(fā)動機的輸出功率的變化作為一個發(fā)電機。通過電池，這種權(quán)力的差異，然后用于驅(qū)動后輪車軸到達平衡。Fig. 7. Dual axle (front-hybrid rear-electric) complex hybrid operating modes.最近，豐田后普瑞斯混合動力系統(tǒng)12，被稱為性住戶

19、統(tǒng)計調(diào)查- C中，都采用了這一潮流控制。圖。 8展示了另一個軸雙雜交系統(tǒng)復(fù)雜，其中前輪軸是由一個電動馬達驅(qū)動，后輪車軸是由混合動力列車推動。圍繞汽車Fig. 8. Dual axle (front-electric rear-hybrid) complex hybrid operating modes.推進，有6個操作模式。在啟動過程中，電池提供電能只對前電動馬達，這反過來又推動了汽車前軸，而無論是發(fā)動機和電動馬達后開始了。一旦車輛向前移動，電池還提供電能的電動馬達后，其功能迅速提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速，從而啟動引擎。對于全油門加速，前電動馬達驅(qū)動前軸，而無論是發(fā)動機和電動馬達前方共同努力，推動后軸。因

20、此，有三個推進裝置1發(fā)動機和電動馬達2同時推動車輛。在正常駕駛時，發(fā)動機單獨工作，以推動該車輛的后軸。在剎車或減速，無論是前方和前方電動機作為發(fā)電機思multaneously為電池充電。駕車時為電池充電，引擎輸出分開，以推動后軸和后輪驅(qū)動電動馬達作為發(fā)電機工程為電池充電。最近，通用汽車混合動力電動汽車戒13都采用了這一潮流控制系統(tǒng)。5。 1990年10月的趨勢，加州空氣資源委員會制定的規(guī)那么，2，1998年和2002年之間的所有車輛賣給國家應(yīng)該無排放，10的車輛投放市場就必須有2003年的零排放。然后，在整個世界上許多汽車公司加速了這個龐大市場的電動汽車的開展。然而，董事會決定取消1996年2

21、的任務(wù)和剛剛大幅修改了10的任務(wù)。這是由于該電池供電的電動汽車貝弗不能與ICEV商業(yè)競爭中的練習(xí)場和初始本錢方面的原因。事實上，從1999年開始，許多汽車公司都轉(zhuǎn)移了貝弗注意力集中在混合動力汽車和燃料電池電動汽車燃料電池電動汽車。特別是，在混合電動汽車運行數(shù)量自2000年以來急劇增加，這主要是由他們長期練習(xí)場和負擔(dān)得起的價格造成的。一些汽車公司的混合電動汽車的最新列于表1。據(jù)預(yù)計，混合動力汽車將是汽車SULEVs實際和可持續(xù)的解決方案，超級超低排放，而燃料電池電動汽車將貝弗和市場份額的零排放車輛ZEVs。后兩者比擬類，貝弗將擁有的益處Table 1Latest HEVs of automobi

22、le companiesAutomobile companiesLatest HEVsCitroenXsara DynactiveFiat MultiplaFord EscapeGM PreceptHinoRoute Bus, Delivery Truck, Cruising BusHondaInsightNissanTinoRenaultKoleosToyotaCoaster, Prius, Post-PriusVolvoFL6, B10LTable 2Comparison of HEVs, BEVs and FCEVsHEVBEVFCEVRange Cost Emissions MaturityLong Medium SULEV MatureShort High ZEV MatureMedium Very high ZEV Immature更加成熟，本錢較低，而燃料電池電動汽車，將提供更長的練習(xí)場好處。其中一個比擬概括于表2。在可預(yù)見的將來，我們的愿景是，所有這3類