雙離合變速器 是水土不服還是先天缺陷——汽修專家深度解析大眾DSG 常見故障

特別報(bào)道 SpecialReport【編者按】曾經(jīng)的神車大眾邁騰，最近一直被雙離合變速器故障所困擾。是產(chǎn)品質(zhì)量問題，還是水土不服或先天缺陷？為此，特邀請(qǐng)自動(dòng)變速器維修專家、我刊專家委員會(huì)委員薛慶文老師，為大家揭開雙離合變速器的神秘面紗，深度解析大眾DSG變速器的常見故障。雙離合變速器：是水土不服還是先天缺陷汽修專家深度解析大眾DSG常見故障文/北京 薛慶文目前，在汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中換擋響應(yīng)最快捷、最節(jié)油環(huán)保，也最能體現(xiàn)動(dòng)感加速性的變速器當(dāng)屬直接換擋變速器(DCT)了。大眾把這種離合器習(xí)慣性地稱之為DSG，即雙離合變速器，它是基于手動(dòng)變速器基礎(chǔ)開發(fā)出的一種旨在能更好地提供駕駛樂趣元啟動(dòng)變速器保護(hù)模式，暫時(shí)中斷動(dòng)力輸出，影響行車安全?！逼鋵?shí)，由于DSG變速器問題，大眾在中國進(jìn)行此次召回之前以及召回之后，還分別在北美和德國本土地區(qū)也進(jìn)行過類似的召回。2009年8月21日，精的變速器。2003年，大眾汽車開始在全球范圍內(nèi)推廣DSG雙離合自動(dòng)變速器。目前，不僅大眾品牌的車型，也是因?yàn)镈SG變速器的問題，大眾汽車北美公司宣布在北美地區(qū)召回大約1.35萬輛大眾汽車。主要原因是這些車輛搭載的DSG雙離合變速器存在嚴(yán)重問薛慶文(本刊專家委員會(huì)委員)北京陸兵汽車技術(shù)服務(wù)技術(shù)支持工程師、國家勞動(dòng)和社會(huì)保障部汽車專項(xiàng)技能認(rèn)證師資培訓(xùn)講師、中國汽車工程師專業(yè)技術(shù)資格認(rèn)證(A E R認(rèn)證)培訓(xùn)講師、國家質(zhì)檢總局汽車產(chǎn)品缺陷中心專家委員會(huì)委員。而且奧迪，甚至布加迪也都在使用DSG變速器。在國內(nèi)，2008年一汽大眾率先在邁騰轎車上使用一款型號(hào)為DQ250(02E)的雙離合變速器。它采用多片濕式雙離合器作為發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳送部件，最大可承載350N m的力矩,因此可與排量為3.2L的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行匹配。一、大眾召回DSG變速器概況好景不長(zhǎng)，僅僅使用一年多這種幾乎被神化的變速器由于存在先天問題而被召回。大眾在召回通告(如圖1所示)中，對(duì)召回原因的描述是：“由于油液溫度傳感器可能向控制單元發(fā)送錯(cuò)誤的溫度信號(hào)，在極個(gè)別情況下，可能導(dǎo)致控制單圖1 大眾發(fā)布的召回通告題，變速器的溫度傳感器存在故障，有可能給車載電腦發(fā)送錯(cuò)誤信號(hào)，并在顯示面板上點(diǎn)亮警示燈，從而導(dǎo)致變速器在極端情況下停止工作。此后，還是源于DSG變速器故障，大眾在德國本土召回1.7萬輛高爾夫6、尚酷、EOS、Jetta和Passat，主要原因是DSG變速器管理單元存在問題，可能在極端情況下毀壞。二、DSG控制原理解析1.離合器在起步、制動(dòng)停車時(shí)的控制DSG變速器本身就是在傳統(tǒng)手動(dòng)機(jī)械齒輪變速器的基礎(chǔ)上，增加了電子液壓控制，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制功能。與傳統(tǒng)電子液壓控制自動(dòng)變速器的區(qū)別在于，DSG利用濕式摩擦片結(jié)構(gòu)的離合器作為發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳送部件，來取代液力變扭器。因此在控制方面，特別是在原地入擋、滑動(dòng)起步及制動(dòng)停車控制中，離合器起到了極其重要的作用。啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)后，踩住剎車將掛擋桿掛入動(dòng)力擋(前進(jìn)擋或倒擋)時(shí)，電腦根據(jù)離合器控制所需的參數(shù)以及發(fā)動(dòng)機(jī)載荷信息等，計(jì)算并設(shè)定出離合器待傳遞扭矩所需的工作壓力。其實(shí)，在整個(gè)控制過程中離合器完成兩次充油過程：第一次完成24-CHINA ·September欄目編輯：桂江一 guijymotorchina 精2011/9· 汽車維修與保養(yǎng)25特別報(bào)道 SpecialReport的是預(yù)充油，即完成基礎(chǔ)壓力的供給過程，此時(shí)離合器并未真正接合而是處于半接合的狀態(tài)；第二次充油完成的是時(shí)間控制，即快速充油，這時(shí)離合器才真正接近完成了其接合過程。但由于施加制動(dòng)力以及車速為零的原因，如果此時(shí)離合器無滑轉(zhuǎn)地接合，將會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)立即熄火，因此離合器完成第二次充油瞬間又回到第一次充油狀態(tài)，為下一步的起步做好準(zhǔn)備。當(dāng)松開制動(dòng)而未加速時(shí)，離合器傳遞扭矩足以使車輛有一個(gè)爬行過程，此時(shí)離合器完全處于微量打滑狀態(tài)，車輛行駛后就進(jìn)入到徹底無滑轉(zhuǎn)接合狀態(tài)。行駛后的制動(dòng)停車過程中，離合器也是由完全接合到微量打滑接合，再到完全打滑狀態(tài)(此時(shí)保持在第一次充油狀態(tài)上)。根據(jù)濕式離合器的工作特點(diǎn)分析，我們不難看出，離合器的工作過程在整個(gè)起步和制動(dòng)停車控制上要求是最高元件在摩擦過程中磨損程度的變化等，電腦盡量在整個(gè)變速器使用壽命內(nèi)都能夠精準(zhǔn)地完成其控制指令及控制要求。一旦某一參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，“安全控制”永遠(yuǎn)放在首位，因此帶來的可能就是我們所說的一些品質(zhì)方面的內(nèi)容。2.離合器在換擋中的控制DSG變速器的換擋控制包括兩部分：雙離合器的切換控制(如圖3所示)，換擋同步器(撥叉)的切換控制?？傮w來講，離合器的切換控制是最重要的。因?yàn)閮蓚€(gè)離合器各負(fù)責(zé)一個(gè)輸入軸上的動(dòng)力傳遞，而每一個(gè)輸入軸上又需要完成不同擋位的切換。在02E變速器中，一個(gè)離合器可以完成1、3、5、R擋的動(dòng)力傳遞，另一個(gè)離合器則可完成2、4、6擋的動(dòng)力傳遞。因此，變速器在執(zhí)行換擋時(shí)，完成的主要就是這兩個(gè)離合器之間的自由切換控制，而且兩個(gè)離合器在切換控制時(shí)采用的是“疊加控制”，疊點(diǎn)時(shí)，由于重疊時(shí)間短、重疊扭矩不高，因此對(duì)元件本身不會(huì)產(chǎn)生很大的危害，但重疊不足或過度重疊時(shí)，無論是對(duì)換擋品質(zhì)還是對(duì)元件本身都會(huì)有很大的影響。這就要求其具備很高的控制精度及精準(zhǔn)性。另外，無論是離合器的起步控制、制動(dòng)停車控制，還是相互的切換控制，都會(huì)導(dǎo)致濕式離合器溫度的升高，這直接會(huì)影響到對(duì)離合器的控制。因此，對(duì)完全有必要對(duì)離合器采取溫度控制。這樣“離合器的冷卻控制”、“離合器的過載保護(hù)控制”、“離合器的安全切斷控制”等功能必須時(shí)時(shí)做好準(zhǔn)備，以便對(duì)整個(gè)變速器及離合器起到保護(hù)作用。專家分析：通過以上分析，不難看出這種02E型濕式DSG變速器除了“先天”問題外，最關(guān)鍵的是其對(duì)使用環(huán)境和使用條件有要求的較高。因此DSG離合器最不適合在擁堵的城市中使用。為精的。在安全控制方面，對(duì)離合器的要求是：第一原地掛擋不能讓發(fā)動(dòng)機(jī)熄火；也叫“重疊控制”。與目前ZF公司6HP系列的自動(dòng)變速器一樣，在控制過程中什么說他水土不服的原因就是在這里。濕式控制離合器最怕的就是不停地反復(fù)第二緊急制動(dòng)停車時(shí)更不能讓發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。在舒適控制方面，要求離合器在接合與分離過程中，不能出現(xiàn)沖擊、聳動(dòng)和顫抖，因此其執(zhí)行器控制電流與產(chǎn)生的控制壓力之間的關(guān)系，必須符合控制邏輯及控制策略要求。在時(shí)間控制方面，往往很難永久的保證下去，因?yàn)殡x合器的某些控制參數(shù)(如圖2所示)總是在變化的，例如摩擦系數(shù)的變化以及機(jī)械主要讓兩個(gè)元件交替工作時(shí)，有短暫的重疊過程。其目的是防止出現(xiàn)動(dòng)力中斷現(xiàn)象，避免發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)而引起離合器打滑。在執(zhí)行這樣的控制策略過程中，會(huì)帶來微不足道的干預(yù)感(干涉力)。在重疊過程中，通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的調(diào)整(干預(yù))，來掩蓋因“重疊形成的雙擋所帶來的力矩的干涉感覺”，所以基本不會(huì)影響換擋品質(zhì)。另外兩個(gè)元件出現(xiàn)在重進(jìn) 行摩擦過程，溫 度信息的變化導(dǎo)致控制單元采取了不同的控制指令，也實(shí)現(xiàn)了不同的控制功能，從而導(dǎo)致“聳動(dòng)”、“顫抖”、“沖擊”、“突然加速”、“異響”等現(xiàn)象的出現(xiàn)。更多的故障來源還是來自雙離合器的控制上，而“異響”大多都是在油壓不穩(wěn)定(過高)導(dǎo)致?lián)Q擋撥叉在切換時(shí)產(chǎn)生的。所以，目前對(duì)DSG變速器的維修主要靠刷新軟件、更換雙離合器總成(如扭矩接合的離合器發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩干涉釋放的離合器K2K1輸入軸2速度傳感器信號(hào)發(fā)生輪輸入軸126扭矩轉(zhuǎn)換圖2 雙離合器控制參數(shù)-CHINA ·September時(shí)間雙離合器轉(zhuǎn)速傳感器圖3 變速器換擋過程中的雙離合器切換控制原理欄目編輯：桂江一 guijymotorchina 圖4所示)、更換電子液壓模塊總成(如圖5所示)以及更換變速器總成等來解決。三、DSG故障原因分析目前，無 論是一汽 大 眾 還 是 上海大眾，都采用了兩種不同控制類型的DSG雙離合變速器：濕式(6擋)和干式(7擋)。這些搭載了DSG的車輛出現(xiàn)的問題比較多，而且也不盡一樣，當(dāng)然也有些問題是相似或相同的。濕式控制的DQ250(02E)型DSG變速器(6速)的故障特征是：第一，起初故障主要出現(xiàn)在大排量車上，如奧迪TT、高爾夫、邁騰等，最近又陸續(xù)在2.0及1.8T車型上發(fā)現(xiàn)了類似的問題；第二，故障現(xiàn)象大多表現(xiàn)為：在起步、停車及換擋過程存在非常明顯的頓挫感，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速自行升高或無法加速，故障燈閃爍僅個(gè)別擋位能夠行駛，以及換擋時(shí)存在異響等；第三，從目前的維修案例來看，故障點(diǎn)主要在電子液壓模塊及雙離合器本身。器(7速)的故障現(xiàn)象有：在換擋時(shí)有明顯的一聲或幾聲“咔咔”的響聲；換擋時(shí)頓挫感及制動(dòng)感特別明顯；低速行駛時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速突然升高而自行加速；故障指示燈時(shí)常點(diǎn)亮并閃爍，同時(shí)變速器可能只能處于一個(gè)固定的低速擋位，而不能自動(dòng)換擋；僅能在奇數(shù)擋位即1、3、5、7擋之間切換，而無偶數(shù)擋，并且有時(shí)重新啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)后故障現(xiàn)象會(huì)消失。對(duì)于上述故障，無論是4S店還是專修廠采取的維修方法一般是：首先是對(duì)變速器軟件進(jìn)行刷新，如果不能解決問題，再更換電子液壓控制單元、雙離合器總成或變速器總成。另外，調(diào)整離合器軸向間隙在極個(gè)別的情況下，也能解決問題。專家分析：對(duì)于大眾02E型濕式控制雙離合變速器所出現(xiàn)的問題，主要是由雙離合變速器技術(shù)的“先天”缺陷，以及使用環(huán)境等“后天”使用不當(dāng)所引起的。單從該變速器的控制策略來看，DSG技術(shù)固然是好的，但可能到了國內(nèi)會(huì)存在水土不服，控求。在道路擁堵的城市里使用時(shí)，變速器會(huì)頻繁地進(jìn)行擋位切換，使得濕式雙離合器頻繁地接合與分離，并形成不同的摩擦過程，從而導(dǎo)致變速器的油液溫度急劇升高。在極端情況下，電腦便啟動(dòng)了一些備用程序功能，所以就會(huì)導(dǎo)致一些故障現(xiàn)象的出現(xiàn)。因此就該變速器最為核心的控制技術(shù)當(dāng)然是在雙離合器的控制上了。接下來我們就從離合器在初期的工作到換擋過程中的工作過程進(jìn)行相關(guān)的了解。由于大眾OAM型干式控制雙離合變速器(如圖6所示)裝車時(shí)間不是很長(zhǎng)，對(duì)其故障還有待進(jìn)一步觀察，在此就不再進(jìn)行詳細(xì)分析。延伸閱讀什么是DCT變速器D CT的英文全 稱是double clutchtransmission，中文意思是雙離合變速器，因?yàn)榇蟊妼?duì)該技術(shù)應(yīng)用較早，也比較廣泛，而且把其稱為DSG(Direct-ShiftGearbox)，干式控制的DQ200(0AM)型DSG變速制要求及使用環(huán)境滿足不了DSG的運(yùn)行要所以D S G的大名傳 遍 天下。其實(shí)除了這兩種叫法還有很多，比如三菱的SST，保精時(shí)捷的PDK，寶馬的DKG、福特沃爾沃的Powershift，奧迪的S-Tronic等等。DCT分濕式和干式兩種，濕式用的變速器油比較多，體積較大，可以承受較大的扭力，干式用的變速器油較少，體積更小，更緊湊，效率更高，適合小型車，但能承受的扭力不如濕式大。DCT與傳統(tǒng)的自動(dòng)變速器相比，該系統(tǒng)換擋的舒適性更高。同時(shí)，雙離合器的使用，可以使變速器同時(shí)有兩個(gè)擋位嚙合，圖4 雙離合器總成圖5 電子液壓控制模塊換擋速度不到0.2s，比專業(yè)車手的手動(dòng)變速還快。從技術(shù)角度上DCT對(duì)所有擋次的干式雙離合器總成圖6 大眾0AM型干式DSG變速器電子液壓模塊總成車都非常適合。目前DCT變速器面臨的主要問題是制造加工的精度要求很高，導(dǎo)致成本也相當(dāng)較高。另外，DCT依靠離合器來傳遞動(dòng)力，在城市路況下，司機(jī)通常要在較慢的速度下駕駛車輛，此時(shí)DCT的離合器經(jīng)常處于半離合狀態(tài)，在較擁堵的城市路況下，長(zhǎng)時(shí)間處于半離合狀態(tài)的離合器容易過熱，因此溫度傳感器會(huì)感知溫度過高，從而使變速器停機(jī)。目前已知的DSG變速器停機(jī)案例多半發(fā)生在市區(qū)行駛過程中。2011/9· 汽車維修與保養(yǎng)27特別報(bào)道 SpecialReporteAssist電力輔助及能量回收系統(tǒng) 文/Mike Dale 譯/江蘇 朱之亞 陳建軍混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車的發(fā)展已歷時(shí)大約10年，現(xiàn)在一種弱混合動(dòng)力車將大規(guī)模上市。裝有eAssist的別克車價(jià)格會(huì)有所提升，但將通過車輛可靠的燃油經(jīng)濟(jì)性得到補(bǔ)償。去年年底，別克公司宣布一種低碳混合動(dòng)力系統(tǒng)將作為2012款君越車的標(biāo)準(zhǔn)配置。現(xiàn)在，該公司又宣布，這種名為eAssist的混合動(dòng)力系統(tǒng)將作為君威車的選配裝置。據(jù)推測(cè)，通用公司將在未來把eAssist混合動(dòng)力系統(tǒng)裝在每一輛旗下的乘用車上。如果上述的推測(cè)成為事實(shí)，eAssist將成為首款大規(guī)模上市的、主流的混合動(dòng)力系統(tǒng)。各主要汽車生產(chǎn)廠家都推出了實(shí)驗(yàn)性的混合動(dòng)力車，例如豐田的普瑞斯、和輕卡也包括在內(nèi)是一項(xiàng)很刻薄、很難達(dá)到的要求。第二個(gè)因素是，市場(chǎng)調(diào)查表明：客戶不愿接受變化很大的車。使汽車變輕、變小以及減少馬力有助于提高“整體平均燃油經(jīng)濟(jì)性”(CAFE)。但到目前為止，汽車生產(chǎn)廠家從客戶端了解到的情況是，客戶在接受汽車變輕、變小以及減少功率之前需要進(jìn)行很多的宣傳和開導(dǎo)。所以，目前的問題是如何在不改變車輛尺寸的情況下找出一種更省油的方法。別克公司認(rèn)為，相對(duì)于謳歌的TSX車型來說，裝有eAssist混合動(dòng)力系統(tǒng)的君越車型省油率可達(dá)25%。每升燃油能行駛多少公里還有待美國環(huán)保署的確認(rèn)，但別克公司聲稱他們所謂的“輕型”混合動(dòng)力車，市區(qū)里油耗為9.0L/100km，一年的省油量213gal(1gal=3.79L，相當(dāng)于806L)，據(jù)說加裝eAssist系統(tǒng)費(fèi)用約為3000美元。每加侖油按3美元算，要5年省下的油錢才能達(dá)到3000美元。豐田普瑞斯混合動(dòng)力車每加侖油市區(qū)能行駛80km，豐田雅力士為48km，但它們的價(jià)格分別比君威混合動(dòng)力車高出了26000美元和13000美元。按同樣的方法計(jì)算，每年757L的省油量，這兩款車需22年才能收回成本。當(dāng)然，按這種方法計(jì)算，最主要的未知數(shù)是油價(jià)。美國市場(chǎng)的汽油零售價(jià)會(huì)發(fā)生怎樣的變化顯然還不得而知。歐洲市場(chǎng)目前的油價(jià)在每加侖7美元到12美元之間。按每加侖7美元算，使用混合動(dòng)力和電動(dòng)車從經(jīng)濟(jì)性上來說還是很劃得來的。精本田的Insight和福特的Escape。目的是為了展示混合動(dòng)力汽車的技術(shù)并證明其可高速公路上為6.4L/100km。2011款的君威不加裝eAssist系統(tǒng)，其油耗在城市例如：使用安裝eAssist的車，油價(jià)按每加侖7美元算，2年多一點(diǎn)的時(shí)間就收回靠性。現(xiàn)在看來，通用公司準(zhǔn)備將eAssist混合動(dòng)力系統(tǒng)作為標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)。促使通用公司此舉的因素，也同樣是促使其他汽車生產(chǎn)廠家的因素。第一個(gè)因素是，美國聯(lián)邦政府的規(guī)定，該規(guī)定要求到2016年之前各種轎車和輕卡的油耗要達(dá)到6.5L/100km的標(biāo)準(zhǔn)。即便大油耗的SUV道路中為12.4L/100km，高速公路上為7.8L/100km，相當(dāng)于每百km可以省將近1L的油，非常可觀。我們來算一筆令人感興趣的賬，假定每年在市區(qū)的行駛里程為15000mile(1mile=1.609km，相當(dāng)于24140km)，裝有eAssist系統(tǒng)的君威車成本。在此，一個(gè)顯著的特點(diǎn)是，單從有經(jīng)濟(jì)意義的角度來說eAssist是第一種可供選擇的技術(shù)。目前的統(tǒng)計(jì)數(shù)字表明，客戶使用一輛車的時(shí)間平均為6年左右。最初購買裝有eAssist車的車主很可能在擁有該車的期間就收回了加裝eAssist系統(tǒng)的成本。第二個(gè)顯著的特點(diǎn)是，eAssist系統(tǒng)適用于按常規(guī)設(shè)計(jì)的車輛。豐田普瑞斯混合動(dòng)力車的結(jié)構(gòu)完全是按混合動(dòng)力車的要求設(shè)計(jì)的。君威是一種五座中等尺寸轎車，其車身是在歐洲研發(fā)的，這種車的直接競(jìng)爭(zhēng)對(duì)象是豐田的凱美瑞、福特的Fusion和寶馬的3系車。2011款的君威采用新結(jié)構(gòu)的車身，但這種車身不影響eAssist系統(tǒng)的安裝。2012款君威所裝的兩種發(fā)動(dòng)機(jī)與2011款的一樣。一種是134kW馬力，4缸，2.4L排量的無增壓力發(fā)動(dòng)機(jī)。另一種這款別克君越儀表板的設(shè)計(jì)目的是確保駕車人知道他所開的是一輛混合動(dòng)力車并且使駕車人感覺到如何開最省油，這種混合動(dòng)力車的技術(shù)整合非常完美，如果不用這種儀表板，駕車人就什么都感覺不到。是162kW、4缸、2.0L排量的增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)。用增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的車采用手動(dòng)變速器，28-CHINA ·September欄欄目編輯：桂江一元 guijymotorchina 而用非增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的車則采用“新一代”的6檔自動(dòng)變速器。這兩種發(fā)動(dòng)機(jī)都可謂是采用最新技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)，全時(shí)可變配氣相位和缸內(nèi)燃油直噴技術(shù)都用在了這兩款發(fā)動(dòng)機(jī)上。當(dāng)通用公司宣布eAssist系統(tǒng)作為君威車的選配裝置時(shí)，其eAssist系統(tǒng)的全球總工程師正在舉行一個(gè)新聞發(fā)布會(huì)。他告訴與會(huì)的記者，當(dāng)車急加速和爬坡時(shí)該系統(tǒng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的電動(dòng)助力性能可使變速器和發(fā)動(dòng)機(jī)更有效地工作。他還說：“制動(dòng)和減速時(shí)完全斷油的方法使得電力助動(dòng)和制動(dòng)能量回收的節(jié)油效果更加顯著”。eAssist系統(tǒng)中包括6個(gè)主要的部分：電機(jī)、制動(dòng)能量回收系統(tǒng)、鋰離子電池、啟動(dòng)和發(fā)電一體機(jī)、6檔自動(dòng)變速器以及軟件包。在這6個(gè)部分中，軟件包也許是最重要的部分，它的作用是控制和整合所有的部分。115V的鋰電池重29kg，與日產(chǎn)聆風(fēng)能量回收系統(tǒng)對(duì)汽車維修業(yè)的影響已經(jīng)顯現(xiàn)出來。廣泛采用陶瓷剎車片以及運(yùn)用制動(dòng)能量回收系統(tǒng)對(duì)車輛進(jìn)行制動(dòng)的做法，大大降低了剎車片的磨損。采用制動(dòng)能量回收系統(tǒng)的車其剎車片更換的周期很長(zhǎng)。存儲(chǔ)在電池中的能量用來驅(qū)動(dòng)一個(gè)電機(jī)，該電機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)需要大功率運(yùn)轉(zhuǎn)的情況為發(fā)動(dòng)機(jī)增加11kW的功率輸出，這樣一來就不需要減擋，從而也就節(jié)省了燃油。這種電池不能像普瑞斯、volt和聆風(fēng)混合動(dòng)力車的電池那樣直接用來驅(qū)動(dòng)車輛。君威車所用的兩款發(fā)動(dòng)機(jī)中的任何一款的動(dòng)力都綽綽有余。用這種電池的目的是通過弱混合動(dòng)力系統(tǒng)在需要時(shí)提供輔助動(dòng)力，從而使這兩種發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)保持在最省油的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。前面我們已經(jīng)說過，可選配的eAssist系統(tǒng)是由一系列的技術(shù)組成的，這其中最重要的部分不是硬件，而是軟件。進(jìn)入怠速狀態(tài)時(shí)，啟動(dòng)發(fā)電一體機(jī)可以讓影響車輛加速性和行駛穩(wěn)定性的情況下改進(jìn)車輛的穩(wěn)態(tài)行駛性。6T40自動(dòng)變速器的一個(gè)特點(diǎn)是采用了電腦控制的電動(dòng)油泵。這種電動(dòng)油泵能在發(fā)動(dòng)機(jī)熄火的狀態(tài)下使變速器油道充滿油，時(shí)刻保持在準(zhǔn)備工作的狀態(tài)下。因此，這種自動(dòng)變速器可隨時(shí)應(yīng)對(duì)加速所產(chǎn)生的負(fù)荷。eAssist系統(tǒng)還具有其他一些特點(diǎn)。其中之一，為了節(jié)省燃油，駕車人可選擇空調(diào)的工作模式，也就是說駕車人愿意接受空調(diào)溫度出現(xiàn)較大變化的情況；反過來說，就是允許發(fā)動(dòng)機(jī)以及由之驅(qū)動(dòng)的空調(diào)在減速時(shí)立即停止工作以及在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)停止工作。為了改善氣流的阻力，這種車的下面還加裝了導(dǎo)流板。像大多數(shù)車一樣，這種車也采用了節(jié)能輪胎。低滾動(dòng)阻力的輪胎已經(jīng)發(fā)展到第三代或第四代了，由于車輛行駛時(shí)要用多達(dá)20%的動(dòng)力來克服輪胎的318kg的電池相比，它所起的作用沒有那么大，但從另一方面說，它所占用的空發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，別克車系所用eAssist系統(tǒng)做了進(jìn)一步的改進(jìn)，通過軟件控制，收油門滾動(dòng)阻力。因此，為改善燃油的經(jīng)濟(jì)性，這一方面受到了很大的關(guān)注。精間也沒有那么大。這種29kg重的鋰電池可裝在行李箱里，因此，行李箱的體積由0.23L減小到0.18L，但通過將后排座位折疊起來，長(zhǎng)如雪橇之類的東西還是裝得進(jìn)去的。電池的尺寸較小不但可以節(jié)省空間，還可以降低電池的復(fù)雜程度。Chery Volt混合動(dòng)力車的電池組為了保持正常的工作，需要進(jìn)行冷卻和加熱。eAssist的電池只需一個(gè)冷卻風(fēng)扇就可以了。君威車上的智能充電系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)流入和流出電池的電流來控制電池的溫度。電池的充電方式有兩種，一種是由皮帶傳動(dòng)的啟動(dòng)發(fā)電一體機(jī)充電，另一種是由制動(dòng)能量回收系統(tǒng)充電。制動(dòng)能量回收系統(tǒng)通過在發(fā)電模式下增加發(fā)電機(jī)的電磁阻力來對(duì)車輛進(jìn)行制動(dòng)。通過這種方式能回收多少能量取決于車輛的速度、質(zhì)量以及能量回收系統(tǒng)的回收效率。通用公司稱，在車輛制動(dòng)的時(shí)間內(nèi)，這種能量回收系統(tǒng)能回收多達(dá)約15kW的能量。就豐田普瑞斯混合動(dòng)力車而言，制動(dòng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)就進(jìn)入熄火狀態(tài)。當(dāng)駕駛員踩剎車時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入熄火狀態(tài)，制動(dòng)能量回收系統(tǒng)立刻開始工作，車速降低直至停下來。在斷油模式時(shí)，感應(yīng)式的啟動(dòng)發(fā)電一體機(jī)仍然隨發(fā)動(dòng)機(jī)一起旋轉(zhuǎn)，并且通過旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性使發(fā)動(dòng)機(jī)的重起和熄火保持平穩(wěn)。感應(yīng)式啟動(dòng)發(fā)電機(jī)是液冷式的，由發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行冷卻?？梢韵胂螅阂粶p速發(fā)動(dòng)機(jī)就進(jìn)入熄火狀態(tài)也許不太合理。解決這一問題的方法是讓控制軟件具有識(shí)別情況的能力。只有在減速等信號(hào)燈或找地方等車時(shí)，軟件才會(huì)控制發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入熄火狀態(tài)，在城市道路駕駛的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)不會(huì)因?yàn)轳{駛員一松開油門就進(jìn)入熄火狀態(tài)。此外，通用公司新型的“新一代”6速自動(dòng)變速器也是eAssist系統(tǒng)的一部分。通用公司說，為了減小滑差，變速器的離合器控制和內(nèi)部硬件都做了很大的改動(dòng)，同時(shí)，對(duì)換擋響應(yīng)時(shí)間和換擋時(shí)間也進(jìn)行了改善。通過電機(jī)增加動(dòng)力可以使車輛以較高的擋位行駛，因此，就可以在不整體來說，混合動(dòng)力車還有最后一個(gè)方值得一提。這就是客戶買這種高科技車需要多花錢。問題是，混合動(dòng)力系統(tǒng)在工作時(shí)各部分銜接得天衣無縫，以至于駕車人發(fā)現(xiàn)不了其特別的價(jià)值。幾乎所有的混合動(dòng)力車，無論是福特的Fusion還是豐田的普瑞斯,都裝有能顯示混合動(dòng)力系統(tǒng)所帶來價(jià)值的儀表板。eAssist混合動(dòng)力系統(tǒng)帶有一個(gè)燃油經(jīng)濟(jì)性(ECO)指示表，其讀數(shù)隨行駛情況的變化而變化。裝這個(gè)表的目的是引導(dǎo)駕車人按最省的方式開車。還有一個(gè)5.3"的信息娛樂顯示屏，通過功能選擇，可顯示出電池、電機(jī)、剎車系統(tǒng)所回收或消耗的功率。就談這么多吧?；旌蟿?dòng)力車和電動(dòng)車經(jīng)過了十年的發(fā)展，現(xiàn)在一款弱混合動(dòng)力車已經(jīng)成熟并將大規(guī)模上市。不過，這種車與普瑞斯和Volt車有所差別，但其價(jià)格適中并確實(shí)能節(jié)省25%的燃油。如果有人問未來的汽車會(huì)朝什么方向發(fā)展，可以說，別克的eAssist系統(tǒng)與未來車的發(fā)展方向相去甚遠(yuǎn)。2011/9· 汽車維修與保養(yǎng)29：牛紀(jì) 特別報(bào)道 SpecialReport電動(dòng)汽車電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)淺析(中)文/江蘇 楊忠頗 高惠民(接上期)發(fā)電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)二、混合動(dòng)力系統(tǒng)控制動(dòng)機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)的控制對(duì)象是驅(qū)動(dòng)力控制、功率變換器(變頻器)效能控制、再生制動(dòng)與液壓制動(dòng)協(xié)調(diào)控制以及HV蓄電池控制計(jì)算機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)控制節(jié)流控制發(fā)動(dòng)機(jī)(以下簡(jiǎn)稱電池)狀態(tài)管理。這些控制任務(wù)都是通過電子控制單元(ECU)來完成。圖23為豐田第二代混合動(dòng)力控制系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速要求轉(zhuǎn)矩要求P位置狀態(tài)P位置狀態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速逆變器ASSY逆變器發(fā)電機(jī)首先，ECU要獲得車輛上的各種相關(guān)信號(hào)，如車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、電池SOC(荷電狀態(tài)，State-of-Charge，剩余電量與額定電量的比值)、電壓、電流、加速踏板開度位變速器控制計(jì)算機(jī)位置電動(dòng)機(jī)停車鎖緊傳動(dòng)器HV控制計(jì)算機(jī)混合動(dòng)力控制空調(diào)逆變器發(fā)電機(jī)用逆變器電動(dòng)機(jī)用逆變器動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)置、變速器擋位、制動(dòng)踏板位置、制動(dòng)液壓力、各種溫度、時(shí)間等。ECU根據(jù)這P位置開關(guān)電動(dòng)機(jī)控制換流器(升壓換流器，DC/DC換流器)附件電池變速器驅(qū)動(dòng)橋精些信號(hào)或信號(hào)組合，判斷車輛的工作模式和狀態(tài)，然后按照相應(yīng)的程序發(fā)出動(dòng)作指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力與能量流的高效控制。當(dāng)監(jiān)控到系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，將發(fā)出故障警告信息，采取停止系統(tǒng)運(yùn)行的措施，確保系換擋桿油門位置傳感器再生制動(dòng)控制SMR控制SOC許可信號(hào)啟動(dòng) HV信 系號(hào) 統(tǒng)智能鑰匙&啟動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)安全。1.驅(qū)動(dòng)力控制車輪速度傳感器側(cè)滑電系統(tǒng)主繼電器驅(qū)動(dòng)力需求控制系統(tǒng)接收的輸入信號(hào)有：加速踏板開度、車速和電池SOC等；控制系統(tǒng)輸出的信號(hào)有：發(fā)動(dòng)機(jī)要求的動(dòng)轉(zhuǎn)向角傳感器橫擺及G傳感器控制計(jì)算機(jī)池計(jì)算機(jī)電流電流傳感器CAN通信力、發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩以及電動(dòng)機(jī)的矩轉(zhuǎn)等。主缸壓力傳感器動(dòng)力線驅(qū)動(dòng)力需求控制的計(jì)算方法如圖24所示。首先根據(jù)驅(qū)動(dòng)力控制輸入信號(hào)，求制動(dòng)踏板行程傳感器車輪油缸壓力傳感器HV電池組HV電池維修塞得駕駛員需要的車輛驅(qū)動(dòng)扭矩和功率(功圖23 豐田第二代混合動(dòng)力控制系統(tǒng)率包括驅(qū)動(dòng)功率、充電功率和系統(tǒng)損耗功率)，接著計(jì)算出以產(chǎn)生該扭矩，功率的發(fā)動(dòng)機(jī)最佳效率時(shí)的轉(zhuǎn)速為目標(biāo)轉(zhuǎn)速，并且根據(jù)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算出發(fā)電機(jī)油門踏板開度車速(電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速)扭矩加速度要求驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)要求根據(jù)動(dòng)力輸出限制的轉(zhuǎn)矩限制電池輸出上限需要的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)ECU發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的目標(biāo)轉(zhuǎn)速。利用這兩個(gè)目標(biāo)轉(zhuǎn)速可以推算出發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，然后再計(jì)算出發(fā)發(fā)電機(jī)ECU發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩PID控制動(dòng)機(jī)通過行星齒輪變速機(jī)構(gòu)中行星架傳遞到與齒圈的相連接的電動(dòng)機(jī)軸上的扭矩。驅(qū)動(dòng)力所需輸出發(fā)動(dòng)機(jī)輸出發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)速用上述車輛需要的驅(qū)動(dòng)扭矩減去該扭矩得到電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩。如果電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩大于車輛需要的驅(qū)動(dòng)扭矩，發(fā)動(dòng)機(jī)就會(huì)-CHINA ·September30電池充電要求系統(tǒng)損失電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)ECU圖24 驅(qū)動(dòng)力需求控制的計(jì)算方法驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩發(fā)電機(jī)輸出欄目編輯：桂江一 guijymotorchina 停止工作，車輛僅靠電池的能量輸出完成恒功率輸出區(qū)(基速以上)采用弱磁控制的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速行駛(EV行駛模式)；如果電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩小于車輛需要的驅(qū)動(dòng)扭矩，發(fā)動(dòng)機(jī)就會(huì)啟動(dòng)運(yùn)方法。最大扭矩/電流比控制就是控制電動(dòng)可利用的功率轉(zhuǎn)矩輸出功率 計(jì)算轉(zhuǎn)矩上限值轉(zhuǎn)，獨(dú)立驅(qū)動(dòng)。在車輛需要更大扭矩時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)并行運(yùn)轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。機(jī)單位定子電流產(chǎn)生最大電磁轉(zhuǎn)矩。永磁同步電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與定子電流在d、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速混合動(dòng)力系統(tǒng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)/停止的切換控制，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最佳效率q軸上分量id、iq有關(guān)，并且還與該電流的相位角有關(guān)。如圖27所示，定子電流空動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩值電選擇低值電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩指令值工況范圍內(nèi)，目的是改善燃油消耗。一間矢量is與定子磁動(dòng)勢(shì)空間矢量fs為同軸同圖25 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩指令計(jì)算過程般，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速被拖到10001200r/min時(shí)開始噴油啟動(dòng)，這就要求發(fā)電機(jī)和電池向，所以角實(shí)際上是定子三相電流基波合成的磁動(dòng)勢(shì)軸線與永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)軸電流指令坐標(biāo)轉(zhuǎn)換PWM轉(zhuǎn)換逆變器 電動(dòng)機(jī)的輸出功率能保證發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在短時(shí)間內(nèi)迅速啟動(dòng)，并減小發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)/停止時(shí)的振動(dòng)。利用發(fā)電機(jī)輸出功率和電池輸出功率，求得電動(dòng)機(jī)消耗的功率(驅(qū)動(dòng)輸出與損失)，從而計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩范圍。該計(jì)算結(jié)果超過額定轉(zhuǎn)矩時(shí)，要將其控制在額定值以內(nèi)。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩指令計(jì)算的過程如圖25所示。混合動(dòng)力用驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制要求線在空間的夾角，稱為轉(zhuǎn)矩角，也代表定子電流的相位角。基于永磁同步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩存在著d、q軸磁路不對(duì)稱而產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩特性，如圖28所示。當(dāng)角大于90°時(shí)，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的正磁阻轉(zhuǎn)矩，具有驅(qū)動(dòng)性質(zhì)，合成的電磁轉(zhuǎn)矩就會(huì)增大，如圖29所示。因此，在電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)確定后，對(duì)于每一個(gè)轉(zhuǎn)矩點(diǎn)在定子d、q軸上的電流電流傳感器坐標(biāo)轉(zhuǎn)換角度傳感器圖26 永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)是：能夠在車輛起步和低速范圍內(nèi)提供大轉(zhuǎn)矩輸出，而在高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)提供大功率分量都可以有無數(shù)組選擇，這就需要一個(gè)定子電流的優(yōu)化匹配原則，也就是定子電(空間參考軸)精輸出。流空間矢量(is)控制問題，目的是磁阻轉(zhuǎn)矩永磁同步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、效率高等特點(diǎn)，能滿足上得到有效的利用。圖30給出了產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩時(shí)最小電流的最佳工作線。用最大轉(zhuǎn)矩圖27 定子電流的相位角勵(lì)磁述要求。尤其是內(nèi)裝式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的永磁同步電動(dòng)機(jī)的凸極效應(yīng)產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩，能擴(kuò)展電機(jī)較大轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)矩和功率。永磁同步電動(dòng)機(jī)的控制基礎(chǔ)是對(duì)電動(dòng)機(jī)的電流幅值和相位進(jìn)行矢量控制，如圖26所示。/電流比的控制方法，不僅減小了電機(jī)的損耗，提高了系統(tǒng)效率，而且還減輕了逆變器的負(fù)擔(dān)。弱磁控制是實(shí)現(xiàn)永磁同步電動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的重要控制方法。由于永磁同步電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)速成正比，因此當(dāng)電轉(zhuǎn)矩合成轉(zhuǎn)矩磁阻轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)根據(jù)駕駛員所需求的驅(qū)動(dòng)扭矩轉(zhuǎn)換成電流指令值。依靠電流傳感器和轉(zhuǎn)子解角傳感器，實(shí)時(shí)跟蹤三相定子電流和轉(zhuǎn)子位置，通過坐標(biāo)變換得到動(dòng)機(jī)端電壓隨轉(zhuǎn)速升高到逆變器能夠輸出最大電壓之后，定子電流不能再繼續(xù)增加，如果不采取特殊控制，電動(dòng)機(jī)就不能產(chǎn)生滿足混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)要求的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)圖28 永磁同步電動(dòng)機(jī)Te-關(guān)系曲線d-q同步坐標(biāo)系中定子d(直軸)、q(交軸)軸 上 電 流 分 量 的 實(shí) 際 值 i d、 i q， 再 通 過速，也就無法在高速下維持恒功率輸出。為了使永磁同步電動(dòng)機(jī)能寬速運(yùn)轉(zhuǎn)，以滿電樞和永磁體勵(lì)磁磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生的勵(lì)磁轉(zhuǎn)矩因直軸磁阻和交軸磁阻不同所引起的磁阻轉(zhuǎn)矩電流PI調(diào)節(jié)器，分別對(duì)d軸和q軸上兩個(gè)電流分別進(jìn)行調(diào)節(jié)，使各相電流實(shí)際值與電流指令值一致，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制。由于同步電動(dòng)機(jī)在恒扭矩和恒功率運(yùn)行要求不同，所以采用的控制方法也不同。通常在恒轉(zhuǎn)矩輸出區(qū)(基速以下)，選擇最大扭矩/電流比的控制方法，而在足車輛的復(fù)雜工況，在最大轉(zhuǎn)矩控制達(dá)到了電壓限定值后，永磁體的磁動(dòng)勢(shì)又無法調(diào)節(jié)的情況下，用增加d軸去磁電流分量，以增加電流相位角，從而減弱永久磁鐵的磁動(dòng)勢(shì)，減少線圈的磁通量交割數(shù)，保持電動(dòng)機(jī)的端電壓恒定，這就是弱磁控制。圖29 內(nèi)裝式永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩公式最佳工作線轉(zhuǎn)矩電流相位圖30 最大轉(zhuǎn)矩時(shí)最小電流的最佳工作線2011/9· 汽車維修與保養(yǎng)31電流大特別報(bào)道 SpecialReport圖31為永磁同步電動(dòng)機(jī)通過各種控制方法的輸出變化范圍，A范圍是角為0°，即d軸電流id為0時(shí)輸出的極限，B范圍是角為90°180°時(shí)產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩區(qū)，C范圍是通過弱磁控制角擴(kuò)大轉(zhuǎn)速輸出性能區(qū)。2.功率變換器的效能控制(1)逆變器的控制混合動(dòng)力中永磁同步電動(dòng)機(jī)的電源供應(yīng)方式是把電池直接連接到逆變器的直流母線上，逆變器是由半導(dǎo)體開關(guān)器件組成的功率變換器，它將電池的直流電流通過脈寬調(diào)制(PWM)控制，轉(zhuǎn)變?yōu)榭晒╇妱?dòng)機(jī)的使用的交流電流。但是由于受到電池供電電壓的限制，電動(dòng)機(jī)在中高速范圍內(nèi)進(jìn)行弱磁控制切換使車輛動(dòng)力不受損失。各種電壓波形調(diào)制方法與轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速關(guān)系如圖34所示。(2)可變電壓控制混合動(dòng)力系統(tǒng)中采用升壓轉(zhuǎn)換器電路的可變電壓系統(tǒng)是提高電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩輸出的另一種有效方法。它的升壓轉(zhuǎn)換器電路由一對(duì)IGBT功率晶體管、電抗器、主電容器和濾波電容器組成，如圖35所示?？勺冸妷合到y(tǒng)的控制目標(biāo)是減少系統(tǒng)損耗。系統(tǒng)損耗是電機(jī)的銅損和鐵損、變逆器損耗、升壓IGBT損耗和升壓電感線圈損耗的總和?？勺冸妷合到y(tǒng)的轉(zhuǎn)矩特性關(guān)系曲線如圖36所示。可變電壓系統(tǒng)會(huì)根據(jù)電動(dòng)機(jī)不同工作狀態(tài)來改變或保持系統(tǒng)最小電壓高于電動(dòng)機(jī)感應(yīng)電壓，如圖37所示。當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作在低速狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)輸出電壓為電池電壓(升壓轉(zhuǎn)換器的最小電壓)；當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作在高速狀態(tài)時(shí)，它由系統(tǒng)的最大電壓控制，而電動(dòng)機(jī)工作中間轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，在最小化系統(tǒng)損耗前提下，系統(tǒng)電壓根據(jù)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速改變其自身的大小。系統(tǒng)電壓的演算方法如圖38所示。3.再生制動(dòng)與液壓制動(dòng)協(xié)調(diào)控制再生制動(dòng)是混合動(dòng)力汽車的重要工作模式。它能在汽車減速或下坡時(shí)，根據(jù)油門踏板與制動(dòng)踏板信號(hào)，保證車輛制動(dòng)能性不變前提下，通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)當(dāng)作發(fā)電機(jī)運(yùn)行，將汽車的動(dòng)能和位能變成電能回收到混合動(dòng)力系統(tǒng)的儲(chǔ)能裝置中。利用驅(qū)動(dòng)電機(jī)當(dāng)作發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的電磁阻力用來制動(dòng)減速，起到減少制動(dòng)摩擦片的磨損和節(jié)能的效果。時(shí)會(huì)導(dǎo)致變逆器輸出電壓的下降。若要使電動(dòng)機(jī)的大功率化，必須進(jìn)行電池輸出電壓高壓化和改進(jìn)變逆器開關(guān)波形的控制。然而提高電池電壓需要增加電池組數(shù)量，電流極限電壓極限電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)逆變器發(fā)電機(jī)逆變器主電容器升壓換流器濾波電容器 電池電抗器精會(huì)受到了整車質(zhì)量、體積、成本等方面在設(shè)計(jì)上的限制。因此，目前都采用在電池通過弱化磁場(chǎng)控制擴(kuò)大運(yùn)轉(zhuǎn)范圍系統(tǒng)電壓圖35 升壓轉(zhuǎn)換器電路構(gòu)成500V驅(qū)動(dòng)和變逆器之間插入升壓轉(zhuǎn)換器電路，或者350V驅(qū)動(dòng)通過切換變逆器輸出電壓波形的調(diào)制系數(shù)來提高電機(jī)中高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的電壓需求。轉(zhuǎn)速圖31 不同控制方法下永磁同步電機(jī)的輸出范圍200V驅(qū)動(dòng)逆變器通過脈寬調(diào)制(PWM)輸出的電低速 中速 高速壓波形有正弦波PWN，過調(diào)制PWM和矩形波，三種調(diào)制的電壓波形和調(diào)制率如圖32。正弦波PWM是最常用的電壓波形，其電壓波形轉(zhuǎn)速圖36可變電壓系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩特性關(guān)系曲線電壓和電流呈正弦波，它具有轉(zhuǎn)矩變化小，利用率 0-0.61 0.61-0.78 0.78扭矩線性度控制好，輸出平滑的優(yōu)點(diǎn)，但是也存在著調(diào)制率低，導(dǎo)致輸出電壓較低的缺點(diǎn)。特征 低扭矩輸出 輸出增加圖32 三種電壓波形和調(diào)制率500V系統(tǒng)電壓矩形波電壓波形的輸出，理論上可以產(chǎn)生最大基波分量，且調(diào)制率固定，電壓幅值不可轉(zhuǎn)矩指令電壓相位矩形波逆變器電動(dòng)機(jī)HV蓄電池電壓改變。豐田混合動(dòng)力系統(tǒng)中用它在弱磁控制發(fā)生器圖37 可變電壓控制MG2速度過程中作為轉(zhuǎn)矩反饋控制的輸出電壓波形，轉(zhuǎn)矩演算電力演算車輛狀態(tài)即控制電壓相位來控制提高電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，矩形波控制如圖33所示。圖33 矩形波控制示意圖發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩指令電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩指令過調(diào)制PWM是一種能同時(shí)控制逆變器輸出電壓幅值與相位的PWM方法，調(diào)制到處于0.610.78利用率之間。在混合動(dòng)力轉(zhuǎn)矩過調(diào)制PWM發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速 計(jì)算發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)必要電壓電動(dòng)機(jī)計(jì)算電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 轉(zhuǎn)速必要電壓中，逆變器是采用過調(diào)制PWM輸出電壓波形逐步過渡到輸出矩形波電壓波形，這樣能有效地提高電動(dòng)機(jī)中高速范圍內(nèi)的功率，-CHINA ·September32正弦波PWM矩形波轉(zhuǎn)速圖34 不同電壓波形的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速關(guān)系系統(tǒng)電壓指令值演算MAX發(fā)電機(jī)必要電壓、電動(dòng)機(jī)必要電壓圖38 可變電壓系統(tǒng)電壓的演算過程轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩欄目編輯：桂江一 guijymotorchina 例如豐田普銳斯混合動(dòng)力汽車采用再生制動(dòng)后，可以回收大約30%的能量。圖39為豐田混合動(dòng)力汽車再生制動(dòng)系統(tǒng)組成。圖40為再生制動(dòng)力與液壓制動(dòng)力的分配范圍。當(dāng)駕駛員踩制動(dòng)踏板，希望減速時(shí)，制動(dòng)防滑控制ECU，根據(jù)制動(dòng)踏板位置和踏板力的大小(制動(dòng)主缸油壓的大小)指令液壓制動(dòng)執(zhí)行器實(shí)時(shí)對(duì)前后車輪進(jìn)行制動(dòng)力的分配，使車輛減速。緊接著再生制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)，輸出大部分再生制動(dòng)力矩，當(dāng)車輛減速到要停止時(shí)，再生制動(dòng)矩下降到接近零，此時(shí)，液壓制動(dòng)力又起主要作用，使車輛停止行駛。再生制動(dòng)系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制還必須滿足如下要求：(1)發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作對(duì)制動(dòng)力沒有影測(cè)電路和電池泄漏狀態(tài)檢測(cè)電路，檢測(cè)電池的充放電水平，計(jì)算電池的SOC值，并將這些計(jì)算值發(fā)送給混合動(dòng)力計(jì)算機(jī)(HVECU)?；旌蟿?dòng)力計(jì)算機(jī)接收數(shù)據(jù)后與整車電能控制目標(biāo)對(duì)比，然后指令電池ECU將電池的SOC值控制在目標(biāo)范圍內(nèi)變化，如圖43所示。電池?zé)峁芾硎歉鶕?jù)車輛在不同的氣候運(yùn)行條件下，確保電池能夠在安全溫度范圍內(nèi)工作。對(duì)于鎳氫電池來說，當(dāng)溫度超過50時(shí)，電池充放電效率和壽命都會(huì)大大衰減。而在低溫狀態(tài)下，電池的放電能力比正常溫度小得多，圖44為電池溫度與電池電壓的關(guān)系。從圖中可以看出在消耗相同的電流狀態(tài)下，電池溫度從0上升到30時(shí)，電池放電電壓少下降了一倍。一般鎳氫電池工作溫度控制在040之駕駛員所需制動(dòng)力液壓制動(dòng)力制動(dòng)力再生制動(dòng)力時(shí)間圖40 再生制動(dòng)力與液壓制動(dòng)力的分配范圍HV電池(電池模塊)電池智能單元HV電池冷卻風(fēng)扇(無電刷)HV接線盒總成服務(wù)插銷連接器圖41 電池的組成響；間。為此，混合動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)中都電池 計(jì)算機(jī)(2)車輛制動(dòng)時(shí)需要實(shí)時(shí)調(diào)整液壓缸的油壓，液壓制動(dòng)時(shí)要盡量避免振動(dòng)和噪配置了電池冷卻裝置，電池ECU根據(jù)電池溫度傳感器和進(jìn)氣溫度傳感器檢測(cè)對(duì)比，各電池組電壓(HV電池)濃度傳感器(HV電池)溫度傳感器(環(huán)境溫度)檢測(cè)單元漏電CAN通信A/C控制計(jì)算機(jī)聲的產(chǎn)生；(3)液壓制動(dòng)時(shí)，對(duì)制動(dòng)踏板行程感計(jì)算出電池充電反應(yīng)時(shí)溫度上升率dT/dt(T為電池溫度，t為時(shí)間)。當(dāng)電池溫度上升電流傳感器檢出部電池發(fā)動(dòng)機(jī)控制計(jì)算機(jī)HV控制計(jì)算機(jī)精覺沒有影響；率超過標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，電池ECU會(huì)在負(fù)載循環(huán)控電源CPU電池冷卻風(fēng)扇(4)由于要實(shí)時(shí)進(jìn)行電子制動(dòng)力控制，要求系統(tǒng)具有故障警告和失效保護(hù)功能。制下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)冷卻風(fēng)扇，如果空調(diào)降低了車箱內(nèi)溫度，進(jìn)氣溫度與電池溫度出現(xiàn)偏差，電池ECU會(huì)關(guān)閉冷卻風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)或固定圖42 電池管理系統(tǒng)示意圖SOC值變化例過充電領(lǐng)域4.電池管理系統(tǒng)在低速運(yùn)轉(zhuǎn)，使電池溫度維持在規(guī)定的范SOC值控制上限值控制目電池是混合動(dòng)力汽車的能源之一，其組成如圖41所示。為了防止電池過充電、圍內(nèi)。混合動(dòng)力電池管理系統(tǒng)充電狀態(tài)指示時(shí)間過放電領(lǐng)域控制下限值標(biāo)范圍過放電而導(dǎo)致電池劣化，以及電池溫度過高引起著火等嚴(yán)重安全事故的發(fā)生，需要構(gòu)建與所用電池特性相一致的電池工作狀態(tài)的電池管理系統(tǒng)，來對(duì)電池進(jìn)行有效的管理和控制?；旌蟿?dòng)力電池管理系統(tǒng)如圖如圖45所示。電池管理系統(tǒng)充電狀態(tài)是電池充電指示靠近兩端極限時(shí)，給管理系統(tǒng)一個(gè)閥值信號(hào)，系統(tǒng)安全警告功能就會(huì)啟動(dòng)，系統(tǒng)進(jìn)入失效保護(hù)模式運(yùn)行，并設(shè)置相關(guān)故障代碼。(未完待續(xù))圖43 電池SOC值的目標(biāo)范圍消耗；80A電壓30V60V42所示。電池管理系統(tǒng)是由電池SOC估計(jì)和電前橋制動(dòng)ECU 液壓增壓器制動(dòng)作動(dòng)器后橋0 30圖44 電池溫度與電池電壓的關(guān)系溫度池?zé)峁芾韮刹糠纸M成，通過電池ECU進(jìn)行實(shí)施。它的主要功能包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)顯示、狀態(tài)估計(jì)、熱管理、數(shù)據(jù)通信、安全管理、能量管理和故障診斷。由于電池在車輛起步、加速期間要給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)供電，減速時(shí)由再生制動(dòng)給其充電。如此反復(fù)經(jīng)歷充放電過程，因此電池ECU根據(jù)電摩擦制動(dòng)再生制動(dòng)差速齒輪行程油壓調(diào)整部分ABS機(jī)能部分電動(dòng)機(jī) 豐田混合動(dòng)力系統(tǒng)電力分配單元發(fā)動(dòng)機(jī) 電池HV-ECU流傳感器和電池溫度傳感器，通過電壓檢圖39 豐田普銳斯汽車再生制動(dòng)系統(tǒng)圖45 電池充電狀態(tài)指示2011/9· 汽車維修與保養(yǎng)33切換閥模擬逆變器