间的推移,伴随着注定产生的器件失效,会给厂商的品牌形象和口碑带来无法估量的损失,“所以我们推荐使用汽车级的器件,能有效保证在车辆的生命周期内系统的可靠运行。”他说道。“作为全球领先的功率器件供应商,英飞凌拥有深厚的系统经验和众多专家团队,这能更好的理解客户的具体需求,甚至帮助客户发现那些隐藏在系统应用之下的细节要求。”
Microchip汽车产品组汽车市场经理陈颂恩则认为:“在混合动力汽车中,电机控制对于转向控制和电池冷却等关键子系统非常关键。无刷直流(BLDC)电机由于体积小、可控性和高效率而得到普遍使用。无刷直流电机越来越多地得到使用,以消除皮带和液压系统,提供额外功能和改善行驶里程。磁铁成本持续下降和控制直流无刷电机所需的电子器件不断减少,导致其被越来越多的汽车所采用,功率水平也不断提高。”
陈颂恩接着解释,直流无刷电机通常与一个或多个转子位置传感器一起使用,因为它们的电气励磁必须与转子位置同步。出于成本、可靠性和机械包装方面的原因,特别是如果电机需要浸没在流体之中,最好在无传感器的情况下运行无刷直流电机——即无传感器运行。无传感器电机的成本较低,因为不需要传感器,但驱动情况更加复杂。无传感器电机在混合动力汽车电池冷却系统等方面具有出色表现,此时电机不需要启动和停止。“汽车系统嵌入设计师面临不断变化的环境,需要开发出具有成本效益和环境友好的解决方案。低功耗微控制器是满足苛刻要求的重要器件,它可以较低的成本增加系统的可靠性,采用小型封装适应较小的电路板空间,而且无需外部元件。此外,可具备插座、软件和外设兼容性的微控制器架构,为设计师提供了出色的灵活性,使他们能够缩短开发时间和降低成本。微芯科技提供多种微控制器和DSC,对于面临混合动力汽车电子需求挑战的设计师来说是最佳的解决方案。”
在动力总成系统方面,曹洪宇认为最大挑战是如何协调电机系统和传统动力系统的运行,带给用户更好的驾乘感受。整个系统效率的提高主要从以下几个方面入手:提高电机系统运行效率,制动能量的回馈比率,减少发动机在低效率转速区间的运行等。
对于电机控制,飞思卡尔的康晓敦表示,“飞思卡尔是电子汽油发动机管理领域的全球领导者。我们提供先进的嵌入式控制器、传感器技术、动力管理组件和动力制动器驱动,使新车辆更加经济,并保护环境。我们还在不断把发动机控制技术引入到电动车控制和管理中,并基于PowerArchitecture的飞思卡尔处理器MPC55/56xx系列提供许多最先进的发动机控制、整车管理、电机驱动、电池管理等解决方案。”
5.4.3 电池管理面临着最大挑战
在(完全)混合动力的汽车中,电池是最昂贵的,同时也是最精细脆弱的部件。虽然锂电池具有大功率密度的优势,但在开发适用于混合动力汽车的电池方面,仍有大量工作要做。在此情况下,未来数年间,镍氢(NiMH)电池的运用仍将越来越广泛。
Hans-PeterHoenes指出,要实现快速充电又不损害(损伤)电池,设计人员需要一种非常精确的电荷(充电)控制技术。虽然在微控制器中集成智能化编程算法基本上是软件解决方案,但飞兆半导体的重点仍然是在硬件上。为避免充电期间电力线的干扰,好的功率因数校正解决方案是必不可少的,在某种程度上甚至是
法律规范规定的。飞兆半导体拥有广泛的控制IC产品组合,再结合内置具有软恢复整流器(性能的整流二极管)和低饱和压降IGBT,就可以提供一个完整的解决方案。
在电池管理方面,曹洪宇认为英飞凌拥有锂电池动态平衡应用专利,能减少相互差异,有效提高电池使用效率和寿命。这项专利的特点是可以在电池充电放电或者空闲的任意时间实施电量平衡,非常适合汽车动力应用这样变化多样的环境和迅速模式切换的需求。
“从目前技术来看,电池技术是混合动力汽车和电动车的关键所在。既使是市场呼声比较高的混合动力汽车,电池的成本也占到了整车的1/3以上。而且还有重量、可靠性、寿命等诸多问题需要解决。磷酸锂铁电池技术应该是解决方案中较好的一种。但涉及的以上问题也还是需要进一步改进。燃料电池是另一种技术,因其技术成熟性、燃料(主要是液态氢)贮存和控制方面的问题,可以说还不能马上成为成熟的量产产品。而对纯电动车的混合动力来讲,电池的成本、重量、可靠性、寿命、包括充电问题将是政府、汽车公司所面临的主要问题。”康晓敦说道,“所以,目前混合动力汽车在欧美国家及日本已形成产业化,而国内还处于起步阶段,没有形成产业化。作为国际领先的汽车半导体厂商,飞思卡尔在致力于对中国本土汽车电子的发展做出贡献。我们对重要客户的支持(如比亚迪等)包括技术交流、产品定价等。”
国内外汽车制造业者普遍认为混合动力电动汽车是目前最具有开发和推广前景的新型交通工具之一。混合动力电动汽车将原动机、电动机、能量储存装置(蓄电池)组合在一起,它们之间的良好匹配和优化控制,可充分发挥内然机汽车和电动汽车的优点,避免各自的不足,是当今最具实际开发意义的低排放和低油耗汽车,所以开展混合动力电动汽车的研究具有非常重要的现实意义,并且混合动力汽车发展前景非常光明。
致谢
本文在曾祥军老师的耐心指导下完成的,他严谨治学态度令我深感钦佩,这段时间对我学习上的帮助使我终身难忘,在论文完成之际表示衷心的感谢和诚挚的敬意。老师渊博的理论知识和敏捷的思维,严谨求实、刻意创新的治学精神,工作踏实、对事业无私奉献的作风,使我受益匪浅。在此向曾老师表示衷心的感谢,并致崇高的敬意!
感谢淄博职业学院汽车工程系。提供此课题,给我提供了一个做关于混合动力汽车的探索与研究机会。感谢老师们,为我提供了良好的学习研究环境!他们诲人不倦的敬业,深深的感染了我。从他们身上我学会了该如何去做科学研究,并体会到了科学研究的真正意义和价值。他们不但是传授科学知识的导师,同时也是传授人生观、价值观的良师益友。
同时,感谢在论文撰写过程中提出过宝贵的建议的俞旺同学,在计算机、专业知识方面给予我极大的帮助,对所有在完成论文过程中提供过帮助,支持的老师和同学们表示深深的谢意。
另感谢我的父母,他们辛勤培养教育我,为我提供经济和精神上的支持,我会以更加力的学习和工作来报答他们的养育之恩。
最后,我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅、评议和参与论文答辩的各位老师表示深深感谢。
仅以此文献给所有曾经关心和帮助过我的老师和朋友们!
参考文献
[1] 刘和平.TMS320LF240x DSP结构、原理及应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2002.
[2] 陈清泉等.混合动力车辆基础[M].北京:北京理工大学出版社,2001. [3] 初亮.混合动力总成的控制算法和参数匹配研究[D].吉林大学,2002. [4] 陈清泉.现代电动汽车技术[M].北京:北京理工大学出版社,2002.
[5] 王庆年,何洪文,李幼德.并联混合动力汽车动力传动系参数匹配分析[J].吉林工业大学自然科学学报,2000.
[6] 华寿南.国外混合动力车用 VRLA电池的研发进展(1)[J].Battery Bimonthly(电池),2007.
[7] 杨孝纶.电动汽车技术发展趋势及前景(上)[J].汽车科技,2007. [8] 范哲.高油价驱使混合动力汽车启动[J].中国经济信息,2009.
[9] 张卫青.混合动力汽车的发展现状及关键技术.重庆工学院学报,2006. [10] 过学迅,张杰山,胡朝峰. 日美混合动力汽车发展的比较研究[J].上海汽车,2006.