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汽车工程技术中的一门新兴技术——汽车电力电子技术

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发布:清雅轩 作者: webmaster来源: job.cartech8.com
PostTime:23-5-2008 17:13

以下为文章全文:(本站微信公共账号:cartech8)


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  上述6个系统通过网关(Gate Way)联系在一起,构成12V/14V单一电压的“弱电”串行车载控制网络(In-Vehicle Network)。于是一门跨汽车、电力、电子和自动控制4个学科的新兴技术——汽车电力电子技术便应运而生。

  二、汽车电力电子技术的研究对象和主要课题

  (一)研究对象

  汽车电力电子技术是以混合动力汽车HEV、燃料电池汽车FCV和纯电动汽车(Pure)EV为对象,运用电力电子学理论,通过对车载电力传动系统的交流化、高压化和对车载电力系统的精细控制,研究如何对它们进行特有的高效控制;如何使整车的起动力矩加大,而又不使能耗和排放变坏;遇到障碍物时,如何加大制动力矩;如何控制电动机/电动轮的再生制动,使其与液压机械盘式制动器匹配;如何进行高比率的急加、减速;当转矩频繁变动时,如何控制扭转振动;又如何控制蓄电池组的充放电等等。

  (二)主要课题

  1.传动系统层面

  汽车电力电子技术在传动系统层面,最具代表性的研究课题就是研究如何使由电动机/发电机/电动轮(或称轮毂电动机)-蓄电池-逆变器和DC/DC直流变压器构成的交流电力传动系统,在电能的产生、输送和使用等方面都有很高的效率,在汽车的各种不同工况下,都能得到所期望的最佳能量供应形式和最佳的控制;在各类混合动力汽车的情况下,怎样才能使交流电力传动系统都能与内燃机驱动系统形成最佳的混合动力传动系统[按电力传动功率在混合动力汽车行驶中所占的比例,可将混合动力汽车分为4类:微少混合动力(Micro Hybrid)、低等混合动力(Mild Hybrid)、中等混合动力(Medium Hybrid)和完全混合动力(Full Hybrid)。

  2.控制子系统层面

  在控制子系统层面,要研究电动机-逆变器的子控制系统。基于车辆控制指令,由高速至低速,如何在非常宽阔的速度范围内进行高速精细调节转矩;对混合动力汽车,还要研究当减速或制动时,功率分流装置如何分流出多余的功率,用以驱动发电机再生发电,对动力蓄电池组充电;还要研究动力蓄电池组控制子系统,如何对蓄电池组进行常时监控,把动力蓄电池组的残存容量SOC(State of Charge)、容许放电电流和劣化指数等信息传送给车辆控制器,使混和动力汽车中的发电机输出功率、驱动电动机牵引机械输出功率、再生发电输出功率,或纯电动汽车中各电动轮的牵引机械输出功率均根据动力蓄电池组的状态进行控制;在电动汽车中,通常要对串联起来的数个单体蓄电池(Cell)设置单体蓄电池控制器(CC),在监视各单体蓄电池有无过放电、过充电的同时,还能在某个单体蓄电池的电压高于其他单体蓄电池的电压时,对其电压进行调整,进行平衡补偿。

  系统中CC的上一级控制器(BC)可推断出蓄电池模块的全电压和电流,以及与温度相关的残存容量SOC;由于镍氢蓄电池存在“记忆效应”,为使混合动力汽车中的镍氢蓄电池组能长时间地充放电,如何使它总是能处于希望的“中间状态”,即当电动机牵引的频度增多时,SOC可到20%,并且直到由于SOC的剩余不足而抑制牵引;同样,当再生发电的频度增多时,一旦SOC达到80%,便会抑制再生发电;在混合动力汽车的实际控制系统中,要研究车辆控制器如何对蓄电池组和电动机-逆变器-发电机进行效率良好的控制,以期对动力蓄电池组的残存容量SOC进行协调控制。

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