雙模式混合動力系統(tǒng)是可以同時使用汽油和柴油發(fā)動機

1、雙模式混合動力系統(tǒng)是可以同時使用汽油和柴油發(fā)動機，其高度一體化、 強有力的動力系統(tǒng)將影響自動變速箱和電子控制系統(tǒng)方面的技術。雙模式混合動力系統(tǒng)的核心實質(zhì)上是一個電控可調(diào)變速箱。作為混合動力技術和頂級傳動技術的完美結合， 該變速箱的結構精巧， 其電機系統(tǒng)大小只有普通單模式混合動力系統(tǒng)的一半左右。 它利用現(xiàn)有的傳動系統(tǒng)， 配有兩個電動機， 可以在兩種混合動力運行模式之間實現(xiàn)自如切換。無論在市區(qū)還是在高速公路上，都能以更經(jīng)濟、 有效的方式源源不斷輸出動力，在保持車輛高性能的同時進一步優(yōu)化燃油經(jīng)濟性。第一種模式適用于低速度和負荷較小的情況，這時汽車可以按照三種方式操控：僅使用電力驅動， 或僅使用發(fā)動機

2、驅動，或發(fā)動機和電力驅動的任意組合。如果在交通擁擠，時停時走的狀態(tài)下，僅使用電力驅動，延長發(fā)動機的關閉時間，則可以實現(xiàn)完全意義上的節(jié)油。第二種模式主要適用于高速公路駕駛，除電力驅動輔助外，發(fā)動機可以在必要時啟動全部8個汽缸，比如超車、拖載或爬坡時。第二種模式整合了尖端電子控制技術，Active FuelManagementTM隨選排量技術、凸輪調(diào)整以及進氣閥延遲啟閉系統(tǒng)，使發(fā)動機的動力輸出更加靈活、有效。在雙模式混合動力系統(tǒng)下，精準的控制機構將決定汽車在特定的行駛狀態(tài)下采用何種驅動方式?？刂茩C構輸入功率將取決于行駛時所需的扭矩，并向發(fā)動機和電動機發(fā)出相應的指令。發(fā)動機和電動機將扭矩傳送到變速箱

3、中的一系列齒輪，利用與傳統(tǒng)自動變速箱類似的原理將扭矩放大， 從而推動汽車前進。 但與傳統(tǒng)的持續(xù)型可變變速箱不同的是，雙模式混合動力電子控制系統(tǒng)并不使用皮帶或傳送帶。兩種模式之間是同步切換，即切換模式時無需改變發(fā)動機速度， 從而實現(xiàn)平穩(wěn)加速。 而為本系統(tǒng)提供電能的專用電池組，則可以通過車輛的發(fā)動機或在車輛制動過程中充電，因此，一般不需要專門為電池組充電。此外，這項雙模式混合動力技術還可以在各種車型上應用，其尺寸和性能參數(shù)可根據(jù)不同車型的要求進行相應的調(diào)整。單模式混合動力系統(tǒng)只有一種扭矩分配模式， 且沒有固定機械傳動比， 它需要通過電傳動模式來傳送較大的功率。豐田普拉多電動車窗失靈一輛豐田普拉多事

4、故車，該車在修復后出現(xiàn)了左后電動車窗控制開關能控制車窗升降，但無自動控制升降和防夾功能，同時駕駛側的主開關不能控制左后電動車窗升降的故障，其他車窗自動控制升降和防夾功能正常欲維修該車的故障，須對該車電動車窗系統(tǒng)的控制原理有所了解。該車裝備了車身局域網(wǎng)，電動車窗控制網(wǎng)絡是由多路傳輸網(wǎng)絡主開關（內(nèi)置于駕駛側車門）、前排乘客側多路傳輸網(wǎng)絡開關（內(nèi)置于前排乘客側車門）、后車門多路傳輸網(wǎng)絡開關（內(nèi)置于后排左右側車門）及（車身多路控制）組成（圖）。電動車窗電機總成由霍爾傳感器、齒輪部分及電動車窗電機主體構成，電機的動作受多路傳輸網(wǎng)絡主開關和相應的各車門多路傳輸網(wǎng)絡開關控制。 當按下多路傳輸網(wǎng)絡主開關或各車

5、門多路傳輸網(wǎng)絡開關時，開關將通過通訊線路向相應的車門控制單元傳送升降信號，然后由車門控制單元控制電動車窗的升降。每個電動車窗電機上的霍爾傳感器輸出信號傳輸至多路傳輸網(wǎng)絡開關內(nèi)，多路網(wǎng)絡傳輸開關通過脈沖信號計數(shù)檢測車窗位置，并通過脈沖信號相位差確定車窗的運動方向，從而實現(xiàn)電動車窗的自動升降和防夾功能。既然該車的其他車窗可以實現(xiàn)自動升降功能，惟獨左后門不能， 那么故障的范圍基本上可以確定是在左后門和左后門相關聯(lián)的線路。為此，筆者先檢查了與電動車窗系統(tǒng)電路及車身網(wǎng)絡相關的熔絲，但均正常。 后來筆者在檢查中發(fā)現(xiàn)，左后門控制開關上的指示燈在有規(guī)律地閃爍， 而此車的電動車窗系統(tǒng)是可以通過控制開關上的指示燈

6、顯示系統(tǒng)故障碼的，于是筆者決定根據(jù)閃爍的故障碼來確定具體的故障點。經(jīng)查閱維修手冊， 得知指示燈閃爍的故障碼的含義為脈沖傳感器電路故障。根據(jù)故障碼的提示，筆者對電動車窗電機的脈沖傳感器進行了檢查， 結果脈沖傳感器的供電電源為正常，檢查根脈沖傳感器信號輸出導線，與車身也無短路現(xiàn)象。圖2故障波圖為了準確快速地判定電動車窗電機是否損壞，筆者決定用示波器對電動車窗電機的輸出信號波形進行分析，于是用通道示波器分別測量了電動車窗電機在運轉時、端子輸出的信號波形 （圖）。由于維修手冊中沒有提供標準的波形圖， 筆者測量了右后門電動車窗電機運轉時的波形 （圖） 進行參考。 通過對比， 發(fā)現(xiàn)左后車窗電動車窗電機運轉

7、時輸出的信號波形異常，由此可以確定電動車窗電機損壞。圖3正常波圖在更換電動車窗電機總成（圖）后，我們做了脈沖傳感器的初始化設定。設定的方法如下：打開點火開關（或位置），用開關將電動車窗打開到半程（車窗落到位置）完全推上開關直至電動車窗完全關閉，并在電動車窗完全關閉之后將開關繼續(xù)保持或更長時間。設定完成后，故障排除。圖 4電動車窗電機附：電動車窗開關操作后開關指示燈閃爍說明。模式：電動窗開關操作后閃爍大約，然后再次點亮，此時防夾功能不工作區(qū)域偏離指定區(qū)域（向下），防夾功能不工作區(qū)域：離車窗全關位置。模式：電動窗開關操作后閃爍大約，然后再次點亮，電動車窗電機中的脈沖傳感器回路（霍爾）故障。模式：

8、電動窗開關操作后連續(xù)閃爍直到關閉點火開關，此時上述故障同時發(fā)生，應重新連接蓄電池端子。電動車用電機的技術發(fā)展概況蒸汽機啟動了 18 世紀第一次產(chǎn)業(yè)革命以后， 19 世紀末到 20 世紀上半葉電機又引發(fā)了第二次產(chǎn)業(yè)革命，使人類進入了電氣化時代。 20 世紀下半葉的信息技術引發(fā)了第三次產(chǎn)業(yè)革命，使生產(chǎn)和消費從工業(yè)化向自動化、智能化時代轉變；推動了新一代高性能電機驅動系統(tǒng)與伺服系統(tǒng)的研究與發(fā)展。21 世紀伊始，世界汽車工業(yè)又站在了革命的門檻上。雖然，汽車工業(yè)是推動社會現(xiàn)代化進程的重要動力；然而，汽車工業(yè)的發(fā)展也帶來了環(huán)境污染愈烈和能源消耗過多兩大問題。而對于我國日益擴大的汽車市場，這種危機就更明顯。

9、據(jù)了解，2000 年我國進口汽油7000 萬噸，預計2010 年后將超過1 億噸，相當于科威特一年的總產(chǎn)量。目前世界上空氣污染最嚴重的10 個城市中有7 個在中國，而國家環(huán)保中心預測，2010年汽車尾氣排放量將占空氣污染源的64%。雖然，加劇使用傳統(tǒng)內(nèi)燃機技術發(fā)展汽車工業(yè)，將會給我國的能源安全和環(huán)境保護造成巨大的影響。為此，國家科技部啟動了十五“863”電動汽車重大專項。高密度、高效率、寬調(diào)速的車輛牽引電機及其控制系統(tǒng)既是電動汽車的心臟又是電動汽車研制的關鍵技術之一，已被列為 863 電動汽車重大專項的共性關鍵技術課題。 20 世紀 80 年代前，幾乎所有的車輛牽引電機均為直流電機，這是因為直

10、流牽引電機具有起步加速牽引力大，控制系統(tǒng)較簡單等優(yōu)點。直流電機的缺點是有機械換向器，當在高速大負載下運行時，換向器表面會產(chǎn)生火花，所以電機的運轉不能太高。由于直流電機的換向器需保養(yǎng)，又不適合高速運轉，除小型車外，目前一般已不采用。近十年來， 主要發(fā)展交流異步電機和無刷永磁電機系統(tǒng)。與原有的直流牽引電機系統(tǒng)相比，具有明顯優(yōu)勢，其突出優(yōu)點是體積小，質(zhì)量輕（其比質(zhì)量為0.5-1.0kg/Kw）、效率高、基本免維護、調(diào)速范圍廣。其研究開發(fā)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢如下。1. 異步電機驅動系統(tǒng)異步電機其特點是結構簡單、堅固耐用、成本低廉、運行可靠，低轉矩脈動，低噪聲，不需要位置傳感器，轉速極限高。異步電機矢量控制調(diào)

11、速技術比較成熟，使得異步電機驅動系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢，因此被較早應用于電動汽車的驅動系統(tǒng)，目前仍然是電動汽車驅動系統(tǒng)的主流產(chǎn)品（尤其在美國），但已被其它新型無刷永磁牽引電機驅動系統(tǒng)逐步取代。最大缺點是驅動電路復雜，成本高；相對永磁電機而言，異步電機效率和功率密度偏低。2. 無刷永磁同步電機驅動系統(tǒng)無刷永磁同步電機可采用圓柱形徑向磁場結構或盤式軸向磁場結構，由于具有較高的功率密度和效率以及寬廣的調(diào)速范圍，發(fā)展前景十分廣闊，在電動車輛牽引電機中是強有力的競爭者，已在國內(nèi)外多種電動車輛中獲得應用。內(nèi)置式永磁同步電機也稱為混合式永磁磁阻電機。該電機在永磁轉矩的基礎上迭加了磁阻轉矩，磁阻轉矩的存在有助于提

12、高電機的過載能力和功率密度，而且易于弱磁調(diào)速，擴大恒功率范圍運行。內(nèi)置式永磁同步電機驅動系統(tǒng)的設計理論正在不斷完善和繼續(xù)深入，該機結構靈活，設計自由度大，有望得到高性能，適合用作電動汽車高效、高密度、寬調(diào)速牽引驅動。這些引起了各大汽車公司同行們的關注，特別是獲得了日本汽車公司同行的青睞。當前，美國汽車公司同行在新車型設計中主要采用內(nèi)置式永磁同步電機。表面凸出式永磁同步電機也稱為永磁轉矩電機，相對內(nèi)置式永磁同步電機而言，其弱磁調(diào)速范圍小，功率密度低。該結構電機動態(tài)響應快，并可望得到低轉矩脈動，適合用作汽車的電子伺服驅動，如汽車電子動力方向盤的伺服電機。無位置傳感器永磁同步電機驅動系統(tǒng)也是當前永磁

13、同步電機驅動系統(tǒng)研究的一個熱點，將成為永磁同步電機驅動系統(tǒng)的發(fā)展趨勢之一，具有潛在的競爭優(yōu)勢。永磁同步電機驅動系統(tǒng)低速時常采用矢量控制，高速時用弱磁控制。3. 新一代牽引電機驅動系統(tǒng)從 20 世紀 80 年代開關磁阻電機驅動系統(tǒng)問世后，打破了傳統(tǒng)的電機設計理論和正弦波電壓源供電方式；并隨著磁阻電機，永磁電機、電力電子技術和計算機技術的發(fā)展，交流電機驅動系統(tǒng)設計進入一個新的黃金時代；新的電機拓樸結構與控制方式層出不究，推出了新一代機電一體化電機驅動系統(tǒng)迅猛發(fā)展。高密度、高效率、輕量化、低成本、寬調(diào)速牽引電機驅動系統(tǒng)已成為各國研究和開發(fā)的主要熱點之一。SRD開關磁阻電機驅動系統(tǒng)的主要特點是電機結構

14、緊湊牢固，適合于高速運行，并且驅動電路簡單成本低、性能可靠，在寬廣的轉速范圍內(nèi)效率都比較高，而且可以方便地實現(xiàn)四象限控制。這些特點使SRD開關磁阻電機驅動系統(tǒng)很適合電動車輛的各種工況下運行，是電動車輛中極具有潛力的機種。SRD的最大特點是轉矩脈動大，噪聲大；此外，相對永磁電機而言，功率密度和效率偏低；另一個缺點是要使用位置傳感器，增加了結構復雜性，降低了可靠性。因此無傳感器的SRD也是未來的發(fā)展趨勢之一。永磁式開關磁阻電機也稱為雙凸極永磁電機，永磁式開關磁阻電機可采用圓柱形徑向磁場結構、盤式軸向磁場結構和環(huán)形橫向磁場結構。該電機在磁阻轉矩的基礎上迭加了永磁轉矩，永磁轉矩的存在有助于提高電機的功

15、率密度和減小轉矩脈動，以利于它在電動車輛驅動系統(tǒng)中應用。轉子磁極分割型混合勵磁結構同步電機這一概念一提出就引起國際電工界和各大汽車公司研發(fā)中心的極大關注。轉子磁極分割型混合勵磁結構同步電機具有磁場控制能力，類似直流電機的低速助磁控制和高速弱磁控制，符合電動車輛牽引電機低速大力矩和恒功率寬調(diào)速的需求。目前該電機的研究處于探索階段，電機的機理和設計理論有待于進一步深入研究與完善，作為假選的電動車輛牽引電機具有較強的潛在的競爭優(yōu)勢。此外，正在研發(fā)的熱點課題還有：具有磁場控制能力的永磁同步電機驅動系統(tǒng)；車輪電機驅動系統(tǒng)；動力傳動一體化部件（電機、減速齒輪、傳動軸）；雙饋電異步電機驅動系統(tǒng)和雙饋電永磁同

16、步電機驅動系統(tǒng)。4. 下一代汽車電子伺服系統(tǒng)及其車用伺服電機1993 年美國能源部、商務部、貿(mào)易部、國防部、環(huán)保局、宇航局、國家科學基金會七個政府部門下美國三個最大的汽車制造公司，克萊斯勒、福特和通用，建立了新一代車輛伙伴關系（PNGV，PartnershipforaNewGenerationofVehicles），目標是開發(fā)新一代機動車技術，以增強美國汽車工業(yè)的實力。 1998 年至 2002 年期間，美國國家自然科學基金（NSF）資助美國國家電力電子中心（由美國Virginia和美國 Wisconsin等四所大學組建） 研發(fā)車輛電子動力驅動系統(tǒng)、電子伺服控制系統(tǒng)和各種車輛專用IC 模塊，提

17、高汽車電子電氣部件的可靠性，降低其成本和搶占車輛電氣自動化技術的制高點，增強在國際市場的競爭力。線控的汽車電子伺服系統(tǒng)（X-by-wire）在未來將是十分重要的技術，該技術可將各種獨立的系統(tǒng)（如轉向、制動、懸掛等）集成到一起由計算機調(diào)控，使汽車的操縱性、安全性以及汽車的總體結構大大改善，設計的靈活度也大大增加。目前，電子動力方向盤和線控剎車已經(jīng)在一些歐洲車型上被采用，在這個系統(tǒng)中已經(jīng)削減了相當多的機械部件，如液壓泵等。汽車電子伺服技術是具有革命性的技術，隨著這個技術的使用，許多傳統(tǒng)的機械部件將會在未來的汽車上消失，而越來越多的車用伺服電機將出現(xiàn)在未來的汽車上。全球最大的汽車零部件企業(yè)一美國德爾

18、福汽車系統(tǒng)公司預計，在未來的3-5 年內(nèi)全世界的汽車將逐步采用電子伺服驅動系統(tǒng)，如電子動力方向盤和線控剎車伺服驅動系統(tǒng)。目前，美國德爾福汽車系統(tǒng)公司正在全球范圍內(nèi)尋找年產(chǎn) 300 萬臺以上的電子動力方向盤的交流伺服電機合作伙伴。B-ISG 混合動力汽車B-ISG（ Belt-driven Integrated Started Generator）技術采用皮帶驅動起動/ 發(fā)電機一體化，對現(xiàn)有汽車動力總成結構改動盡量小，改善汽車燃油經(jīng)濟性、排放等各方面的指標。這是ISG（ Integrated Started Generator）輕度混合動力汽車的全新發(fā)展。在諸多新能源汽車解決方案中，成功實現(xiàn)了產(chǎn)

19、業(yè)化的只有混合動力汽車，發(fā)動機和電機驅動相結合已經(jīng)成為混合動力車的主流。混合動力汽車可分為輕度混合型、中度混合型和重度混合型三類，在三類混合動力車型之中, 盡管輕度混合動力汽車在降低油耗和改善排放方面的能力有限, 但由于其對現(xiàn)有內(nèi)燃機汽車的改造成本最低, 效果明顯，適合推向市場。皮帶驅動的起動/ 發(fā)電機一體化B-ISG（ Belt-driven Integrated StartedGenerator）是在ISG（Integrated Started Generator）輕度混合動力汽車技術的基礎上用皮帶驅動技術，擁有其獨特的工作特性與優(yōu)點。結構簡介ISG 技術是基于起動機 / 發(fā)電機一體化的輕

20、度混合動力汽車。發(fā)電機直接安裝在內(nèi)燃機曲軸輸出端（ ISG 轉子與曲軸聯(lián)結）它將盤式一體化起動機, 取代了飛輪以及原有的起/動機和發(fā)電機 , 作為汽車的輔助動力源。如圖 1 左所示。本田（ Honda）混合動力汽車Insight車即使用了ISG 系統(tǒng)。圖 1 右所示的就是B-ISG（ Belt-drivenIntegratedStartedGenerator ）系統(tǒng)結構。在發(fā)動機前端用一個皮帶傳動的機構，將交流發(fā)電機和發(fā)動機聯(lián)結起來，并把起動機（ starter ）同樣連接在交流發(fā)電機的機構中，節(jié)省了內(nèi)部空間。同時，皮帶具有質(zhì)量輕的特點，與齒輪傳動比較，大大降低了整個動力總成結構的質(zhì)量。這樣的

21、結構布置相比ISG 系統(tǒng)， 發(fā)動機和其他的動力總成結構沒有改變，可以沿用傳統(tǒng)車輛的飛輪、離合器和變速器等機構，可以在現(xiàn)有傳統(tǒng)的動力總成結構上進行很小的改動獲得，大大減小了機構的復雜程度。工作過程B-ISG 輕度混合動力汽車在不同行駛工況下的工作情況：減速工況：駕駛員的腳離開加速踏板，踩下制動踏板，制動能量回收馬上開始工作，向起動 / 發(fā)電機傳送了一個信號，使其將車輛的動能轉化成電能并存儲起來，駕駛員將檔位掛至空檔，車輛不再向發(fā)動機供油，關閉發(fā)動機，車輛逐漸停止。停車工況： 控制系統(tǒng)自動切斷內(nèi)燃機供油 , 發(fā)動機處于關閉狀態(tài) （車內(nèi)其他附屬設備，如空調(diào)系統(tǒng)等可由蓄電池供電）。起動工況：重新起動車輛，駕駛員掛一檔，B-ISG 系統(tǒng)馬上由起動/ 發(fā)電機帶動皮帶拖動發(fā)動機，使發(fā)動機達到怠速轉速，發(fā)動機供油開始，腳踩加速踏板（從怠速到起動的過程中，會有約 250ms的延遲，給駕駛者的感覺是發(fā)動機并沒有關閉過）。正常行駛工況：發(fā)動機正常工作，驅動汽車。如圖 2 所示為 B-ISG 系統(tǒng)各種能量流傳遞示意圖。 B-ISG 蓄電池一方面為電子設備控制系統(tǒng)提供電力， 另一方面， 通過由動力電子設備控制，DC/DC轉換器，變換成42