解決了EV課題的HEV 串并聯(lián)式HEV的構(gòu)成和控制

　　下面拿串并聯(lián)式HEV來(lái)詳細(xì)介紹一下系統(tǒng)構(gòu)成和控制。

　　普銳斯的示例配備有發(fā)動(dòng)機(jī)、MG1和MG2（圖1）。為了最佳運(yùn)行兩套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，由HEV·ECU對(duì)它們進(jìn)行綜合控制。主電池為鎳氫充電電池，系統(tǒng)主繼電器及電流傳感器等電源類(lèi)產(chǎn)品與EV相同。另外，還配備了12V電池充電用DC-DC轉(zhuǎn)換器，并采用了空調(diào)用電動(dòng)壓縮機(jī)，這些也與EV相同。不過(guò)并未配備EV所必需的充電器。

　　HEV的控制系統(tǒng)如圖2所示。HEV·ECU根據(jù)駕駛員的要求、車(chē)輛的狀態(tài)以及主電池的充電狀態(tài)，將要使發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的功率作為發(fā)動(dòng)機(jī)要求功率，向發(fā)動(dòng)機(jī)ECU發(fā)出指令。然后由發(fā)動(dòng)機(jī)ECU按照HEV·ECU指示的發(fā)動(dòng)機(jī)要求功率來(lái)控制電子控制油門(mén)的開(kāi)度。

圖1：HEV的構(gòu)成（普銳斯的示例）

　　配備發(fā)動(dòng)機(jī)和兩個(gè)馬達(dá)兼發(fā)電機(jī)（MG1、MG2）。

圖2：HEV的控制系統(tǒng)

　　HEV·ECU為“司令部”，進(jìn)行多種控制。

　　另外，HEV·ECU還會(huì)計(jì)算出MG1的扭矩和MG2的扭矩，向MG·ECU發(fā)出扭矩指令值。在接到指令后，MG·ECU就會(huì)通過(guò)逆變器來(lái)控制MG1和MG2，按照扭矩指令值來(lái)輸出驅(qū)動(dòng)力。

　　同時(shí)，電池監(jiān)測(cè)單元還會(huì)獲取主電池的信息（電流、電壓、溫度），發(fā)送給HEV·ECU。HEV·ECU根據(jù)這些信息計(jì)算出主電池的剩余容量（SOC：STate Of Charge），為使系統(tǒng)達(dá)到最佳狀態(tài)而對(duì)充電狀態(tài)進(jìn)行控制。

　　普銳斯這樣的HEV在減速時(shí)將馬達(dá)用作發(fā)電機(jī)，把運(yùn)動(dòng)能量轉(zhuǎn)變成電力存儲(chǔ)到主電池中。為了回收更多的運(yùn)動(dòng)能量，實(shí)施對(duì)使用摩擦力的機(jī)械式制動(dòng)以及基于發(fā)電的再生制動(dòng)進(jìn)行分配的控制（圖3）。

　　在電力控制方面，始終監(jiān)測(cè)主電池的容量，根據(jù)電池的SOC對(duì)充電量及放電量進(jìn)行管理。主電池在EV行駛時(shí)那樣將馬達(dá)用于驅(qū)動(dòng)時(shí)進(jìn)行放電，在旋轉(zhuǎn)時(shí)那樣將馬達(dá)用作發(fā)電機(jī)時(shí)被充電（圖4）。SOC高時(shí)EV行駛的可能性更高，可再生的能量變少。而SOC低時(shí)則與之相反。

　　圖5展示了主電池的SOC是如何變化的。主電池的SOC過(guò)高的話存在過(guò)量充電的不良影響，而過(guò)低的話則存在過(guò)度放電的不良影響。要想抑制主電池性能的降低，長(zhǎng)期確保可靠性，需要限制SOC的使用范圍。因此要利用電池傳感器始終掌握再生量和放電量，計(jì)算出SOC。使用鎳氫充電電池的普通HEV一般將SOC的使用范圍限制在20～40％左右（SOC在40～60％或40～80％）。

圖3：HEV的制動(dòng)