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

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1、 特別報道 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，特邀請自動變速器維修專家、我刊專家委員會委員薛 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

2、性 地稱之為DSG，即雙離合變速器，它是基于手動變 速器基礎(chǔ)開發(fā)出的一種旨在能更好地提供駕駛樂趣  元啟動變速器保護(hù)模式，暫時中斷動力輸出，影 響行車安全?！? 其實，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 雙離合自動變速器。目前，不僅大眾品牌的車型， 也是因為DSG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

3、在嚴(yán)重問 薛慶文 (本刊專家委員會委員) 北京陸兵汽車技術(shù)服務(wù) 技術(shù)支持工程 師、國家勞動和社會保 障部汽車專項技能認(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)動機(jī)的動力傳送部件，最大可 承載350N m的力矩,因此可與排量為3.2L的發(fā)動機(jī) 進(jìn)行匹配。 一、大眾召回DSG變速器概況 好景不長

4、，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)送錯誤 的溫度信號，在極個別情況下，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)送錯誤信號，并在顯示面板上點亮警示燈， 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

5、在極端情 況下毀壞。 二、DSG控制原理解析 1.離合器在起步、制動停車時的控制 DSG變速器本身就是在傳統(tǒng)手動機(jī)械齒輪變 速器的基礎(chǔ)上，增加了電子液壓控制，以實現(xiàn)自 動控制功能。與傳統(tǒng)電子液壓控制自動變速器的 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)動機(jī)的動力傳送部件，來取代液力變扭器。 因此在控制方面，特別是在原地入擋、滑動起步 及制動停車控制中，離合器起到了極其重要的作 用。啟動發(fā)動機(jī)后，踩住剎車將掛擋桿掛入動力 擋(前進(jìn)擋或倒擋)時，電腦根據(jù)離合器控制所需的 參數(shù)以及發(fā)動機(jī)載荷信息等，計算并設(shè)定出離合 器待傳遞扭矩所需的工作壓力。其實，在整個控

6、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 guijy@motorchina 精 2011/9· 汽車維修與保養(yǎng) 

7、 25 特別報道 SpecialReport 的是預(yù)充油，即完成基礎(chǔ)壓力的供給過 程，此時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 間控制，即快速充油，這時離合器才真 正接近完成了其接合過程。但由于施加 制動力以及車速為零的原因，如果此時 離合器無滑轉(zhuǎn)地接合，將會導(dǎo)致發(fā)動機(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)松開制動而未加速時，離合器傳 遞扭矩足以使車輛有一個爬行過程，此 時離

8、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分析， 我們不難看出，離合器的工作過程在整 個起步和制動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，“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

9、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。總體來 講，離合器的切換控制是最重要的。因 為兩個離合器各負(fù)責(zé)一個輸入軸上的動 力傳遞，而每一個輸入軸上又需要完成 不同擋位的切換。在02E變速器中，一 個離合器可以完成1、3、5、R擋的動 力傳遞，另一個離合器則可完成2、4、 6擋的動力傳遞。因此，變速器在執(zhí)行 換擋時，完成的主要就是這兩個離合器 之間的自由切換控制，而且兩個離合器 在切換控制時采用的是“疊加控制”，  疊點時，由于重疊時間短、重疊扭矩不 高，因此對元件本身不會產(chǎn)生很大的危 害，但重疊不足或過度重疊時，無論是 對換

10、擋品質(zhì)還是對元件本身都會有很大 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、制動停車控制，還是相互的切 換控制，都會導(dǎo)致濕式離合器溫度的升 高，這直接會影響到對離合器的控制。 因此，對完全有必要對離合器采取溫度 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”等功能必須時時做好 準(zhǔn)備，以便對整個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

11、城市中使用。為 精 的。在安全控制方面，對離合器的要求 是：第一原地掛擋不能讓發(fā)動機(jī)熄火； 也叫“重疊控制”。與目前ZF公司6HP 系列的自動變速器一樣，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) 第二緊急制動停車時更不能讓發(fā)動機(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 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。在時間控制方 面，往往很難永久的保證下去，因為離 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

12、化以及機(jī)械 主要讓兩個元件交替工作時，有短暫的 重疊過程。其目的是防止出現(xiàn)動力中斷 現(xiàn)象，避免發(fā)動機(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 帶來微不足道的干預(yù)感(干涉力)。在重 疊過程中，通過對發(fā)動機(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 影響換擋品質(zhì)。另外兩個元件出現(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，也實現(xiàn)了 不同的控制功能，從而導(dǎo)致“聳動”、“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

13、多都是在油 壓不穩(wěn)定(過高)導(dǎo)致?lián)Q擋撥叉在切換時產(chǎn) 生的。所以，目前對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)動機(jī)扭矩干涉 釋放的離合器  K2 K1  輸入軸2速度傳感器信號發(fā)生輪  輸入軸1 26  扭矩轉(zhuǎn)換 圖2 雙離合器控制參數(shù) -CHINA ·Sep

14、tember  時間  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 guijy@motorchina 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(02

15、E)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)動機(jī)轉(zhuǎn)速自行升高或無法 加速，故障燈閃爍僅個別擋位能夠行駛， 以及換擋時存在異響等；第三，從目前的 維修案例來看，故障點主要在電子液壓模 塊及雙離合器本身。  器(7速)的故障現(xiàn)象有：在換擋時有明顯的一 聲或幾聲“咔咔”的響聲；換擋時頓挫感及制 動感特別明顯；低速行駛時發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速突然 升高而自行加速；故障指示燈時常點亮

16、并閃 爍，同時變速器可能只能處于一個固定的低 速擋位，而不能自動換擋；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 時重新啟動發(fā)動機(jī)后故障現(xiàn)象會消失。 對于上述故障，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 極個別的情況下，也能解決問題。 專家分析：對于大眾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，D

17、SG技術(shù)固然是 好的，但可能到了國內(nèi)會存在水土不服，控  求。在道路擁堵的城市里使用時，變速器 會頻繁地進(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，電腦便啟動了一些備用 程序功能，所以就會導(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)裝車時間不是很長，對其故障還有待進(jìn) 一步觀察，在此就不再進(jìn)行詳細(xì)分析。

18、 延伸閱讀 什么是DCT變速器 D CT的英文全 稱是double clutch transmission，中文意思是雙離合變速器， 因為大眾對該技術(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的運行要 所以D S G的大名傳 遍 天下。其實除了這 兩種叫法還有很多，比如三菱的SST，保 精 時捷的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

19、 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)的自動變速器相比，該系 統(tǒng)換擋的舒適性更高。同時，雙離合器的 使用，可以使變速器同時有兩個擋位嚙合， 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)車手的手動變 速還快。從技術(shù)角度上DCT對所有擋次的 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

20、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，長時 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 特別報道 SpecialReport eAssist電力輔助及能量回收系統(tǒng) 文/Mike Dale 譯/江

21、蘇 朱之亞 陳建軍 混合動力和電動汽車的發(fā)展已歷時大 約10年，現(xiàn)在一種弱混合動力車將大規(guī)模 上市。裝有eAssist的別克車價格會有所提 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 混合動力系統(tǒng)將作為2012款君越車的標(biāo) 準(zhǔn)配置?，F(xiàn)在，該公司又宣布，這種名為 eAssist的混合動力系統(tǒng)將作為君威車的 選配裝置。據(jù)推測，通用公司將在未來把 eAssist混合動力系統(tǒng)裝在每一輛旗下的乘 用車上。 如果上述的推測成為事實，eAssist 將成為首款大規(guī)模上市的、主流的混合動 力系統(tǒng)。各主要汽車生產(chǎn)廠家都推出了實 驗性的混合

22、動力車，例如豐田的普瑞斯、  和輕卡也包括在內(nèi)是一項很刻薄、很難達(dá) 到的要求。第二個因素是，市場調(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，相對于謳歌的TSX車 型來說，裝有eAssist混合動力系統(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

23、克公司聲稱他們所謂的“輕型”混 合動力車，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 格分別比君威混合動力車高出了26000美 元和13000美元。按同樣的方法計算，每 年757L的省油量，這兩款車需22年才能 收回成本。 當(dāng)然，按這種方法計算，最主要的 未知數(shù)是油價。美國市場的汽油零售價會 發(fā)生怎樣的變化顯

24、然還不得而知。歐洲市 場目前的油價在每加侖7美元到12美元之 間。按每加侖7美元算，使用混合動力和 電動車從經(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，油價按每 加侖7美元算，2年多一點的時間就收回 靠性?，F(xiàn)在看來，通用公司準(zhǔn)備將eAssist 混合動力系統(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。第一個因 素是

25、，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?？捎^。 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，一個顯著的特點是，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)計數(shù)字表明，客 戶使用一輛車的時間平均為6年左右。最

26、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。 第二個顯著的特點是，eAssist系統(tǒng) 適用于按常規(guī)設(shè)計的車輛。豐田普瑞斯混 合動力車的結(jié)構(gòu)完全是按混合動力車的 要求設(shè)計的。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 的直接競爭對象是豐田的凱美瑞、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)動機(jī)。另一種 這款別克君越儀

27、表板的設(shè)計目的是確保駕車人知道他所開的是一輛混合動力車并且使駕車人感覺 到如何開最省油，這種混合動力車的技術(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 機(jī)。用增壓發(fā)動機(jī)的車采用手動變速器， 28  -CHINA ·September 欄欄目編輯：桂江一元 guijy@motorchina 而用非增壓發(fā)動機(jī)的車則采用“新一代” 的6檔自動變速器。這兩種發(fā)動機(jī)都可謂 是采用最新技術(shù)的發(fā)動機(jī)，全時可變配氣 相位和缸內(nèi)燃油直噴技術(shù)都用在了這兩款

28、 發(fā)動機(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，其eAssist系統(tǒng)的全球 總工程師正在舉行一個新聞發(fā)布會。他告 訴與會的記者，當(dāng)車急加速和爬坡時該系 統(tǒng)對發(fā)動機(jī)的電動助力性能可使變速器和 發(fā)動機(jī)更有效地工作。他還說：“制動和 減速時完全斷油的方法使得電力助動和制 動能量回收的節(jié)油效果更加顯著”。 eAssist系統(tǒng)中包括6個主要的部分： 電機(jī)、制動能量回收系統(tǒng)、鋰離子電池、 啟動和發(fā)電一體機(jī)、6檔自動變速器以及 軟件包。在這6個部分中，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)

29、  能量回收系統(tǒng)對汽車維修業(yè)的影響已經(jīng)顯 現(xiàn)出來。廣泛采用陶瓷剎車片以及運用制 動能量回收系統(tǒng)對車輛進(jìn)行制動的做法， 大大降低了剎車片的磨損。采用制動能量 回收系統(tǒng)的車其剎車片更換的周期很長。 存儲在電池中的能量用來驅(qū)動一個 電機(jī)，該電機(jī)在發(fā)動機(jī)需要大功率運轉(zhuǎn)的 情況為發(fā)動機(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) 混合動力車的電池那樣直接用來驅(qū)動車 輛。君威車所用的兩款發(fā)動機(jī)中的任何一 款的動力都綽綽有余。用這種電池的目的 是通過弱混合動力系統(tǒng)在需要時提供輔助 動力，從而使這兩種發(fā)動機(jī)

30、工作時保持在 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，啟動發(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自動變速器的一個特點是采用 了電腦控制的電動油泵。這種電動油泵能 在發(fā)動機(jī)熄火的狀態(tài)下使變速器油道充滿 油，時刻保持在準(zhǔn)備工作的狀態(tài)下。因 此，這種自動變速器可隨時應(yīng)對加速所產(chǎn) 生的負(fù)荷。 eAssist系統(tǒng)還具有其他一些特點。 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

31、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)動機(jī)以及由之驅(qū)動的空調(diào) 在減速時立即停止工作以及在較長的時間 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 行駛時要用多達(dá)20%的動力來克服輪胎的 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

32、 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 皮帶傳動的啟動發(fā)電一體機(jī)充電，另一種 是由制動能量回收系統(tǒng)充電。制動能量回 收系統(tǒng)通過在發(fā)電模式下增

33、加發(fā)電機(jī)的電 磁阻力來對車輛進(jìn)行制動。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，在車輛制動的時間內(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力車而言，制動 時發(fā)動機(jī)就進(jìn)入熄火狀態(tài)。當(dāng)駕駛員踩剎 車時，發(fā)動機(jī)進(jìn)入熄火狀態(tài)，制動能量回 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，感應(yīng)式的啟動發(fā)電一 體機(jī)仍然隨發(fā)動機(jī)一起旋轉(zhuǎn)，并且通過旋 轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性使發(fā)動機(jī)的重起和熄火保持 平穩(wěn)。感應(yīng)式啟動發(fā)電機(jī)是液冷式的，由 發(fā)動機(jī)的冷卻系統(tǒng)對其進(jìn)行冷卻。 可以想象：一減速發(fā)動機(jī)就進(jìn)入熄火

34、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別情況的能力。只有 在減速等信號燈或找地方等車時，軟件才 會控制發(fā)動機(jī)進(jìn)入熄火狀態(tài)，在城市道路 駕駛的情況下，發(fā)動機(jī)不會因為駕駛員一 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，同時，對換擋響應(yīng)時間和換擋時間也 進(jìn)行了改善。通過電機(jī)增加動力可以使車 輛以較高的擋位行駛，因此，就可以在不 整體來說，混合動力車還有最后一個 方值得一提。這就是客戶買這種高科技車 需要多花錢。問

35、題是，混合動力系統(tǒng)在工 作時各部分銜接得天衣無縫，以至于駕車 人發(fā)現(xiàn)不了其特別的價值。幾乎所有的混 合動力車，無論是福特的Fusion還是豐田 的普瑞斯,都裝有能顯示混合動力系統(tǒng)所 帶來價值的儀表板。eAssist混合動力系統(tǒng) 帶有一個燃油經(jīng)濟(jì)性(ECO)指示表，其讀 數(shù)隨行駛情況的變化而變化。裝這個表的 目的是引導(dǎo)駕車人按最省的方式開車。還 有一個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?；旌蟿恿嚭碗妱? 車經(jīng)過了十年的發(fā)展，現(xiàn)在一款弱混合動 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V

36、olt車有所差別，但其價 格適中并確實能節(jié)省25%的燃油。如果有 人問未來的汽車會朝什么方向發(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) 特別報道 SpecialReport 電動汽車電力驅(qū)動系統(tǒng)淺析(中)  文/江蘇 楊忠頗 高惠民 (接上期)  發(fā)  電動空調(diào)壓縮機(jī) 二、混合動力系統(tǒng)控制 動 機(jī) 混合動力系統(tǒng)的控制對象是驅(qū)動力控 制、功率變換器(變頻器)效能控制、再生 制動與液壓制動協(xié)調(diào)控制以及

37、HV蓄電池 控 制  計  算  機(jī)  發(fā)動機(jī)控制節(jié)流控制  發(fā)動機(jī) (以下簡稱電池)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力控制系統(tǒng)。 發(fā)動機(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，如車速、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn) 速、電動機(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

38、 制計算機(jī) 位置 電動 機(jī) 停車鎖緊 傳動器 HV 控 制 計 算 機(jī) 混合動力 控制 空調(diào) 逆變器 發(fā)電機(jī)用 逆變器 電動機(jī)用 逆變器  動力分配機(jī)構(gòu) 電動機(jī) 置、變速器擋位、制動踏板位置、制動液 壓力、各種溫度、時間等。ECU根據(jù)這 P位置開關(guān)  電動機(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)動橋 精 些信號或信號組合，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)出動作指 令，實現(xiàn)對動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，將

39、發(fā)出故障警告 信息，采取停止系統(tǒng)運行的措施，確保系 換擋桿 油門位置 傳感器 再生制動控制  SMR控制 SOC  許可 信號  啟  動 HV 信 系 號 統(tǒng)  智能鑰匙&啟動系統(tǒng) 統(tǒng)安全。 1.驅(qū)動力控制 車輪速度傳感器 側(cè) 滑 電 系統(tǒng)主 繼電器 驅(qū)動力需求控制系統(tǒng)接收的輸入信號 有：加速踏板開度、車速和電池SOC等； 控制系統(tǒng)輸出的信號有：發(fā)動機(jī)要求的動 轉(zhuǎn)向角傳感器 橫擺及G 傳感器 控 制  計 

40、算  機(jī) 池 計  算  機(jī) 電流 電流 傳感器  CAN通信 力、發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩以及電動機(jī)的矩轉(zhuǎn)等。 主缸壓力傳感器 動力線 驅(qū)動力需求控制的計算方法如圖24所示。 首先根據(jù)驅(qū)動力控制輸入信號，求 制動踏板行 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)動扭矩和功率(功 圖23 豐田第二代混合動力控制系統(tǒng) 率包括驅(qū)動功率、充電功率和系統(tǒng)損耗 功率)，接著計算出以產(chǎn)生該扭矩，功 率的發(fā)動機(jī)最佳效率時的轉(zhuǎn)速為目標(biāo)轉(zhuǎn) 速，并且根

41、據(jù)電動機(jī)轉(zhuǎn)速計算出發(fā)電機(jī) 油門踏板開度 車速 (電動機(jī)轉(zhuǎn)速)  扭矩 加速度 要求 驅(qū)動 轉(zhuǎn)矩 電動機(jī) 要求 根據(jù)動力輸出 限制的 轉(zhuǎn)矩限制 電池 輸出上限 需要的 電動機(jī) 轉(zhuǎn)矩  電動機(jī) ECU 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速 的目標(biāo)轉(zhuǎn)速。 利用這兩個目標(biāo)轉(zhuǎn)速可以推算出發(fā)電 機(jī)的轉(zhuǎn)矩和發(fā)動機(jī)扭矩，然后再計算出發(fā) 發(fā)電機(jī) ECU 發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩  發(fā)電機(jī) 轉(zhuǎn)矩  PID 控制 動機(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機(jī)軸上的扭矩。  驅(qū)動力  所需輸出 發(fā)動機(jī)

42、 輸出 發(fā)動機(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)動扭矩減去該 扭矩得到電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩。如果電動機(jī)的轉(zhuǎn) 矩大于車輛需要的驅(qū)動扭矩，發(fā)動機(jī)就會 -CHINA ·September 30 電池 充電要求  系統(tǒng)損失 電動機(jī) 轉(zhuǎn)數(shù) 發(fā)動機(jī) ECU 圖24 驅(qū)動力需求控制的計算方法 驅(qū)動 電動機(jī) 轉(zhuǎn)矩 發(fā)電機(jī) 輸出 欄目編輯：桂江一 guijy@motorchina 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

43、控制的  電動機(jī)轉(zhuǎn)速 行駛(EV行駛模式)；如果電動機(jī)轉(zhuǎn)矩小于 車輛需要的驅(qū)動扭矩，發(fā)動機(jī)就會啟動運 方法。 最大扭矩/電流比控制就是控制電動  可利用的功率 轉(zhuǎn)  矩 輸出功率 計算轉(zhuǎn)矩 上限值 轉(zhuǎn)，獨立驅(qū)動。在車輛需要更大扭矩時， 發(fā)動機(jī)與電動機(jī)并行運轉(zhuǎn)驅(qū)動。 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、 電動機(jī)轉(zhuǎn)速 混合動力系統(tǒng)對發(fā)動機(jī)進(jìn)行啟動/停 止的切換控制，使發(fā)動機(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 

44、 動機(jī)轉(zhuǎn)矩值電  選擇低值 電動機(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與定子磁動勢空間矢量fs為同軸同 圖25 電動機(jī)轉(zhuǎn)矩指令計算過程 般，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速被拖到1000~1200r/min 時開始噴油啟動，這就要求發(fā)電機(jī)和電池 向，所以β角實際上是定子三相電流基波 合成的磁動勢軸線與永磁體產(chǎn)生的磁場軸 電流指令  坐標(biāo) 轉(zhuǎn)換  PWM 轉(zhuǎn)換 逆變器 電動機(jī) 的輸出功率能保證發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速在短時間內(nèi) 迅速啟動，并減小發(fā)動機(jī)啟動/停止時的 振動。 利用發(fā)電機(jī)輸出功率和電池輸出功 率，求得電動機(jī)消耗的功率

45、(驅(qū)動輸出與 損失)，從而計算出電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩范 圍。該計算結(jié)果超過額定轉(zhuǎn)矩時，要將其 控制在額定值以內(nèi)。電動機(jī)轉(zhuǎn)矩指令計算 的過程如圖25所示。 混合動力用驅(qū)動電機(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軸磁路不對稱而產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩特 性，如圖28所示。當(dāng)β角大于90°時， 電動機(jī)產(chǎn)生的正磁阻轉(zhuǎn)矩，具有驅(qū)動性 質(zhì)，合成的電磁轉(zhuǎn)矩就會增大，如圖29 所示。 因此，在電動機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)確定后，對 于每一個轉(zhuǎn)矩點在定子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

46、步電動機(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 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 永磁同步電動機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、體 積小、重量輕、效率高等特點，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

47、轉(zhuǎn)矩和功率。 永磁同步電動機(jī)的控制基礎(chǔ)是對電動機(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)。 弱磁控制是實現(xiàn)永磁同步電動機(jī)高 速運轉(zhuǎn)的重要控制方法。由于永磁同步電 動機(jī)的反電動勢與轉(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 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，實時跟蹤三相定 子電流和轉(zhuǎn)子位置，通過坐標(biāo)變換得到 動機(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)

48、增 加，如果不采取特殊控制，電動機(jī)就不能 產(chǎn)生滿足混合動力驅(qū)動要求的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn) 圖28 永磁同步電動機(jī)Te-β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 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機(jī)能寬速運轉(zhuǎn)，以滿 電樞和永磁體勵 磁磁場相互作用 產(chǎn)生的勵磁轉(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d軸和q軸上兩個 電流分別進(jìn)行調(diào)節(jié)，使各相電流實際值 與電流指令值一致，實現(xiàn)對電動機(jī)的控 制。由于同步電動機(jī)在恒扭矩和恒功

49、率 運行要求不同，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，永磁體的磁動勢又無 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β，從而減弱永久 磁鐵的磁動勢，減少線圈的磁通量交割 數(shù)，保持電動機(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)矩時最小電流的最佳工作線 2011/9· 汽車維修與保養(yǎng) 31

50、 電流大 特別報道 SpecialReport 圖31為永磁同步電動機(jī)通過各種控 制方法的輸出變化范圍，A范圍是β角為 0°，即d軸電流id為0時輸出的極限，B范 圍是β角為90°~180°時產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩 區(qū)，C范圍是通過弱磁控制β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 混合動力中永磁同步電動機(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╇妱訖C(jī) 的使用的交流電流。 但是由于受

51、到電池供電電壓的限制， 電動機(jī)在中高速范圍內(nèi)進(jìn)行弱磁控制切換  使車輛動力不受損失。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。 可變電壓系統(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)會根據(jù)電動機(jī)不同工 作狀

52、態(tài)來改變或保持系統(tǒng)最小電壓高于電 動機(jī)感應(yīng)電壓，如圖37所示。當(dāng)電動機(jī)工  作在低速狀態(tài)時，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)電動機(jī)工 作在高速狀態(tài)時，它由系統(tǒng)的最大電壓控 制，而電動機(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 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.再生制動與液壓制動協(xié)調(diào)控制 再生制動是混合動力汽車的重要工作 模式。它能在汽車減速或下坡時，根據(jù)油門 踏板與制動踏板信號，保證車輛制動能性不 變前提下，通過驅(qū)動電機(jī)當(dāng)作發(fā)電機(jī)運行， 將汽車的動能和位能變成電能回收到混合動 力

53、系統(tǒng)的儲能裝置中。利用驅(qū)動電機(jī)當(dāng)作發(fā) 電機(jī)運行時產(chǎn)生的電磁阻力用來制動減速， 起到減少制動摩擦片的磨損和節(jié)能的效果。 時會導(dǎo)致變逆器輸出電壓的下降。若要使 電動機(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  電動機(jī) 發(fā)電機(jī)  電動機(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 會受到了整車質(zhì)量、體積、成本等方面在 設(shè)計上的限制。因此，目前都采用在電池 通過弱化磁場控制

54、 擴(kuò)大運轉(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 和變逆器之間插入升壓轉(zhuǎn)換器電路，或者  350V驅(qū)動 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 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

55、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，但是也存 在著調(diào)制率低，導(dǎo)致輸出電壓較低的缺點。 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 電動機(jī) HV蓄電池 電壓 改變。豐田混合動力系統(tǒng)中用它在弱磁控制 發(fā)生器  圖37 可變電壓控制 MG2速度

56、 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 電動機(jī) 轉(zhuǎn)矩指令 過調(diào)制PWM是一種能同時控制逆變 器輸出電壓幅值與相位的PWM方法，調(diào)制 到處于0.61~0.78利用率之間。在混合動力 轉(zhuǎn)矩 過調(diào)制PWM  發(fā)電機(jī) 轉(zhuǎn)速 計算發(fā)電機(jī)驅(qū)動 必要電壓  電動機(jī) 計算電動機(jī)驅(qū)動 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

57、地提高電動機(jī)中高速范圍內(nèi)的功率， -CHINA ·September 32 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 guijy@motorchina 例如豐田普銳斯混合動力汽車采用再 生制動后，可以回收大約30%的能量。圖 39為豐田混合動力汽車再生制動系統(tǒng)組 成。圖40為再生制動力與

58、液壓制動力的分 配范圍。 當(dāng)駕駛員踩制動踏板，希望減速時， 制動防滑控制ECU，根據(jù)制動踏板位置和 踏板力的大小(制動主缸油壓的大小)指令 液壓制動執(zhí)行器實時對前后車輪進(jìn)行制動 力的分配，使車輛減速。緊接著再生制動 系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)，輸出大部分再生制動 力矩，當(dāng)車輛減速到要停止時，再生制動 矩下降到接近零，此時，液壓制動力又起 主要作用，使車輛停止行駛。 再生制動系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制還必須滿足如 下要求： (1)發(fā)動機(jī)停止工作對制動力沒有影  測電路和電池泄漏狀態(tài)檢測電路，檢測電 池的充放電水平，計算電池的SOC值，并 將這些計算值發(fā)送給混合動力計算機(jī)(HV

59、 ECU)?；旌蟿恿τ嬎銠C(jī)接收數(shù)據(jù)后與整 車電能控制目標(biāo)對比，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 運行條件下，確保電池能夠在安全溫度范 圍內(nèi)工作。對于鎳氫電池來說，當(dāng)溫度超 過50℃時，電池充放電效率和壽命都會大 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，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0~40℃之  駕駛員所需制動力 液壓制動力

60、 制動力 再生制動力 時間 圖40 再生制動力與液壓制動力的分配范圍 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，混合動力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)中都 電池 計算機(jī) (2)車輛制動時需要實時調(diào)整液壓缸 的油壓，液壓制動時要盡量避免振動和噪 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)氣溫度傳感器檢測對比， 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)  檢測單元 漏電

61、  CAN通信 A/C控制計算機(jī) 聲的產(chǎn)生； (3)液壓制動時，對制動踏板行程感 計算出電池充電反應(yīng)時溫度上升率dT/dt(T 為電池溫度，t為時間)。當(dāng)電池溫度上升 電流傳感器 檢出部 電池 發(fā)動機(jī)控制計算機(jī) HV控制計算機(jī) 精 覺沒有影響； 率超過標(biāo)準(zhǔn)時，電池ECU會在負(fù)載循環(huán)控 電源 CPU 電池冷卻風(fēng)扇 (4)由于要實時進(jìn)行電子制動力控 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會關(guān)閉冷卻風(fēng)扇運轉(zhuǎn)或固定

62、 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)。 混合動力電池管理系統(tǒng)充電狀態(tài)指示  時間  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)，來對電池進(jìn)行有效的 管理和控制?；旌蟿恿﹄姵毓芾硐到y(tǒng)如圖 如圖4

63、5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，給管理系統(tǒng) 一個閥值信號，系統(tǒng)安全警告功能就會啟 動，系統(tǒng)進(jìn)入失效保護(hù)模式運行，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 30V 60V 42所示。 電池管理系統(tǒng)是由電池SOC估計和電  前橋 制動 ECU 液壓增壓器 制動作動器  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、熱管理、

64、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)動電動機(jī)供 電，減速時由再生制動給其充電。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 再生制動 差速齒輪  行程 油壓調(diào)整部分 ABS機(jī)能部分 電動機(jī) 豐田混合動力系統(tǒng) 電力分 配單元 發(fā)動機(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