摘 要：本文介紹了時(shí)光科技有限公司的EVM055WR-28-24電動(dòng)車專用控制器，實(shí)現(xiàn)“油、電”混聯(lián)混合動(dòng)力汽車的能源分配及通過汽車油門等信號(hào)進(jìn)行調(diào)速控制的方案；達(dá)到了節(jié)能與環(huán)保的目的。著重介紹了交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車系統(tǒng)中的工作原理。
一、引言
混合動(dòng)力汽車是指以動(dòng)力電池組、燃油發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)等動(dòng)力源組合搭配，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力系統(tǒng)的盡可能高效運(yùn)行，進(jìn)而減少或不排放有害氣體，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。自20世紀(jì)60年代起，西方發(fā)達(dá)國(guó)家就已經(jīng)開展了混合動(dòng)力汽車的研究開發(fā)工作。我國(guó)也已與20世紀(jì)80年代開始，以電力電子為基礎(chǔ)的電氣傳動(dòng)技術(shù)的進(jìn)步，為混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的開展提供了先進(jìn)的物質(zhì)基礎(chǔ)；機(jī)電一體化技術(shù)的興起與發(fā)展，為燃油汽車這一典型的機(jī)械產(chǎn)品向機(jī)電一體化方向演變提供了十分豐富的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。時(shí)光科技一直跟隨著國(guó)際、國(guó)內(nèi)的技術(shù)演變與進(jìn)步，參與了《國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）》的“節(jié)能與新能源汽車”專題項(xiàng)目，完成了“車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)”課題，取得了驕人的成果。
為了保證混合動(dòng)力電動(dòng)汽車和諧有序發(fā)展，國(guó)家已創(chuàng)造了一個(gè)良好的政策環(huán)境、市場(chǎng)環(huán)境和消費(fèi)環(huán)境,因?yàn)榘l(fā)展混合動(dòng)力電動(dòng)汽車對(duì)節(jié)約能源、緩解環(huán)境污染具有重要意義,并且汽車工業(yè)是耗油大戶，目前我國(guó)汽車工業(yè)的耗油量占石油消耗的1/4。2004年，我國(guó)產(chǎn)油1.7億噸，進(jìn)口突破1億噸，石油消耗量占世界石油消耗量近20%，但GDP只占世界GDP 的4%，在這種情況下，發(fā)展取代燃油型交通工具的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。另外，汽車業(yè)的發(fā)展給環(huán)境保護(hù)帶來比較大的壓力，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車廢氣排量少之又少，噪音污染很小，發(fā)展混合動(dòng)力電動(dòng)汽車可大大減輕環(huán)境污染方面的壓力。時(shí)光科技的EVM055WR-28-24電動(dòng)車專用控制器，通過長(zhǎng)期的各種測(cè)試與檢驗(yàn)，達(dá)到了國(guó)標(biāo)要求，獲得了國(guó)家檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的權(quán)威認(rèn)證及檢測(cè)證書，已成功批量應(yīng)用到混合動(dòng)力環(huán)保、節(jié)能型電動(dòng)汽車系統(tǒng)中，現(xiàn)已在昆明公交線上穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)，達(dá)到了環(huán)保、節(jié)能的效果。
二、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的特性
汽車是一種在陸地露天運(yùn)行、結(jié)構(gòu)緊湊、具有車載能源的行走機(jī)械，工況復(fù)雜。既要能適應(yīng)高速飛馳、又要能頻繁起制動(dòng)、上下坡快速超車緊急制動(dòng)；既要能適應(yīng)雪天、雨天、盛夏嚴(yán)冬、雪后灑鹽等惡劣天氣條件，又要能承受道路的顛簸振動(dòng)，還要保證司乘人員的舒適與安全?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車的核心，是要用電機(jī)系統(tǒng)彌補(bǔ)熱機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)的低效區(qū)，實(shí)現(xiàn)少排放或零排放的要求，并滿足車輛的各項(xiàng)行駛性能、價(jià)格指標(biāo)。據(jù)此可將混合動(dòng)力電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)歸納為以下幾點(diǎn)：
（1） 電機(jī)額定轉(zhuǎn)速以下大轉(zhuǎn)矩特性，以適應(yīng)快速起動(dòng)、加速、負(fù)荷爬坡、頻繁起停等要求；額定轉(zhuǎn)速以上恒功率輸出，調(diào)速范圍寬以適應(yīng)最高車速和公路超車等要求。
（2） 車輛運(yùn)行的不同速度范圍內(nèi)的效率最優(yōu)化，熱機(jī)在低速時(shí)的效率很低，電機(jī)正好可以彌補(bǔ)這一弱點(diǎn)。尤其在城市公交線運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，車輛行駛速度不高，頻繁的啟、制動(dòng)。在電機(jī)進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，可利用車輛慣性勢(shì)能進(jìn)行發(fā)電，回收能量。
（3） 電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、堅(jiān)固、免維護(hù)或少維護(hù)、抗顛簸振動(dòng)，具有直接數(shù)字、模擬量控制端口和CAN總線接口，方便系統(tǒng)搭配、組合，控制手段多樣。
（4）操縱性能符合司機(jī)駕駛習(xí)慣，運(yùn)行平穩(wěn)、乘坐舒適，電氣系統(tǒng)保障措施完善。具有可靠的過流、過載、過熱、過壓、欠壓、旋變斷線等多種保護(hù)功能。司機(jī)可通過儀表非常直觀地監(jiān)視電池電量、運(yùn)行轉(zhuǎn)速、工作電流等，司機(jī)也可通過儀表查詢故障時(shí)的電流、頻率、電壓及故障原因等，操作及排除故障方便快捷。
三、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖及其工作原理




工作原理：混合動(dòng)力系統(tǒng)主要有能源供給系統(tǒng)、電能存儲(chǔ)系統(tǒng)、電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、動(dòng)力分配管理系統(tǒng)、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)五大部分組成。
（1）能源供給系統(tǒng)：由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、交流異步發(fā)電機(jī)、動(dòng)力電池組組成。
（2）電能存儲(chǔ)系統(tǒng)：動(dòng)力電池組、電池組管理系統(tǒng)組成。
（3）電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：由電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)組成。
（4）動(dòng)力分配管理系統(tǒng)：VUC及VUC從CAN總線獲得的數(shù)據(jù)，采集的油門踏板、制動(dòng)踏板、各種I/O信號(hào)等組成。
（5）機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)：將柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出，通過離合器和后橋減速器送給輪軸。
串聯(lián)模式：如果電池組電量不足，則啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)通過發(fā)電機(jī)給電池組充電，以保證有足夠的電能供給電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，通過減速器驅(qū)動(dòng)車輛行駛，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)部分通過離合器切斷與電動(dòng)機(jī)的同軸狀態(tài)（如圖1所示）。在車輛起動(dòng)時(shí)或在市區(qū)公交線運(yùn)營(yíng)時(shí)，由UCV根據(jù)電池組電量情況分配、組合能源供給。電池組單獨(dú)給電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)供電，或發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)組合電池組給電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)供電。
并聯(lián)模式：在公路上，中、高速長(zhǎng)時(shí)間行駛時(shí)，離合器接通，由發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)后橋、輪軸，此時(shí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為制動(dòng)器使用，在剎車時(shí)回收部分電能給電池充電。
混聯(lián)模式：在短時(shí)間高速重負(fù)載行駛時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)系統(tǒng)與柴油發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩，以提高驅(qū)動(dòng)功率，實(shí)現(xiàn)快速超車等短時(shí)特殊要求。

四、電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的組成

在實(shí)際應(yīng)用中，時(shí)光車用控制器與交流異步電機(jī)配合，具有良好的輸出轉(zhuǎn)矩特性、能量回饋功能、保護(hù)功能，用于混合動(dòng)力車發(fā)電，發(fā)電效率達(dá)到90%以上，為混合動(dòng)力混聯(lián)方案的實(shí)施，提供了便捷支持。
（1）電池組：給電機(jī)控制器提供DC336V直流電。
（2）電機(jī)控制器：三相異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)，具有過流、過載、過壓、欠壓、過熱保護(hù)等；具有I/O接口、基于CAN2.0B的J1939協(xié)議接口、旋轉(zhuǎn)變壓器接口（可選）。“所以信號(hào)端子都使用了安普防水插座”
（3）三相異步電機(jī)及速度傳感器：實(shí)現(xiàn)矢量控制，通過減速器及后橋驅(qū)動(dòng)車輛行駛。
結(jié)束語
時(shí)光科技有限公司的EVM055WR-28-24電動(dòng)車專用控制器，在混合動(dòng)力電動(dòng)氣車中的成批量使用，達(dá)到了節(jié)能環(huán)保的目的，也標(biāo)志著已經(jīng)達(dá)到了成熟產(chǎn)品應(yīng)具有的質(zhì)量可靠、性能穩(wěn)定、調(diào)試方便、維護(hù)簡(jiǎn)單的要求！用戶在使用中非常滿意。