下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
混合动力电动汽车是传统燃油内燃机汽车与纯电动汽车的一种过渡性车型，其技术涵盖汽车车辆工程、汽车电子、机电工程、电力电子、电化学、控制工程等多个学科，如图2-1-28所示。混合动力电动汽车的难点技术主要包括先进车辆控制技术、电机及驱动控制技术、动力传动系统匹配、动力电池及其管理系统、整车能量管理控制系统、再生制动能量回收系统等。
图2-1-28 混合动力电动汽车技术涉及的技术领域
传统汽车的动力学控制系统与混合动力系统控制及制动能量回收控制的结合，已成为混合动力电动汽车控制技术研究热点之一。随着混合动力电动汽车研究的深入，传统汽车的驱动控制系统、车辆稳定性控制系统等如何与混合动力电动汽车的能量管理及动力系统控制相结合，将越来越凸显其必要性与重要性。传统汽车的控制技术与现代电动汽车控制技术的相结合，将使未来的混合动力电动汽车更加节能、环保、舒适和安全。
电机是电动汽车的核心部件之一。混合动力电动汽车对驱动电机的要求是能量密度高、体积小、重量轻、效率高。从发展趋势来看，电机驱动系统的研发主要集中在交流感应电机和永磁同步电机上。对于高速、匀速行驶工况，采用感应电机驱动较为合适；而对于经常起动、停车、低速运行的城市工况，永磁同步电机驱动效率较高。
驱动电机的控制技术包括大功率电子器件、变换器、微处理器及电机控制算法等。高性能的电力电子器件仍在研发阶段，并且向微电子技术与电力电子技术集成的第四代功率集成电路方向发展。变换器技术随着功率器件的发展而发展，可分为DC/DC直流斩波器和DC/AC逆变器，分别用于直流和交流电机。电机控制微处理器主要有单片机和DSP芯片，目前电机控制专用DSP芯片已被广泛采用，将微处理器与功率器件集成到一块芯片上（即PTC芯片）是当前的研究热点之一。
在常规电机驱动领域常见的控制方法有矢量控制、变压变频控制、模型参考自适应控制、直接转矩控制、自调整控制等。这些控制方法也已被用到电动汽车的驱动控制中，但电动汽车控制有自身特点，要求在恒转矩、恒功率区都保持效率高、调速范围大、动态响应快等性能。在各种类型的电机之中，感应电机和永磁同步电机的矢量控制比较适合在电动车上应用。最近几年兴起的变结构控制、模糊控制、神经网络控制及专家系统控制等新兴控制方法也不断应用于电动汽车，达到了较理想的效果。
混合动力电动汽车动力传动系统的参数匹配是混合动力电动汽车设计的一个重要方面，将直接影响混合动力电动汽车的排放和燃油经济性能。动力传动系统匹配包括合理地选择和匹配发动机功率、动力电池容量和电机的功率等，以确定车辆的混合度，组成性能最佳的混合驱动系统。
动力电池是混合动力电动汽车的电能供应和存储装置，其性能的优劣直接影响到驱动电机的性能，从而影响车辆的燃油经济性和排放。混合动力电动汽车使用的动力电池工作负荷大，对功率密度要求较高，但体积和容量小，而且动力电池的SOC工作区间较窄，对充放电循环寿命要求髙。混合动力电动汽车的专用动力电池好坏是直接决定混合动力电动汽车能否大量推广使用的重要因素之一。如何全面、准确地对动力电池进行管理，是决定动力电池能否发挥最佳效能的重要因素。
混合动力电动汽车的整车能量控制系统主要是为了实现进行整车功率控制和工作模式切换的控制。整车能量控制系统控制各个子系统的协调工作，以达到效率、排放和动力性的最佳，同时兼顾车辆行驶的平顺性。
整车能量控制系统根据驾驶人的操作（如加速踏板、制动踏板、变速杆的操作等）判断驾驶人的意图，在满足驾驶人需求的前提下，分配电机、发动机、动力电池等动力部件的功率输出，实现能量利用率的最优管理，使有限的燃油发挥最大的功效。能量管理策略的目标就是使燃油能量转换效率尽可能高。
整车能量控制必须通过有效地控制混合动力系统的工作才能实现，此外，能量控制还需考虑其他车载电气附件和机械附件的能量消耗（如空调、动力转向、制动助力等），以综合考虑整车的能量使用情况。
再生制动能量回收是混合动力电动汽车提高燃油经济性的又一重要途径。因为制动关系到行车安全，如何在最大限度回收制动时的车辆动能与保证安全的制动距离和行驶稳定性之间取得平衡，是再生制动系统需要解决的难题之一，所以再生制动系统与车辆防抱死制动系统（ABS）的结合可以完美地解决这一难题。