雙模式混合動(dòng)力系統(tǒng)是可以同時(shí)使用汽油和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)

-.z雙模式混合動(dòng)力系統(tǒng)是可以同時(shí)使用汽油和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，其高度一體化、強(qiáng)有力的動(dòng)力系統(tǒng)將影響自動(dòng)變速箱和電子控制系統(tǒng)方面的技術(shù)。

雙模式混合動(dòng)力系統(tǒng)的核心實(shí)質(zhì)上是一個(gè)電控可調(diào)變速箱。作為混合動(dòng)力技術(shù)和頂級(jí)傳動(dòng)技術(shù)的完美結(jié)合，該變速箱的構(gòu)造精巧，其電機(jī)系統(tǒng)大小只有普通單模式混合動(dòng)力系統(tǒng)的一半左右。它利用現(xiàn)有的傳動(dòng)系統(tǒng)，配有兩個(gè)電動(dòng)機(jī)，可以在兩種混合動(dòng)力運(yùn)行模式之間實(shí)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(jì)、有效的方式源源不斷輸出動(dòng)力，在保持車輛高性能的同時(shí)進(jìn)一步優(yōu)化燃油經(jīng)濟(jì)性。

第一種模式適用于低速度和負(fù)荷較小的情況，這時(shí)汽車可以按照三種方式操控：僅使用電力驅(qū)動(dòng)，或僅使用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，或發(fā)動(dòng)機(jī)和電力驅(qū)動(dòng)的任意組合。如果在交通擁擠，時(shí)停時(shí)走的狀態(tài)下，僅使用電力驅(qū)動(dòng)，延長發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)閉時(shí)間，則可以實(shí)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(qū)動(dòng)輔助外，發(fā)動(dòng)機(jī)可以在必要時(shí)啟動(dòng)全部8個(gè)汽缸，比方超車、拖載或爬坡時(shí)。第二種模式整合了尖端電子控制技術(shù)，ActiveFuelManagementTM隨選排量技術(shù)、凸輪調(diào)整以及進(jìn)氣閥延遲啟閉系統(tǒng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出更加靈活、有效。

在雙模式混合動(dòng)力系統(tǒng)下，精準(zhǔn)的控制機(jī)構(gòu)將決定汽車在特定的行駛狀態(tài)下采用何種驅(qū)動(dòng)方式?？刂茩C(jī)構(gòu)輸入功率將取決于行駛時(shí)所需的扭矩，并向發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)發(fā)出相應(yīng)的指令。發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)將扭矩傳送到變速箱中的一系列齒輪，利用與傳統(tǒng)自動(dòng)變速箱類似的原理將扭矩放大，從而推動(dòng)汽車前進(jìn)。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(dòng)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(shí)無需改變發(fā)動(dòng)機(jī)速度，從而實(shí)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(dòng)機(jī)或在車輛制動(dòng)過程中充電，因此，一般不需要專門為電池組充電。此外，這項(xiàng)雙模式混合動(dòng)力技術(shù)還可以在各種車型上應(yīng)用，其尺寸和性能參數(shù)可根據(jù)不同車型的要求進(jìn)展相應(yīng)的調(diào)整。

單模式混合動(dòng)力系統(tǒng)只有一種扭矩分配模式，且沒有固定機(jī)械傳動(dòng)比，它需要通過電傳動(dòng)模式來傳送較大的功率。豐田普拉多電動(dòng)車窗失靈一輛豐田普拉多事故車，該車在修復(fù)后出現(xiàn)了左后電動(dòng)車窗控制開關(guān)能控制車窗升降，但無自動(dòng)控制升降和防夾功能，同時(shí)駕駛側(cè)的主開關(guān)不能控制左后電動(dòng)車窗升降的故障，其他車窗自動(dòng)控制升降和防夾功能正常

欲維修該車的故障，須對(duì)該車電動(dòng)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(dòng)車窗控制網(wǎng)絡(luò)是由多路傳輸網(wǎng)絡(luò)主開關(guān)〔內(nèi)置于駕駛側(cè)車門〕、前排乘客側(cè)多路傳輸網(wǎng)絡(luò)開關(guān)〔內(nèi)置于前排乘客側(cè)車門〕、后車門多路傳輸網(wǎng)絡(luò)開關(guān)〔內(nèi)置于后排左右側(cè)車門〕及ＭＰＸ〔車身多路控制〕ＥＣＵ組成〔圖１〕。電動(dòng)車窗電機(jī)總成由霍爾傳感器、齒輪局部及電動(dòng)車窗電機(jī)主體構(gòu)成，電機(jī)的動(dòng)作受多路傳輸網(wǎng)絡(luò)主開關(guān)和相應(yīng)的各車門多路傳輸網(wǎng)絡(luò)開關(guān)控制。當(dāng)按下多路傳輸網(wǎng)絡(luò)主開關(guān)或各車門多路傳輸網(wǎng)絡(luò)開關(guān)時(shí)，開關(guān)將通過ＢＥＡＮ通訊線路向相應(yīng)的車門控制單元傳送升降信號(hào)，然后由車門控制單元控制電動(dòng)車窗的升降。每個(gè)電動(dòng)車窗電機(jī)上的霍爾傳感器輸出信號(hào)傳輸至多路傳輸網(wǎng)絡(luò)開關(guān)內(nèi)，多路網(wǎng)絡(luò)傳輸開關(guān)通過脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)檢測車窗位置，并通過脈沖信號(hào)相位差確定車窗的運(yùn)動(dòng)方向，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車窗的自動(dòng)升降和防夾功能。既然該車的其他車窗可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)升降功能，惟獨(dú)左后門不能，則故障的*圍根本上可以確定是在左后門和左后門相關(guān)聯(lián)的線路。為此，筆者先檢查了與電動(dòng)車窗系統(tǒng)電路及車身網(wǎng)絡(luò)相關(guān)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(guān)上的指示燈在有規(guī)律地閃爍，而此車的電動(dòng)車窗系統(tǒng)是可以通過控制開關(guān)上的指示燈顯示系統(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(diǎn)。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(duì)電動(dòng)車窗電機(jī)的脈沖傳感器進(jìn)展了檢查，結(jié)果脈沖傳感器的供電電源為１３Ｖ正常，檢查２根脈沖傳感器信號(hào)輸出導(dǎo)線，與車身也無短路現(xiàn)象。

圖2故障波圖

為了準(zhǔn)確快速地判定電動(dòng)車窗電機(jī)是否損壞，筆者決定用示波器對(duì)電動(dòng)車窗電機(jī)的輸出信號(hào)波形進(jìn)展分析，于是用２通道示波器分別測量了電動(dòng)車窗電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)ＰＬＳ１、ＰＬＳ２端子輸出的信號(hào)波形〔圖２〕。由于維修手冊中沒有提供標(biāo)準(zhǔn)的波形圖，筆者測量了右后門電動(dòng)車窗電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的波形〔圖３〕進(jìn)展參考。通過比照，發(fā)現(xiàn)左后車窗電動(dòng)車窗電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)輸出的信號(hào)波形異常，由此可以確定電動(dòng)車窗電機(jī)損壞。

圖3正常波圖

在更換電動(dòng)車窗電機(jī)總成〔圖４〕后，我們做了脈沖傳感器的初始化設(shè)定。設(shè)定的方法如下：翻開點(diǎn)火開關(guān)〔ＯＮ或ＩＧ位置〕，用開關(guān)將電動(dòng)車窗翻開到半程〔車窗落到１／２位置〕完全推上開關(guān)直至電動(dòng)車窗完全關(guān)閉，并在電動(dòng)車窗完全關(guān)閉之后將開關(guān)繼續(xù)保持１ｓ或更長時(shí)間。設(shè)定完成后，故障排除。

圖4電動(dòng)車窗電機(jī)

附：電動(dòng)車窗開關(guān)操作后開關(guān)指示燈閃爍說明。

模式１：電動(dòng)窗開關(guān)操作后閃爍大約４３ｓ，然后再次點(diǎn)亮，此時(shí)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(guān)位置４ｍｍ。

模式２：電動(dòng)窗開關(guān)操作后閃爍大約４３ｓ，然后再次點(diǎn)亮，電動(dòng)車窗電機(jī)中的脈沖傳感器回路〔霍爾ＩＣ〕故障。

模式３：電動(dòng)窗開關(guān)操作后連續(xù)閃爍直到關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，此時(shí)上述故障同時(shí)發(fā)生，應(yīng)重新連接蓄電池端子。電動(dòng)車用電機(jī)的技術(shù)開展概況蒸汽機(jī)啟動(dòng)了18世紀(jì)第一次產(chǎn)業(yè)革命以后，19世紀(jì)末到20世紀(jì)上半葉電機(jī)又引發(fā)了第二次產(chǎn)業(yè)革命，使人類進(jìn)入了電氣化時(shí)代。20世紀(jì)下半葉的信息技術(shù)引發(fā)了第三次產(chǎn)業(yè)革命，使生產(chǎn)和消費(fèi)從工業(yè)化向自動(dòng)化、智能化時(shí)代轉(zhuǎn)變；推動(dòng)了新一代高性能電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與伺服系統(tǒng)的研究與開展。

21世紀(jì)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(dòng)社會(huì)現(xiàn)代化進(jìn)程的重要?jiǎng)恿?；然而，汽車工業(yè)的開展也帶來了環(huán)境污染愈烈和能源消耗過多兩大問題。而對(duì)于我國日益擴(kuò)大的汽車市場，這種危機(jī)就更明顯。據(jù)了解，2000年我國進(jìn)口汽油7000萬噸，預(yù)計(jì)2010年后將超過1億噸，相當(dāng)于科威特一年的總產(chǎn)量。目前世界上空氣污染最嚴(yán)重的10個(gè)城市中有7個(gè)在中國，而國家環(huán)保中心預(yù)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(jī)技術(shù)開展汽車工業(yè)，將會(huì)給我國的能源平安和環(huán)境保護(hù)造成巨大的影響。為此，國家科技部啟動(dòng)了十五“863〞電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)。

高密度、高效率、寬調(diào)速的車輛牽引電機(jī)及其控制系統(tǒng)既是電動(dòng)汽車的心臟又是電動(dòng)汽車研制的關(guān)鍵技術(shù)之一，已被列為863電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)的共性關(guān)鍵技術(shù)課題。20世紀(jì)80年代前，幾乎所有的車輛牽引電機(jī)均為直流電機(jī)，這是因?yàn)橹绷鳡恳姍C(jī)具有起步加速牽引力大，控制系統(tǒng)較簡單等優(yōu)點(diǎn)。直流電機(jī)的缺點(diǎn)是有機(jī)械換向器，當(dāng)在高速大負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，換向器外表會(huì)產(chǎn)生火花，所以電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)不能太高。由于直流電機(jī)的換向器需保養(yǎng)，又不適合高速運(yùn)轉(zhuǎn)，除小型車外，目前一般已不采用。

近十年來，主要開展交流異步電機(jī)和無刷永磁電機(jī)系統(tǒng)。與原有的直流牽引電機(jī)系統(tǒng)相比，具有明顯優(yōu)勢，其突出優(yōu)點(diǎn)是體積小，質(zhì)量輕〔其比質(zhì)量為0.5-1.0kg/Kw〕、效率高、根本免維護(hù)、調(diào)速*圍廣。其研究開發(fā)現(xiàn)狀和開展趨勢如下。

1.異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

異步電機(jī)其特點(diǎn)是構(gòu)造簡單、鞏固耐用、本錢低廉、運(yùn)行可靠，低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，低噪聲，不需要位置傳感器，轉(zhuǎn)速極限高。

異步電機(jī)矢量控制調(diào)速技術(shù)比擬成熟，使得異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢，因此被較早應(yīng)用于電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，目前仍然是電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)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(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)逐步取代。

最大缺點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，本錢高；相對(duì)永磁電機(jī)而言，異步電機(jī)效率和功率密度偏低。

2.無刷永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

無刷永磁同步電機(jī)可采用圓柱形徑向磁場構(gòu)造或盤式軸向磁場構(gòu)造，由于具有較高的功率密度和效率以及寬廣的調(diào)速*圍，開展前景十分廣闊，在電動(dòng)車輛牽引電機(jī)中是強(qiáng)有力的競爭者，已在國內(nèi)外多種電動(dòng)車輛中獲得應(yīng)用。

內(nèi)置式永磁同步電機(jī)也稱為混合式永磁磁阻電機(jī)。該電機(jī)在永磁轉(zhuǎn)矩的根底上迭加了磁阻轉(zhuǎn)矩，磁阻轉(zhuǎn)矩的存在有助于提高電機(jī)的過載能力和功率密度，而且易于弱磁調(diào)速，擴(kuò)大恒功率*圍運(yùn)行。內(nèi)置式永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論正在不斷完善和繼續(xù)深入，該機(jī)構(gòu)造靈活，設(shè)計(jì)自由度大，有望得到高性能，適合用作電動(dòng)汽車高效、高密度、寬調(diào)速牽引驅(qū)動(dòng)。這些引起了各大汽車公司同行們的關(guān)注，特別是獲得了日本汽車公司同行的青睞。當(dāng)前，美國汽車公司同行在新車型設(shè)計(jì)中主要采用內(nèi)置式永磁同步電機(jī)。

外表凸出式永磁同步電機(jī)也稱為永磁轉(zhuǎn)矩電機(jī)，相對(duì)內(nèi)置式永磁同步電機(jī)而言，其弱磁調(diào)速*圍小，功率密度低。該構(gòu)造電機(jī)動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，并可望得到低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，適合用作汽車的電子伺服驅(qū)動(dòng)，如汽車電子動(dòng)力方向盤的伺服電機(jī)。

無位置傳感器永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也是當(dāng)前永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)研究的一個(gè)熱點(diǎn)，將成為永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的開展趨勢之一，具有潛在的競爭優(yōu)勢。

永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)低速時(shí)常采用矢量控制，高速時(shí)用弱磁控制。

3.新一代牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

從20世紀(jì)80年代開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)問世后，打破了傳統(tǒng)的電機(jī)設(shè)計(jì)理論和正弦波電壓源供電方式；并隨著磁阻電機(jī)，永磁電機(jī)、電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的開展，交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)入一個(gè)新的黃金時(shí)代；新的電機(jī)拓樸構(gòu)造與控制方式層出不究，推出了新一代機(jī)電一體化電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)迅猛開展。高密度、高效率、輕量化、低本錢、寬調(diào)速牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)已成為各國研究和開發(fā)的主要熱點(diǎn)之一。

SRD開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是電機(jī)構(gòu)造緊湊結(jié)實(shí)，適合于高速運(yùn)行，并且驅(qū)動(dòng)電路簡單本錢低、性能可靠，在寬廣的轉(zhuǎn)速*圍內(nèi)效率都比擬高，而且可以方便地實(shí)現(xiàn)四象限控制。這些特點(diǎn)使SRD開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)很適合電動(dòng)車輛的各種工況下運(yùn)行，是電動(dòng)車輛中極具有潛力的機(jī)種。SRD的最大特點(diǎn)是轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大，噪聲大；此外，相對(duì)永磁電機(jī)而言，功率密度和效率偏低；另一個(gè)缺點(diǎn)是要使用位置傳感器，增加了構(gòu)造復(fù)雜性，降低了可靠性。因此無傳感器的SRD也是未來的開展趨勢之一。

永磁式開關(guān)磁阻電機(jī)也稱為雙凸極永磁電機(jī)，永磁式開關(guān)磁阻電機(jī)可采用圓柱形徑向磁場構(gòu)造、盤式軸向磁場構(gòu)造和環(huán)形橫向磁場構(gòu)造。該電機(jī)在磁阻轉(zhuǎn)矩的根底上迭加了永磁轉(zhuǎn)矩，永磁轉(zhuǎn)矩的存在有助于提高電機(jī)的功率密度和減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，以利于它在電動(dòng)車輛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用。

轉(zhuǎn)子磁極分割型混合勵(lì)磁構(gòu)造同步電機(jī)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(guān)注。轉(zhuǎn)子磁極分割型混合勵(lì)磁構(gòu)造同步電機(jī)具有磁場控制能力，類似直流電機(jī)的低速助磁控制和高速弱磁控制，符合電動(dòng)車輛牽引電機(jī)低速大力矩和恒功率寬調(diào)速的需求。目前該電機(jī)的研究處于探索階段，電機(jī)的機(jī)理和設(shè)計(jì)理論有待于進(jìn)一步深入研究與完善，作為假選的電動(dòng)車輛牽引電機(jī)具有較強(qiáng)的潛在的競爭優(yōu)勢。

此外，正在研發(fā)的熱點(diǎn)課題還有：

具有磁場控制能力的永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；

車輪電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；

動(dòng)力傳動(dòng)一體化部件〔電機(jī)、減速齒輪、傳動(dòng)軸〕；

雙饋電異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和雙饋電永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

4.下一代汽車電子伺服系統(tǒng)及其車用伺服電機(jī)

1993年美國能源部、商務(wù)部、貿(mào)易部、國防部、環(huán)保局、宇航局、國家科學(xué)基金會(huì)七個(gè)政府部門下美國三個(gè)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(guān)系〔PNGV，PartnershipforaNewGenerationofVehicles〕，目標(biāo)是開發(fā)新一代機(jī)動(dòng)車技術(shù)，以增強(qiáng)美國汽車工業(yè)的實(shí)力。1998年至2002年期間，美國國家自然科學(xué)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(xué)組建〕研發(fā)車輛電子動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電子伺服控制系統(tǒng)和各種車輛專用IC模塊，提高汽車電子電氣部件的可靠性，降低其本錢和搶占車輛電氣自動(dòng)化技術(shù)的制高點(diǎn)，增強(qiáng)在國際市場的競爭力。線控的汽車電子伺服系統(tǒng)〔*-by-wire〕在未來將是十分重要的技術(shù)，該技術(shù)可將各種獨(dú)立的系統(tǒng)〔如轉(zhuǎn)向、制動(dòng)、懸掛等〕集成到一起由計(jì)算機(jī)調(diào)控，使汽車的操縱性、平安性以及汽車的總體構(gòu)造大