摘 要：本文介紹了時光科技有限公司的EVM055WR-28-24電動車專用控制器，實現(xiàn)“油、電”混聯(lián)混合動力汽車的能源分配及通過汽車油門等信號進(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驅(qū)動系統(tǒng)在混合動力電動汽車系統(tǒng)中的工作原理。
一、引言
混合動力汽車是指以動力電池組、燃油發(fā)動機、發(fā)電機、電動機等動力源組合搭配，實現(xiàn)動力系統(tǒng)的盡可能高效運行，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)國家就已經(jīng)開展了混合動力汽車的研究開發(fā)工作。我國也已與20世紀(jì)80年代開始，以電力電子為基礎(chǔ)的電氣傳動技術(shù)的進(jìn)步，為混合動力電動汽車的開展提供了先進(jìn)的物質(zhì)基礎(chǔ)；機電一體化技術(shù)的興起與發(fā)展，為燃油汽車這一典型的機械產(chǎn)品向機電一體化方向演變提供了十分豐富的技術(shù)經(jīng)驗。時光科技一直跟隨著國際、國內(nèi)的技術(shù)演變與進(jìn)步，參與了《國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）》的“節(jié)能與新能源汽車”專題項目，完成了“車用驅(qū)動電機系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)”課題，取得了驕人的成果。
為了保證混合動力電動汽車和諧有序發(fā)展，國家已創(chuàng)造了一個良好的政策環(huán)境、市場環(huán)境和消費環(huán)境,因為發(fā)展混合動力電動汽車對節(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，目前我國汽車工業(yè)的耗油量占石油消耗的1/4。2004年，我國產(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力電動汽車對我國經(jīng)濟(jì)和社會的可持續(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，混合動力電動汽車廢氣排量少之又少，噪音污染很小，發(fā)展混合動力電動汽車可大大減輕環(huán)境污染方面的壓力。時光科技的EVM055WR-28-24電動車專用控制器，通過長期的各種測試與檢驗，達(dá)到了國標(biāo)要求，獲得了國家檢驗機構(gòu)的權(quán)威認(rèn)證及檢測證書，已成功批量應(yīng)用到混合動力環(huán)保、節(jié)能型電動汽車系統(tǒng)中，現(xiàn)已在昆明公交線上穩(wěn)定運營，達(dá)到了環(huán)保、節(jié)能的效果。
二、混合動力電動汽車的特性
汽車是一種在陸地露天運行、結(jié)構(gòu)緊湊、具有車載能源的行走機械，工況復(fù)雜。既要能適應(yīng)高速飛馳、又要能頻繁起制動、上下坡快速超車緊急制動；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，還要保證司乘人員的舒適與安全。混合動力電動汽車的核心，是要用電機系統(tǒng)彌補熱機推進(jìn)系統(tǒng)的低效區(qū)，實現(xiàn)少排放或零排放的要求，并滿足車輛的各項行駛性能、價格指標(biāo)。據(jù)此可將混合動力電動汽車傳動系統(tǒng)歸納為以下幾點：
（1） 電機額定轉(zhuǎn)速以下大轉(zhuǎn)矩特性，以適應(yīng)快速起動、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） 車輛運行的不同速度范圍內(nèi)的效率最優(yōu)化，熱機在低速時的效率很低，電機正好可以彌補這一弱點。尤其在城市公交線運營狀態(tài)，車輛行駛速度不高，頻繁的啟、制動。在電機進(jìn)入制動狀態(tài)時，可利用車輛慣性勢能進(jìn)行發(fā)電，回收能量。
（3） 電機驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、堅固、免維護(hù)或少維護(hù)、抗顛簸振動，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）操縱性能符合司機駕駛習(xí)慣，運行平穩(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。司機可通過儀表非常直觀地監(jiān)視電池電量、運行轉(zhuǎn)速、工作電流等，司機也可通過儀表查詢故障時的電流、頻率、電壓及故障原因等，操作及排除故障方便快捷。
三、混合動力電動汽車的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖及其工作原理




工作原理：混合動力系統(tǒng)主要有能源供給系統(tǒng)、電能存儲系統(tǒng)、電氣驅(qū)動系統(tǒng)、動力分配管理系統(tǒng)、機械傳動系統(tǒng)五大部分組成。
（1）能源供給系統(tǒng)：由柴油發(fā)動機、交流異步發(fā)電機、動力電池組組成。
（2）電能存儲系統(tǒng)：動力電池組、電池組管理系統(tǒng)組成。
（3）電氣驅(qū)動系統(tǒng)：由電機驅(qū)動器和電動機、發(fā)電機組成。
（4）動力分配管理系統(tǒng)：VUC及VUC從CAN總線獲得的數(shù)據(jù)，采集的油門踏板、制動踏板、各種I/O信號等組成。
（5）機械傳動系統(tǒng)：將柴油發(fā)動機和電動機的轉(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，則啟動發(fā)動機通過發(fā)電機給電池組充電，以保證有足夠的電能供給電機驅(qū)動系統(tǒng)，通過減速器驅(qū)動車輛行駛，柴油發(fā)動機和發(fā)電機部分通過離合器切斷與電動機的同軸狀態(tài)（如圖1所示）。在車輛起動時或在市區(qū)公交線運營時，由UCV根據(jù)電池組電量情況分配、組合能源供給。電池組單獨給電機驅(qū)動系統(tǒng)供電，或發(fā)動機、發(fā)電機組合電池組給電機驅(qū)動系統(tǒng)供電。
并聯(lián)模式：在公路上，中、高速長時間行駛時，離合器接通，由發(fā)動機直接驅(qū)動后橋、輪軸，此時電機驅(qū)動系統(tǒng)作為制動器使用，在剎車時回收部分電能給電池充電。
混聯(lián)模式：在短時間高速重負(fù)載行駛時，電機驅(qū)動系統(tǒng)、發(fā)電機系統(tǒng)與柴油發(fā)動機同時輸出轉(zhuǎn)矩，以提高驅(qū)動功率，實現(xiàn)快速超車等短時特殊要求。

四、電動機控制系統(tǒng)的組成

在實際應(yīng)用中，時光車用控制器與交流異步電機配合，具有良好的輸出轉(zhuǎn)矩特性、能量回饋功能、保護(hù)功能，用于混合動力車發(fā)電，發(fā)電效率達(dá)到90%以上，為混合動力混聯(lián)方案的實施，提供了便捷支持。
（1）電池組：給電機控制器提供DC336V直流電。
（2）電機控制器：三相異步電機驅(qū)動，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）。“所以信號端子都使用了安普防水插座”
（3）三相異步電機及速度傳感器：實現(xiàn)矢量控制，通過減速器及后橋驅(qū)動車輛行駛。
結(jié)束語
時光科技有限公司的EVM055WR-28-24電動車專用控制器，在混合動力電動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)簡單的要求！用戶在使用中非常滿意。