混合能源電動汽車的技術應用研究分析
考慮到天氣變化和特殊情況的發生,蓄電池通常作為輔助能源和太陽能電池一起使用。太陽照射太陽能電池時,光能轉換成電能驅動車輛行駛。剩余電量由蓄電池儲存,以便太陽電池電量不足時由蓄電池驅動車輛行駛。當車輛制動時還可由蓄電池回收制動能量。
3.3混合能源驅動模式
系統根據道路和天氣情況選擇車輛的驅動模式:當控制系統檢測到蓄電池的SOC值較低時,進入燃料電池作為主能源的工作模式;在城市道路低速行駛和蓄電池電量充足時,進入太陽能驅動模式;在電動汽車爬坡或加速時,及時利用其驅動系統,提供必要的輔助動力,進入混合驅動模式;當車輛制動時,驅動電動機給蓄電池充電,進入再生制動能量回收模式;當車輛靜止時,進入蓄電池充電模式。
混合能源電動汽車是幾種電池的結合,由于混合能源電動汽車自身的特殊性,使得對汽車儲能裝置、電動變換裝置、控制系統裝置要求較高,不僅需要有較高的穩定性,而且要求經濟高效。混合動力汽車需要解決的幾個核心問題是:雙向DC/DC變換器技術、電機驅動技術及能量管理技術等。
4.1雙向DC/DC(直流/直流)變換器技術
DC/DC變換是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓,也稱為直流斬波。
DC/DC變換器內部一般具有PWM(脈寬調制)模塊,E/A(差錯放大器)模塊,比較器模塊等幾大功能模塊。目前,大多數DC/DC變換器只能實現能量單向流動。然而,對于蓄電池和超容量電容器這種要求能量雙向流動的器件,單向DC/DC變換器有很大的局限性,這就需要雙向DC/DC變換器。
雙向DC/DC變換器使整體電路簡單化,非常方便的實現了能量的雙向傳輸,與兩個單向DC/DC變換器反向并聯相比,有效率高、體積小、成本低的優點。
4.2電機驅動技術
電機驅動技術包括電動機技術、控制器和功率電子器件。電動機和控制器是提高混合能源電動汽車的行駛里程、驅動性能和可靠性的保證。電動機要具有很寬的調速范圍,在恒功率區低轉矩時有很快的速度,以滿足在平坦路面能高速行駛,在恒轉矩區低速運行時有大轉矩,以滿足起動和爬坡要求。在混合能源電動汽車中,電動機的選型原則一般有以下幾點:
?。?)高性能、低自重、小尺寸;
?。?)在較寬的轉速范圍內有較高的效率;
?。?)電磁輻射盡量小;
(4)成本低。
目前,在混合能源電動汽車上采用的驅動電機主要有直流電機、永磁同步電機、開關磁阻電機和交流異步電機等。這些電機的主要優缺點可如表2所示。
4.3能量管理技術
混合能源電動汽車的能量管理包括兩個方面:整車的能量管理和蓄電池的能量管理。整車的能量管理中,混合能源電動汽車需具備能量管理系統,在車輛行駛過程中,系統能隨時隨地對車輛的能耗進行計算,并通過剩余能量將計算數據顯示出來,使駕駛人員清楚車輛的行駛里程,以便對如何行使做出正確的決定。對于電池的能量管理一般包括以下幾個方面:
?。?)準確計算電池組SOC,SOC對整車的控制策略起到至關重要的作用;
(2)對電池單體/模塊的電壓和溫度的監控;
?。?)能對電池組進行熱管理,包括需要時對電池組進行冷卻或加熱。
5.結語
眾所周知,我國的石油資源極度匱乏,人均占有量僅是世界的1/10,在此背景下,我們必須節約能源,減緩汽車消耗資源的速率。混合能源電動汽車是適應時代變化的產物,這是其一。其二,汽車業是我們國家經濟發展的一個重要的支柱。其三,快速發展的汽車業給環境保護帶來很大的壓力,不僅是廢氣的排放,其產生噪聲都會對環境造成污染,發展混合能源電動汽車,可以減輕環境污染,為我們提供一個更好的生存環境做出貢獻。
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