启飞汽车

摘要

    混合动力汽车发动机电机拖动技术应用在解决汽车能源应用紧缺及汽车排放污染问题等方面具有一定推进作用, 使现代混合动力汽车应用更符合社会生态体系建设发展的基本需求, 为后续阶段混合动力汽车电力动力驱动技术完善创设有利条件。本文将以混合动力汽车发动机电机拖动技术应用为核心, 对其混合动力发动机电机的快速启动及阻力矩等相关问题做深入分析, 以此为混合动力汽车发动机电机拖动技术的广泛运用提供部分参考性研究建议。
    现今, 混合动力汽车发展逐步代替传统的汽油机汽车应用, 使清洁型能源可以广泛的运用于汽车动力结构设计发展的各个领域, 充分提高现代汽车使用的节能效益, 尤其是混合动力汽车的发动机电机拖动技术运用, 在提高汽车使用节能效益的同时, 弥补传统混合动力汽车发动机电机系统使用的性能不足, 为混合动力汽车电力动力系统应用提供良好的技术发展契机。

一、混合动力发动机快速启动GDI台架设计

    GDI发动机是现代混合动力发动机的主要燃油机械动力系统之一, GDI发动机技术发展更大意义在于将有限的燃油资源发挥更高的使用价值, 从技术上实现对能源消耗的控制。现代混合动力发动机快速启动系统GDI台架设计主要采用转矩模式及转速模式控制两种, 通过电机控制器的计算对转矩系统形成闭环控制空间, 使电机输出功率与电机转速保持一致, 采用单元内部指令进行系统控制操作, 并在各系统单元系统模拟电压控制器, 使电压输出能够充分的带动GDI发动机系统运行, 以此突出GDI可控性及安全性的运行特征。

二、混合动力发动机阻力矩解析

    混合动力发动机阻力矩的形成用于平衡设备瞬时启动压力, 将各项电压控制在元器件系统运行可接受范围内, 并在启动过程中产生固定量值, 使系统启动可以针对ISG发动机系统做有效的数据源监控, 采用电机驱动实现发动机拖动快慢的控制, 一方面可以增加发动机润滑剂粘度, 另一方面亦可解决发动机曲轴及轴瓦摩擦过速而导致的供油不足问题。混合动力发动机启动系统环境温度较高, 在快速启动过程中必须利用冷却设备对系统进行控温处理, 此时冷却设备的冷却温度直接影响混合发动机的动力效益。例如冷却设备冷却温度未能达到标准温度, 则易导致发动机启动阻力矩值数失衡, 从而转速下降, 难以保障各不同转速下对发动机设备的有效控制。

三、混合动力发动机电机电流特征

    混合动力汽车发动机电机拖动对阻力矩的控制仅是影响发动机电机性能的主要因素之一, 在设备使用过程中同样要注重对电机电流特征的分析, 根据不同使用情况及电机运行状态选择多种控制策略, 提高混合动力发动机的电机使用可靠性, 以多种环境下的水温冷却为参考标准掌握电机性能的变化规律, 从而有效解决混合动力发动机的电机设备技术问题, 提升电机设备可用性。

1.快速启动环境下混合动力发动机电流特性

    快速启动的混合动力发动机电机电流特征分析可以将水温冷却基础值设置为25℃, 基础转速指数通常不会超过400r/min, 电流动态值随电压的增加而发生改变, 初始值为0.03s, 而后根据系统快速启动需求, 将电流流速及电压在可控范围内进一步提升, 此时电机变化由初始值0.03s增长至0.18s, 同时转速提高一倍, 达到800r/min。所以根据电机电流动态变化信息可知, 混合动力发动机电机电流特性不是单方面的数据叠加, 而是根据电力输出动力及电流速率的变化等不断做出改变。水温不同对于电机的影响同样较大, 如将基础水温调至45℃, 则系统转速最低可以达到600r/min以上, 最高峰值可达600r/min左右, 随着温度的不断升高, 系统电流为避免电流超调, 一般情况下需要采用大转矩拖动, 以应对低速电流畸变, 提高快速启动环境下的混合发动机电机使用稳定性。

2.转速控制模式下混合动力发动机电流特性

    转速模式下的混合动力发动机电机电流控制主要采用高精度传感器、电流控制器及电机输出控制等系统组成, 按比电磁转矩波动及数据燃动转矩参数作为电流控制基础, 通俗模式下的电机电流速率相对较高, 且波动值较大, 车辆发动机运转并不单一的依靠系统功率输出, 而是按冷却水温做目标控制匹配项, 常温环境下额定转速指数为600r/min, 非常规环境下数据波动为400-800r/min之间, 转速模式下的电机电流控制应用在于保障电机使用安全性, 避免过度的电压浮动对电机元器件的使用产生拖动电流过大问题, 确保各项电流压力值均处于合理范围内, 为电机设备的使用提供电流超调控制保护。

四、混合动力ISG发动机快速启动转速控制技术特点

    ISG电动发动机是现阶段较为主流的混合发动机电力动力来源之一, 由于其系统兼容性好且回程反应较快, 所以在汽车快速启动的过程中可以避免怠速状态下的过度能源消耗, 使汽车发动机的使用功耗得以充分控制, 同时也为电动发动机性能的提升奠定坚实的基础。ISG电动发动机的使用同样受到汽车发动机设备转速及转矩控制的影响, 通过分析其不同使用模式下的快速启动特点, 对ISG电动发动机使用特征进行解析, 以此为ISG发动机科学配置与使用提供理论参考。

1.转矩控制模式的ISG发动机快速启动转速控制

    ISG发动机操作反应速度较快, 100%额定功率下的发动机运转可以克服电机阻力矩提升而产生的转速上升动力不足问题, 使不同冷却水温环境下的电力运转速率差距可控制在合理范围内。常温环境下ISG发动机电力拖动转速达到800r/min仅需0.4秒, 而拖动转速达到1100min则仅增加0.2秒, 相比于传统电机设备及汽油机设备均有明显的速度优势, 且转速冷却水温环境的上升可以进一步提高设备运行性能, 45℃温度环境下设备从800r/min转速到1100r/min同样仅需3秒, 相比于常规环境温度速度提升达到近1倍左右, 充分提高汽车混合动力电力发动机的启动速度。发动机设备冷启动对部件运行的协调性要求较高, 如发动机起步温度为25℃, 则在其转速快速启动的加速过程中阻力矩增加比例通常为12%-36%之间, 因此在发动机冷启动过程中常规温度的发动机使用实际上限制了ISG电动发动机的快速启动性能, 只有温度达到45℃以上方可有效的突出ISG发动机的快速启动使用效果。

2.转速控制的ISG发动机快速启动特点

    转速模式控制下的ISG发动机快速启动可以发挥混合发动机的最大性能, 由于转速控制ISG发动机启动无需复杂的处理流程, 所以启动时间周期将大大缩短, 即便在低温环境下仍可保障良好的汽车使用性能。常规温度的25℃环境下车辆发动机启动仅为0.25秒, 而在温度达到85℃以上汽车启动速度可以长时间保持0.1秒左右, 即便在低温的10℃以下, 发动机启动速度仍可达到转矩控制下45℃的0.3秒启动标准, 其启动速度相对较高, 且易于根据电流值陡升改变转速速率, 基础速率通常可以达到800r/min, 所以综合以上信息转速控制模式下的ISG发动机启动性能最佳, 是ISG混合动力发动机技术发展应用的主要方向, 对降低外界环境温度干扰及提高综合发动机使用性能具有重要意义。

五、混合动力汽车发动机电机拖动技术应用所需基础条件

    混合动力汽车电机拖动技术的应用虽优势明显, 但仍需注意水温环境、启动模式及基础元件数据参数等对汽车发动机使用的实际影响, 进一步排除发动机电机使用的排除印象因素, 提高混合动力汽车发动机电机拖动技术应用有效性, 通过技术防控、风险预防及技术资源整合等保障混合动力汽车发动机电机拖动技术应用可以发挥实际的理论效果, 使混合动力汽车发动机电力动力成为未来阶段汽车驱动发展的主要趋势。

1.冷却水温对发动机电机拖动的影响

    温度是影响发动机电力拖动的主要因素, 受冷却水温影响低温环境下的混合发动机电机运转性能通常不高, 即便在转速控制模式下低温环境与高温环境的电机性能参数仍有一定的差距, 所以电机的拖动技术应用必须将冷却水温环境作为设备运行的主要考虑因素, 采用低温低速启动降低阻力矩, 实现多种温度环境下的电机性能优化, 有效解决因阻力矩增加也产生的电机性能问题, 提高混合动力发动机的使用效益。

2.启动模式对发动机电机拖动的影响

    混合发动机电机运行通常由转矩控制及转速控制两种模式, 转矩控制模式下电机启动应采取低速拖动, 以避免其出现电流超调问题, 尤其在非常规温度环境下更要重视对低速拖动的控制。而转速模式下的电机电流流速较快, 温度相对较高, 所以可以将拖动速度做进一步提升, 基础数值控制在800r/min即可, 从而使混合发动机电机运转可以适应多种使用模式。

3.综合数据参数对发动机的电机拖动影响

    综合数据参数对发动机电机拖动的影响主要指启动阻力矩、电机电流及电力转速等参数, 不同参数模式电机运转协调性格局差异, 同时冷却水温差别较大, 所以不同参数数据环境所选的发动机电机拖动方式必须符合发动机快速启动需求, 以便通过数据调节实现对发动机快速启动的控制, 使混合动力汽车发动机可以在使用过程中发挥最佳性能。

六、结语

    综上所述, 混合动力汽车发动机电机拖动技术的应用一定程度上解决汽车怠速能耗过高问题, 对提高电动力汽车的电机使用性能意义重大, 是未来阶段混合动力汽车发动机电机设计所需应用的主要核心技术之一, 使传统意义上的现代混合动力汽车使用更具有节能性、安全性及稳定性等特征, 进一步为混合动力汽车发展夯实动力技术基础。

作者：刘旭  来源：内燃机与配件 

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