电路模拟在混合动力汽车上的应用

2016-01-13

汽车文摘 2015年9期

电路模拟在混合动力汽车上的应用

混合动力汽车作为一种新的低碳环保交通工具，其发展越来越受到社会各界的关注。首先对混合动力汽车的发展历程做了简单介绍，并谈及随着混合动力汽车技术的不断完善，相继出现了纯电动汽车和插电式电动汽车。

阐述了电路仿真在混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车上智能模块中的应用。混合动力汽车系统主要包括一个混合动力发动机、一个变速驱动桥（电动机、行星齿轮和发电机）、一个高压电池、一个动力控制单元。其中，动力控制单元有电压提升转换器及两个逆变器控制电动机和发电机。从中可以看出，电力电子技术是该类汽车发展的核心技术。

介绍了已经开发出的电力电子仿真技术，即采用电-热-机械耦合仿真的电子功率半导体元件芯片的温度预测电路，针对驾驶员加速减速的不同操纵行为，车辆系统模型模拟了发动机的电力需求，将电机功率转换成电压、电流，通过逆变器转换频率，这些值作为输入传送到电子模型。这个模拟系统主要由车辆系统模块、电子模块和温度感应模块3个部分组成。其中，车辆系统模块模拟驾驶员不同速度需求下发动机的工作状态，然后将发动机的机械能转换为电压、电流，并将这些电能信号输入到电子转换器，驱动电子模块开始工作，电子模块中可以模拟包括绝缘栅门极晶体管（IGBT）在内的能量损失，损失的能量输出到散热器，散热器模拟IGBT芯片的温度，并将其反馈给电子模块，最终达到平衡。具体的结构组成和工作原理如图1所示。

试验结果显示，IGBT芯片温度随着时间的推移上升，该模型可以很好地预测半导体的温度，逐渐成为混合动力汽车上仿真电路的关键技术，此类模型的开发有助于提高混合动力汽车的设计效率，最后阐述了仿真电路未来发展的需要。