混合动力汽车发动机电机拖动技术研究

苏葆雷

摘要：为了顺应节能减排的发展号召，混合动力汽车逐渐取代传统汽车，并迅速占领市场份额。混合动力汽车因使用了清洁能源，而提高了汽车的节能效益，更符合现代化的要求，因此混合动力汽车的发动机电机拖动技术的运用在汽车的更新升级过程中发挥着举足轻重的作用，为了最大程度地提升汽车系统的性能，提高节能效益、减少排放，本文对该技术的相关特点、应用问题等展开分析，并提出参考性的建议，希望能够对该技术的发展提供帮助。

关键词：混合动力汽车;发动机;电机拖动技术

1  混合动力汽车的概念

混合动力汽车是指由两个或多个能够同时运转的驱动系统所组成的车辆，这样汽车的行驶功率可以由单个或多个驱动系统共同提供。但在日常生活中我们认为的混合动力汽车通常指的是油电混合动力汽车，也就是以内燃机和电动机共同作为动力的汽车。随着世界对于环境保护和节能减排的重视程度越来越高，由于混合动力汽车在节能环保方面表现出众，因此得到了世界各国的青睐，而电机拖动技术的研发作为改善混合动力汽车性能的重要一环也受到重视。

2  混合动力汽车发动机技术

2.1 GDI发动机

GDI发动机作为重要的动力系统之一，能够将燃油的价值发挥到最大程度，从而达到节能减排的作用。GDI的台架设计主要是采用转矩和转速控制两种模式，使电机的输出功率和转速保持一致。在单元内部采取指令进行系统控制，在各个系统单元中模拟电压控制器，保证电压输出能够带动GDI发动机的系统运行，突出GDI的可控性和安全性。因此它的最大的特点就是实现低的燃油消耗和高的功率输出，从而达到节能减排的目的及要求。

2.2 ISG发动机快速启动转速控制的技术特点

ISG电动发电机作为目前世界范围内较为流行的动力来源之一，采用的是启动发电一体机的设计，并集成于发动机主轴上。为了彰显技术内涵，众多汽车公司都采用了ISG技术，这种集起动发电于一身的技术也将是未来的发展方向。与此同时，ISG发动机的反应速度也非常快，在转速模式的控制下能够发挥出发动机的最大性能，使启动时间得到大大缩减：在常温环境下，所需要的启动时间只有0.25秒，而在高温80度以上的情况下可以快至0.1秒;就算是在10度以下的低温环境中，发动机的启动速度也可以达到0.3秒，在启动时间方面远远优于其他发动机。除了启动速度快这一优势之外，ISG发动机还能够利用下坡等行驶状态进行工作发电，进而实现能量再生，节约能源和动力。由于ISG是安装在发动机主轴上的，因此如果能够充分利用ISG电动发电机的这些技术优势，就可以完善混合动力汽车的各项性能。

3  混合动力发动机电机电流的特点

3.1 快速启动环境下的特点

将水温冷却的基础值设置在25度，其基础转速不会超过每分钟400r，电流的动态值随着电压的增加而产生变化，可以根据快速启动的需求将电流的流速进一步提升，不过前提是在可以控制的范围内。根据电机电流的变化信息可以知晓混合动力发动机机电的电流特点不是简单的数据叠加，会因为电力输出动力的变化不断地发生变化。系统电流为了防止电流的超调，一般会采用大转矩拖动，增强快速启动环境下混合发动机使用的稳定性。

3.2 转速控制模式下的特点

在转速控制模式下的电机电流控制一般采用高精度的传感器、电流控制器自己电机输出控制等方式。转动模式下的电机电流控制应用在于保障电机使用的安全性，确保所有的电流压力值都在合理可以控制的范围内，防止因过度的电压浮动对电机器件的使用产生拖动电流过大的问题，提供电机的超调保护措施。

4  混合动力发动机阻力矩

混合动力发动机阻力矩的形成能够将设备因启动而产生的瞬时压力中和平衡掉。可以在元器件系统运行的时候将每一项的电压控制在合理可控制的范围内，在启动的时候产生固定量值。系统启动的时候能够对ISG发动机系统进行有效的监控，实时获得数据。电机驱动实现了发动机拖动快慢的控制，当然就具有相应的优势。一方面能够让发动机的润滑剂粘度更好，另外一个方面能够解决因为发动机曲轴摩擦过速而导致的供油不足的问题。混合动力发动机在启动时如果环境温度过高，就必须在启动过程中利用冷却设备对发动机系统进行控温，因为温度对于发动机的动力有着很大的影响。冷却设备在发动机高温时的冷却温度效果，直接影响到混合发动机在快速启动时的动力效益。如果冷却设备的冷却温度没有达到发动机启动所需要的标准温度，就会让发动机因为阻力矩数值失去平衡的原因，导致转速下降，很难再去保证在不同的转速下进行发动机有效能动的控制，进而带来诸多问题。

5  混合动力汽车发动机电机拖动技术应用中需要考虑的问题

该技术应用的优势虽然比较明显，但在实际应用中还是要受到各种数据参数的影响，例如水温环境、启动模式下的不同情况、基础元件等数据参数的影响等等。只有在实际应用中进一步排除这些影响因素，才能使混合动力汽车发电机的拖动技术成为以后汽车发展的趋势。

5.1 冷却水温对于发动机的影响

对于发动机的启动过程而言，温度始终是启动速度的关键制约因素之一，即使在转速控制的模式之下，低温环境中发动机运转性能也并不是很高。因此该技术的应用一定要将冷却水温环境作为设备运行中最为优先的考虑因素，只有使电机性能在各种温度环境下都得到优化，才能更好地避免因温度而产生发动机运转方面的问题，从而更好地提高使用效率。

5.2 综合数据参数的影响

启动阻力矩、电机电流、电力转速等数据参数在不同模式的电机运转过程中呈现不一样的状态，同时冷却水温差别比较大，不同的参数环境所选择的发动机电机拖动方式要符合发动机快速启动的要求，通过具体的参数数据调节实现对发动机快速启动的控制，使得混合动力汽车发动机在不受参数的影响下能够发挥出最好的性能。

5.3 两种模式下对发动机的影响

在混合发动机运行的模式中，转矩控制模式通常采用的是低速拖动，避免出现电流问题，因此需要在非常态温度环境下注意对低速拖动的控制。另外一种转速模式下的电机电流的流速较快，因此需要对拖动速度进行提升，把基础数值维护在每分钟800r，这样混合发动机电机在运转时可以更好的适应多种模式启动。

6  结语

总的来说，应用混合动力汽车发动机电机拖动技术，不僅在一定程度上可以降低汽车能耗，而且还可以减少排放，因此这一技术是未来混合动力汽车发展的重要方向之一，对汽车行业的发展与进步而言意义重大，也使传统意义上的现代混合动力汽车在使用过程中更加具有节能性、安全性及稳定性等特征。因此，在探索发动机电机拖动技术的同时，不仅要探索先进技术，也要对现有问题进行解决，这样才能为我国的节能环保事业贡献更大力量。

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