混合电动汽车电机起动及发电控制系统

李 赟

（山西交通职业技术学院，山西 太原 030031）

前言

混合动力电动汽车安装有特殊的电动机。电动机集发电动机、电动机和启动器的功能于一身。原则上，每个电动机都还可以用作发电动机。如果用外部动力驱动电动机的机轴，那么它就作为发电动机提供电能。如果为电动机输送电能，则电动机被用作发动机。

蓄电池的电量告知发动机控制器内的混合动力管理系统。混合动力管理系统在必要时为发电动机模式激活内燃机。在充电时，内燃机可以另外提供最高 20kW的发电动机功率。当达到蓄电池调节控制器规定的决对电量上限时，发电动机模式关闭。如果混合动力蓄电池的电量足够，则汽车用电动机行驶。如果混合动力蓄电池电量不足，则起动内燃机。电动机在发电动机运行模式下表现为被驱动元件，而在起动机运行模式下则作为驱动元件。

在特定条件下起动内燃机（也被称作12伏起动）时，所以为了张紧多楔带，还需要一个特别的皮带张紧装置。这个皮带张紧装置旋接在起动机发电动机的外壳上。它通过其两个张紧轮确保在两种运行状态下获得完美的皮带张紧力。

通过电动机起动也被称作12伏起动。12伏起动时，变速箱内的分离离合器K0分离。利用内燃机行驶时，只要电动机未被用作辅助驱动，混合动力蓄电池就会充电。

起动时，下部皮带部件承受最大张力，将下部张紧轮向下压。这个压力通过悬摆弓形部分被传递到上部张紧轮上，从而张紧多楔带。

当电动机的12伏供电得到保证后，内燃机将在以下条件下通过皮带起动：

皮带起动如果电动机在电动行驶期间功率用尽，无法通过电动机实现顺利的滑行起动，则将通过起动机发电动机起动内燃机。

混合动力行驶时，电动机和内燃机共同将功率输出到变速箱上。当内燃机因驾驶员撤回功率请求而关闭时，如果驾驶员重新请求功率，则只要发动机仍能达到所需的起动转速，就可以通过在发动机控制器中激活点火开关和喷射而重新起动。如果此时发动机转速不再能达到要求，则通过起动机发电动机C29将发动机提高到起动转速，从而起动。

内燃机起动后，当它以与变速箱输入轴相同的转速运行时，变速箱内的分离离合器 接合。为了在滑行起动时平稳地起动并入内燃机，所以在分离离合器接合时将电动机的扭矩提高到起动过程所需的扭矩值。由此将内燃机提高到点火所需的转速并使其点火。当内燃机和电动机的转速同步时，分离离合器被完全接合。在舒适起动时，通过分离离合器牵引内燃机直至达到电动机的转速，并且在分离离合器完全接合后才点火。根本的起动方式选择取决于驾驶员的功率请求和转速条件。当内燃机在自动起停模式下被关闭，则电动机将发动机快速制动到静止，以避免发生“停机抖振”。

发电动机模式下，电动机被内燃机驱动。在内燃机运行期间，起动机发电动机由12伏车载电网供电。此时处于发电动机模式，不输出电流。在这个运行状态下，发电动机制动，多楔带被完全张紧。所以，下部张紧轮被悬摆弓形部分向上推，将多楔带向后引导。

图2 发电作用的张紧轮

保证发电动机功率的方法是，在最节省燃油的情况下相应提高发动机负荷。发动机控制器中的混合动力管理系统此时不断致力于，通过有针对性的负荷点推移来选择一个带尽可能低的油耗的负荷范围。

混合动力管理系统检查这部分制动功率中有多少比例可以通过制动能量回收转化为电能，并把该数值通知给制动电控系统。如果混合动力蓄电池电量足够，则电驱动系统作为发电动机工作，只给当前用电器供电。在这种情况下或当制动能量回收的制动功率不满足减速要求时，则通过液压制动器协调地叠加或替代电动制动功率。

起动机发电动机是数据总线诊断接口 J533的LIN从设备。在装备传统驱动系统的上，发电动机与蓄电池监控控制器J367一起连接在一条LIN支路上。而现在，起动机发电动机则连接在一条独立的 LIN 支路上。起动机发电动机本身上有一个6芯连接插头及一个螺柱，用于连接12V汽车蓄电池的正极接头（B+）。

虽然起动机发电动机是数据总线诊断接口 J533的 LIN从设备，但起动控制方面的功能主设备却是发动机控制器中的混合动力管理系统。

发电动机6芯连接插头的插头布置：

针脚1LIN 接地接口

针脚2LIN 信号

针脚3未占用

针脚4发动机控制器阻止起动的信号线

针脚5LIN 正极接口

针脚6未占用

为了允许用作起动机，需要向针脚 LIN发送一条相应的数据信息，并由发动机控制器 J623 通过离散导线向起动机发电动机的针脚 4 发送一个许用信号。

图3 发电动机发送的许用信号

如果起动机发电动机存在损坏，则会在数据总线诊断接口J533中记录下一条相应的故障存储器条目。不会向用户给出警告信息。接着，发动机可以在所有运行范围内通过电动机起动。12V汽车蓄电池的充电由变压器A19保证。

混合动力管理系统适合利用内燃机或电动机行驶，或由两个驱动机构共同驱动行驶。混合动力蓄电池电量降低，有助于减少 CO2 排放。该模式适用于乡村公路和高速公路行驶。混合动力蓄电池的电量重新充满。通过有针对性地使用混合动力蓄电池电量，提高了汽车效率。