回生煞車控制.ppt

2-2 HEV動力系統之基本構成概要 分為動力裝置、高壓電瓶及控制系統等三大部份。其中，動力裝置的主要元件包括引擎、馬達、發電機、變速箱、動力分割機構等，控制系統則有混合動力ECU，引擎控制系統、馬達ECU，電力轉換裝置(整流器、DC-DC轉換器、變流器、充電器)，電瓶ECU，煞車ECU…等。 1. 並聯式雙軸配置型HEV 採用並聯式雙軸配置型以豐田汽車公司混合動力系統(THS)為代表，THS的構成如圖2-1及2-2所示，動力系統由引擎、變速箱總成所構成，變速箱總成的組成包括馬達、發電機、變速箱、動力分割機構。控制系統的組成包括：混合動力ECU、電瓶ECU、引擎ECU、變流器及DC-DC轉換器…等。 2. 並聯式單軸配置型 採用並聯式單軸配置型以本田汽車公司的混合動力系統IMA為代表，IMA的構成如圖2-4所示，其中，動力裝置由引擎、馬達、變速箱所構成，控制系統的組成包括電瓶ECU、引擎ECU、PDU(即變流器)及DC-DC轉換器…等。 3. 串聯式 串聯式混合動力系統的構成元件和並聯式雙軸配置型非常相似，其主要不同點在於不需要動力分割機構，引擎的動力由發電機轉為電力供給馬達來驅動車輪。 2-3 動力裝置 ?2-3-1 引　擎 1.阿特金森循環汽油引擎 阿特金森循環引擎又稱為高膨脹比循環引擎，和奧圖循環(Otto Cycle)引擎的不同點在於在它的在進氣行程的時間較長，進汽門關閉的時間比奧圖循環引擎晚。 使用阿特金森循環的優缺點如下： 優點 (1)可避免爆震發生：因實際受到壓縮的混合氣量減少，不易產生爆震，因此可將引擎的壓縮比提高來獲取較高之膨脹比，利用高膨脹比讓燃料點火燃燒所產生之能量能在動力行程充分轉換為機械能量。 (2)減少泵壓損失：因實際受到壓縮的混合氣量減少，為了增加進氣量，在部份負荷(部份節氣門)時可以以較大的節氣門開度運轉。節氣門開度增大能讓進汽歧管內之負壓變小(真空度降低)，減少泵壓損失(pumping loss)及進氣阻力，如圖2-10所示。 (3)排氣損失少，熱效率高，省油。 缺點 (1)引擎低速運轉時，進氣慣性原本就小，容積效率較差，加上一部份的混合氣逆流回到進汽歧管，使得能夠被壓縮的混合氣量更為減少，因而引擎低速時輸出的扭力會變得很差，並不適合作動力輸出。 (2)隨著節氣門的打開及引擎轉速的增高，混合氣逆流到進汽歧管反而愈不利於進氣，進氣量受到抑制而很難產生高馬力。 2.GDI引擎 但何以大多數車廠不將它使用在混合動力車上的主要原因有下列幾點： (1)在排氣量相當的條件下，使用GDI引擎並沒有比使用阿特金森循環引擎省油。 (2)動力不足的部份可由馬達來補充(同時使用引擎動力及馬達動力)。 (3)GDI引擎的成本較高。 ?2-3-2 變速箱 使用CVT的優點如下： 1.體積小，重量輕，構造簡單。 2.適用於輸出馬力較小的引擎。 3.可節省燃料消耗：利用CVT具有連續無段變速的特性，在維持原有驅動力不變的條件下，依系統運作之需要，例如高壓電瓶充電需求改變時，可透過控制CVT減速比對發電機發電量進行調節的方式來調整引擎工作負載，並使引擎維持在最佳燃料消耗率線上的適當轉速運轉。 ?2-3-3 動力分割機構(Power split mechanism) 動力分割機構就是用來接合分離引擎動力和馬達動力的機構，使用在雙軸配置型的並聯式混合動力系統上。 ?2-3-4 馬達 混合動力車馬達的裝設位置大都是位在變速箱的輸入軸側(圖2-11)，和變速箱的輸入軸直接連結，少數車種將馬達裝在引擎側面，取代原有發電機。由於馬達在回生煞車時是轉為發電機使用，所以也有驅動/回生煞車用馬達之稱法。 若馬達位在引擎側面，通常馬達動力的輸出透過電磁離合器和來引擎連結，而且馬達在功能上會兼具發電機及起動馬達的功能，形成整體式多功能馬達(Integrated Starter-Alternator，ISA)。混合動力系統若採用這樣設計的目標主要是著重在暫停引擎怠速運轉功能(Idling Stop)上，以節省燃料的消耗，尤其是排氣量高的引擎。 功率因素 馬達在某一輸出情況下運轉時，由電源流入的有效電力為輸入。當馬達輸入端的端電壓為V，該處所流過的電流為 I 時，則馬達的輸入功率 Pi為 其中 cosψ為功率因素，角度 ψ是指電源輸入後電流落後電壓的相位角度(圖2-12)。 ψ愈小，功率因素 cosψ愈接近 1，Pi 值 愈大，表示功率損失愈少；反之 ψ愈大， cosψ愈小，Pi 值愈小，功率損失愈多。 效率 在有效輸入中會有一部份電力消耗在馬達內部，這部份稱之為損失(loss)，即輸入減去輸出等於損失。馬達的內部損失包括有鐵損、銅損、機械損失等等，是造成馬達溫度上升的原因。輸出和輸入功率的比值稱為效率，以η表示 輸出功率是輸出扭力和角速