【摘 要】本文闡述了電動汽車的各項特點和優(yōu)勢，以混合動力電動汽車作為研究主題，分析了電子電力技術應用于電動汽車中需要注意的問題，并且結合實際情況給出了相關建議。

【關鍵詞】電力電子技術 混合動力電動汽車 技術應用

基金項目：本文是來自于陜西工業(yè)職業(yè)技術學院2011年度教研項目《電力電子課程理實一體化教學方案研究》編號JY11-08教研成果之一。

電力電子技術主要作用于大功率電能的轉換與控制，該技術結合了電子、控制、電能轉換器件這三個部分，當前電力電子裝置應用非常普遍，例如在一些需要大功率電能來維持運行的設備當中，都可以輕易發(fā)現(xiàn)電力電子技術的身影。現(xiàn)階段對于電力電子技術的研究大體分為三個方向，首先是變換器拓撲開關、電路仿真建模、電路控制等方面，此外在電子設計中，還能夠作用于半導體器件的模型建立、測試工作以及仿真加工等，電力電子技術還可以應用于工控領域。進入21世紀以來，電動汽車得到了廣泛青睞，它具有綠色節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢，并且對于城市環(huán)境改善具有深遠意義，是一個值得長期研究的汽車產品種類，現(xiàn)在將電力電子技術引入到電動汽車當中，這對于雙方面的應用價值無疑是一種考量，具有很高的研究價值。

電動汽車的特點及發(fā)展歷程

根據(jù)不同的動力來源，電動汽車主流類型分為三種：純電動汽車、燃料電池電動汽車、混合動力汽車。車載電池是純電動汽車的動力來源，但是由于電池性能在很長一段時間里都沒有實質性突破，因此純電動汽車并沒有更新到人們所預期的高度。而燃料電池電動汽車則有所不同，它的動力源可以實現(xiàn)高效率轉換，不會對環(huán)境產生較大的污染，電池使用壽命具有優(yōu)勢，但燃料電池電動汽車的問世至今，在性能方面依舊未獲得顯著提高，所以燃料電池電動汽車也未能像人們所預想的那樣普及。最后，混合動力電動汽車則是通過發(fā)動機驅動來為汽車提供可靠的動力，讓電力電子控制系統(tǒng)與蓄電池緊密配合，在能量分布上非常均衡，混合動力電動汽車同樣具有污染低、能耗低等特點。上世紀90年代中后期，各國汽車生產巨頭開始著手研究電動汽車，對其應用與發(fā)展作出了規(guī)劃，德國、日本、美國的汽車生產公司相繼推出了各自的電動汽車，在車型方面涵蓋轎車、貨車與面包車等。

日本豐田公司始終是電動汽車的領軍者，豐田所研制的電動汽車已經(jīng)擁有15年商業(yè)化經(jīng)驗，第一批混合動力電動汽車的量產開始于上世紀90年代中期，緊接著又推出了混合動力四輪驅動面包車，并且為其搭載了專用動力控制系統(tǒng)。豐田公司在2003年確立了一套混合動力系統(tǒng)THS II，其油耗低，節(jié)能效果顯著，接下來豐田公司開始面向歐洲拓展動力電動汽車業(yè)務，Lexus RX型混合動力轎車正式與歐洲消費者見面。2013年，豐田公司已經(jīng)將自家生產的電動汽車悉數(shù)采用混合動力發(fā)動機，為環(huán)境保護和節(jié)省燃油帶來了巨大幫助。

電動汽車分類概述

現(xiàn)階段，汽車產業(yè)迎來了技術改革和產業(yè)結構調整的重要時期，以安全環(huán)保為前提的汽車成為了眾人關注的焦點，電動汽車將成為汽車界的重要成員，在發(fā)達國家對于電動機車技術的研究始終沒有間斷，包括我國也同樣在大力研發(fā)新能源汽車。21世紀汽車領域的發(fā)展，電動汽車會扮演一個重要角色，脫離了實驗室階段的電動汽車，開始慢慢向商品化過渡，很多知名汽車生產廠家都陸續(xù)推出了環(huán)保型電動汽車或概念電動汽車，引發(fā)新一輪汽車技術浪潮。

混合電動汽車根據(jù)不同的性能原理，可搭配合適的電力電子裝置，為汽車提供有效的動力控制。混合電動汽車分為多種類型，并根據(jù)混合動力結構來為發(fā)動機分配功率。串聯(lián)式系統(tǒng)需要利用發(fā)動機的驅動來供電，然后為汽車駕駛提供必要的電能轉換，功率分配會參照發(fā)動機的工作原理和相應類型。因為動力源處于并行狀態(tài)，所以混聯(lián)式也被稱作為串并聯(lián)式，它可以極大程度上挖掘出并聯(lián)式與串聯(lián)式各自的性能優(yōu)點，豐田公司推出的Prius系列動力系統(tǒng)便是采取這樣的工作原理，將動力分配給發(fā)動機，然后驅動汽車行駛，加強電動機的運行效率。

電力電子技術在混合動力電動汽車中的應用

1.應用技術分析

因外部環(huán)境所限，混合動力電動汽車在使用電力電子技術時，應當關注功率、體積、安裝以及成本這些問題，此外，具體技術應用細節(jié)也值得思考。首先是密封，電力電子裝置在電動汽車內部必須得到密封，車身劇烈的晃動會導致機油或其他液體溢出，損壞電子電力裝置。此外，蓄能系統(tǒng)作為混合動力中的變量，它會因為電流電壓的變化對汽車構成負載，進而影響到直流母線，包括弱磁狀態(tài)下的電機，這些負載最終都會對蓄能系統(tǒng)帶來不利，致使母線電壓超過理論承載范圍?；陔妱悠噺碗s的駕駛情況，設計人員需要根據(jù)不同車型來調整和控制直流母線電壓。電力電子裝置的干擾問題。電磁干擾會減弱電力電子裝置的控制能力，在車身空間內，集成了許多控制芯片和電路的裝置很容遭到干擾，解決干擾的方法需要依靠設計工藝來完成，如何屏蔽或減弱這些干擾，為電力電子裝置提供穩(wěn)定的運行空間。最后，電力電子裝置的系統(tǒng)控制問題。高采用率的開關系統(tǒng)被廣泛應用于混合動力電動汽車，在交流傳動系統(tǒng)中發(fā)揮著控制作用，這樣的控制系統(tǒng)必須搭配精確的解算器和編碼器，也就是說必須讓電機呈現(xiàn)飽和或理想的溫度梯度，這樣才能滿足控制需求。電動汽車電池組的供電電壓是固定的，為了讓電子電力裝置能夠發(fā)揮出良好的控制作用，可以通過設計來調節(jié)變壓器輸出電壓，讓電壓對應電力電子裝置和發(fā)電機的需求。

豐田THSⅡ對于電力電子裝置的應用非常具有代表性，裝載著“AtkinSon” 循環(huán)發(fā)動機的THSⅡ，再搭配交流電動機與動力調節(jié)裝置，使得電池組可以持續(xù)穩(wěn)定的輸出電壓，并且交由變壓器來調整。高壓電源電路，采取多種逆變器與14V蓄電池組成功率控制單眼，該單元將DSP控制器和保護電路集成一體。

2.控制策略分析

電力電子技術在混合動力電動汽車中的應用，還需要關注控制策略，當主要配件設計完成后，怎樣針對控制策略展開優(yōu)化變成了主要問題。為了符合電動汽車低排量、低油耗等特點，在汽車性能方面應該在保證正常運行的情況下，尋找一條最為科學的控制策略，讓混合動力電動汽車的發(fā)動機與電機得以分配到合理的功率，節(jié)約混合動力電動汽車的能源消耗，在最低排放下取得最為平穩(wěn)的駕駛感受。當前并聯(lián)式混合動力電動汽車在控制方面依舊存在不足，包括一些主流汽車制造企業(yè)的電動汽車控制策略仍然對應電池SOC和油門踏板、驅動功率、車速等，在一定范圍內限制發(fā)動機與電動機之間的轉矩，讓混合動力電動汽車的動輪驅動力矩得到滿足。在控制策略方面應用電力電子技術，可以有效解決相關控制問題，其中包括自由切換系統(tǒng)控制工作程式，此外還能讓多個動力源之間完成功率調配，想要讓電子電力技術在控制策略中發(fā)揮出最高性能，需要遵循以下三個原則。第一，混合動力電動汽車的整體車速以及功率消耗大于設定值后，由電力電子裝置自動轉換發(fā)動機模式，讓發(fā)動機為汽車提供功率，中止電機的工作。第二，混合動力電動汽車的整體車速和功率消耗若低于設定值，電力電子裝置令發(fā)動機維持待機，汽車呈純電動驅動模式。第三，當負荷過重時，電力電子裝置自動將控制系統(tǒng)轉換為混合工作模式，即電動機與發(fā)動機共同來驅動車輪，應對緊急加速或者高角度爬坡等駕駛情況。

結束語

隨著電子電力技術研究加深，已經(jīng)能夠兼容越來越多的受用器件，為混合動力電動汽車提供穩(wěn)定的控制與調節(jié)。當前商業(yè)電動汽車開始注重電力電子裝置的使用，并且充分肯定了電力電子技術對大功率電能的調節(jié)能力，所以電力電子技術的廣泛應用將會在汽車工業(yè)的未來得以驗證。隨著人們的環(huán)保意識的逐漸上升，綠色節(jié)能電動汽車將會得到更多消費者青睞，降低石油能源的使用，在提供可靠性能的同時，混合動力電動汽車還可以在低污染的情況下長時間駕駛，所以與之對應的電力電子技術也必將得到完善。

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