宋曉雯

（雅安職業(yè)技術學院，四川 雅安 625000）

近年來，各國對環(huán)境保護的重視程度日益加深，人們的節(jié)能環(huán)保意識也不斷提升?；旌蟿恿ζ嚥粌H可以減少燃燒消耗，降低污染，還具有傳統(tǒng)燃油車的技術優(yōu)勢，適用性較強?；旌蟿恿ζ嚳稍诎l(fā)動機、電動機等主要部件之間的實現(xiàn)能量的合理分配，有效提高了整車的運行效率。電控系統(tǒng)是混合動力汽車的關鍵，是整車性能的基本保證。

與其他類型的混合動力汽車相比，并聯(lián)式混合動力汽車可以實現(xiàn)電動機和發(fā)電機獨立驅動，也可采用油電混合動力進行驅動。借助混合動力電動系統(tǒng)，在燃油車上容易實現(xiàn)混合動力驅動，可以在驅動橋上直接加裝驅動電機。在車速不高，且車速變化不大時采用發(fā)動機驅動，在高速行駛或加速狀態(tài)下，采油混合動力驅動，增大扭矩。

1 混合動力電控系統(tǒng)功能需求

電控系統(tǒng)是混合動力汽車控制的關鍵，電控系統(tǒng)的運行狀態(tài)直接決定混合動力汽車系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。在進行混合動力電控系統(tǒng)設計時，必須滿足以下功能需求。

（1）電子控制單元通過傳感器控制加速踏板、制動踏板、離合器，接收傳感器傳輸?shù)男盘柌⑦M行計算和處理，操作車輛行駛。在進行電路設計時，應根據(jù)傳感器的類型進行區(qū)別配置，并根據(jù)性能要求做好芯片和引腳的配置。

（2）能夠按照要求完成混合動力系統(tǒng)各組成部分電路的構建。

（3）換向閥的管控是通過液壓混合動力和電液比例放大器之間的通訊關聯(lián)，控制和調整位移電液比實現(xiàn)的。

（4）建立總線通訊，實時收集發(fā)動機的各項運行數(shù)據(jù)，分析處理后對系統(tǒng)參數(shù)進行調整。如根據(jù)發(fā)動機工況，對發(fā)動機扭矩進行調整，使車輛能適應各類路況。

2 混合動力電控系統(tǒng)設計

混合動力汽車電控系統(tǒng)設計包括驅動電路、主控電路、輔助電路和系統(tǒng)保護電路等，總體設計示意圖如圖1所示。

圖1 混合動力電控系統(tǒng)硬件總體設計示意圖

2.1 電控系統(tǒng)單片機選型

為了確?；旌蟿恿﹄娍叵到y(tǒng)平穩(wěn)運行，本系統(tǒng)主控芯片選用飛思卡爾MC9S 12XDP512。電控單片機最小系統(tǒng)包括時鐘電路、上電復位電路、背景調試模式（Background Debug Mode, BDM）接口電路和單片機電源引腳抗干擾電路，每一部分控制系統(tǒng)部分功能，綜合發(fā)揮系統(tǒng)的整體功能。時鐘電路采用16 MHz石英晶體振蕩器，在工作過程中可通過輸出引腳晶振復位所有設備的時鐘輸入頻率。上電復位電路通過單片機輸出的復位信號，對電子控制單位進行控制。BDM接口電路可以將控制程序下載到微控制器，單片機電源引腳抗干擾電路可有效去除電源干擾信號，提高電控系統(tǒng)輸入和輸出信號的準確性。

2.2 電源電路設計

可靠穩(wěn)定的電源電路，是混合動力電控系統(tǒng)各部件功能正常發(fā)揮的基本保證。研究中選用轉向電源芯片，其工作溫度閡值區(qū)間較大，輸入電壓和輸出電流值不僅可滿足系統(tǒng)要求，還可最大限度地降低浪涌電壓系統(tǒng)電源的影響，有效提高了系統(tǒng)硬件的抗干擾性。

發(fā)電機工作過程中，電壓的變化會對電控系統(tǒng)工作產(chǎn)生影響，進而降低控制進度。電源電壓的變化幅度較大，最高可達到30 V，已經(jīng)超出了單片機轉換過程中可以測量的電壓變化幅度。為了降低電源對系統(tǒng)工作的干擾，將電壓轉換為0 V～5 V后，然后輸入單片機接口進行進一步測試，測試電路如圖2所示。

圖2 電源測試電路

2.3 輸入信號調理電路設計

開關量信號調理電路的功能是配合電控系統(tǒng)控制各組成部分的啟動、空擋等，為了抵抗外部干擾，在應用RC低通濾波器的基礎上，還可實現(xiàn)在開關環(huán)節(jié)對強脈沖干擾信號進行濾除。此外，開關量信號調理電路還通過應用光電隔離策略降低信號干擾，通過單向傳輸?shù)姆绞?，使信號采集和調理電路分開工作，有效防止干擾信號傳入，有效提高輸入信號的質量。

模擬量信號調理電路是對系統(tǒng)內部的電壓和電流模擬信號進行分析和處理，對蓄能器壓力、制動和加速等信號進行控制。通過分析各類傳感器傳輸回來的模擬信號，分析系統(tǒng)各部件的工作狀態(tài)，調理后滿足混合動力汽車的起步、停車以及加速行駛要求。脈沖信號調理電路主要是對速度和電機傳感器輸入的脈沖信號進行分析和處理，濾除高頻干擾信號，經(jīng)削波測量信號處理、信號放大后脈沖信號的性能進行分析。

2.4 執(zhí)行電路設計

執(zhí)行電路是將控制信號傳輸?shù)交旌蟿恿﹄娍叵到y(tǒng)各個主要部件，控制各部分正常工作。執(zhí)行電路通過智能低壓側開關及單片機的通信接口控制系統(tǒng)各主要部件，智能低壓側開關可在短時間內控制各部件的開關。

3 混合動力電控系統(tǒng)功能測試

3.1 測試設備

混合動力電控系統(tǒng)核心控制裝置主要包括控制器、儲能單元、控制板、電腦。電控系統(tǒng)功能測試試驗臺主要包括控制平臺、發(fā)動機控制執(zhí)行器、測量傳感器、循環(huán)水冷卻系統(tǒng)等，傳感器主要包括溫度傳感器、壓力傳感器、速度傳感器?；旌蟿恿﹄娍叵到y(tǒng)功能測試試驗主要包括發(fā)動機起動控制和再生制動控制試驗。

3.2 發(fā)動機起動控制試驗

發(fā)動機起到控制試驗分兩次進行，兩次液壓起動試驗結果如圖3和圖4所示。

圖3 第一次液壓起動試驗結果

首次啟動時蓄能器還沒有儲存足夠的壓力，發(fā)動機起動主要為液壓起動，啟動后控制系統(tǒng)通過釋放蓄能器壓力驅動馬達運轉，開展試驗工作。發(fā)動機起動后，蓄能器的壓力變化是連續(xù)的，不是間斷的，蓄能器壓力經(jīng)歷了一個不斷下降的變化趨勢。

圖4 第二次液壓起動試驗結果

分析圖4所示試驗曲線，可以得出蓄能器的壓力下降呈現(xiàn)連續(xù)、均勻的趨勢，處于一個穩(wěn)定的狀態(tài)。這說明控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)精確控制，根據(jù)發(fā)動機工作需要合理控制蓄能器壓力。綜合分析上述兩次液壓起動試驗曲線變化趨勢，平均啟動時間滿足設計要求，說明混合動力電控系統(tǒng)可以及時平穩(wěn)的啟動發(fā)動機。

3.3 再生制動控制試驗

混合動力電控系統(tǒng)再生制動控制試驗開展前，首先設定測功機轉速為600 r/min，安全閥和蓄能器充氣壓力值分別為21 MPa和12 MPa。由于再生制動控制試驗過程中，發(fā)動機不會噴油，動力主要來源于測功機，驅動液壓泵工作。再生制動控制試驗也分兩次進行，兩次試驗結果如圖5和圖6所示。分析圖5和圖6試驗曲線變化情況，兩次試驗各試驗參數(shù)均滿足設計要求，說明混合動力電控系統(tǒng)可以滿足車輛動力需求。

圖5 第一次再生試驗結果

圖6 第二次再生試驗結果

4 結語

與傳統(tǒng)的燃油車相比，混合動力汽車具有明顯的技術優(yōu)勢，而電控系統(tǒng)是車輛正常運行的基本保障?；旌蟿恿﹄娍叵到y(tǒng)首先應做好各組成部分電路的構建，按照要求布設傳感器，建立總線通訊，及時收集發(fā)動機和電動機運行過程中的各項數(shù)據(jù)，精確掌握車輛的運行狀態(tài)。為了保證混合動力電控系統(tǒng)高效運行，根據(jù)系統(tǒng)需要合理選配單片機，進行主控電路、執(zhí)行電路、電源電路和信號輸入電路的設計。為了準確確定混合動力 電控系統(tǒng)的功能，分別在試驗臺對發(fā)動機起動控制和再生制動控制開展試驗，得出系統(tǒng)各參數(shù)均達到了設計要求，電控系統(tǒng)可以滿足混合動力汽車動力需求。