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在2009年日本國內(nèi)新車銷量中，豐田“普銳斯（Prius）”以超過20萬輛的業(yè)績高居榜首，如今HEV已完全成為大眾型汽車。HEV通過充分利用馬達，大大改善了發(fā)動機汽車起動及減速時的能耗和尾氣排放等缺點，同時還解決了EV存在的行駛距離和充電時間等問題。本文將對HEV系統(tǒng)的種類及特點進行介紹。 混合動力車（HEV）系統(tǒng)完美融合了發(fā)動機汽車和電動汽車（EV）的技術，對EV采用的馬達及電池技術進行了充分利用。EV盡管從汽車黎明期就已出現(xiàn)，并在1900年以前達到了實用水平，但迄今為止一直未能實現(xiàn)全面普及。 在第二次世界大戰(zhàn)后的汽油緊缺時期，EV作為替代能源汽車開始在日本上市。1949年日本國內(nèi)EV產(chǎn)量達到3299輛，占到當時日本汽車保有量的3％。但是，隨著發(fā)動機汽車的改進以及加油站的普及，EV的勢頭開始在日本逐漸衰退。 之后，汽車業(yè)界從1971年起將EV定位于環(huán)保汽車展開了開發(fā)。當時日本的通商產(chǎn)業(yè)省工業(yè)技術院利用大型項目制度（由汽車、電機及電池廠商參加）啟動了EV的研發(fā)，眾多汽車廠商及部件廠商投入了極大的精力。但在1980年以后，隨著發(fā)動機汽車尾氣凈化技術的進步，EV再次消失了蹤影。 在20年過后的1990年，美國加利福尼亞州制定了尾氣排放規(guī)定“ZEV法案”（零排放車輛法）。當時，除了EV以外，沒有任何一種汽車能夠達到這一規(guī)定，因此EV的開發(fā)再一次被啟動。 ZEV法案的實施時間為1998年，由于必須要銷售規(guī)定比例的EV，因此各公司開始奮力開發(fā)。但是該規(guī)定并未按期實行，最終以數(shù)年的限量生產(chǎn)而告終。 采用EV要素技術的HEV 如上所述，EV存在行駛距離、充電時間及成本方面的課題，迄今只在叉車等特定用途領域?qū)崿F(xiàn)了普及。 而解決了EV的上述課題，燃效比發(fā)動機汽車出色且實現(xiàn)了低排放的汽車就是1990年下半年面市的HEV。豐田于1997年上市了“普銳斯（Prius）”，本田也于1999年推出了“Insight”。 這些HEV采用了為符合ZEV法案而開發(fā)的EV要素技術。尤其是鎳氫充電電池，在1996年實用化的豐田“RAV4EV”及本田“EV PLUS”上得到了采用。由于有助于延長EV的持續(xù)行駛距離，因此即使說HEV沒有鎳氫充電電池就無法實現(xiàn)也不為過。另外，不僅是電池，為EV開發(fā)的使用稀土類磁鐵的永久磁鐵（PM）式同步馬達也為HEV性能的提高做出了貢獻。 在介紹HEV的系統(tǒng)之前，先來談談為符合ZEV法案而開發(fā)的EV。圖1列出了豐田RAV4 EV的系統(tǒng)構成。該系統(tǒng)根據(jù)油門傳感器檢測的踩入量，由EV·ECU（電子控制單元）控制逆變器，驅(qū)動行駛馬達。馬達采用永久磁鐵式馬達。 
圖1：豐田“RAV4 EV”的系統(tǒng)構成 1996年實用化的、配備鎳氫充電電池的EV。 驅(qū)動馬達的電池采用288V鎳氫充電電池，通過用電池ECU和EV·ECU監(jiān)測充放電狀態(tài)來隨時計算行駛時的剩余容量。為電池充電時利用車載充電器通過交流200V商用電源進行。以下將驅(qū)動行駛馬達的高電壓充電電池稱為主電池，將輔助驅(qū)動用充電電池稱為12V電池。 在EV行駛控制中，根據(jù)油門開度、制動信號、檔位及車速等信息，利用驅(qū)動扭矩圖來決定所需要的車輛驅(qū)動扭矩。由EV·ECU的車輛控制部向馬達控制部發(fā)出扭矩指令，通過PWM（脈沖寬度調(diào)制）信號向逆變器傳輸指令。馬達控制采用加速或正常行駛時用作電動機、減速時用作發(fā)電機的方式（圖2）。（未完待續(xù)：特約撰稿人：山田好人，電裝EHV機器事業(yè)部 主席部員）
圖2：EV的行駛控制 根據(jù)油門開度及制動信號等，決定車輛驅(qū)動扭矩。 |
