中心議題：

• 混合動力電動汽車的傳動係統的基本特性
• 混合動力電動汽車的係統結構圖及其工作原理
• 矢量變頻器功能參數設置及其說明

解決方案：

• 能源供給係統
• 電氣驅動係統
• 機械傳動係統

hunhedonglidiandongqicheshizhiyixudianchizuzuoweidongliyuan
，yongdiandongjihefadongjiqudongchelunxingshidiandongjibupaifangyouhaiqitibingqiehefadongjihunhequdongkeyidadajianshaoyouhaiqitidepaifangliang。

目前城市大氣汙染總量的半數以上來自燃油汽車尾氣，從大氣環保出發，自20世紀60年代開始，以電力電子為基礎的電氣傳動技術的進步
，為混合動力電動汽車的開展提供了先進的物質基礎；機ji電dian一yi體ti化hua技ji術shu的de興xing起qi與yu發fa展zhan，為wei燃ran油you汽qi車che這zhe一yi典dian型xing的de機ji械xie產chan品pin向xiang機ji電dian一yi體ti化hua方fang向xiang演yan變bian提ti供gong了le十shi分fen豐feng富fu的de技ji術shu經jing驗yan混hun合he動dong力li電dian動dong汽qi車che的de機ji電dian一yi體ti化hua配pei置zhi模mo式shi

，控kong製zhi方fang法fa
，還hai處chu在zai百bai花hua齊qi放fang的de階jie段duan，既ji不bu成cheng熟shu，也ye未wei定ding型xing為wei了le保bao證zheng混hun合he動dong力li電dian動dong汽qi車che和he諧xie有you序xu發fa展zhan，國guo家jia已yi創chuang造zao了le一yi個ge良liang好hao的de政zheng策ce環huan境jing
、市場環境和消費環境
，因為發展混合動力電動汽車對節約能源、緩解環境汙染具有重要意義
，並且汽車工業是耗油大戶，目前我國汽車工業的耗油量占石油消耗的1/42004年，我國產油1.7億噸，進口突破1億，石油消耗量占世界石油消耗量近20%

，但GDP隻占世界GDP的4%
，zaizhezhongqingkuangxia
，fazhanqudairanyouxingjiaotonggongjudehunhedonglidiandongqicheduiwoguojingjiheshehuidekechixufazhanzhiguanzhongyaolingwai，qicheyedefazhangeihuanjingbaohudailaibijiaodadeyali
，hunhedonglidiandongqichefeiqipailiangshaozhiyoushao，zaoyinwuranhenxiao，fazhanhunhedonglidiandongqichekedadajianqinghuanjingwuranfangmiandeyalipuchuanPI7000矢量控製變頻器已成功應用到混合動力環保、節能型電動汽車係統中，已通過長期的各種試驗與檢驗

，現已在澳門的公路上穩定行駛，達到了環保、節能的效果。

混合動力電動汽車的傳動係統

汽車是一種在陸地露天運行
、結構緊湊、具有車載能源的走行機械，工礦複雜既要能適應高速飛弛
、又要能頻繁起製動
、上下坡快速超車緊急刹車；既要能適應雪天、雨天、盛夏嚴冬、雪(xue)後(hou)灑(sa)鹽(yan)等(deng)惡(e)劣(lie)天(tian)氣(qi)條(tiao)件(jian)
，又(you)要(yao)能(neng)承(cheng)受(shou)道(dao)路(lu)的(de)顛(dian)簸(bo)振(zhen)動(dong)，還(hai)要(yao)保(bao)證(zheng)司(si)乘(cheng)人(ren)員(yuan)的(de)舒(shu)適(shi)與(yu)安(an)全(quan)混(hun)合(he)動(dong)力(li)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)的(de)核(he)心(xin)，是(shi)要(yao)用(yong)變(bian)頻(pin)器(qi)控(kong)製(zhi)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)係(xi)統(tong)取(qu)代(dai)其(qi)機(ji)械(xie)據(ju)推(tui)進(jin)係(xi)統(tong)，用(yong)電(dian)池(chi)代(dai)替(ti)汽(qi)油(you)作(zuo)為(wei)車(che)載(zai)能(neng)源(yuan)，在(zai)實(shi)現(xian)零(ling)排(pai)放(fang)或(huo)少(shao)排(pai)放(fang)的(de)前(qian)提(ti)下(xia)，滿(man)足(zu)燃(ran)油(you)汽(qi)車(che)各(ge)項(xiang)性(xing)能(neng)

、價格指標的要求據此可將混合動力電動汽車傳動係統歸納為以下幾點：

（1）基速以下大轉矩以適應快速起動、加速、負荷爬坡

、頻繁起停等要求，基速以上小轉矩
、恒功率、調速範圍寬以適應最高車速和公路飛弛超車等要求
，上述要求可通過PI7000矢量變頻器功能參數的簡單設置即可實現。

（2）整個轉矩/轉速運行範圍內的效率最優化、以謀求電池一次充電後的續弛距離盡可能長一輛燃油汽車帶50kg汽油約可行駛700km，如改裝為帶400kg鉛酸電池的混合動力電動汽車，則隻能行駛100km最近報導，采用最新研製的燃料電池可達到450km開發比能量更高的新型電池是最根本的解決辦法，但降低電氣傳動係統的損耗也是重要的一環，使用PI7000矢量變頻器控製電動機，可達到高效節油
、節能。

（3）電動機及電控裝置結構堅固
、體積小
、重量輕、免維修或少維修、抗顛簸振動PI7000矢量變頻器將PLC及信號裝置等集成到一體。

（4）操縱性能符合司機駕駛習慣，運行平穩、乘坐舒適，電氣係統換效保障措施完善例如，當電壓命令信號線、電dian流liu反fan饋kui或huo速su度du傳chuan感gan器qi線xian斷duan或huo短duan路lu時shi，可ke能neng引yin起qi振zhen幅fu達da正zheng負fu最zui大da輸shu出chu轉zhuan矩ju的de振zhen蕩dang必bi須xu具ju備bei能neng及ji時shi發fa現xian此ci類lei事shi故gu的de措cuo施shi
，並bing在zai一yi旦dan發fa現xian事shi故gu時shi，立li刻ke切qie斷duan電dian動dong機ji的de電dian源yuanPI7000矢量變頻器和PLC配合使用，具有快速的過流
、過載、過壓、PG線(xian)斷(duan)等(deng)多(duo)種(zhong)保(bao)護(hu)功(gong)能(neng)，一(yi)旦(dan)保(bao)護(hu)立(li)即(ji)停(ting)止(zhi)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)，司(si)機(ji)按(an)複(fu)位(wei)按(an)鈕(niu)即(ji)可(ke)複(fu)位(wei)恢(hui)複(fu)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)，司(si)機(ji)可(ke)通(tong)過(guo)觸(chu)摸(mo)屏(ping)非(fei)常(chang)直(zhi)觀(guan)地(di)監(jian)視(shi)電(dian)池(chi)電(dian)量(liang)
、運行轉速、工作電流等，司機也可通過觸摸屏查詢故障時的電流

、頻率、電壓及故障時的狀態等，操作及排除故障方便快捷。

混合動力電動汽車的係統結構圖及其工作原理

工作原理：混合動力係統主要有能源供給係統、電氣驅動係統和機械傳動係統三大部分組成。

（1）能源供給係統：由動力電池組
、發動機一直流發電機組組成。
（2）電氣驅動係統：由變頻器和電動機組成。
（3）機械傳動係統：將內燃機和電動機的機械輸出通過離合器和減速器送給輪軸。

如(ru)果(guo)電(dian)池(chi)組(zu)電(dian)量(liang)不(bu)足(zu)，則(ze)啟(qi)動(dong)發(fa)動(dong)機(ji)通(tong)過(guo)直(zhi)流(liu)發(fa)電(dian)機(ji)給(gei)蓄(xu)電(dian)池(chi)組(zu)充(chong)電(dian)，以(yi)保(bao)證(zheng)有(you)足(zu)夠(gou)的(de)能(neng)源(yuan)供(gong)給(gei)變(bian)頻(pin)器(qi)控(kong)製(zhi)電(dian)動(dong)機(ji)通(tong)過(guo)減(jian)速(su)器(qi)及(ji)差(cha)動(dong)齒(chi)輪(lun)驅(qu)動(dong)前(qian)（或後）輪軸
，內燃發動機通過自動離合器與電動機同軸安裝（如圖1所示）在車輛起動時或在市區內行駛時
，隻由蓄電池組通過變頻器向電動機供電，即純電動驅動；在公路上行駛時，離合器接通
，由內燃發動機負現驅動輪軸，此時電動機作為發電機運行，通過變頻器給電池補充充電
；高速重負載行駛時，電動機與內燃發動機同時驅動輪軸，即混合驅動，以提高驅動功率，實現了節能環保。

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電動機控製係統

1 電動機控製係統的組成

圖2示出係統示意思圖


（1）蓄電池：給變頻器提供DC336V直流電。

（2）變頻器及PLC：信號控製並且給三相異步電動機調速及保護電動機過流、過載、過壓等。

（3）三相異步電動機及速度傳感器：實現矢量控製，通過減速器及差動齒輪驅動前後或後輪軸。

（4）減速器及輪軸
、車輪：實現汽車前進
、後退、停止等功能。

2 PI7000矢量變頻器主回路結構圖及其主元器件選擇

（1）工作原理：蓄電池給電解電容充電，使直流母線電壓保持恒定336V左右
，充電電阻R為限流電阻，限製剛上電瞬間的大的充電電流的衝擊
；電源板工作後，通過延時電路使接觸器吸合，限流電阻被短接IGBT並bing聯lian使shi用yong構gou成cheng上shang下xia橋qiao臂bi，即ji為wei逆ni變bian器qi部bu分fen，將jiang直zhi流liu電dian轉zhuan變bian為wei可ke變bian的de三san相xiang交jiao流liu電dian作zuo為wei三san相xiang異yi步bu電dian動dong機ji的de輸shu入ru工gong作zuo電dian源yuan當dang有you大da的de短duan路lu電dian流liu時shi，保bao險xianFU斷開起保護主元器件作用
；當直流母線有高的尖峰電壓時
，吸收電容C將尖峰電壓吸收，防止主元器件因過壓擊穿或頻繁跳保護，如圖3所示


（2）元器件的選擇根據三相異步電動機的功率為90kW，額定電流為340A，額定電壓為220V，額定頻率為37.5Hz，最高頻率140Hz，固選逆變器件IGBT為1200A/600V
，儲能電解電容為6個4700μF/450V，並聯在高壓直流母線兩端
，保險為600A；每個IGBT的PN端並聯兩個3μF/600A的吸收電容。

3 PI7000矢量變頻器控製板接線示意圖及其說明

控製過程說明：司機腳踩油門
、換檔
、腳刹、倒車等的操作的狀態
，其所對應的數字或模擬信號傳送到PLC中，PLC通(tong)過(guo)程(cheng)序(xu)處(chu)理(li)
，再(zai)將(jiang)所(suo)需(xu)信(xin)號(hao)傳(chuan)送(song)到(dao)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)控(kong)製(zhi)板(ban)的(de)接(jie)線(xian)端(duan)子(zi)，對(dui)變(bian)頻(pin)器(qi)進(jin)行(xing)自(zi)動(dong)控(kong)製(zhi)，變(bian)頻(pin)器(qi)按(an)照(zhao)所(suo)設(she)定(ding)的(de)功(gong)能(neng)參(can)數(shu)實(shi)現(xian)相(xiang)應(ying)的(de)功(gong)能(neng)變(bian)頻(pin)器(qi)采(cai)用(yong)矢(shi)量(liang)轉(zhuan)矩(ju)控(kong)製(zhi)
，滿(man)足(zu)汽(qi)車(che)係(xi)統(tong)的(de)低(di)頻(pin)大(da)轉(zhuan)矩(ju)輸(shu)出(chu)

、高速動態特性，使三相異步電動機帶動輪軸快速


、平滑的起動、運行
、停止（沒有衝擊力），半坡起動力矩可以達到200%
，達到混合動力電動汽車的設計要求，如圖4所示


PI7000矢量變頻器功能參數設置及其說明

表1示出變頻器參數設置及其說明

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PI7000矢量變頻器在混合動力電動氣車係統中的調試步驟

1 實驗室調試

（1）空載測試

將直流311V接入變頻器的輸入端，設置相應的功能參數，運行至50Hz
，用整流式指針萬用表測三相輸出電壓正常；鍵盤監視的直流母線電壓值與用萬用表實測的值一致，否則通過修改功能參數L01進行校正。

（2）帶載測試

待dai機ji狀zhuang態tai
，將jiang電dian機ji的de輸shu入ru線xian接jie至zhi變bian頻pin器qi的de輸shu出chu端duan，無wu誤wu後hou上shang電dian頻pin率lv一yi點dian點dian升sheng至zhi滿man頻pin
，用yong萬wan用yong表biao測ce試shi三san相xiang輸shu出chu電dian壓ya是shi否fou平ping衡heng，用yong嵌qian流liu表biao測ce電dian機ji的de三san相xiang輸shu出chu電dian流liu是shi否fou平ping衡heng，觀guan察cha鍵jian盤pan各ge監jian視shi：輸出頻率

、輸出電流、輸出電流百分比
、電機轉速、IGBT溫度等是否有異常
；調整功能參數L01，將輸出電流百分比調準，即變頻器輸出的電流與鍵盤監視的電流相一致；調整電源板上的參數位R35
、R37，使變頻器達到2.6倍的額定電流時跳過流保護斷電，將速度傳感器的接線與變頻器的PG卡端子一一對應接好。

（3）電機參數測量

上電將功能參數b13設為有效，變頻器即開始自動測量電機的定子電阻
，轉子電阻，電機漏感，電機勵磁電感等參數並自動存儲到b05-b09中。

（4）PG的方向確定

設置功能參數：F01設為2
，即帶PG的矢量控製模式
；F02設為5Hz，即給定頻率為5Hz，F09設為5S，即加速時間為5S
，F10設為5S
，即減速時間為5S然後手動運行，如果電機可以正常運行到5Hz
，表示b12PG旋轉方向設定正確；如果電機隻能運行在1Hz以下
，表示PG旋轉方向需要通過b12進行校正。

（5）電機方向確定

給定正轉運行命令
，如果電機正傳，表示電機方向設定正確；如果電機反轉，表示電機方向與命令方向相反
，需要更改端子的命令，將FWD和REV的接線端子對調。

（6）上述測試如有異常，立即查找原因並排除故障。

2 動態調試

（1）檢查變頻器在汽車係統中的接線無誤後
，方可上電調試

（2）空車調試

司機將檔位掛在D檔（即高速檔）
，腳踩油門，對汽車進行前進、倒退、平穩運行、拐彎運行
、停止操作，用鍵盤將功能參數F09、F10加減速時間逐漸減小

，使其能夠快速起動而沒有衝擊力又不跳保護即可。

（3）汽車加載調試

將汽車中放滿裝滿水的桶、模擬乘客司機將檔位掛在D檔
，腳踩油門
，對汽車進行前進
、倒退

、平穩運行
、拐彎運行
、爬坡運行操作，監視變頻器鍵盤看是否跳過流、過壓保護
；如果跳過流保護，將功能參數C04給定轉矩逐漸提高，C05給定勵磁逐漸降低
，S曲線加速起始段F18逐漸提高
；如果跳過壓保護，將功能參數L13變頻器過壓保護點逐漸提高
，不要超過400V（電解電容耐壓為450V），S曲線減速起始段F19逐漸提高司機將檔位掛在L檔（即低速檔

，半坡起動時掛此檔）
，重複上述操作及調試注：修改變頻器參數時
，需告訴司機掛空檔。

（4）汽車路試

上述調試沒有異常後，司機駕駛汽車到各站點模擬試驗

，每天3-4次通過鍵盤觀察各監視是否有異常
，並做好記錄。

（5）上述調試試驗如有異常，立即查找原因並排除故障PI7000矢量變頻器的故障與異常處理，可見表2



普傳PI7000矢shi量liang變bian頻pin器qi在zai混hun合he動dong力li電dian動dong氣qi車che係xi統tong中zhong的de轉zhuan矩ju控kong製zhi的de應ying用yong
，不bu但dan節jie能neng而er且qie環huan保bao經jing過guo不bu斷duan的de試shi驗yan，不bu斷duan的de改gai進jin軟ruan件jian，現xian已yi具ju有you質zhi量liang可ke靠kao，性xing能neng穩wen定ding，調tiao試shi方fang便bian
，抗kang幹gan擾rao能neng力li強qiang，維wei護hu簡jian單dan等deng優you點dian
，用yong戶hu非fei常chang滿man意yi，混hun合he動dong力li電dian動dong汽qi車che係xi統tong采cai用yong變bian頻pin器qi調tiao速su技ji術shu值zhi得de推tui廣guang。