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详解伊顿单轴并联式气电混合动力系统
来源:本站收集  作者:佚名  2014-07-12 07:16:53

    本文以中通CK6105PHENV客车为例,详细分析其安装的伊顿单轴并联式气电混合动力系统。

    1.伊顿单轴并联式气电混合动力系统的组成
    气电混合动力客车是指利用天然气为单一燃料的发动机(压缩天然气CNG或液化天然气LNG)作为主动力源,电动机驱动作辅助动力源,通过动力祸合装置实现混合动力输出的客车。
    中通客车安装的伊顿单轴并联式气电混合动力系统主要由CNG燃气发动机、离合器及电控离合器执行器、ISG电动机(Integrated Starter and Generato一集成式起动机和发动机,简称ISG电动机)及电动机控制器、AMT变速器(Automatic Manual Transmission,简称AMT变速器)及AMT电控单元(TECU)、高压锂电池组、混合动力电控单元(HCU),AMT操纵面板、组合仪表等组成(图1)。

    1.1 CNG燃气发动机
    中通CK6105PHENV客车配套的发动机为玉柴生产的型号为YC6J210N-40 CNG燃气发动机,该发动机安装了美国E-controls公司的电控系统,发动机ECU对压缩天然气的供给量进行精确控制,并通过宽域型氧传感器(UEGO)实时监测废气中的氧含量,ECU根据氧传感器的反馈信息,适时修正CNG供给量,实现对可燃混合气月标空燃比的闭环控制(稀混合气燃烧);另外,ECU还对点火系统(单缸独立点火)、增压系统进行控制。
    1.2离合器及电控离合器执行器
    中通CK6105PHENV客车安装的离合器采用了传统离合器的传动机构,但其操纵机构由电控离合器执行器代替,离合器为燃气发动机与ISG电动机的动力祸合装置。
   (1)离合器。离合器的传动部分包括离合器片、膜片式离合器压盘总成、分离轴承、分离拨叉及分离拨叉轴,上述结构与传统离合器类似,但分离拨叉轴的运动由电控离合器执行器来控制,因此,取消了离合器踏板。离合器片的直径为365 mm,离合器的类型为膜片弹簧式离合器(图2)。

   (2)电控离合器执行器(图3)。电动离合器执行器安装在离合器壳体最下部,与分离拨叉轴花键连接,电动离合器执行器包括无刷永磁电动机、电路板、位置传感器、行星齿轮机构及电磁锁止机构,由混合动力电控单元通过CAN总线控制。

    通过电控离合器执行器换挡电动机的转角变化可以实时检测离合器片的磨损情况,当磨损量超过3 mm时,系统会有相应的故障代码存储并且故障指示灯点亮。
    电控离合器执行器上有2个连接器:3端子连接器和8端子连接器,其中,3端子连接器连接蓄电池常电源及搭铁,8端子连接器分别接混合动力电控单元的CAN线(CAN-H、CAN-L)、发动机转速信号(信号正、信号负)及点火开关ON信号(另外3个端子未使用)。

    1.3 ISG电动机及电动机控制器
   (1)ISG电动机。中通CK6105PHENV客车安装的ISG电动机为三相永磁同步电动机,安装在离合器与AMT变速器之间,电动机轴的两端有内花键孔。通过中间连接轴将离合器与ISG电动机机械连接。中间连接轴前后两端有外花键,其前端外花键轴插入离合器片的花键孔中,后端外花键轴与ISG电动机的前端内花键孔连接,ISG电动机的后端内花键孔与AMT变速器的输入轴的外花键连接。
    ISG电动机最大输出功率为65 kW、最大转矩为500 N·m、额定转速为2 500 r/min,发电模式下,最大可产生500V的三相交流电。
    ISG电动机上有3个连接器:高压连接器(U、V、W三相)、电动机温度传感器(负温度系数)连接器、旋转变压器(简称旋变器或相位传感器),并有2个冷却液的管接头(进液口、出液口)。
    温度传感器的作用是实时监测电动机的温度,并将信号提供给电动机控制器。旋变器的作用是精确测量ISG电动机转子的位置及转速并将信号提供给电动机控制器,用于对ISG电动机的相序进行精确控制,实现对电动机的转速、转矩控制,以及电动机驱动及发电的转换。旋变器由转子及三组定子线圈组成,其转子随电动机同步旋转,三组定子线圈分别为励磁绕组(直流励磁)、正弦绕组及余弦绕组。旋变器接头共有6个端子,与电动机控制器连接。
   (2)电动机控制器。电动机控制器也称为逆变器,安装在车辆右侧后部的专用舱内(图4),其主要作用是连接高压锂电池组与ISG电动机;把高压铿电池组的高压直流电转换成高压交流电,并实现对ISG电动机转速及转矩的控制;将制动时ISG电动机发出的高压交流电转换成高压直流电对高压铿电池组充电;通过CAN总线,按混合动力电控单元(HCU)的指令,实时监控整个高压系统。

   (3)ISG电动机及电动机控制器的冷却液散热系统。中通单轴并联式气电混合动力系统的客车采用了两套散热系统:发动机散热系统及混合动力专用散热系统。设置混合动力专用散热系统主要目的是给ISG电动机及电动机控制器散热。混合动力的专用散热系统如图5所示。

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