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丰田THS-II混合动力核心控制策略介绍(二)
来源:本站整理  作者:佚名  2021-06-27 09:36:51

1.转换器控制
    根据MG1和MG2的工作情况,增压转换器将直流电压201.6V的HV蓄电池公称电压最高升至直流电压650V。转换器也可将MG1和MG2产生的电压从直流电压650V(最高电压)降至直流电压201.6V以对HV蓄电池充电。
2.升高电压的优势
    由于“电功率=电压X电流”,因此可使用高压提高功率输出以驱动车辆。同时,为使功率相同,可使用较高的电压和较小的电流。从而,减少电路以热能的形式损失能量并使逆变器更为紧凑。假使电压升高一倍,如果电流恒定,则功率升高一倍。如果功率相同,电流可降低一半,则由于电路发热而导致的能量损失降低75%。同时,可使逆变器更为紧凑,即:[热值」:[电流的平方]x[电阻]。
    如图23所示,转换器由带内置式IGBT的增压IPM、电抗器和高压电容器组成。使用2个IGBT,一个用于升压,一个用于降压。电抗器是抑制电流变化的零部件,电抗器将试图稳定电流,通过利用这些特征可升压和降压。高压电容器存储升高的电压,并为逆变器提供稳定的升高的电压。
3.可变电压系统升压工作的原理
    如果MG1请求大扭矩以起动发动机或由于驾驶员加速请求,MG2请求大扭矩,则将HV蓄电池电压升至最高650V。升压工作时,通过占空控制IGBT(用于升压)的通断时间,可调节升高的电压。如图24所示,当IGBT(用于升压)导通,电抗器通过HV蓄电池构成回路,使HV蓄电池电压(直流201.6V的公称电压)电流流向电抗器为其充电,由于电抗器的感抗会使电抗器的两端电压平衡需要一定的时间,从而达到抑制电流变化的效果,由此,使电抗器存储了电能,虽然这个时间很短。根据楞次定律,当电抗器内的电流增大时会受到阻碍,感抗和HV蓄电池电压是固定的,那么当IGBT(用于升压)导通时间满足了产生最高650V感应电动势的要求时就会被截止。如图25所示,在流过电抗器的电流被截止时,根据楞次定律,电抗器内的电流减小也会受到阻碍,在电抗器内电流消失的过程中,电抗器产生电动势(电流持续从电抗器流出),该电动势使电压升至最高电压直流650V,在电抗器产生电动势的作用下,电抗器中流出的电流被与IGHT(用于降压)并联的二极管导通使增压后的电压流入逆变器和电容器。持续执行此操作,可将电压存储在高压电容器内,从而可产生稳定电压。当IGBT(用于升压)再次接通,使Hv蓄电池的电压再次为电抗器充电。与此同时,通过释放电容器中存储的电能(最高电压为直流650V),持续向逆变器提供稳定的升高的电压。
 
4.可变电压系统降压工作的原理
    如图26所示,从逆变器过来的最高电压直流650V经过导通的IGBT(用于降压),电抗器右端被施加最高电压直流650V电压。电抗器的自感作用使其左端的电压不会与右端的电压同步升到650V,当IGBT(用于降压)的导通时间满足了产生201.6V的感应电动势的要求时就会被截止。如图27所示,当IGBT(用于降压)截止时,电抗器左端有201.6V的感应电动势产生,HV蓄电池连同并联的电容器一并被充电,通过与IGBT(用于升压)并联的二极管导通构成的回路,电抗器完成放电。当IGBT(用于降压)再次导通时,电抗器开始充电的瞬间相当于该回路的截断状态,这时与HV蓄电池并联的电容器会持续的对HV蓄电池提供充电。精确的控制IGBT(用于降压)的通断时间,可让电抗器左端产生略高于201.6V的Hv蓄电池充电电压。与Hv蓄电池并联的电容器和逆变器侧的电容器都是起到了储存能量和滤波的作用。
 

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