开启甜蜜的混合动力

技术分类: 电子/测试    来源:设计创新  发表时间:2006-09-04
    在汽车电子电路设计中,300V、500V,甚至650V的高电压能够提供更高的燃油效率,更高的可靠性,也给用户使用上带来了新的好处。
  狂怒的雷暴破坏了你家中的电源,并且你有20磅的牛奶、鸡蛋和肉放在冰箱里。这时你该怎么办?
  如果你的汽车上有110V的交流电源,那么你可以取出食物,放在插在汽车上的便携式冰箱中,这样食物就能多保存几天。随着越来越多的混合动力车辆进入市场后,尤其是在高电压的电路设计架构中,这些设想将很快变成现实。电力驱动装置支持300,400,500甚至600V的电压,这种新型的混合动力车辆与目前的传统车辆相比,能够提供更多的辅助电力,并为大量诱人的新特征敞开大门。有些车辆上带有足够多的电力,以至于它们允许卡车司机开着空调睡觉而不用使他们的发动机空转。它们将作为SUV的电动助力转向系统的开启者。他们允许承包工人使用一些动力工具以及户外人员使用电暖器。它们还允许汽车制造商添加预热催化剂作为新的诱人的特征,这样可以大大减少汽车启动时排放的废气。它们甚至还可以作为未来技术发展的基础,例如驾驶系统的发展和线控制动技术的发展。
  Delphi
Corp公司先进传动和电力电子的首席工程师A. J. Lasley说,“当你的汽车上是高电压的电路架构时,它将会给你带来很多种可能。这就是混合动力系统给市场带来了各种好处的其中一种。”

在过去的很多年里,我们一直设想能将各种设计整合在一起。这是因为我们要想方设法去满足客户的需求,即使客户自己还都没有意识到它们。
  实际上,Ford的Escape Hybrid已经装上了330V的电力驱动装置,这使得它大大领先几年前提出的42V电力驱动车辆,并远远超越了目前传统的12V车辆。同样的,Toyota的Prius制造出了500V电力驱动装置,即将制造的Lexus 混合动力SUV承诺650V的电力驱动装置。这些高压驱动装置获得汽车工程师们青睐的原因只有一个:动力。Escape的330V电力驱动装置使得Ford的工程师们可以赋予他们2.5kW的辅助电力系统,比目前传统车辆的可利用的电力超出60%。而这可能仅仅只是对将要到来的一个小小的体验。一些工程师们正在讨论在几年内实现8,10甚至20kW的辅助电力系统。


Ford Escape hybrid使用330V电力驱动,同时还有2.5kW 的辅助电力,
比目前传统的12V 车辆要多出60%。

  Ford Motor公司混合动力系统的经理Tom Watson说,“在未来车辆中,它上面的电力系统将能够允许使用功率从8到10千瓦的附件。”他还说,“我们假如要把设计组装起来,还需要几年的时间,因为我们希望有足够的电力使每一个消费者都满意,没有人再提出自己的意见。”
  超越42V
  虽然不是所有的汽车工程师都认为这种趋势将产生很多新的吸引消费者特征,但是额外的电力将提供很需要的发展空间是确定的。目前传统车辆都提供的功率将近1.5kW,工程师们抱怨这个限制无法让他们增加一些特征,例如电热椅、电动助力转向系统、电空调以及预热催化剂。
  以下说明为什么在1999年时有许多汽车制造商支持42V电力驱动装置。那时,随着耗能附件的产生以及线控驾驶技术像海市蜃楼一样浮现,功率分配成为主要关注的问题,因此很多工程师都认为42V电力驱动即将来临。然而,最终大部分的努力都还是失败了。

高电压设计正在为汽车制造商打开增加车载附属系统的大门。
高电压设计正在为汽车制造商打开增加车载附属系统的大门。
而这些附属系统对能源的渴求可以用饥饿形容,比如电控驾驶。

  汽车工程师们说42V电力驱动失败的主要原因是费用问题。将所有车辆改装成42V的花费很高,因此工程师们选择使用了一种过渡的解决办法,即使用智能控制器和高效率的交流发电机,这种方法用较少的花费解决了这种进退两难的局面。
  Watson认为,“这是一个很自然的工程现象。”他说,“没有什么比新技术产生的威胁更能激励人们在旧技术上的创新。”
  然而,对于混合动力驱动,这是一个不同的故事。混合动力驱动在面临对燃油经济性以及排放废气关注逐渐增加的情况下,是很必要的。因此,汽车制造工程师们从一开始研究新的混合动力驱动系统时,就集中精力发展能够完全使用电力的车辆。在很多情况下,这种新型的混合动力驱动车辆都使用大马力传动马达以及成熟的可再生的刹车系统,还有复杂的控制器、配电板、电流换向器和冷却系统。
  北美的Siemens VDO Automotive的企业技术总监Mike Gauthier说,“我们所看到的趋势是汽车制造商倾向使用大型的电机。”
  结果,混合动力系统的制造商大量生产了配有高电压电力驱动装置的汽车。Ford的Esc


















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