文/江苏 田锐
丰田Mirai氢能源燃料电池混合动力汽车
核心控制策略(三)
(接上期)
(4)HV蓄电池温度传感器
HV蓄电池温度传感器位于HV蓄电池模块下方，共有4个温度传感器，其中一个位于HV蓄电池模块和HV蓄电池冷却鼓风机总成之间的空气进气口附近。EV控制ECU基于此HV蓄电池温度传感器通过HV蓄电池电压传感器发送给它的信息，控制HV蓄电池冷却鼓风机总成，如图26所示。
图26 HV蓄电池温度传感器零部件位置
(5)HV蓄电池电流传感器
HV蓄电池电流传感器安装在HV蓄电池总成内的高压电缆上，以检测电流。传感器向HV蓄电池电压传感器发送电压信号。该信号在0.5~4.5V之间变化，与流入或流出的HV蓄电池总成的电流变化成比例。小于2.5V的信号电压表示HV蓄电池总成正在充电，大于2.5V的信号电压表示HV蓄电池总成正在放电，如图27所示。
(6)HV蓄电池冷却鼓风机
冷却空气从后排座椅左侧从乘客舱吸入，并通过1号HV蓄电池进气管流向HV蓄电池冷却鼓风机总成。HV蓄电池冷却鼓风机总成通过乘客舱中的进气口吸入的空气随后自上而下在HV蓄电池模块之间流动，进行热量交换，如图28所示。
图27 HV蓄电池电流传感器工作原理
图28 HV蓄电池冷却鼓风机零部件位置
(7)带转换器的逆变器总成
如图29、图30所示，MG ECU、逆变器、增压转换器和DC-DC转换器集成在一个整体中，是一个紧凑、轻便的带转换器的逆变器总成。逆变器和增压转换器主要处理驱动牵引电动
机、带电动机的燃料电池空气压缩机、用于发电和升压的IPM(功率模块)以及电抗器和电容器组成。MG ECU根据EV控制ECU 的输出请求值控制逆变器和增压转换器。增压转换器将HV蓄电池电压从直流244.8V提升至最大直流650V，并将其输出至逆变器。这样，带电动机的燃料电池空气压缩机和牵引电动机在高压下驱动，提供更高的输出功率并减少电气损耗。逆变器将增压转换器升高的高压直流电流和来自燃料电池堆栈的高压直流转换为交流电流，为带电动机的燃料电池空气压缩机和牵引电动机供电。此外，当牵引电动机用作发电机时，逆变器的最大电压为650V，为了给HV蓄电池充电，电压降为244.8V，并且它会将产生的交流电流变为直流电流。为了以最佳方式控制逆变器和增压转换器，带转换器的逆变器组成包含多个传感器，如逆变器电
流传感器、逆变器温度传感器和大气压力传感器。对于用于驱动带电动机的燃料电池空气压缩机和牵引电动机的三相交流电，有V相和W相电流传感器。实际电流值由MG ECU测量并用作反馈。对于带转换器的逆变器总成，有5个不同的温度传感器；其中2个位于带电动机的燃料电池空气压缩机和牵引电动机的IPM 上，2个位于增压转换器上，剩下的位于HV冷却液通道上。这些温度传感器检测带转换器的逆变器总成内部区域的温度，并通过MG ECU将该温度信息传输到EV控制ECU。EV控制ECU根据温度信息优化冷却系统，保持带转换器的逆变器总成的输出性能。大气压力传感器位于MG ECU控制面板上，此
传感器检测大气压力并向MG ECU发送信号，以允许根据使用环境进行校正。DC-DC转换器将HV蓄电池电压从直流244.8V降至直流14V，以向辅助蓄电池和车上辅助部件供电。逆变器端子盖和电
源连接部分具有互锁开关，用于检测安装条件。如果卸下逆变器端子盖或断开电源连接部分，互锁开关将关闭SMR(系统主继电
器)。带转换器的逆变器总成具有独立于燃料电池冷却系统的EV
冷却系统。冷却液直接冷却牵引电动机处理驱动、带电动机的燃料电池空气压缩机处理驱动、发电和升压的IPM(功率模块)，在
系统运行时提供高水平的散热，有助于带转换器的逆变器总成的紧凑性。
(8)燃料电池增压转换器
如图31、图32所示，燃料电池增压转换器由4个电抗器、IGBT和电容器组成。IGBT的ON/OFF操作用于执行燃料电池的输出功率和电压提升。通过根据车辆状况改变IGBT的运行数
图29 带转换器的逆变器总成
图30 带转换器的逆变器系统内部示意图图31 燃料电池堆栈&燃料电池增压转换器
图32 燃料电池增压转换器内部示意图
量，提高了氢燃料的利用效率。燃料电池升压控制ECU位于燃料电池增压转换器内部，根据EV控制ECU的输出请求值操作
燃料电池电动汽车IGBT，从而控制增压转换器的输出。燃料电池升压控制ECU将燃料电池增压转换器输入的电流值、电压值和车辆控制所需的其他信息发送给EV控制ECU，在控制燃料电池堆栈组件的输出功
率的同时，还将输出电压提升至最大直流650V，并将其输出至带转换器的逆变器组成。控制电流传感器位于燃料电池增压转换
器电抗器处，并检测每路燃料电池的输出电流值。基于这些输出
的电流值，燃料电池升压控制ECU对IGBT的ON/OFF操作指令进行反馈控制。燃料电池增压转换器内的反应堆配有温度传感器，EV控制ECU根据温度传感器通过燃料增压控制ECU发送的
信息控制燃料电池冷却系统和燃料电池堆栈系统。
图35 燃料电池混合动力控制系统示意图3
图33 燃料电池混合动力控制系统示意图1
图34 燃料电池混合动力控制系统示意图2图36 燃料电池混合动力控制系统零部件位置1
图37 燃料电池混合动力控制系统零部件位置2
四、燃料电池混合动力控制系统
EV控制系统采用混合动力技术，将两个能源组合在一起，输出燃料电池堆栈总成产生的电能和存储在H
V蓄电池总成中的电能，并控制该能量以驱动牵引电动机，从而在所有车速下实现强大的响应能力。此外，从踩下油门踏板的那一刻起，即可获得最大扭矩，从而实现平稳、强劲加速的驾驶体验。
系统示意如图33、图34、图35所示，零件位置如图36、图37所示。主要零部件功能，如表1所示。
表1 燃料电池混合动力控制系统主要零部件功能
(未完待续)