（二）解决了EV课题的HEV，彻底剖析其系统和控制方式

在2009年日本国内新车销量中，丰田“普锐斯（Prius）”以超过20万辆的业绩高居榜首，如今HEV已完全成为大众型汽车。HEV通过充分利用马达，大大改善了发动机汽车起动及减速时的能耗和尾气排放等缺点，同时还解决了EV存在的行驶距离和充电时间等问题。本文将对HEV系统的种类及特点进行介绍。

混合动力车（HEV）系统完美融合了发动机汽车和电动汽车（EV）的技术，对EV采用的马达及电池技术进行了充分利用。EV尽管从汽车黎明期就已出现，并在1900年以前达到了实用水平，但迄今为止一直未能实现全面普及。

在第二次世界大战后的汽油紧缺时期，EV作为替代能源汽车开始在日本上市。1949年日本国内EV产量达到3299辆，占到当时日本汽车保有量的3％。但是，随着发动机汽车的改进以及加油站的普及，EV的势头开始在日本逐渐衰退。

之后，汽车业界从1971年起将EV定位于环保汽车展开了开发。当时日本的通商产业省工业技术院利用大型项目制度（由汽车、电机及电池厂商参加）启动了EV的研发，众多汽车厂商及部件厂商投入了极大的精力。但在1980年以后，随着发动机汽车尾气净化技术的进步，EV再次消失了踪影。

在20年过后的1990年，美国加利福尼亚州制定了尾气排放规定“ZEV法案”（零排放车辆法）。当时，除了EV以外，没有任何一种汽车能够达到这一规定，因此EV的开发再一次被启动。

ZEV法案的实施时间为1998年，由于必须要销售规定比例的EV，因此各公司开始奋力开发。但是该规定并未按期实行，最终以数年的限量生产而告终。

采用EV要素技术的HEV

如上所述，EV存在行驶距离、充电时间及成本方面的课题，迄今只在叉车等特定用途领域实现了普及。

而解决了EV的上述课题，燃效比发动机汽车出色且实现了低排放的汽车就是1990年下半年面市的HEV。丰田于1997年上市了“普锐斯（Prius）”，本田也于1999年推出了“Insight”。

这些HEV采用了为符合ZEV法案而开发的EV要素技术。尤其是镍氢充电电池，在1996年实用化的丰田“RAV4EV”及本田“EV PLUS”上得到了采用。由于有助于延长EV的持续行驶距离，因此即使说HEV没有镍氢充电电池就无法实现也不为过。另外，不仅是电池，为EV开发的使用稀土类磁铁的永久磁铁（PM）式同步马达也为HEV性能的提高做出了贡献。

在介绍HEV的系统之前，先来谈谈为符合ZEV法案而开发的EV。图1列出了丰田RAV4 EV的系统构成。该系统根据油门传感器检测的踩入量，由EV·ECU（电子控制单元）控制逆变器，驱动行驶马达。马达采用永久磁铁式马达。


图1：丰田“RAV4 EV”的系统构成
1996年实用化的、配备镍氢充电电池的EV。

驱动马达的电池采用288V镍氢充电电池，通过用电池ECU和EV·ECU监测充放电状态来随时计算行驶时的剩余容量。为电池充电时利用车载充电器通过交流200V商用电源进行。以下将驱动行驶马达的高电压充电电池称为主电池，将辅助驱动用充电电池称为12V电池。

在EV行驶控制中，根据油门开度、制动信号、档位及车速等信息，利用驱动扭矩图来决定所需要的车辆驱动扭矩。由EV·ECU的车辆控制部向马达控制部发出扭矩指令，通过PWM（脉冲宽度调制）信号向逆变器传输指令。马达控制采用加速或正常行驶时用作电动机、减速时用作发电机的方式（图2）。（未完待续：特约撰稿人：山田好人，电装EHV机器事业部 主席部员）


图2：EV的行驶控制
根据油门开度及制动信号等，决定车辆驱动扭矩。