混合接触（通用3篇）
混合接触 篇1
一、言语接触及语言混合现象
言语接触 (language contact) 是社会语言学研究的一种语言现象。它是指不同语言的人类群体在空间上以某种形式相遇, 不同的语言系统相互互动或相互影响[1]。
言语本身彼此是不会发生接触的, 能够接触的是言语的使用者。人们运用言语的态度影响着运用言语的方式。运用不同语言的人如果彼此认同, 那么他们就会调整言语, 增加发音或词汇, 尽量达到共识。反之, 彼此并不认同, 那么就有可能在言语中强调相互差异。一般情况下, 人们彼此间的交流是否成立, 与他们所使用的语言、交流对象的社会地位、身份都有很大关系。在交流过程中, 处于较低社会位置的语言会逐渐消失, 甚至于会被另一种处于较高社会位置的语言所替代。比如说满语、鄂伦春语、日本北海道的阿依奴语等某些少数民族语言就属于此种现象。
语言接触的类型, 其中最常见的就是词汇的借用。只要社会之间有接触, 就会出现词语的借用现象。每一种语言都有一定数量的借用词, 当代英语词汇就被其他语言大量地借用。同时, 16世纪和17世纪英语也从拉丁语和法语中借用了大批词汇, 借用词汇运用频度之高, 甚至有些已无法清查其词源。汉语中也有相当一部分多种形式的借词。如:德律风、麦克风、水门汀、克隆、纳粹、布拉吉等。
此外, 民族之间的贸易往来, 文化交流, 移民杂居, 战争征服等各种形态的接触, 还产生了一些语言的特殊形式。一般情况下是指洋泾浜 (pidgin) 、克里奥耳语 (creole) 。
洋泾浜语 (pidgin) 是语言接触的特殊形式。它是指使用不同语言的若干社团在相互接触、交往过程中产生的一种混合语或称接触语 (contact language) 。世界范围内主要存在基于英语、法语、葡萄牙语、荷兰语的洋泾浜语[2]。关于洋泾浜语 (pidgin) 一词的来源说法不一。该词被广泛认为是英语词“business”经过广东人的变音而形成的。因为中国洋泾浜英语起初被称为商业英语 (business English) , 而“business”一词在中国洋泾浜英语中被读作“pidgin”, 后来“pidgn”代替了“business”成为语言学中的术语。另外, 还有人认为它源于希伯来语“pidjom”, 意即“barter” (易货贸易, 物物交换) [3]。这种现象并不只发生在中国, 世界很多通商口岸或国境接界处都出现过。 克里奥耳语 (creole, 又叫混合语) 通常是从洋泾浜语发展演变而来的, 从某种意义上来说它是已经成为“母语”的洋泾浜语。从来源上来讲它是两种或几种语言的混合体, 是在洋泾浜语基础上发展起来的一种真正的语言。在洋泾浜语的使用群体中出现使用者“第二代”时, 这种语言就有可能成为“第二代”的母语。在一些客观情况推动下, 这种洋泾浜语的语法会变得更加完善统一, 词汇也会变得更加丰富, 语言的覆盖面会更广, 发展更为稳定。通过“新一代”的不断运用, 此种新语言现象的语言结构发生巨大变化, 随着词汇、语法、及语用系统的迅速扩展, 形成了克里奥尔语言。可以说二者是言语接触条件下形成的不同阶段的语言现象[4]。
然而并不是所有的洋泾浜语都是以贸易为目的而产生的。洋泾浜语和克里奥尔语这两种语言接触的产物与17世纪以后英国、法国、葡萄牙等欧洲列强对亚非等地的殖民扩张统治、战争征服是密不可分的。所以, 出现这种语言现象的地区多以英语、法语、葡萄牙语为基础。例如, 在非洲有以英语为基础的斯瓦西里语 (sranan语, 现已成为当地的共同语, 约80万人使用, 为第一语言) 、以法语为基础的法属圭亚那克里奥尔语 (French Guyana Creole, 目前约5万人仍在使用) 、以葡萄牙语为基础的Nikari Karn Pidgin (现已消失) 。在亚洲以葡萄牙语为基础的澳门语 (Macauenho现主要使用区域为澳门) 、以英语为基础的竹英语 (Bamboo English主要应用于朝鲜战争中, 现已消失) 。在日本也出现了在日语、英语、葡萄牙语相互接触中产生的日本洋泾浜 (Pidgin从长崎开港至20世纪40年代都在使用) [5]。日本筑波大学教授Stefan Kaiser的论文“Exercises in the Yokohama Dialectと横浜ダイアレクト”中, 就对日本开港后的横浜ことば (“横浜ことば”一词为日语, 直译为“横滨方言”, 但从实际情况来看, 它又与“方言”是不同的体系, 它是在横滨开港后, 由英语、汉语、日语等相互接触形成的一种混合语。在本文中为了避免意义混淆, 笔者暂且使用日文原说法) 的使用者、适用场合、词汇的变化在史料的基础上进行了对比分析[6]。
洋泾浜语和克里奥尔语都是语言接触的一些特殊表现形式, 在语音、语法、词汇等各方面都有突出的特点。从语音上来讲, 与源语言相比, 洋泾浜语和克里奥尔语的语音系统简单, 突出特点是音素缩减。从语法特点来看, 二者的突出特点是缺乏语法的复杂性, 因此, 经常被看做是简单的或者是被简化的语言。但是其语法构成遵循一个原则就是意思与形式紧密相连。从词汇特点来看, 二者词汇量一般都有限, 词汇量虽不大, 但是表达力却很强, 大部分词汇来源于英语, 经过改造后, 被赋予新的内容。
二、台湾多语言混合现象及“伪满洲国”言语接触
目前, 关于言语接触产生的语言新现象的研究大多是以英语为基础, 而在近现代史上一度沦为日本殖民地的台湾以及中国的东北地区, 在不同语言接触中也出现了一些特殊的语言现象。时至今日, 在台湾某些地区的老年人群中, 还有不少人仍在使用这种特殊的 “混合语”。
大阪大学真田信治教授与台湾学者简月真合作的“台湾における日本語クレオールについて”的研究报告就对台湾的这种接触语言现象进行了实地调查与分析[7]。台湾的语言状况较为复杂, 其中包括台湾原住民语、客家话、闽南话、北京话等。从1895年至1945年50年的日本殖民地时期, “日语”一直都是台湾的“国语”。日本战败后, “北京话”成为台湾当地的“国语”, 其他语言、方言在公共场合及媒体中是被限制使用的。但这并不意味着台湾全岛岛民都完全会讲日语或北京话。在台湾东部的宜兰县大同乡与南澳乡等地, 人们在日常生活中仍使用殖民地时期出现的一种由原住民语、客家语、闽南话、北京话、日语的混合体语言。
例如:saing koko to utux meymey (汉译:兄二人、妹一人)
二 兄 と 一 妹
句中出现的“saing”、“utux”为泰雅族语 (原住民语) , “koko”为闽南语, “to”为日语的罗马字音标注, “meymey”为北京话“妹妹”, 完全呈现出了多语言接触的特色。不仅在词汇方面, 在语法角度方面, 这种接触语言也已经有了其自身特殊的时、体、态的表现形式。
笔者生活的中国东北地区曾经也有一种语言现象在汉语与日语的接触过程中出现过, 那就是伪满洲国时期汉语与日语接触的产物——“协和话”。
20世纪三四十年代, 在中国的东北三省及东内蒙古热河一带曾经出现了一个日本统治长达13年的傀儡政权——满洲国 (伪满洲国) 。它是一个以宣扬“五族协和”、“王道乐土”为“建国理念”的伪政权。由于语言和文化的差异, 在日本人与当地中国人频繁的言语交流接触中自然而然地出现了一种既不同于日语又不同于汉语的“协和话”。“协和话”是使用不同语言的人 (主要为日本人、中国人) 为了能够达到沟通思想、意图而产生的一种接触语言现象, 是当时的一种“日汉语混合现象”。“协和话”体现出的是伪满洲国时期的统治者日本人对当地中国人实施的教育政策及日语的渗透。“协和话”并不是“汉奸”的“专利”, 使用者既有日本人也有当地中国人, “协和话”对当时本地区的日语、汉语都产生了影响。
伪满洲国时代的日本作家文学作品中经常出现“媽媽、姐姐、老頭兒、野雞、饅頭、火車站、鋪子、沒法子、小孩、沒有錢”等一些繁体字。而其中的诸如“媽媽、姐姐、小孩、老頭兒”等词汇并不一定完全与日语中的“お母さん、お姉さん、子供、老人”等词一一对应, 某种场合下是专指中国人[8]。日本作家对汉语词汇的使用并不是将汉语渗入日语, 而是利用汉语词汇唤起读者的想象与共鸣。例如, 在日本作家山田清三郎作品《老宋》中就出现了夹杂汉语的描写“間もなく土壁の門をくぐって、美しいが家の表に降ろされて、が来たのです。……” (“美しいが家の表に降ろされて、が来たのです”中的标注是日本人模仿“花轿、娶亲太太”的汉语发音的片假名标注) 。这句话是作品中的奶娘玉英对自己出嫁那天的回忆。作者将“花轿”“娶亲太太”两个汉语词照搬进日文的作品中, 就是为了更好地描述中国的娶亲风俗, 渲染娶亲的氛围。
在日本作家秋原胜二的作品《草》中出现了中国人“郭”与日本人“行村”的对话。例:
行村:今頃、何しに行つたんだ。
郭:わたしね、おかねない、行つた。
行村:怎麼樣。
郭:少々的好。
在上例中既出现了日语又出现了汉语。值得注意的是, 中国人“郭”使用了日语, 日本人“行村”使用了汉语, 这说明“协和话”这种语言现象不仅影响了日语, 并逐渐渗透到当时的汉语中。此外, 在当时的汉语文学作品中也出现了诸如“美濃紙、注射、味嘖湯、麒麟啤酒、病棟、通帳、自動車、洗面所、洗濯、運転手、常習者”等日语词汇。在“芸文志”第四期古丁的作品《新生》中就出现这样的一句“老陳!你打予防注射 (“注射”为日语, 意为“打针”。但在现代汉语中也出现了“注射”一词, 如“注射室”) 沒有!”
不仅上述文学作品中出现了“协和话”的使用, 在战时军事明信片中也经常会出现既非汉语又非日语的语言混合现象。本人在日本首都大学研修期间, 通过图书馆搜集、竞拍、及与该校人文科学学科博士张守祥先生的共同研究等多种方式, 搜集到大量的伪满洲国时期发行的明信片, 从中也可以重新认识这种接触语言现象。
该图片集由伪满洲国时期军事明信片96张组成, 所有汉字皆为繁体字, 多以漫画的形式绘制了当时的军队生活, 并将日本人与当地人在交往中的语言进行了文字化处理[9]。虽为“漫画”这一艺术形式, 并且与现实的描述会出现偏离甚至于歪曲, 但是从语言学的角度来讲, 却为当时的言语接触现象留下了具有参考价值的一手材料。例如:
在图片1中,
日本人:“ニデー、チイソイ” (你几岁?)
孩 子:“オデーリウーソイ” (我六岁。)
在图片2中,
日本兵1:“おやッ、ラオラマ―ラ” (落了马了。)
日本兵2:ウワツ、痛い
在图片1、2的对话中, 日本人说的“ニデー、チイソイ”、“ラオラマ―ラ”使用了日语中的片假名来标记发音, 会读日语片假名的人稍加实践就会发现这是在努力地模仿汉语发音。有意思的是, 汉语为母语的当地人 (孩子) 却也在努力地模仿日本人生硬的汉语发音, 也许是孩子将日本人生硬的汉语发音误认为是日语, 也在努力模仿的缘故。此外, 明信片中还用日语的片假名标注了很多汉语词汇, 如图片3中“、、、、、” (为了体现图片原文, 本文中的例词就为繁体字。词语的标注也是模仿汉语发音的日语片假名标注) 等, 日本人在这些词语的发音方面都在尽量地模仿其汉语发音。
不仅在上述的发音方面, 从图片中还能发现日本人在对话中出现了“的”字的使用现象。如图片1中“ニデー (为便于读者理解, 此处模仿日语“ニデー”发音, 汉语拼音读作“ni di”) , チイソイ”即为“你的几岁”。很明显, 加了“的”的是有语病的句子。不仅是图片1, 在很多句子中日本人都会过剩地使用“的”。而这种特殊的语言现象在我们现代的日常生活调侃中也会使用。诸如“大々的好、少々的、大々的漂亮”等既非汉语又非日语的词汇。此外, 在图片集中还可以找出语法方面的变化特点。同时, 借助于图片资料, 中国人在此种言语接触中的语言特点也是笔者今后的研究课题。
三、总结
言语之间的接触是一种普遍现象。只要语言的使用者不断移动, 语言就会不断变化。在变化的过程中, 自然会出现某种语言的消失, 但同时又会出现新的语言现象, 这也正是研究言语接触及其产物接触语言 (contact languge) 的魅力所在。在今后的资料搜集及整理过程中我将重点就“伪满洲国”时期的言语接触进行更为细致的分析与研究。
参考文献
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混合接触 篇2
随着新技术、新设备、新工艺的不断推广应用,现代企业的生产过程中,作业人员往往面临更为广泛的职业危害,许多职业危害因素,诸如化学有害物质、生物有害因素、物理因素均在作业场所存在,对作业人员的健康产生程度不同的危害。而且,许多作业场所的职业危害因素并不是单一的,而是同时存在多种危害,如在同一作业场所同时存在粉尘、毒物、噪声、高温等危害因素的两种或多种,根据作业场所的职业危害因素调查,这种混合接触多种危害因素的情形在矿山、冶金、化工、涂料、皮革、印刷、建材等行业较为常见。
同时接触多种职业危害因素,每种危害因素均对身体产生一定的危害效应,多种危害因素被人体同时吸收后,还可能产生更为复杂的混合作用。如何对多种危害因素的混合危害作用进行评估,引起国内外职业卫生研究人员的广泛关注。美国国家职业安全和健康研究中心把混合作用作为一项重点研究内容[1],并确定了三方面的基础理论研究方向,分别为:如何识别混合接触的危害因素;如何预测危害及评估因素的混合危害作用;如何有效抑制和避免混合危害作用等问题。
近年来,国内外从事职业危害的研究人员在评价多种职业危害因素的混合危害作用方面做了一些尝试。Gunnar F. Nordberg和Katarina Victorin就开展了多种化学有害物质(包括致癌和非致癌物质)对混合危害作用[2],Richard Cary等人开展了噪声和毒物的混合危害作用研究[3]。在国内,戴冬梅研究了高温和噪声对人体健康的混合效应[4],刘卫东研究了高温对井下作业人员的影响[5],李莉娜等人探讨了多种危害因素的联合作用[6],李敏等人研究了几种职业危害因素对作业人员心电图的影响[7]。由此可以看出,职业危害因素的混合危害作用这一过去常被忽略的问题,现在已经引起研究者们的关注,因此,科学的方法是进入这一新领域的关键钥匙。
2 混合作用的描述
同时接触多种危害因素的危害性评价最核心的问题就是如何描述危害因素之间的混合作用,这是与单一危害因素的危害性评价最大的区别。无论采取何种评价方法,在评价过程中都必须面对这一问题。
目前,许多单一危害因素对人体健康的危害作用已经掌握,但这却无法用来解决多种危害因素之间的混合作用。国外学者曾经提出了多种表述不同危害因素之间相互作用的方式。应用较为广泛的经验模型有三种。第一种是将两种危害因素视为独立,其混合作用可用单一因素的危害作用累加[8]。在这些方法中通常把不同危害因素的危害效应视为独立或相似,常用危害效应叠加及添加因素的相互影响因子来描述混合作用。
由于危害因素之间的混合作用比三种经验模型更为复杂,美国学者Wylie DN等人曾提出了更为全面的描述方法,不同危害因素之间的相互作用可有五种方式,即独立、累加、对抗、强化、配合[9],如表1所示。
表1所示五种相互作用的方式能较为全面地描述不同危害因素的混合作用的方式,如何准确地判断并定量描述这些相互作用还没有统一的方法与标准,但这些作用方式通常是危害性综合评价重要前提。
3 评价方法
3.1 毒理学方法
毒理学方法应用于职业危害评价中,其本质是通过定量描述职业危害因素对人体健康的危害作用机理与后果来评估职业危害的后果及严重性来评价其危害性。毒理学研究分为两大部分,即毒物动力学和毒效动力学,如图1所示[10]。毒物动力学研究危害因素或物质的吸收过程和途径,毒效动力学则关注危害因素或物质进入人体后对机体的危害原理及规律。
不同危害因素的混合毒理学效应的研究在实验数据、生物样本监测、危害性评估都比单一因素毒理学复杂。鉴于这种复杂性,一些学者提倡以每种因素的毒理学数据以及对不同因素之间的相互作用的判断来简化混合毒效应研究。
基于这种思路,可以根据危害因素的组合形式及单一因素的危害性数据判断,从而采取不同的研究策略[11],如图1所示。
如果各因素的混合作用可以视为一个整体,即可以看成危害因素的叠加,可以很方便地进行危险评价,如果无法视为整体,还可以用可比的混合接触数据来进行评价。对于简单混合来说,涉及的危害物质或因素较少,而且每一类因素或物质的危害性已被掌握,而对复杂混合来说,不仅包含的因素或物质种类多,而且,一些物质或因素的危害性的认识还不够充分。两种混合类型其下一步的研究流程如图2所示。
从图1和图2所示的流程图可以看出,多种危害因素混合作用的毒理学研究往往还会因为相关数据的缺乏或一些危害因素危害性认识的盲区而无法进行到底。
3.2 流行病学法
流行病学是研究特定人群中疾病、健康状况的分布及其决定因素,并研究防治疾病及促进健康的策略和措施的科学。近年来,流行病学方法在职业危害的评价中被广泛应用,并逐渐形成独立的职业流行病学学科。职业流行病学在职业卫生与职业病
工作中的应用包括研究各种职业病在某些职业人群中发生的频率和分布状况,职业性有害因素与各种职业性疾病的关系,接触剂量——反应(或效应)关系,提出某些职业病的发生、死亡预测预报值或趋势。
从以上的应用内容可以看出,职业病流行病学法能为职业危害评价提供可靠的依据。可以通过寻找暴露与职业病发病之间的关系来评价多种危害因素混合接触的危害性。
流行病学评价职业危害通常是在作业人员接触危害因素到患病的时间序列上选取部分和全部时间段来进行分析,根据选取的时间段,研究方法可分为六种,以下将对照图3分别加以说明。
(1)实验职业流行病学:
研究者选择研究对象,并安排在A时刻暴露于危害因素;
(2)描述流行病学:
研究者开展调查,把在A时刻暴露,B时刻发病,C时刻患病或D时刻死亡的人员作为研究对象;
(3)前瞻性队列研究:
选择在A时刻暴露于危害因素的人员为研究对象;
(4)回顾性队列研究:
选择在B、C或D时刻选择曾经暴露于危害因素的人员为研究对象;
(5)病例-对照研究:
根据有无疾病或身体异常状况在B、C或D时刻选择接触危害因素的人员为研究对象;
(6)横断面研究:
在C时刻同时调查研究对象的暴露经历和职业病的发生情况。
流行病学法分析多种危害因素的混合作用,开展详细而全面的对比研究是非常关键的,除了常见的暴露与非暴露人群、有病与无病人群的对比外,还应该对单一危害因素的接触人群和多种危害因素的接触人群的暴露水平、发病率、死亡率甚至身体各项生理指标等进行深入的对比分析,只有这种可靠的比对分析才能给多种危害因素的混合作用的评价提供科学的依据。
3.3 风险评价法
风险评价是以实现系统安全为目的,运用安全系统工程原理和方法对系统中存在的风险因素进行辨识与分析,判断发生事故的可能性及严重程度。常用的风险分析方法分为两大类,即定性分析法与定量分析法。定性分析法包括安全检查表、预先危险性分析、失效模式和后果分析、事件树分析、故障树分析等;定量分析法包括DOW火灾、爆炸指数法、蒙德评价法、日本的六阶段风险评价等[12]。
风险评价法也被广泛地应用到职业危害的评价分级中。通常从考虑职业危害的各个因素,建立风险定量或定性的评法方法,从而进行评价。例如,英国的健康与安全局把风险评价方法引入企业职业危害评价中,开发了EASE模型,从危害因素的暴露浓度、毒性、物理特性和防护水平等方面来进行风险评价[13]。德国也发展了基于作业场景的风险评价方法,以危害因素的暴露浓度和接触人数为主要指标来进行风险评估[14]。此外,一些公司,如美孚石油公司也把风险评价方法利用到职业危害的评价中,构建了以暴露等级和健康危害效应等级组成的风险评价矩阵[15]。在国内,风险评价方法在职业危害评价中也应用广泛,我国的很多有毒有害作业的评价方法及标准均是以风险评价法为基础的。例如职业性接触毒物危害程度分级及有毒作业分级评价方法、生产性粉尘作业危害程度分级评价方法、噪声作业危害程度评价方法、高温(低温)作业危害程度分级评价方法、体力劳动强度分级及体力搬运重量限值、冷水作业危害程度分级评价方法等。此外,国内的一些学者也研究了基于模糊数学法、层次分析法和风险指数法的一系列风险评价方法用于作业场所、企业的职业危害因素危害性的综合评价。
利用风险评价方法开展职业危害评价时,通常不以单个的作业人员为评价对象,而是以作业场所或企业为评价对象,综合考虑危害因素的毒性、暴露强度、接触时间、防护水平、接触人数等因素。建立一个能综合体现职业危害后果及可能性的风险数学模型,并以此为基础进行评价或分级。
4 对比分析
通过以上对三种方法的概述和分析,可以看出每种方法都有着鲜明的特点。对毒理学方法来说,其主要特点有:(1)专业性极强,研究过程复杂而严谨;(2)需要以各种危害因素危害性的全面认识及危害性数据为基础;(3)通常要进行大量的动物、人体实验研究,需要较长的研究周期;(4)多种危害因素混合作用的毒理学研究还没有广泛认可的方法,对于不同危害因素之间的混合作用认识有限。
流行病学法的主要特点有:(1)以大量的调查统计数据(接触史、暴露水平、发病情况)为基础;(2)研究十分强调可比性,包括暴露与非暴露人群、有病与无病人群、接触单一危害因素与多种危害因素人群的进行率(发病率、死亡率、生理指标等)的比较。(3)研究方法有着本身有一定的局限性,容易受时间和客观条件的限制。如果选择某个暴露群体,观察其在未来的生理指标和发病情况,由于许多职业病从暴露到发病要经历一段时间,因此,研究所需的时间较长;如果以收集以往的病例资料为主,则对病例资料数据的准确性与全面性有着很高的要求。
风险评价方法的特点主要有:(1)方法较为灵活,实现方式更为多样化;(2)评价方法便于推广应用,但往往以一些经验法、定性判断为基础,评价结果具有一定的主观性;(3)难以从微观的角度严谨地描述混合作用,通常以整体的模糊处理为主;(4)评价方法可操作性强,便于在企业及监管部门中推广应用。
综合来看,毒理学法侧重于研究危害因素对人体健康的危害作用机理来评估危害性,流行病学法侧重于研究接触人群职业危害的形成与发生过程来评价危险性,风险评价法则侧重于宏观、整体角度来对职业危害因素的危险进行综合评价。毒理学法和流行病学法更为专业,研究过程也非常严谨,同时,研究工作的开展也容易受到实验环境、客观条件等因素的制约,而风险评价法最容易开展,其实用性和灵活也更突出,可很方便地为职业危害管理提供帮助。
5 结论
混合接触 篇3
近年来,开发出许多使用大容量辅助蓄电池技术来改善铁道 车辆的节 电性能和 维修性[1]。作者在2007年开发的LH02型电动车或“Hi-tram”(图1)是这类技术的一个 范例[2]。这种车辆 在车上装 有600V-120Ah锂离子电池。在无接触导线时,车辆能以电池模式运行。此外,在列车运行时,它有助于改善再生制动的有效性,降低能耗。当以电池模式运行时,必须注意避免电池耗尽。因此,对电池剩余电量进行精确持久的估算至关重要。SOC数据可用于各个方面:在非电气化线路上剩余运行里程的估算、在快速充电站充电时间的计算和当SOC处于低位时电机转矩的降低等。
改善传统SOC估算方法包括克服下述缺点:
(1)难以获得模型参数;
(2)特别是在 司机室显 示时,估算的SOC值急剧、快速地波动。
设计出SOC估算方法来解决这些问题,使计算在实际应用中 足以精确 稳定,并使之易 于获得模 型参数[3]。将这种新方法用于图2所示的LH02型车车载电池系统,并进行了2次运行试验来检验这种新SOC估算方法的性能。第一次是2007年11月—2008年3月在札幌市政电车线路上进行试验,第二次是2009年11月在四国 予讃线进 行试验。在 后一次试 验中,LH02型车只用车载 电池运行 时,最高速度 达到80km/h。
本文阐述了所开发的SOC估算方法,以及在日本四国进行的性能验证运行试验结果。
2电池系统的配置
LH02型电动车的牵引电路见图3。配有2种电源、接触网和电池,通过斩波器1 (COV1)和斩波器2(COV2)并联连接。这是一种混合系统结构。在混合运用中,优先使用或回馈接触网的电能。当需要的电能高于无轨电车系统等提供的极限值时,缺少的电能由电池补充。由于使用接触网的电能可实现充电调节功能,因此电池的电压能保持在设定的范围内。
表1给出了电池系统的技术条件。每节电池的额定电压为3.6V,额定容量为30Ah。该系统由4个电池组并联组成,每个电池组由21个模块串联,每个模块由8节电池串联。在电池组故障情况下,断路器(见图3中的MCCB)只自动切断故障电池组,其他电池组继续运行。672节电池中的任何1节电压值超出2.5V~4.3V范围一定时间时,高压报警或低压报警就会发生。SOC定义如下:考虑到容 限及实际 应用范围,0%对应于2.9V的平均OCV(开路电压)状态,而100%对应于平均开路电压4.1V。这种定义是依据图4(a)所示的OCV曲线图。OCV为电池几小时内不进行充、放电时的端电压,它基本上是稳定的。电池容量Q (Ah)定义为SOC从100%变化到0%时的放电量。在某些情况下,把Q描述为FCC(满充电量),它不是制造完成后测量的额定值,而是现时的估算值。用式(1)定义0% 和100% 之间SOC的理论值,所以SOC与放电量D(Ah)呈线性关系。
电池系统装车后,会引起Q和D的测量或估算误差。因此难以获得SOC的理论值。
3SOC估算的基本方法
SOC估算有2种基本方法。在本文中,一种称之为电压参考法,另一种称之为库仑计数法。用前一种方法获得的SOC视为S1,用后一种方法获得的SOC视为S2。
3.1电压参考法
这种方法使用测量或估算的开路电压E,将E转换为SOCS1,如图4(a)所示。转换时,使用电池的特定函数或参照表。电池系统的函数由式(2)给出,它提供测量特性的精确近似值。
式(2)中:a0~a3———电池系统的特定系数。
这种方法的正面(“+”)和负面(“”)影响如下:
+:因为没有集成操作,所以也没有积累的误差;
+:因退化而引起的电池容量Q的变化,对计算SOC没有影响;
-:OCVE存在估算误差,尤其是电池电流变化时更是如此;
-:当f(E)与实际系统不同时,会引起SOC的误差。
开路电压的测量不是在充、放电过程中和充、放电后马上进行。对OCV的估算需要假定的电池模型。通常使用的模型由电压源、电阻和串联连接的RC并联元件组成,见文献[4]和文献[5]所述。串联连接的元件数量越多,OCV估算的精确度就越高。
由于难以测量和调整全部模型参数,对车辆设备采用多参数、复杂模型是不切实际的。应在电池系统装车后获得车载模型参数,特别在考虑互连线的电阻时,并应定期调整模型参数以与电池退化保持一致。
为解决这些问题,应用图5所示的一个简单电池模型。虽然OCV估算的精确度稍低,但将这种方法与3.2节所示的计算结合时,这种误差就得到补偿,而且这种方法易于应用。
3.2库仑计数法
这种方法依据放电或充电电流对时间的积分(见图4(b))。下列方程式(3)和方程式(4)阐明了这种方法:
式中:t———绝对时间;T———计算周期。
放电量变化表 示为ΔD2,SOC的变化表 示为ΔS2。这种方法几 乎与式 (1)的SOC定义相同。 然而,这种方法只有1个正面影响(标示“+”),但却有3个负面影响(标示“-”),如下所述:
+:SOC变化是连续的;
-:Q的估算误差影响SOC估算;
:必须用其他方法获得S2的初始值,S2(0);
:电池电流的测量误差随积分运算而累积。
因为这些缺点,这种方法不能独立应用。
4开发的SOC估算方法
本节对所开发的SOC估算方法予以阐述。第3节叙述的2种基本方法的缺点,可将2种方法相结合而得到补偿。
4.1所开发方法的概况
将电压参考法与库仑计数法相结合已经是众所周知的理论。然而,却很少有实际的例子表示它们存在关联。
开发的这种简单的组合方法可适应 模型参数波动,并设计成与开门信号同步运算。图6为开发方法的方块图。输入信号有:电池终端电压V、电池电流I、电池平均温度Tb和开门信号。估算的SOC显示在司机室屏幕上,与其他参数如OCV、电池容量、内阻等一起被记录下来。
4.2OCV的估算
假定图5中的简单电池模型,给出Vrr的方程式如下:
实际上,根据梯形积分法则将积分方程式(5)转换为近似差分方程。
电压Vrd为:
这样,估算的OCV(E)如下式:
因此,估算的SOC、S1是将E代入式(2)而得出的。
4.3两种方法的结合
图7给出了所开发的SOC估算法的完整流程图。流程图中的所有步骤每1s完成一次计算。库仑计数法测量的剩余电量S2几乎在所有的工作时间均能显示。只有在计算系统开始时,并且门打开时,显示的S2修正为S1。所以,除了SOC发生断续变化而修正到S1外,显示的剩余电量S2是连续变化。虽然并不是每一次都参考剩余电量S1的值,但由于计算需要其过去的值,所以S1应连续计算。
4.4电池参数的自动调整
估算的电池容量在门打开后也要立即修正。假定S1和S2之间差异的主要原因是电池容量Q的估算误差,就按图8所示修正电池容量Q。当S2从上一次修正到本次修正间的变化绝对值低于S1的变化绝对值,估算的Q应减少,反之亦然。由于这种修正是反复进行的,所以,Q值趋向接近于电池容量的真实值。由于其他原因也会造成S1和S2间差异,如电池电流的测量误差等,所以应对Q的估算值进行试验检验。
电池内阻的初始值由电池温度函数Tb确定。然后,在电池电流快速变化后进行修正。由于1s的计算周期很短,Vrr和E在1s的计算周期内的变化可忽略不计。这样,终端电压V的变化几乎等于Vrd的变化,形成了方程式(8):
式(8)中:V、I———目前的采样值;V′、I′———上一次的采样值。
每次用式 (8)计算新的Rd,对Rd′的保留值进行适当修正。当Q和Rd处于静区时,可以认为它们的变化极小而不需修正,这样可以避免过于频繁的修正。
4.5电池模型参数的获得
图5所示的等效电路参数是用分析图9所示的瞬态波形的方法获得的。这些波形是在运行试验前的准备阶段测量的。101A充电在0s时刻停止,电池温度平均为23℃。根据V从0s~100s的近似曲线,计算参数如下:Rd=62.0 mΩ,Rr=30.1 mΩ,Cr=1190F。假定Rr和Rd的比值固定为30/62,不考虑电池温度,Cr的值也是 恒定的。修正Rd后,Rd乘以30/62为Rr的值。
5运行试验结果
本节通过运行试验对SOC估算性能 给予说明。评估采用下列指标:
(1)SOC与放电量D的线性关系;
(2)修正产生的SOC波动极小。
确切地讲,SOC估算性能应通过比较理论值和估算值的方法进行评估。然而,由于第2节中所述的原因,很难获得理论值。这说明了对指标(1)的依赖。指标(2)的目的是避免SOC的大幅波动,以便可用作适当的牵引辅助信息。
5.1运行试验的基本情况
2009年11月,在四国予 讃线的多度津站和坂出站间(11.4km)进行运行试验。进行了4次试验来测量只用车载电池时,车辆可运行的距离。
图10给出了运行距离试验的一个结果。运行试验的5500s时间内,车辆仅由电池提供电能。之后,电池由接触网充电,车辆以混合方式运行,运行电能既来自接触网又来自电池。充电的结果使SOC几乎恢复到其初始值。在整个测量阶段电池进行了深度的放电和充电。
在运行试验的5500s时间内,由电池供电时,触发第3组、第4组电池发生了低压报警,在电池SOC达到6.8%时,报警的电池组自动切断。由于运行的电池组只剩下第1组、第2组电池,车辆进入电机转矩减少控制。实际上,SOC达到0%后,电池低压报警最好仍处于关闭状态。因此,这个问题的预防措施是改变SOC定义,即加大0%SOC对应的OCV值。
5.2SOC计算值的线性
参数的估算性能见图11。在电池模式期间SOC估算值的波形,与在这期间的拟合直线相比,有良好的一致性,两者间的差异小于1.5%。然而,在混合模式期间,拟合直线和估算值波形间的差异增加到6.6%。理论值和估算值间的误差有可能也达到6.6%左右。只有在电池主充电期才会产生大的差异。这是一个应该改进的问题,但也表明造成电池亏空的危险不是太高。由于函数f(E)仅是通过放电试验获得的,放电期和充电期之间函数f(E)的差异是可能的原因。在充电期间可用另一个函数。
运行试验中的9000s时间后,SOC从80%增加到90%,充电电流由于恒压充电控制而下降。在这期间,上述SOC的差异降回到初始值。
5.3其他估算参数
全部672节电池的平均温度,从测量开始时的15℃到测量结束时上升到25℃。估算的内阻Rr+ Rd如图11所示下降,其趋势与电池温度变化相符。由于式 (8)修正方法的特性,内阻也是小幅变化。
Q的估算值在113Ah~122Ah间波动。在放电期间由拟合直线梯度计算的实际容量为112 Ah。Q的估算值几乎等于计算的实际值,这表明匹配良好。
估算的OCV(E)的波形示于图12。电池电流大幅变化时,由于终端电压V的变化而OCV(E)有小的波动。这个问题可 能是由OCV估算采用 的简单电池模型造成的。实际上,电池电流大幅变化后,涉及OCV和S1的可能性极低。由于触发SOC修正的开门信号是车辆减速至停车后产生的,所以,电池电流在开门信号前的几秒钟逐步下降而无大幅变化。因此,OCV的估算误 差极少引 起估算SOC的突然偏差。
5.4SOC跳变的考虑
如图13所示,波形展开 包括显示 的SOC、S2。在运行试验中 的5640s时刻,SOC波动的绝 对值ΔSOC约为2%。运行模式 从电池模 式转换为 混合模式后,会产生相 似的SOC波动。模式 转换出现SOC波动的原因是模式转换前、后的函数f(E)存在差异。
图14为SOC波动,即ΔSOC的柱状图。SOC修正的总数为35次,ΔSOC的平均值为0.59%,其最大值为2.08%。大约0.5%的ΔSOC在运用中应当没有问题。虽然2%的波动很少出现,但仍然需要更精确的计算方法。
6结论
对主要由电池驱动的车辆,与汽车油量表一样,电池能量的剩余量应在司机室以仪表的形式显示出来。SOC是显示电池剩余能量的重要指标之一。在本文中,阐述了所开发的SOC估算方法,该方法应用于装有600V、120Ah锂离子电池系统的LH02型混合车辆“Hi-tram”。通过“Hi-tram”在日本四国予讃线的运行试验,检验SOC估算的结果如下:
(1)SOC波动:平均0.59%,最大2.08%;
(2)估算SOC波形的线性:电池模式期间拟合直线的偏差在1.5%以内,混合模式期间在6.6% 以内。
上述SOC估算结果表明,性能满足实际使用。此外,运行试验也对内阻和电池容量等其他参数进行了适当估算。
摘要：对接触网/电池混合电动车用车载锂离子电池的剩余电量(SOC)估算方法进行了论述。该方法能稳定估算SOC,并可自动调整电池容量和电池内阻等参数。采用运行试验的结果对这种估算方法进行了评定。