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譯文 外文翻譯 題 目 中度混合動力電動汽 車動力傳動系統(tǒng)匹配設(shè)計 學(xué) 院 專 業(yè) 學(xué) 生 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 研究真實(shí)的交通條件下對于中型混合動力汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性和氮氧化物的排放情況 Yutaka Takada,Shigeru Ueki and Akira Saito組織為促進(jìn)低排放汽車(LEVO) 轉(zhuǎn)載:綜合排放2004 (SP-1863) 2004 SAE世界大會 密歇根州的底特律市 2004年8月11日 摘要 混合動力卡車已經(jīng)開始進(jìn)入日本市場。一個為了測量燃油經(jīng)濟(jì)性和氮氧化物的排放的實(shí)時隨車攜帶的系統(tǒng)和一個電容器系統(tǒng)一起被安裝在中型混合動力汽車上。運(yùn)行測試已經(jīng)在各種載荷的道路上執(zhí)行。結(jié)果顯示了在真實(shí)的交通狀況混合動力汽車的優(yōu)勢。燃油經(jīng)濟(jì)性同比于基礎(chǔ)的內(nèi)燃機(jī)傳動車輛在城市和郊區(qū)路上都有改進(jìn)。在開始加速時混合動力汽車還顯示出更少的氮氧化物的排放量，反之就會促進(jìn)基礎(chǔ)的內(nèi)燃機(jī)傳動車輛可能引起路邊NOx污染局部密集，例如十字路口。為了充分展示經(jīng)驗(yàn)定的混合動力車的優(yōu)點(diǎn)，它是很重要的不是用于罕見停止的工作條件，如那些在公路上，或者在一個減少了剎車能量回收發(fā)生的工作條件下，如那些在交通堵塞中，很難重新獲得剎車能量甚至經(jīng)常停下來。此外,進(jìn)一步降低NOx可能得到優(yōu)化引擎在柴油機(jī)運(yùn)行模式運(yùn)行混合的卡車。 介紹 由于汽車廢氣排放關(guān)于空氣污染的意識在大城市引起對于日益增長，低排放車輛被引進(jìn)。在這個環(huán)境下，重型城市公交車使用混合動力技術(shù)，其目的是在較低的燃油經(jīng)濟(jì)性和低排放，已經(jīng)開始是實(shí)際使用[1][2][3]。近年來，混合卡車也被開發(fā)和用作商業(yè)車輛[4][5]，雖然它是需要降低成本以進(jìn)一步推廣。作為混合動力車輛提高燃油經(jīng)濟(jì)性和車輛廢氣排放經(jīng)過回收制動能量，其有效性取決于運(yùn)行條件。至于卡車，相比于城市公交車所進(jìn)行的服務(wù)路線，有許多類型的運(yùn)行區(qū)域的客戶包含在實(shí)際交通狀況中。因此，闡明什么是車輛的有效的運(yùn)行條件和混合動力車提議改進(jìn)的混合程度是非常重要的。混合動力車的這些特征信息將對潛在客戶非常有用。作者在真實(shí)的交通中進(jìn)行試驗(yàn)，在各種條件下使用混合動力卡車和電容器系統(tǒng)再配備一個車載測量系統(tǒng)以測試燃料經(jīng)濟(jì)性和氮氧化物的排放。本文介紹了混合卡車上的影響的燃油經(jīng)濟(jì)性和氮氧化物的排放量在真實(shí)的交通特征下的發(fā)射特性，而同時考慮到混合動力卡車的重量增加。 試驗(yàn)條件 試驗(yàn)車輛輪廓 測試車輛的規(guī)格 混合車的模型在2002年6月進(jìn)行了綜述投放市場。圖1顯示的是一個車輛的輪廓畫在研究中使用。主要規(guī)格如有列于表1。 測試車輛是一個有效載荷3.15噸中型混合動力卡車，一個152千瓦柴油引擎和電容器系統(tǒng)[6]?；旌蟿恿ㄜ嚤炔裼蜋C(jī)卡車重800公斤是由于安裝了混合動力系統(tǒng)。 測試車輛于2002年6月注冊，并且累計運(yùn)行8446公里的距離后才作為測試的開始?；旌峡ㄜ嚨娜剂辖?jīng)濟(jì)和氮氧化物的排放量使用下面的方法與基礎(chǔ)的柴油卡車進(jìn)行比較?；旌蟿恿ο到y(tǒng)的卡車，如發(fā)動機(jī)和變速箱輸出，與基礎(chǔ)柴油卡車非常相似，進(jìn)行了有混合操作的測試和沒有混合操作的測試。今后，術(shù)語“基本地柴油卡車”是指沒有運(yùn)行混合動力的測試車輛。 混合系統(tǒng)測試車輛有以下的運(yùn)行方式。 1.電機(jī)運(yùn)行模式 在較低的巡航速度時的運(yùn)行模式只有動力電機(jī)嘟聲起動和加速。 2.偶數(shù)運(yùn)行模式 運(yùn)行模式動力的電動機(jī)和一個柴油發(fā)動機(jī)在加速時,當(dāng)輸出電壓從電容器降為規(guī)范值，車輛運(yùn)行柴油機(jī)模式。 3.柴油機(jī)運(yùn)行模式 只有運(yùn)行模式動力柴油機(jī)。 4.制動能量回收模式 在減速期間，電動機(jī)擔(dān)任了發(fā)電機(jī)的角色。同時制動能量被保存到電容器。 在日本這個模型的試驗(yàn)車輛測試的廢氣排放量低于D13模式下的混合動力汽車，在發(fā)動機(jī)運(yùn)行在一個發(fā)動機(jī)測功負(fù)荷下相當(dāng)于減少電力的協(xié)助電動馬達(dá)(7)，測試氮氧化物的排放量降低40%混合汽車的柴油卡車中描述的基礎(chǔ)表1。 測試路徑 路徑的輪廓 一個測試路徑包括城市道路、公路和高速公路的郊區(qū)建立評價的燃油經(jīng)濟(jì)性和氮氧化物的排放量在各種運(yùn)行工況。圖2闡述了國內(nèi)的測試路徑的輪廓；出發(fā)和抵達(dá)的城市是玉縣上尾市總距離大約是65公里。測試路線分為三種類型的旅行，一個城市旅行，每條路一條車道，一個郊區(qū)的旅行，每條路兩條車道，以及高速公路的速度限制旅行是100公里/小時。評價的燃油經(jīng)濟(jì)性和氮氧化物的排放量進(jìn)行了每次旅行使用混合車和比較的車輛。在本文中，測試道路包括三個類型的旅行都被稱為“測試的路線”。 距離的“城市之旅”約30.5公里，由“城市trip-1”和“城市trip一2”距離的“郊區(qū)之旅”約28.5公里，由“郊區(qū)trip-1”和“郊區(qū)trip-2”。距離的“公路之旅”約6.0公里。表2描述每個旅行的輪廓。 表1 試驗(yàn)車輛主要品種 圖2 測試路徑的地圖 表2 測試路徑的輪廓 參數(shù)的測試 運(yùn)行條件 測試和三種不同載荷進(jìn)行了12天，在每年12月3號和2002年12月27日之間。將車輛權(quán)重系數(shù)的重、中、輕負(fù)荷見表3。此外為了評價可能基于載荷的燃油經(jīng)濟(jì)性和氮氧化物的排放量，相同的有效載荷下混合卡車的設(shè)置是為了在中等載荷與柴油卡車比較。 根據(jù)當(dāng)前柴油機(jī)車輛的重量闡述柴油機(jī)車輛載荷的測試。欲知詳情,顯示于表格3主體的柴油卡車載荷在零的狀態(tài)的有效載荷是845公斤。這意味著載荷基于假設(shè)當(dāng)前柴油卡車為845公斤。雖然實(shí)際載荷在測試，而不需要混合操作是45公斤，因?yàn)樵黾榆囕v的重量，由于安裝的混合系統(tǒng)。(以下簡稱主體的基礎(chǔ)上提出了柴油車輛測試在當(dāng)今柴油卡車，而不是實(shí)際載荷的測試。) 硫含量500ppm商用柴油被用在這個測試。所有的試驗(yàn)研究燃料供應(yīng)在同一加油站。一個單獨(dú)的司機(jī)被指派到測試，以排除可能產(chǎn)生的影響，從多重驅(qū)動程序。 廢氣排放測量系統(tǒng) 輪廓測量系統(tǒng) 安裝在一個車載系統(tǒng)測試車輛油耗測量和氮氧化物的排放。直到現(xiàn)在，一些車載測量柴油機(jī)NOx的卡車使用CVS進(jìn)行了系統(tǒng)。然而，車載NOx測量系統(tǒng)太大了[8][9]。因此，一個簡單的方法為燃料的消耗，并被認(rèn)為是在這里氮氧化物的排放量。在這個系統(tǒng)中，燃料消耗和氮氧化物的質(zhì)量流量的基礎(chǔ)上通過氧化鋯傳感器可以計算NOx的產(chǎn)物濃度，排氣氣流，由一個氣流從Karman渦流傳感器和燃料流量通過氧化鋯傳感器計算02濃度[10][11]【1、2】 最近，基于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)動機(jī)充氣效率空氣流量計算，被一個Karman渦流傳感器所替代。給出在附錄1中描述的細(xì)節(jié)。據(jù)報道使用這個系統(tǒng)測量NOx的準(zhǔn)確性是足夠的，與CVS系統(tǒng)相比[1-3]。在我們的研究中，該方法適用于測量燃油消耗和氮氧化物的排放。對于燃料流量、準(zhǔn)確性進(jìn)行了驗(yàn)證一個車載質(zhì)量流量計。表4顯示了項(xiàng)目量的研究。除了車輛位置測量每1.0秒，這些項(xiàng)目每0.5秒測定。GPS車輛位置和圖片記錄了由VTR尋找一個特定的路邊的地方觀察密集的氮氧化物的排放量圖3顯示了NOx、O2氧化鋯傳感器安裝在簡單的試驗(yàn)車輛的排氣管上。 評估項(xiàng)目定義 符號、單位、意義與燃油消耗和氮氧化物的排放量都列在表5定義的評價項(xiàng)目的細(xì)節(jié)都顯示在附錄2。 燃油經(jīng)濟(jì)性定義為消耗一升的燃料滑跑的距離(公里)。例如，F(xiàn)CRT意味著在一個測試中每一升的燃料滑跑距離(公里)。瞬時燃油經(jīng)濟(jì)性每0.5秒的車輛速度(公里/小時)除以燃料流量的測量(l/h)。 NOx排放質(zhì)量作為每滑跑距離一般氮氧化物的排放量的因素，比如，氮氧化物的排放量因子路線代表NOx排放測試質(zhì)量(g)在每一公里的路線，被稱為ENOx,X,inst。瞬時氮氧化物的排放量質(zhì)量流量的因素是氮氧化物(g/h)除以車輛速度(公里/小時)測量每0.5秒，被稱為ENOx、X、研究。同樣的結(jié)果也適用于描述車輛速度。 表3載荷條件 注:如Medium-A、載荷混合卡車幾乎是同樣的柴油，但在Medium-B情況下，混合重卡車總質(zhì)量一樣的柴油。載荷是實(shí)際重量測量試驗(yàn)。 表4測量項(xiàng)目 表5符號、單位、意義與燃油經(jīng)濟(jì)性、NOx排放和車輛的速度 測試結(jié)果 輪廓的測試 輪廓12天的測試了被總結(jié)在表6。出發(fā)時間盡可能的大概是決定在盡量減少交通的影響取決于測試時間。作為結(jié)果，以免交通狀況在測試車輛速度從17.9每是21.2公里/小時似乎沒有很大的不同。 油耗測量 油耗測量驗(yàn)證了車載系統(tǒng)質(zhì)量流量計在測試車輛上的安裝，同時考慮瞬態(tài)和歷史的總質(zhì)量流量測量條件。 比較總?cè)剂舷? 表7顯示結(jié)果的燃油經(jīng)濟(jì)性的十二個測試。在總質(zhì)量的差異最大流量百分之六，平均為百分之二。這些結(jié)果表明，油耗測量使用本系統(tǒng)在真正的交通測試中有足夠的精度。 瞬態(tài)條件比較 圖4表明了燃料流量體積的歷史開始在加速時有兩個測量方法。為補(bǔ)償時間常數(shù)的質(zhì)量流量測量儀表。歷史由車載系統(tǒng)測量余質(zhì)量流量計一致。 基于以上實(shí)驗(yàn)事實(shí)，很明顯NOx的質(zhì)量流量測量這研究也具有足夠的精度自同一測量和計算方法。 真實(shí)交通情況中的測量 其次，燃料經(jīng)濟(jì)性和氮氧化物的排放量的路線因素的混合卡車和柴油卡車將會討論進(jìn)行的比較重的條款和載荷。 8 開題報告 開題報告 題 目 中度混合動力電動汽 車動力傳動系統(tǒng)匹配設(shè)計 學(xué) 院 專 業(yè) 學(xué) 生 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 一、選題目的與意義 混合動力車將使能源的利用多元化和高效化，達(dá)到能源的可靠、均衡和無污染的利用的目的?；旌蟿恿囃瑫r具有電動機(jī)驅(qū)動和內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動，其最大優(yōu)點(diǎn)是行駛里程長，而且基本上不需要新的基礎(chǔ)設(shè)施。但其缺點(diǎn)是它不是零排放車輛，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此，其維修工作量大。從環(huán)保的角度來看，混合動力車將使空氣污染大為減少。此外，混合動力汽車比傳統(tǒng)的燃料汽車更容易實(shí)現(xiàn)精確的控制，智能交通系統(tǒng)則有可能率先通過混合動力車來實(shí)現(xiàn)，從而提高道路利用率和交通安全性。本設(shè)計題目主要針對某中度混合動力電動汽車，通過相關(guān)計算完成中度混合動·力電動汽車內(nèi)燃機(jī)、電機(jī)性能參數(shù)、傳動系參數(shù)及動力電池參數(shù)的匹配設(shè)計，并繪制出中度混合動力電動汽車動力傳動系統(tǒng)的總布置圖。 二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀 一汽集團(tuán)從1999年開始進(jìn)行新能源汽車的理論研究和研制工作，并開發(fā)了紅旗混合動力轎車性能樣本。“十五”期間，一汽集團(tuán)承擔(dān)了國家“863”計劃重大專項(xiàng)中“紅旗牌串聯(lián)方式混合動力轎車研究開發(fā)”任務(wù)，正式開始了新能源汽車的研發(fā)工作。從2006年開始，一汽在奔騰B70的基礎(chǔ)上，進(jìn)行混合動力化的技術(shù)研究，將原來的縱置發(fā)動機(jī)總成改成橫置發(fā)動機(jī)總成，采用了橫置發(fā)動機(jī)及雙電機(jī)混聯(lián)技術(shù)。同時，一汽還抓緊了對發(fā)動機(jī)、機(jī)電一體化變速器、整車控制網(wǎng)絡(luò)、整車控制系統(tǒng)的研發(fā)，目前一汽混合動力轎車已經(jīng)取得了42％的節(jié)油效果，達(dá)到了國際先進(jìn)水平。 上汽集團(tuán)在新能源汽車的研發(fā)上，上汽明確了以混合動力為重點(diǎn)，燃料電池為方向，同時加快替代產(chǎn)品的研發(fā)?；旌蟿恿ζ嚒⑷剂想姵仄?、代用燃料汽車成為上汽集團(tuán)新能源戰(zhàn)略的三大重點(diǎn)。2010年上汽榮威750中混混合動力轎車將投放市場，在上海世博會期間上汽將投放150輛混合動力汽車在世博越江專線上運(yùn)行。2012年，榮威550插電式強(qiáng)混轎車將上市，目前該車的動力系統(tǒng)前期開發(fā)已經(jīng)啟動，并且進(jìn)展順利。 東風(fēng)集團(tuán)從“十五”計劃開始，東風(fēng)公司每年投資上億元研發(fā)電動汽車，再加上國家以及省市政府投資，共達(dá)6個多億，目前東風(fēng)在純電動、混合動力、燃料電池等各種電動汽車的研發(fā)方面都獨(dú)立掌握了核心技術(shù)，不依賴于任何外力，實(shí)現(xiàn)自主知識產(chǎn)權(quán)。目前，東風(fēng)汽車公司已完成新車型外觀設(shè)計、關(guān)鍵零部件的設(shè)計生產(chǎn)、轎車總成等各方面工作，將在年內(nèi)正式上市混合動力轎車。 中國長安在“十一五”期間，長安加大了對清潔能源汽車的投入，開展了多元化能源技術(shù)的探索性研究。通過在節(jié)能環(huán)保車型上不斷推陳出新、引領(lǐng)行業(yè)的技術(shù)升級，充分利用和調(diào)動全球資源，長安在中度油電混合動力汽車、強(qiáng)度油電混合動力轎車等技術(shù)領(lǐng)域均有探索。長安首款混合動力轎車長安杰勛HEV已于2009年6月成功上市；首批20輛長安志翔混合動力出租車今年1月正式在重慶投入投入運(yùn)行。 奇瑞汽車從2003年開始到2008年，奇瑞主要進(jìn)行混合與中度混合動力轎車以及節(jié)能環(huán)保系統(tǒng)的開發(fā)，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化；奇瑞已經(jīng)在蕪湖的出租車上進(jìn)行了試用，油耗將降低10%到30%，達(dá)到歐Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)。從2004年開始，奇瑞主要進(jìn)行強(qiáng)混合動力轎車的開發(fā)，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。奇瑞混合動力轎車油耗目標(biāo)達(dá)到100公里3升，排放達(dá)到歐美法規(guī)。 2.2國外研究現(xiàn)狀 當(dāng)前，全球汽車工業(yè)正面臨著金融危機(jī)和能源環(huán)境問題的巨大挑戰(zhàn)。發(fā)展新能源汽車，實(shí)現(xiàn)汽車動力系統(tǒng)的新能源化，推動傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，在國際上已經(jīng)形成廣泛共識。在這種形勢下，美國、日本、歐洲等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)，不約而同地將新能源為代表的低碳產(chǎn)業(yè)作為國家戰(zhàn)略選擇，都希望通過新能源產(chǎn)業(yè)與傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)的結(jié)合，破解汽車工業(yè)能源環(huán)境制約，培育新型戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，提升產(chǎn)業(yè)核心競爭力，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，實(shí)現(xiàn)新一輪經(jīng)濟(jì)增長。在太陽能、電能等替代能源真正進(jìn)入實(shí)用階段之前，混合動力汽車因其低油耗、低排放的優(yōu)勢越來越受到人們的關(guān)注。 近年來，美、日、德等汽車工業(yè)強(qiáng)國先后發(fā)布了關(guān)于推動包括混合動力汽車在內(nèi)的新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的國家計劃。美國奧巴馬政府實(shí)施綠色新政，計劃到2015年普及100萬輛插電式混合動力電動汽車（PHEV）。日本把發(fā)展新能源汽車作為“低碳革命”的核心內(nèi)容，并計劃到2020年普及包括混合動力汽車在內(nèi)的“下一代汽車”達(dá)到1350萬輛,為完成這一目標(biāo),日本到2020年計劃開發(fā)出至少38款混合動力車、17款純電動汽車。德國政府在08年11月提出未來10年普及100萬輛插電式混合動力汽車和純電動汽車，并宣稱該計劃的實(shí)施，標(biāo)志德國將進(jìn)入新能源汽車時代。 從1995年起，包括日本豐田與美國三大汽車公司在內(nèi)的世界各大汽車生產(chǎn)廠商陸續(xù)投入混合動力汽車的研究開發(fā)。經(jīng)過多年發(fā)展，混合動力汽車在商用化、產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程上的發(fā)展已經(jīng)較為迅速。特別是2004 年全球各大汽車制造商繼續(xù)加大環(huán)保車型的開發(fā)力度，混合動力車型成為各大公司的戰(zhàn)略重點(diǎn)，逐漸突破了小型車的限制越來越多的應(yīng)用在中大型車上，技術(shù)競爭愈演愈烈。2009年世界汽車市場混合動力汽車銷量估計已經(jīng)超過70萬輛，據(jù)預(yù)測， 2015年將在世界汽車市場占15%，2020年占25%。 三、主要研究內(nèi)容 1．分析中度混合動力電動汽車動力傳動系統(tǒng)功能總成，提出動力傳動系統(tǒng)總布置設(shè)計方案； 2．確定中度混合動力電動汽車的主要技術(shù)參數(shù)； 3．根據(jù)整車動力性要求，對內(nèi)燃機(jī)、電機(jī)、電池及傳動系主要性能參數(shù)進(jìn)行匹配設(shè)計； 4．繪制動力傳動系統(tǒng)布置圖（0號圖幅）； 5. 運(yùn)用Matlab/Simulink模塊進(jìn)行建模仿真，分析設(shè)計所得數(shù)據(jù)，從而對所設(shè)計中度混合動力汽車動力傳動系統(tǒng)的合理性進(jìn)行驗(yàn)證； 四、研究方法與實(shí)施方案 4.1研究方法 在本論文中，利用計算機(jī)輔助設(shè)計和計算機(jī)建模仿真同定量和定性綜合分析法相結(jié)合的研究方法對中度混合動力汽車傳動系統(tǒng)的各部分（蓄電池、電動機(jī)、主減速器傳動比等）進(jìn)行匹配設(shè)計和建模仿真，使所設(shè)計的傳動系能夠滿足整車的動力性能，增加續(xù)駛里程和降低成本。 4.2實(shí)施方案 (1) 混合動力汽車驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計和匹配的理論研究，探討特定用途的并聯(lián)式混合動力汽車動力性能指標(biāo)的確定方法，發(fā)動機(jī)、蓄電池、電機(jī)和變速箱等動力部件的合理選擇，以及整個驅(qū)動系統(tǒng)的匹配； (2) 混合動力汽車驅(qū)動系統(tǒng)主要部件的特性分析與建模，建立整車的動力學(xué)模型，分析發(fā)動機(jī)、蓄電池、電機(jī)和 變速箱等動力部件的特性，建立適合分計算的數(shù)學(xué)模型； (3) 混合動力汽車驅(qū)動系統(tǒng)控制策略優(yōu)化，綜合考慮車輛的行駛性能、燃油經(jīng)濟(jì)性和電池荷電狀態(tài)，建立優(yōu)化的實(shí)時控制策略； (4) 混合動力汽車性能仿真，在車輛的動力學(xué)模型的基礎(chǔ)上，以Matlab為軟件平臺，打開并聯(lián)式混合動力汽車性能仿真程序，并利用該程序?qū)λ芯康脑蛙囘M(jìn)行性能仿真。 五、主要參考文獻(xiàn) [1] 秦大同, 葉心, 胡明輝. 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本文作者通過查閱近些年來有關(guān)中度混合動力電動汽車動力傳動系統(tǒng)匹配設(shè)計的期刊、書籍、學(xué)位論文等文獻(xiàn)資料，了解掌握了關(guān)于中度混合動力電動汽車動力傳動系統(tǒng)匹配設(shè)計中的動力傳動系統(tǒng)功能總成、傳動系統(tǒng)總布置設(shè)計方案、主要技術(shù)參數(shù)以及內(nèi)燃機(jī)、電機(jī)、電池及傳動系主要性能參數(shù)進(jìn)行匹配設(shè)計的分析研究方法，這些文獻(xiàn)給了作者很大的參考價值。 1.研究課題的意義、背景 電動汽車己有三種驅(qū)動類型:以高效能蓄電池驅(qū)動的電動汽車(EV)、以燃料電池為動力源電動汽車(FEV)和以燃油發(fā)動機(jī)與電動機(jī)混合驅(qū)動的混合動力電動汽車(HEV )。電動汽車的研究是從單獨(dú)依靠蓄電池供電的純電動汽車開始的，純電動汽車或零排放新燃料汽車無疑是我們的最終目標(biāo)，但目前純電動汽車初始成本高，行駛里程較短。由于高效能蓄電池、燃料電池及其系統(tǒng)的發(fā)展相對滯后，混合動力汽車正是在純電動汽車開發(fā)過程中為有利于市場化而產(chǎn)生的一種新的車型。它將現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)與一定容量的儲能器件(主要是高性能電池或超級電容器)通過先進(jìn)控制系統(tǒng)相組合，可以大幅度降低油耗，減少污染物排放。國內(nèi)外普遍認(rèn)為它是投資少、選擇余地大、易于滿足未來排放標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)能目標(biāo)、市場接受度高的主流清潔車型，從而引起各大汽車公司的關(guān)注，得到商業(yè)市場的響應(yīng)并迅速發(fā)展，這其中以豐田的Prius和本田的Insight為代表。電力輔助型混合動力汽車采用并聯(lián)式結(jié)構(gòu)，電池組容量相對較小(2-6kW/h)，由發(fā)動機(jī)提供勻速行駛時的平均功率需求，當(dāng)加速或爬坡需要較大功率時，由電池和電動機(jī)組成的電力輔助部分補(bǔ)充輸出驅(qū)動功率.混合動力汽車動力性能、燃料經(jīng)濟(jì)性以及廢氣排放效果的好壞，在很大程度上取決于車輛驅(qū)動系統(tǒng)參數(shù)的合理匹配以及車輛行駛過程中對各部件的協(xié)調(diào)控制。傳統(tǒng)燃油汽車的發(fā)動機(jī)使用情況多數(shù)是偏離其最佳工作區(qū)域，未能實(shí)現(xiàn)動力傳動系統(tǒng)的最佳匹配。因此，通過合理匹配混合動力汽車的驅(qū)動系統(tǒng)，制定適合于車輛行駛工況的控制策略，對于提高汽車行駛效率，降低燃油消耗和尾氣排放具有較大的潛力，是一個值得研究的課題。對于汽車的動力性能和燃料經(jīng)濟(jì)性水平，通常是在進(jìn)行實(shí)車道路試驗(yàn)之后給予最后評價。這樣做不但周期長，成本高，而且在產(chǎn)品設(shè)計階段對整車及各總成方案的確定、結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇、傳動系參數(shù)與發(fā)動機(jī)的匹配等具有一定的盲目性，可能遺漏較優(yōu)的方案，造成浪費(fèi)。如果在設(shè)計階段，根據(jù)有關(guān)設(shè)計參數(shù)和驅(qū)動系統(tǒng)控制策略，利用計算機(jī)仿真模擬對汽車動力性和燃料經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行預(yù)測，可以考察驅(qū)動系統(tǒng)參數(shù)是如何影響汽車動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性，并對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。此外，按預(yù)定的程序模擬各種行駛工況，包括瞬變的非穩(wěn)定工況，能全面地預(yù)測汽車齊多種工況下的動力性能和燃油經(jīng)濟(jì)性。 2.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析 在葉心[8]文獻(xiàn)中，以ISG型中度混合動力汽車的系統(tǒng)效率最優(yōu)為目標(biāo)，通過建立不同驅(qū)動模式下的系統(tǒng)效率計算模型，獲得了各個驅(qū)動模式的工作范圍和驅(qū)動模式之間的切換規(guī)律；在此基礎(chǔ)上通過“三系數(shù)法”優(yōu)化了驅(qū)動模式切換的邊界條件，避免了模式切換時發(fā)動機(jī)頻繁起停帶來的怠速油耗的增加；針對模式切換時或突然加速時油門突變引起的動態(tài)油耗的增加，通過對發(fā)動機(jī)節(jié)氣門開度變化率的限制和驅(qū)動電機(jī)對發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的動態(tài)補(bǔ)償控制，減小了由于節(jié)氣門突變增加的動態(tài)油耗；以ISG型中度混合動力系統(tǒng)各個驅(qū)動模式下的系統(tǒng)效率最優(yōu)為目標(biāo)，制定了不同驅(qū)動模式下的經(jīng)濟(jì)性換擋規(guī)律，并通過不同驅(qū)動模式下ISG電機(jī)對AMT換擋構(gòu)成的協(xié)調(diào)控制，改善了AMT的換擋品質(zhì)。 在秦大同、葉心、胡明輝[11]文獻(xiàn)中，以ISG型中度混合動力汽車的系統(tǒng)效率最優(yōu)點(diǎn)作為換擋點(diǎn)，建立在不同驅(qū)動模式下的經(jīng)濟(jì)性換擋規(guī)律，在MATLAB/Smulink仿真平臺下，建立換擋模型，仿真結(jié)果表明，與傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性換擋規(guī)律得到的結(jié)果相比，新經(jīng)濟(jì)性換擋策略使得升檔過程油耗降低了0.52%，降檔過程油耗降低了0.49%。該文獻(xiàn)還文對ISG型中度混合動力汽車在不同驅(qū)動模式下的換擋過程進(jìn)行了分析， 在MATLAB/Smulink 仿真平臺下建立整車模型，對車載充電模式下的換擋過程進(jìn)行仿真研究。結(jié)果表明，采用了ISG 電機(jī)和電子節(jié)氣門對動力源進(jìn)行控制，減小換擋前后離合器主、從動盤轉(zhuǎn)速差，降低了換擋沖擊和換擋時間，改善了換擋品質(zhì)。 在葉心、秦大同、胡明輝[5]文獻(xiàn)中，對基于ISG的中度混合動力汽車在不同工作模式下的系統(tǒng)效率進(jìn)行優(yōu)化計算，得到了中度混合動力汽車工作模式切換規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，以ECE_EUDC 為道路循環(huán)工況，對中度混合動力汽車燃油經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行仿真研究。首先分別對ECE和EUDC循環(huán)單元進(jìn)行仿真分析，計算在不同工況下兩種道路循環(huán)單元的百公里油耗與ΔSOC。然后在ECE_EUDC 整個循環(huán)工況上進(jìn)行全局優(yōu)化，對不同工況采用排列組合算法，得到了十種不同的能量管理策略。通過對仿真結(jié)果分析可知，根據(jù)不同的道路情況和駕駛意圖，實(shí)時選擇最優(yōu)控制策略。 在秦大同、葉心、胡明輝[1]文獻(xiàn)中，首先對ISG 型中度混合動力系統(tǒng)效率進(jìn)行瞬時優(yōu)化，得到ISG 型中度混合動力汽車控制策略。然后在Matlab/Simulink仿真平臺下，對控制策略中的三個關(guān)鍵系數(shù)XSOC、Xe_chg和Xe_off所確定動力源的不同匹配方案進(jìn)行仿真分析，并將電池電量折算為等效油耗，以綜合油耗最低為優(yōu)化目標(biāo)，確定了ISG型中度混合動力系統(tǒng)的最優(yōu)匹配控制參數(shù)。與傳統(tǒng)汽車相比，按照本文提出的優(yōu)化動力源匹配方法得到中度混合動力系統(tǒng)的百公里油耗降低了36.95%；與ADVISOR中的混合動力汽車的基線控制策略得到的結(jié)果相比，百公里油耗降低了13.72%。同時，保證了ISG 型中度混合動力系統(tǒng)的動力性。 在葉心、秦大同、胡明輝[3]文獻(xiàn)中，針對模式切換或者突然加速工況，為了避免動態(tài)油耗的增加，對ISG型混合動力汽車進(jìn)行油門動態(tài)協(xié)調(diào)控制，限制發(fā)動機(jī)節(jié)氣門變化率，將其盡可能的控制在15%/s 以內(nèi)，抑制汽油過度噴射，有利于降低混合動力汽車油耗。在MATLAB/Simulink環(huán)境下，建立ISG型中度混合動力整車模型，在給定道路循環(huán)工況1015下，分別對ISG型中度混合動力汽車油門動態(tài)協(xié)調(diào)控制前后的進(jìn)行仿真分析。結(jié)果表明，通過對ISG型中度混合動力汽車油門動態(tài)協(xié)調(diào)控制，在滿足動力性的情況下，燃油經(jīng)濟(jì)性得到了一定的改善，折算電池△SOC后的整車綜合油耗降低了2%。 在楊雪梅[12]文獻(xiàn)中，對JL474Q1發(fā)動機(jī)進(jìn)行了性能試驗(yàn)，獲取了發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性和燃油消耗特性;利用樣條插值的方法構(gòu)造了發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩模型和發(fā)動機(jī)燃油消耗模型，并討論了非穩(wěn)態(tài)工況下發(fā)動機(jī)性能的修正；討論了電子節(jié)氣門的結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計了電子節(jié)氣門的控制器，開發(fā)了控制器硬件電路；對電子節(jié)氣門進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果表明電子控制單元能夠較好地實(shí)現(xiàn)節(jié)氣門的控制。 在申彩英[13]文獻(xiàn)中，以“十五”科技部重大項(xiàng)目“純電動－混合動力汽車系統(tǒng)研發(fā)”（項(xiàng)目編號：2006AA11A174）的子課題——天津市形象工程600路混合動力公交車為背景，對串聯(lián)混合動力汽車控制策略進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。動態(tài)規(guī)劃算法可以獲得給定工況下的全局最優(yōu)控制策略；同樣，采用的新智能算法—猴群算法也可以獲得混合動力汽車能量管理問題的全局最優(yōu)解，避免了遺傳算法、粒子群算法等智能算法不能解決大規(guī)模問題的缺點(diǎn)；提出了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的串聯(lián)混合動力汽車實(shí)時能量管理策略。 在蒲斌，秦大同[14]文獻(xiàn)中，在對混合動力汽車的結(jié)構(gòu)型式和動力元件進(jìn)行基礎(chǔ)性理論分析后，針對我國汽車技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和混合動力汽車技術(shù)的發(fā)展趨勢，設(shè)計了一種基于金屬帶式無級自動變速傳動CVT的并聯(lián)式混合動力汽車動力傳動方案。 在于海芳[15]文獻(xiàn)中，建立了基于能量宏觀表達(dá)法的混合動力整車模型和復(fù)合儲能系統(tǒng)模型，并基于反轉(zhuǎn)規(guī)則給出了系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)；模塊間根據(jù)能量的相互作用關(guān)系進(jìn)行組織和關(guān)聯(lián)，系統(tǒng)的能量流動清晰直觀。并總結(jié)出不同混合度 HEV 復(fù)合儲能源適宜的混合比?；旌隙雀哂?0%的重度HEV，復(fù)合儲能源混合比宜選取 0.21；混合度高于 20%的中度HEV，復(fù)合儲能源混合比宜選取0.28；混合度低于20%的輕度HEV，復(fù)合儲能源混合比宜選取0.35以上。 在姚明亮，秦大同[16]文獻(xiàn)中，分析了汽車排放污染物（HC、CO、NOx）的生成機(jī)理及其影響因素，總結(jié)了汽車排放控制的基本方法以及汽車排放控制技術(shù)的發(fā)展歷程。以本田Insight為例，分析了混合動力汽車為降低油耗和排放所采取的措施。以上分析為混合動力汽車的排放控制提供了理論依據(jù)。并對ADVISOR仿真軟件、混合動力汽車在ADVISOR中的建模實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行了詳細(xì)地分析。結(jié)合本文研究的長安混合動力汽車，對ADVISOR進(jìn)行了二次開發(fā)，給出了ADVISOR二次開發(fā)的具體步驟，為拓展ADVISOR的應(yīng)用提供了參考。 在高銀平[17]文獻(xiàn)中，借助GPS/GIS所提供的道路交通信息建立汽車未來運(yùn)行狀態(tài)模型，利用動態(tài)規(guī)劃法來實(shí)現(xiàn)混合動力汽車的預(yù)測控制是降低汽車油耗，有效并充分地回收制動能量，延長電池使用壽命的有效途徑。本文在這方面做了基礎(chǔ)性的研究工作，以中度混合動力汽車為研究對象，以汽車行駛循環(huán)工況燃油消耗量最低作為優(yōu)化控制目標(biāo)，利用動態(tài)規(guī)劃逆序算法以獲得最優(yōu)控制策略，并進(jìn)行了汽車燃油經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化控制仿真。 在潘文軍[18]文獻(xiàn)中，對混合動力汽車勻速下坡和平路減速再生制動過程進(jìn)行了動力學(xué)分析，建立了中度混合動力汽車再生制動數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)ECE制動法規(guī)對前后軸制動力進(jìn)行合理分配。并在基于動態(tài)規(guī)劃的中度混合動力汽車再生制動全局優(yōu)化控制策略的基礎(chǔ)上，應(yīng)用模型預(yù)測控制理論，建立了中度混合動力汽車再生制動模型預(yù)測控制策略數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)了預(yù)測視距內(nèi)的滾動優(yōu)化控制。 結(jié) 論 前普遍使用的燃油發(fā)動機(jī)汽車存在種種弊病，除了能耗較高，更為嚴(yán)重的是污染環(huán)境。而混合動力汽車則針對不同的道路環(huán)境實(shí)施不同的供能方案，能大大降低排放污染程度。例如在城市運(yùn)行時，當(dāng)交通堵塞或遇到紅燈時發(fā)動機(jī)會關(guān)閉，當(dāng)車隊(duì)移動時或信號燈 轉(zhuǎn)為綠燈時駕駛者只要輕踩加速踏板，電動機(jī)就能驅(qū)動汽車前進(jìn)。在市區(qū)內(nèi)當(dāng)汽車發(fā)動機(jī)無效率空轉(zhuǎn)或車輛移動緩慢時，使用電動機(jī)作動力源不但對環(huán)境有利，而且還減少了噪音。因此，越是在交通日益擁擠的大城市使用混合動力汽車，就越能夠顯示出它的節(jié)能、環(huán)保、適應(yīng)能力廣的優(yōu)越性。從目前的發(fā)展來看，計算機(jī)技術(shù)和自動控制技術(shù)，以及各種智能控制系統(tǒng)在混合動力汽車上的逐漸應(yīng)用，將進(jìn)一步促進(jìn)混合動力汽車的發(fā)展。與傳統(tǒng)型汽車相比，混合動力汽車充分吸取了電力及熱力系統(tǒng)中最大的優(yōu)勢，在節(jié)能和排放上勝出一籌；與純電動汽車相比，混合動力汽車的電壓和功率等級與電動車類似，但蓄電池容量大大減小，因而其造價成本低于電動汽車。當(dāng)前混合動力車輛所面臨的技術(shù)問題還很多，比如汽車電池較易老化且可靠性與預(yù)期有差距，再加上生產(chǎn)成本高于燃油動力車輛，市場占有率較小，盡管從汽車制造技術(shù)的長遠(yuǎn)發(fā)展來看，混合動力車輛只是由燃油動力車輛到純電動車的過渡類型，但其在近幾十年內(nèi)會很有發(fā)展前景，這一點(diǎn)是毫無疑問的。  參考文獻(xiàn) [1] 秦大同, 葉心, 胡明輝. 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