研究串聯(lián)式混合動力汽車動力系統(tǒng)參數(shù)匹配及性能仿真

董立凡

摘 要：汽車在人類生活中扮演的非常重要的角色，但是也帶來了負面的影響，比如說能源威脅、環(huán)境威脅等等?，F(xiàn)如今汽車的發(fā)展方向是新能源汽車，串聯(lián)式混合動力汽車的發(fā)展越來越受到重視。本文對混合動力技術(shù)在汽車中的應用做了深入的研究，對車輛的動力性能和經(jīng)濟性研究，得到最好的參數(shù)設(shè)計方案，以供參考。

關(guān)鍵詞：串聯(lián)式；混合動力；參數(shù)

一、混合動力汽車發(fā)展及現(xiàn)狀

（一）混合動力汽車發(fā)展?；旌蟿恿ζ囀呛推胀ㄆ囈黄鸪霈F(xiàn)的。最初的目的只是協(xié)助發(fā)動機工作，不是為了省油節(jié)能。隨著發(fā)動機的制造越來越好，混合動力汽車最初的作用慢慢就消失了，導致混合動力汽車就慢慢的不太使用了。到了二十世紀九十年代人類逐步重視環(huán)保問題，開始思考如何減少汽車尾氣等污染，慢慢的開始對混合動力汽車感興趣了，混合動力汽車的各方面研究也慢慢開展了。

（二）國內(nèi)混合動力汽車現(xiàn)狀。我國在汽車領(lǐng)域起步較晚，對混合動力的研究更是晚于歐美發(fā)達國家，總體水平不及歐美等工業(yè)老牌國家。但是隨著我們國家的經(jīng)濟不斷發(fā)展，在國家政策的大力支持下，我國可喜的出現(xiàn)了一批混合動力企業(yè)，像大家所熟知的奇瑞、江淮、比亞迪等等都是做的比較好的汽車企業(yè)，這些企業(yè)也看重混合動力汽車市場，開展推出了自己的混合動力汽車。

二、動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制研究

（一）動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。物理學中我們知道有串聯(lián)、并聯(lián)、和混聯(lián)三種連接方式，本文選擇的是串聯(lián)系統(tǒng)來研究。串聯(lián)系統(tǒng)汽車的組成部分有發(fā)動機、發(fā)電機動力。汽車能夠驅(qū)動是牽引電動機的作用，一般配置一個發(fā)動機或者兩個，以滿足汽車的動力性能要求。

（二）控制策略。汽車企業(yè)針對消費者的需求在設(shè)計過程中需要遵守幾個控制原則：1、內(nèi)燃機的安裝位置，內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩來決定內(nèi)燃機的最佳工作點；2、內(nèi)燃機的工作曲線，內(nèi)燃機最佳的工作點組成了內(nèi)燃機的最佳工作曲線；3、內(nèi)燃機的動態(tài)波動，內(nèi)燃機的震動帶來更多的油耗，注意需要調(diào)整內(nèi)燃機工作時的轉(zhuǎn)速；4、內(nèi)燃機的最低轉(zhuǎn)速，低轉(zhuǎn)速就意味著汽油的使用效率低，設(shè)置最低轉(zhuǎn)速當達到這個下限內(nèi)燃機關(guān)閉。為的就是避免這種情況等。

（三）混合動力汽車的工作模式。串聯(lián)混合動力汽車的動力靠的是發(fā)動機、發(fā)電機兩個動力源，依據(jù)駕駛路況和駕駛員的操作動力源的能量分配是不同的，有多個運行模式：混合牽引模式、單峰值電源牽引模式、單發(fā)動機牽引模式等等，汽車在正常行駛過程中，需要發(fā)動機保持效率高、排放較低的單一工況。

三、動力系統(tǒng)部件選型及參數(shù)匹配

（一）混合動力汽車驅(qū)動電機選型。汽車電動機比其他普通電動機有更高的要求，主要要求有以下幾點：1、強大的電動機過載能力，以滿足汽車啟動加速上坡的動力需求；2、強大的電動機調(diào)節(jié)能力，為了適應汽車行駛路況的變化，以便調(diào)節(jié)；3、高效的電動機效率、優(yōu)良的逆向工作性能，以便進一步提高續(xù)駛里程，提高使用壽命；4、優(yōu)秀的電動機工作可靠性、較小的結(jié)構(gòu)尺寸要求，利于汽車的整車空間布置，減輕車身自重，減少油耗。

（二）動力系統(tǒng)參數(shù)匹配?；旌蟿恿ζ囋诓捎么?lián)式時，它的動力系統(tǒng)有一定的匹配原則，具體有：1、各個參數(shù)的選擇需要滿足動力的要求，特別是加速時間是消費者比較關(guān)心的；2、電池的電壓力和電力系統(tǒng)的電壓力等級和波動范圍需要一致；3、最大充放電功率也要滿足電動機的功率需求；4、還有滿足行駛過程中的能量消耗。

（三）驅(qū)動電機參數(shù)匹配。電機的參數(shù)主要有以下幾點：1、額定轉(zhuǎn)速、2、最高轉(zhuǎn)速、3、額定功率、4、峰值功率、5、額定轉(zhuǎn)矩、6、最大轉(zhuǎn)矩。其中電機的額定轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速匹配，電機最高轉(zhuǎn)速小于6000的屬于普通電機，大于6000的屬于高速電機。本文選擇的是轉(zhuǎn)速為6000r/min的高速電機。

四、建模與仿真

（一）計算機模擬仿真的概念。計算機模擬仿真技術(shù)是利用計算機科學和技術(shù)建立被仿真的系統(tǒng)模型。它具有高效、安全、受環(huán)境條件約束小、可改變時間尺寸等優(yōu)點，已成為分析、設(shè)計、運行、評價、培訓系統(tǒng)的重要工具。在汽車領(lǐng)域該技術(shù)也被廣泛應用，幫助設(shè)計人員縮短開發(fā)周期、對新產(chǎn)品能進行科學的評估檢測。

（二）驅(qū)動系統(tǒng)建模。對汽車進行建模仿真的目的是：預測汽車在特點循環(huán)的工作狀況下的性能；評估所選設(shè)備的優(yōu)缺點；進行一步優(yōu)化設(shè)計。需要建立的模型主要有：整車模型、電機模型等等。實際建模時，很多企業(yè)選擇的是advisor這款軟件，整車參數(shù)輸入后再進行其他的一些參數(shù)輸入就算創(chuàng)建了這個仿真模型。

另外其他的模型的建立需要多種軟件配合完成，在本文就不詳細贅述了。

五、結(jié)束語

由于我國的混合動力汽車技術(shù)不夠成熟，還需要在很多關(guān)鍵技術(shù)上攻堅克難。所以要實現(xiàn)跨越式的發(fā)展不僅需要傳統(tǒng)汽車企業(yè)努力，還需要政府和科研單位的大力支持，克服關(guān)鍵技術(shù)上的難過，實現(xiàn)中國節(jié)能環(huán)保汽車的質(zhì)的飛躍。

參考文獻：

[1]趙文章.增程式客車整車控制器與控制策略研究[D].哈爾濱：哈爾濱理工大學，2011.

[2]王巖.串聯(lián)混合動力客車控制策略研究[D].長春：吉林大學，2011.