并联混合动力汽车驱动系参数匹配

并联混合动力汽车驱动系参数匹配

第34卷第6期　　　　　　　　　　　　　　　拖拉机与农用运输车　　　　　　　　　　　　　　　　Vol.34No.62007年12月　　　　　　　　　　　　　　　Tractor&FarmTransporter　　　　　　　　　　　　　　　　Dec.,2007

并联混合动力汽车驱动系参数匹配

张忠伟,文建辉

(无锡科技职业学院,江苏无锡　214028)

摘要:通过ADVISOR2002软件对并联混合动力汽车进行仿真。以动力性、经济性为控制目标同时考虑电池的荷电状态,对并联混合动力汽车进行仿真分析,分析驱动系各元件参数对整车性能的影响;研究驱动系组成元件的参数选择和参数间的合理匹配。

关键词:混合动力汽车;并联混合动力;参数匹配

中图分类号:U469.72　　　　　文献标识码:A　　　　　文章编号:1006-0006(2007)06-0063-03

ParametricMatchingofDrivetrainforParallelHybridElectricVehicle

ZHANGZhong2wei,WENJian2hui

(WuxiProfessionalCollegeofScienceandTechnology,Wuxi214028,China)

Abstract:BasedonthesoftwareADVISOR2002,thesimulationmodaloftheassemblypowerandvehicleofthe

ParallelHybridElectricVehicle(PHEV)hasbeensetup.Withthecontroltargetsforpowercharacteristicandforfuelcharacteristic,thispaperstillconsidersthestateofchargemeanwhile;thisthesispresentsasimulationanalysisofthePHEVandtheinfluenceonvehiclecharacteristicbycomponentparametersofandchoiceandproperparametricmatchingamongdrivetraincomponent.

Keywords:Hybridelectricvehicle;Parallel　　,按现有条件较适于技术开发。,、不同参数的,大都采用基于Matlab/Simulink环境的计算机仿真技术平台,其中ADVISOR就是上述计算机环境下应用最广泛的后向式建模与仿真技术平台。利用ADVISOR可以快速预测整车动力性能和经济性能,评价整车控制策略的优劣,以进行混合动力汽车参数的优化[1～2]。本文以图1确定的并联混合动力汽车驱动系结构为例,也是基于ADVISOR2002采用计算机仿真的手段,

进行驱动系匹配的研究。

,选取170km/h作为最高车速;

(3)爬坡性能　汽车整车能够以20km/h车速在大于25%的坡

道上行驶;

(4)加速性能　汽车对加速性能的要求很大程度上决定了汽车

后备功率的大小,轿车0～100km/h的加速时间为12～20s,参照

GB/T18386-2001电动汽车实验循环中市郊行驶循环和轿车的加速

性能,设计车辆0～100km/h的加速时间不大于15s。

1.2　整车参数

(1)车型　四门五座,前驱动。

(2)外形尺寸　总长:4300～4400mm;总宽:1600～1700mm;

总高:1400～1450mm。

(3)驱动系统主要部件

发动机:四冲程汽油发动机电机:三相交流感应电机蓄电池:镍氢电池变速器:手动5挡

(4)其他参数

风阻系数Cd:0.34

图1　并联混合动力轿车传动系结构示意图

Fig.1SketchMapofDrivetrainofPHEV

车轮滚动半径r:0.28m

1　控制目标

1.1　动力性指标的确定

2　混合比的确定

在混合动力汽车上发动机功率Pe与电机功率Pm之间存在如图

2所示关系。

混合动力汽车驱动系统各部件参数的选择直接影响车辆动力性能指标。参照国家标准的要求,本文的并联混合动力汽车的动力性能指标如下:

(1)行驶里程　对于电量维持型混合动力汽车,其续驶里程与

并联混合动力驱动系统混合比定义为

R=

PPm+Pe

(1)

式中　R———混合比

Pm———电机的功率,kWPe———发动机的功率,kW

电池组的容量无关,主要由油箱的容积决定;

(2)最高车速　参照GB/T18386-2001电动汽车能量消耗率和

收稿日期:2006-08-25;收修改稿日期:2007-01-09

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并联混合动力汽车驱动系参数匹配

拖拉机与农用运输车　第6期2007年12月

图2　Pe与Pm关系简图

Fig.2RelationshipofPeandPm

由图2可知,随着混合比的增大,驱动系统会由传统汽车、电助力型混合动力汽车向续驶里程延伸型混合动力汽车、电动汽车过渡。

目前电动汽车动力电池技术尚不成熟,电池比功率和比能量均较低,而且成本居高不下,混合比的选择会影响质量以及整车成本,对混合动力汽车来说同时会引起整车布置困难等问题。混合动力汽车混合比与整车整备质量的关系,在总功率一定的情况下,混合比越大,整车质量越大,电机的功率也越大,相应整车成本也越高。对混合动力汽车来说,在满足控制目标的前提下,采用并联电助力型驱动系统比较合适,即取混合比小于0.5。

图3　发动机单独驱动混合比对整车性能的影响

Fig.3EffectsofBridizationofEngine2driveAloneonPerformance

图4是混合驱动时不同混合比整车性能的仿真结果,根据仿真结果,可得出以下结论:

(1)在整车总功率为60kW时,混合比取值在0.2～0.5时对最

3　驱动系参数匹配

并联混合动力汽车驱动系参数匹配是要在满足动力性、燃油经济性和排放性上合理的确定各部件的参数[3]。并联混合动力汽车驱动系包括发动机、电机、电池、转矩合成器、变速器和主减速器。

3.1　发动机参数匹配

高车速0～100km/h的加速时间以及最大爬坡度基本没有影响,此,(2)5,整车总功率为60kW

时,,可确定总功率为

60,0.3时,混合动力汽车的最高车

:时速可达120km/h;/h于10%0.同时满足发动机单独驱,并有较好的燃油经济性。

发动机功率是发动机参数匹配的重要参数。在电机和电池的参数还未确定的情况下,发动机功率的初步选择以单独驱动时整车的动力性能为依据。由汽车理论可知汽车所需的最大功率pmax可按下式求得

pmax=

177.7km/h;20km/h行驶时的最大爬坡度为49.7%;0～100

km/h

的加速时间为12.6s。所以当混合比为0.3时就可以满足混

合动力汽车的动力性要求。

最后确定的发动机和电机的参数:发动机,42kW;电机,18kW。

ηt

3600

Vmax+

CA

76140

3

Vmax

(2)

式中　Vmax———最高车速,km/h(取170)

ηt———传动系效率(取0.90)

m———整车质量,kg(取1600)f———滚动阻力系数(取0.012)A———迎风面积,m2(取1.84)Cd———风阻系数(取0.34)

根据上式计算汽车所需最大功率时还应加上10%的储备系数[3],则最后得到的最大功率是混合动力汽车发动机和电机功率的和,计算结果为60kW。

将混合比控制在小于0.5的范围内,选取不同的混合比对不同混合比的混合动力汽车发动机单独驱动时的整车性能进行仿真计算。图3是不同混合比对发动机单独驱动时整车性能的仿真结果。由图中可看出,随着混合比的增大,发动机单独驱动时,整车0～100

km/h时加速时间变长;20km/h行驶时爬坡度变小;最高车速和油耗

图4　电机与发动机混合驱动不同混合比对整车性能的影响

Fig.4EffectsofDifferentHybridizationwithHybrid2driveonPerformance

3.3　电池参数匹配

镍氢(NiMH)电池能量密度高、功率密度较高、环保性好、使用寿命较长、可快速充电且放电曲线平坦。目前混合动力汽车首选镍氢电池作为其储能系统。

对于电量维持型混合动力汽车电池参数的匹配,主要考虑电池能量满足整车按标准循环工况行驶的要求;电池匹配在满足整车按标准循 …… 此处隐藏：3437字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……