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基于混合动力汽车动力性与经济性研究 王子瑞 乌鲁木齐职业大学 X 关注成功！ 加关注后您将方便地在 我的关注中得到本文献的被引频次变化的通知！ 新浪微博 腾讯微博 人人网 开心网 豆瓣网 网易微博 摘????要： 本文针对混合动力汽车动力性与经济性研究, 将从混合动力汽车的发展现状入手, 结合混合动力汽车的技术分类及结构原理, 对混合动力汽车动力性以及混合动力汽车经济性展开分析和论述。希望本文的研究能为节能低排高效汽车的研发提供参考性建议。 关键词： 混合动力; 汽车动力性; 经济性; 系统匹配; 0 引言 随着汽车工业的快速发展, 环境污染问题越来越严重。自2007年开始, 我国加大了对混合动力汽车的研制力度, 国外厂商也逐渐将该类型汽车进行国产化。为了使汽车更加经济节能, 加强基于混合动力汽车动力性与经济性研究具有重要意义。 1 混合动力汽车的发展现状 在国家863计划重大项目背景下, 历程6年刻苦研发, 我国从混合动力系统, 到汽车各部件功能, 均实现了自主研发[1]。混合动力汽车具有很多优势, 不仅能够减少发动机变工况的不良运行, 还能通过电机回收能量, 大大降低发动机的油耗。尤其在人口密集的区域, 可以通过电动实现零排放[1]。然而, 混合动力汽车也存在一定的不足。比如, 混合动力汽车在增加汽车驱动系统后具有成本高、技术风险高、结构复杂的特性。另外, 以石油和蓄电池作为能量来源, 只能补偿能量差值, 无法完全实现零排放。 2 混合动力汽车的技术分类及结构原理 混合动力汽车在技术分类上, 主要分为三种类型: (1) 串联式SHEV。该系统中主要由辅助动力单元组成, 由发动机直接带动发电, 并产生驱动力。 (2) 并联式PHEV。该系统包括保留了后续传动系统的机械连接, 进而直接驱动汽车。该动力传动系结构又可归类为转速结合式、牵引力结合式、转矩结合式等。 (3) 混联式SPHEV。这是在PHEV基础上增加的一套发动机。该类系统一部分驱动发电机发电, 另外一部分通过机械传输送给驱动桥[2]。这三种混合动力电动汽车都有自己特点, 以混联式最优。 3 混合动力汽车动力性分析 3.1 乌鲁木齐公交汽车动力系统要求 以乌鲁木齐城市为例, 其城市内车辆行驶的动力性可以用以下几个指标进行评价: (1) 加速及爬坡行驶能力。要求发动机和电动机输出功率能够满足汽车加速性能。 (2) 最高车速稳定行驶能力。要求能够提供车辆车速稳定行驶的功率需求。 (3) 起步加速性能。车辆能够在最短时间内达到加速。结合国家863计划能源技术依据, 以乌鲁木齐城市公交汽车为设计对象, 其混合动力汽车设计指标为: (1) 与传统相比, 燃油经济性降低30%。 (2) 续驶里程大于200km, 持续速度40km/h。 (3) 最大爬坡度大于20%, 最高车速大于80km/h。 (4) 与传统相比, 尾气排放降低30%。除此之外, 整车装备质量参数为10000kg, 迎风面积为6.55m, 空气阻力系数为0.76, 滚动阻力系数0.01, 轴距5.6m。 3.2 乌鲁木齐公交汽车行驶特点 乌鲁木齐公交汽车的行驶特点, 主要包括以下几方面: (1) 公交汽车数量大。由于乌鲁木齐城市规模较大, 公交汽车成为市民出行的主要交通工具, 主要分为中巴线路、公交线路等, 共有公交车6000余台, 每日公交汽车的行驶量为260-310km。 (2) 车辆平均时速不高[3]。乌鲁木齐城市平均站距1km位置, 就会设置公交汽车停靠站点。城区交通拥堵, 导致其车速不高。 (3) 车辆负荷率变化大。乌鲁木齐城市交通网十分复杂, 每条公交线路道路特点、行驶速度都发生变化, 导致车辆负荷率低, 进而造成能源极大浪费。 3.3 混合动力汽车动力系统匹配 混合动力汽车的第一步动力源优势判定。将电机的优势作为主要驱动系统, 根据数量化比例, 引入混合比, 进而对动力源功率进行合理匹配。发动机与电机的最高功率, 确定了混合比。动力匹配条件及计算是根据混合动力汽车设计问题转化, 结合动力源总功率设计方法, 对发动机进行选型, 其额定功率决定于车速。发动机的有效转矩, 可以通过万有特性图进行反应, 即等功率曲线上的油耗最低点, 为最佳经济性工作点[4]。电动机匹配参数, 直接对车辆性能产生影响, 是研制设计混合汽车的必要环节。在能量存储装置上, 采用的基本为成本较低的铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池等。 4 混合动力汽车经济性分析 4.1 混合动力的节能方式分析 混合动力节能方式根据节能原理, 可分为以下几种情况: (1) 非稳态工况适应性。在曲轴转速和发动机控制机构位置不断变化中, 会对发动机经济性产生不良影响, 可通过汽车尾气排放、以及燃油经济性的法定行驶中得出结果。燃油消