【正文】 天津工程師范學院本科生畢業(yè)論文串聯(lián)式混合動力碼頭車的結(jié)構(gòu)形式及控制方案的選擇Research on Structure and control policy of series hybrid terminal tractor vehicle畢業(yè)論文（設(shè)計）原創(chuàng)性聲明本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計）是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文（設(shè)計）不包含其他個人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本論文（設(shè)計）的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。 作者簽名： 日期： 畢業(yè)論文（設(shè)計）授權(quán)使用說明本論文（設(shè)計）作者完全了解紅河學院有關(guān)保留、使用畢業(yè)論文（設(shè)計）的規(guī)定，學校有權(quán)保留論文（設(shè)計）并向相關(guān)部門送交論文（設(shè)計）的電子版和紙質(zhì)版。有權(quán)將論文（設(shè)計）用于非贏利目的的少量復(fù)制并允許論文（設(shè)計）進入學校圖書館被查閱。學?？梢怨颊撐模ㄔO(shè)計）的全部或部分內(nèi)容。保密的論文（設(shè)計）在解密后適用本規(guī)定。 作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 日期： 摘 要混合動力汽車近年來發(fā)展迅速，并已經(jīng)實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。混合動力汽車將至少在30年內(nèi)都是汽車工業(yè)最切實可行的解決能源和污染問題的途徑。碼頭牽引車運行速度低，起停頻繁，且長時間怠速，導(dǎo)致其燃油經(jīng)濟性差，排放高。研制成混合動力碼頭牽引車后，其節(jié)油減排效果較其它車輛更為明顯。本文利用汽車相關(guān)理論通過計算機分析仿真來確定混合動力碼頭牽引車的驅(qū)動電機的參數(shù)。分析與仿真的主要作用是在進行昂貴且費時的原型實驗之前對物理系統(tǒng)的性能進行模擬分析，工程設(shè)計人員可以利用它全面地評估其設(shè)計，并通過它發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的一些問題，而這些問題通過測量和實驗是不易發(fā)現(xiàn)的。分析與仿真技術(shù)不僅可以節(jié)省大量開發(fā)費用，而且提高了復(fù)雜系統(tǒng)的系統(tǒng)級優(yōu)化水平。對于混合動力研發(fā)，前期進行方案選擇及參數(shù)匹配時，通過分析仿真能夠較快地進行方案選擇及參數(shù)匹配，從而確定最優(yōu)方案和主要參數(shù)，并及早發(fā)現(xiàn)問題加以避免。若通過試制實物樣機的方法來進行此步驟，則既費時又費力，代價昂貴，且效果還不好。在研發(fā)過程中分析仿真與試驗同樣重要，都具有不可替代的作用，通過實物樣機試驗對分析仿真結(jié)果進行驗證與修正，對系統(tǒng)反復(fù)優(yōu)化，從而有力地推進研發(fā)進程。關(guān)鍵詞：混合動力碼頭牽引車，驅(qū)動電機參數(shù)，車輛動力性分析ABSTRACTHybrid electric vehicle developed rapidly in recent years and has achieved industrialization. Hybrid Electric Vehicle will be at least 30 years in the automotive industry are the most practical solution to energy and pollution problems. Lowspeed terminal tractor, since the frequent stops and idling time, resulting in poor fuel economy, emissions high. The development of hybrid terminal tractor, its fuelefficient vehicle emission reduction effect is more obvious than the other. In this paper, the use of motor vehiclerelated theory by puter simulation analysis to determine the hybrid electric terminal tractor driver parameters.The analysis and the simulation leading role is before carrying on expensive and the timeconsuming prototype experiment to physical system39。s performance carries on the simulation analysis, the engineering design personnel may use it to appraise its design prehensively, and discovers in the design through it some questions, but these questions through the survey and the experiment are which is not easy to discover. The analysis and the emulation technique not only may save the massive development cost, moreover raised plicated system39。s systemlevel optimization level. Regarding the mix power research and development, when the earlier period carries on the plan choice and the parameter match, through the analysis simulation can quickly carry on the plan choice and the parameter match, thus determined that the synergy and the main parameter, and found early the problem avoids. If carries on this step through the trial manufacturing prototype39。s method in kind, then both timeconsuming and takes the trouble, the price is expensive, and the effect is not good. Analyzes the simulation and the experiment in the research and development process is similarly important, has the unreplaceable function, to analyzes the simulation result through the prototypical experiment in kind to carry on the confirmation and the revision, optimizes repeatedly to the system, thus advances the research and development advancement powerfully.Key Words: Hybrid terminal tractor,Drive motor parameters,Vehicle dynamic analysis目 錄1 概述 12 混合動力汽車的結(jié)構(gòu)分析 4 4 4 5 Volvo重型卡車 6 三菱Canter Eco輕型卡車 6 日產(chǎn)小型卡車ATLAS20 73 串聯(lián)式混合動力碼頭車動力裝置參數(shù)的選定 9 9 9 9 10 10 11 16— 行駛阻力平衡圖和功率平衡圖 17 電機擴大恒功率區(qū)系數(shù)和過載系數(shù)對加速時間的影響 19 19 21 22 22 23 264 串聯(lián)式混合動力碼頭車總成控制策略 27 27 27 29 30 30 30 串聯(lián)式混合動力碼頭車發(fā)動機的控制策略 315 結(jié)論及展望 33 33 33參考文獻： 34致 謝 36英文資料與翻譯 37譯文 5264天津工程師范學院2009屆本科畢業(yè)生論文1 概述隨著世界范圍內(nèi)能源危機和環(huán)境污染問題的出現(xiàn)，節(jié)能和環(huán)保成為汽車工業(yè)所面臨的最大挑戰(zhàn)。汽車工業(yè)作為我國的支柱產(chǎn)業(yè)，每年仍保持12%14%的年均增長率，預(yù)計到2020年底我國汽車保有量將達到1億3千萬輛，如果采用傳統(tǒng)的內(nèi)燃機技術(shù)，按最保守的估計，2020年僅各類汽車每年消耗石油將達2億5,000萬噸，這將使我國石油總需求超過4億噸，因此，開發(fā)新型能源、節(jié)能、環(huán)保的車輛已關(guān)系到國家的經(jīng)濟安全和可持續(xù)發(fā)展。人們越來越關(guān)注其它燃料的汽車和電動汽車得開發(fā)，電動汽車成為最主要得選擇之一。電動汽車（Electric Vehicle, EV）包括純電動汽車（EV）、混合動力汽車（Hybrid Electric Vehicle, HEV或HV）和燃料電池汽車三種形式。受現(xiàn)在科技條件所限制，純電動汽車和燃料汽車很難實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，而融合內(nèi)燃機汽車和電動汽車優(yōu)點的混合動力汽車，在世界范圍內(nèi)成為新型汽車開發(fā)得熱點?？梢韵嘈?，在電動汽車得儲能部件——電池沒有根本性突破之前，使用混合動力汽車是解決排污和能源問題最具現(xiàn)實意義得途徑之一。所謂混合動力汽車（HEV或HV）是在一輛汽車上同時配備電力驅(qū)動系統(tǒng)(Traction Motor)和輔助動力單元（Auxiliary Power Unit ,APU）,其中APU是燃燒某種燃料的原動機或由原動機驅(qū)動的發(fā)電機組，目前HEV所采用的原動機一般為柴油機、汽油機和燃汽輪機?；旌蟿恿ζ噷?nèi)燃機、電動機與蓄電池通過控制系統(tǒng)相組合，電動機可補充提供車輛起步、加速所需的轉(zhuǎn)矩，又可以吸收并存儲內(nèi)燃機富余的功率和車輛制動能量，從而可大幅度降低油耗，減少污染物排放。混合動力汽車雖然沒有實現(xiàn)零排放，但其動力性、經(jīng)濟性和排放等綜合指標均能滿足當前各國苛刻的法規(guī)要求，可緩解汽車需求與環(huán)境污染及石油短缺的矛盾。混合動力汽車近年來發(fā)展迅速，并已經(jīng)實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化?；旌蟿恿ζ噷⒅辽僭?0年內(nèi)都是汽車工業(yè)最切實可行的解決能源和污染問題的途徑[1]。混合動力汽車基本上不改變現(xiàn)有的汽車常見結(jié)構(gòu)，不改變現(xiàn)有能源（石油燃料）的體系，不改變用戶對汽車的使用習慣，這也是他能夠迅速實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的重要因素。專家預(yù)測，在未來十年內(nèi)將可能有40%的燃油汽車實現(xiàn)混合動力驅(qū)動。從上我們可以看出，混合動力汽車的研究和發(fā)展,對于解決環(huán)境污染和能源危機這兩個人類目前面臨的兩大難題能起到相當大的作用。集裝箱運輸以其方便、安全、快捷的特點已成為貨物運輸?shù)陌l(fā)展重點。隨著世界經(jīng)濟發(fā)展，自2003年以來，集裝箱運輸每年都以超過10%的幅度增長，截止2006年1月31日，全球集裝箱船隊總運力已增長到913萬標準箱。我國90%以上的外貿(mào)貨運要依靠港口實現(xiàn)，而主要的運輸方式就是集裝箱，2006年上半年，%，并依然保持著較高增長態(tài)勢。圖1—1為我國集裝箱的增長情況統(tǒng)計。圖 1—1 19982005年我國港口集裝箱吞吐量及占世界比隨著集裝箱吞吐量的增長，碼頭牽引車的需求也同步增長，與其他汽車相比，碼頭牽引車的運行工況有如下特點：1) 速度低 碼頭內(nèi)的速度30km/h, 在碼頭之間運行40km/h； 2) 不需要爬坡 碼頭內(nèi)部及碼頭之間幾乎沒有坡度；3）怠速時間長 多輛拖車排隊等候裝貨和卸貨期間怠速運行（基本不停車），怠速時間超過50%。由于行駛路況的特殊性，現(xiàn)有碼頭牽引車在工作過程中存在如下問題：1) 運行速度低 導(dǎo)致汽車發(fā)動機低效區(qū)，燃油經(jīng)濟性差，排放高；2) 頻繁起/停 增加了牽引車的排放；3) 長時間怠速 燃油利用率低。因此，針對現(xiàn)有的碼頭牽引車進行混合動力設(shè)計，減少排放并提高燃油利用率，對于建設(shè)節(jié)約型港口，乃至建立節(jié)約型社會都具有重要意義[2]。我國的傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)一直陷于“引進、落后、再引進、再落后”的怪圈之中。在開發(fā)混合動力電動汽車的問題上，我們不能重蹈覆轍，應(yīng)多開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的部件和產(chǎn)品，尤其是關(guān)鍵部件方面。混合動力汽車技術(shù)關(guān)鍵在于動力總成技術(shù)、能量分配和管理以及整車控制。本課題通過與中國集裝箱集團、安乃達電機有限公司合作，結(jié)合碼頭牽引車輛的實際行駛特點，對碼頭牽引混合動力系統(tǒng)進行研究，重點研究動力系統(tǒng)總成及仿真技術(shù)平臺；整車能源管理與協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、儲能元件的能量管理系統(tǒng)、牽引電機控制系統(tǒng)；并最終實現(xiàn)整車混合動力系統(tǒng)的工程化和產(chǎn)業(yè)化。實現(xiàn)上述研究目的，將大幅度提高我國混合動力卡車集成研究水平，從根本上提高我國混合動力整車及關(guān)鍵部件的制造能力，這不僅需要控制算法和關(guān)鍵技術(shù)的重要突破，而且也應(yīng)在算法的綜合運用與部件集成優(yōu)化等方面有更多的創(chuàng)新。本課題的研究成果和所取得的經(jīng)驗，對于建設(shè)高水平、高質(zhì)量、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的混合動力卡車系統(tǒng)具有重要的實際應(yīng)用價值，也是我國實現(xiàn)從“中國制造”走向“中國創(chuàng)造”的唯一途徑。2 混合動力汽車的結(jié)構(gòu)分析1．發(fā)動機混合動力汽車可以廣泛地采用四沖程內(nèi)燃機（包括汽油機和柴油機）、二沖程內(nèi)燃機（包括汽油機和柴油機）、轉(zhuǎn)子發(fā)動機、燃氣輪機和斯特林發(fā)動機等。一般轉(zhuǎn)子發(fā)動機和燃氣輪機的燃燒效率比較高，排放也比較潔凈，采用不同的發(fā)動機就可以組成不同的混合動力汽車?；旌蟿恿ζ?