【正文】 電量保持和常規(guī)充電模式，其中電量消耗又分為純電動(dòng)和混合動(dòng)力兩種子模式，電量保持也分純電動(dòng)、混合動(dòng)力（電機(jī)輔助）和發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)并充電三種子模式?？傮w設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)輸入如下表 28。 表 210 電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的參數(shù) Type of Machine 電機(jī)類型 PSM 永磁同步電機(jī) Nominal Voltage 額定電壓 525 V Maximum Speed 最大轉(zhuǎn)速 4000 r/min Inertia Moment 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 kg*m2 Mass of Machine 電機(jī)質(zhì)量 145 kg Initial Temperature 初始溫度 55℃ Maximum Temperture 最高溫度 125℃ Specific Heat Transition 傳熱比 2250 W/K Specific Heat Capacity 比熱容 430 J/kgK Layout Temperature 環(huán)境溫度 70 ℃ 下圖 28 為電動(dòng)機(jī)的效率圖 圖 28 電動(dòng)機(jī)的效率圖 21 電池模塊 動(dòng)力電池組的選擇必須與所選電動(dòng)機(jī)的性能參數(shù)匹配，本文所用的動(dòng)力電池為鋰離子電池， 4 個(gè)單體電池組成一個(gè)電池模塊， 41 個(gè)電池模塊組成動(dòng)力電池組。參數(shù)的設(shè)置見表 29。見圖 26。如下圖 26。為了使發(fā)動(dòng)機(jī)跟電機(jī)工作在較優(yōu)的區(qū)域，將最大的轉(zhuǎn)速定為 3000r/min。 表 27 電池參數(shù) 電池類型 鋰離子電池 電池電壓 525V 電池容量 180Ah 電池能量 根據(jù)已知數(shù)據(jù)選擇電池類型，選擇為 180Ah A 型鋰離子電池，在電壓 140V，電流分別為 18A， 54A， 180A 時(shí)的放電特性見下圖 25。 計(jì)算得到電池的額定能量為 。 另外，還要考慮到電池的放電程度。若攜帶的能量過多，雖然續(xù)駛里程變長，但這需要大容量的電池，這勢必將增加電池的體積與質(zhì)量，進(jìn)一步加大了整車的質(zhì)量，從而導(dǎo)致 PHEV 的成本增加。 1）電壓等級 各種車型的電池的電壓等級各不相同，主要的電壓等級類型見表 26。 計(jì)算時(shí)，取 maxv 為 95km/h， 0 加速到 40km/h 為 20s 內(nèi) ，最大爬坡度 i大于 20%，爬坡速度為 15km/h，計(jì)算得出發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為 162kw。 從 ADVISOR 里選擇合適的電機(jī)類型，然后修改參數(shù)得到需要的電機(jī)模型。 3）電機(jī)的電壓選擇 電機(jī)額定電壓的選擇與混合動(dòng)力客車動(dòng)力的電池組電壓密切相關(guān)。轉(zhuǎn)速在6000r/min 以上的為高速電機(jī)，而以下為普通電機(jī)。 再考慮到 20%的后備功率，所以峰值功率取值 maxP 為 120kw。 根據(jù)加速性能要求是 040km/h 的加速時(shí)間不超過 20s 來計(jì)算。 表 22 客車樣車參數(shù) 參數(shù) 數(shù)據(jù) 參數(shù) 數(shù)據(jù) 整備質(zhì)量 Ma (kg) 10755 風(fēng)阻系數(shù) Cd 滿載 M (kg) 18000 滾動(dòng)阻力系數(shù) f 長 (mm) 11995 傳動(dòng)系數(shù) η 寬 (mm) 2550 軸荷（空） 3335/7420 高 (mm) 3250 軸荷（滿） 6500/11500 軸距 (mm) 6100 前 /后懸 (mm) 2600/3290 迎風(fēng)面積 A (m178。 原有車型的基礎(chǔ)上，由計(jì)算結(jié)果，確定其發(fā)動(dòng)機(jī)保持不變，即 BF6M101322E3 發(fā)動(dòng)機(jī)。 表 22 國內(nèi)主要汽車廠家產(chǎn)品匯總表 11 PHEV 客車的部件選型 本文采用的是在原有車型的基礎(chǔ)上，改裝 HEV 得到 PHEV 的做法。 德國各大汽車公司方面有奔馳推出的 Blue Zero ECell Plus 和 Vision S500 插電式混合動(dòng)力車，寶馬 Vision Efficient Dynamics 插電式混合動(dòng)力車等。 表 21 國外混合動(dòng)力汽車 車型 結(jié)構(gòu)形式 發(fā)動(dòng)機(jī) 電機(jī) 蓄電池 動(dòng)力電池組 發(fā)電機(jī) 功率 轉(zhuǎn)換器 電機(jī) 耦合器 離合器 變速器 減速器 發(fā)動(dòng)機(jī) 第二章 插電式混合動(dòng)力客車動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)與建模 10 Prius 混聯(lián)式 升 4 缸汽油，57kW/111Nm 永磁同步電動(dòng)機(jī)， 33kW ； Lexus LS600h 混聯(lián)式 升 V8 汽油直噴發(fā)動(dòng)機(jī)， 290kW/520Nm 峰值功率 165kW NiMH288V Insight 并聯(lián)式 升 3 缸汽油機(jī)；50kW/90Nm 永磁同步電機(jī)， 10kW NiMH144V； Civic 并聯(lián)式 升汽油機(jī)，70kW/123Nm 永磁同步電機(jī)， 15kW/103Nm NiMH158V Tino 混聯(lián)式 升 4 缸汽油機(jī)，74kW/141Nm 永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)和再生制動(dòng)，17kW；另配一電機(jī)用于啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)和給電池充電 Liion345V， Escape 并聯(lián)式 升 4 缸汽油機(jī)，99kW/175Nm 65kW 電機(jī)用于啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)給電池充電和助力；另一 28kW 電機(jī)用于再生制動(dòng) NiMH336V Percept 混聯(lián)式 升 3 缸汽油機(jī)，44kW/170Nm 23kW 交流感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)和再生制動(dòng)； 10kW 電機(jī)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、充電、再生制動(dòng) NiMH348V DuoIII 并聯(lián)式 升 4 缸 TDI 柴油機(jī)，66kW 永磁同步電機(jī)， 鉛酸電池，264V， 在美國，受到普遍關(guān)注的是通用公司的 PHEV 概念車 ——雪佛蘭 Volt。 圖 23 混聯(lián)式 PHEV 動(dòng)力系統(tǒng)簡圖 自上世紀(jì) 90 年代以來，國外一些大學(xué)、實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)部門一直在進(jìn)行 PHEV 的研究。其動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖如圖 22 所示。 其動(dòng)力系統(tǒng)主要可分為并聯(lián)式、串聯(lián)式和混聯(lián)式三種結(jié)構(gòu)。最后，簡要的介紹了本文的主要的研究內(nèi)容。 4）根據(jù)城市公交客車的一般工況，在滿足動(dòng)力性的條件下，基于規(guī)則的邏輯門限值控制策略，以提高燃油經(jīng)濟(jì)性為主要目標(biāo)，設(shè)計(jì) PHEV 客車動(dòng)力系統(tǒng)控制策略，并在 MATLAB /SIMULINK 中建立控制策略仿真模型。而相對于瞬時(shí)優(yōu)化控制策略、 智能型控制策略、全局最優(yōu)控制策略、自適應(yīng)控制策略這些比較高級的、智能的控制策略，這些控制策略的計(jì)算量較大，相對較為復(fù)雜，而基于規(guī)則的邏輯門限值控制策略雖然較為簡單，但是其實(shí)用性較強(qiáng)，操作性好，比較適合控制策略的入門，同時(shí)它是高級的控制策略的基礎(chǔ)，故本文選擇基于規(guī)則的邏輯門限值控制策略作為研究方向。 20xx 年， Namwook Kim, Sukwon Cha, Huei Peng 等人提出基于龐得李亞金最小值原理PMP 算法的等效油耗最小控制策略 ECMS，并提出通過擬合有效 SOC 變化率和有效需求功率得到最佳修正參數(shù)。為克服單一優(yōu)化算法的固有缺陷 , 將改進(jìn)粒子群算法和遺傳算法組成混合優(yōu)化算法 ,并將該混合算法應(yīng)用于 PHEV 能量管理策略的多目標(biāo)優(yōu)化。仿真結(jié)果顯示，這種方法得到的燃油經(jīng)濟(jì)性有顯著提高，而且電池 SOC值保持情況較好。 20xx 年，韓國學(xué)者 Kukhyun Ahn, Sungtae Cho and Suk Won Cha 提出一種多目標(biāo)優(yōu)化方第一章 緒論 6 法，應(yīng)用帕累托最優(yōu)理論，找出最優(yōu)工作點(diǎn) POP，并代入等效燃油消耗算法 EFC，得到多目標(biāo)能量管理控制策略。 國內(nèi)外研究方法及進(jìn)展情況 20xx 年，美國俄亥俄州立大學(xué)學(xué)者 Pierluigi Pisu and Giio Rizzoni 對并聯(lián)式 HEV 的三種不依賴于工況預(yù)測的控制策略進(jìn)行了對比研究，包括基于規(guī)則的控制策略、自適應(yīng)等效油耗最小控制策略和魯棒控制策略，并與動(dòng)態(tài)規(guī)劃法得到的最優(yōu)結(jié)果進(jìn)行比較，仿真結(jié)果顯示，自適應(yīng)等效油耗最小控制策略（ AECMS）的表現(xiàn)最好 [17]。這種控制策略應(yīng)用最優(yōu)化方法和最優(yōu)化控制理論開發(fā)出混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)力分配控制策略。 （ 4）粒子群優(yōu)化算法 粒子群優(yōu)化算法是一種進(jìn)化計(jì)算技術(shù)，源于對鳥群捕食的行為研究。這種控制方法具有自學(xué)習(xí)能力，對信息處理的方法與人的大腦處理信息相似，因而自適應(yīng)能力很強(qiáng)，且有很好的非線性函數(shù)逼近能力。 （ 1）模糊邏輯控制 模糊邏輯控制核心是模糊控制器，由規(guī)則庫、推理機(jī)制、模糊化接口和去模糊化接口組成。該控制策略是優(yōu)化控制名義油耗的萬有特性曲線，從而實(shí)現(xiàn)對發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的聯(lián)合控制。該類型控 制策略簡單有效，實(shí)用性強(qiáng)，開發(fā)周期短，同時(shí)也是高級控制策略的基礎(chǔ)。 國內(nèi)外插電式混合動(dòng)力控制策略的研究狀況 國內(nèi)外研究理論 國內(nèi)外 插入式 混合動(dòng)力汽車對控制策略的研究越來越多，控制方法也不斷創(chuàng)新。“電量消耗一純電動(dòng)”、“電量消耗一混合動(dòng)力”和“電量保持”模式之間能夠根據(jù)整車管理策略進(jìn)行無縫切換，切換的主要判據(jù)是整車負(fù)荷需求和電池的荷電狀態(tài) SOC[11]。 圖 12 電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)提出的 “ 三縱三橫 ” 研究開發(fā)布局及其組織管理模型 在這三縱三橫發(fā)展規(guī)劃中，新能源汽車近期發(fā)展的主要方向之一就是插電式混合動(dòng)力客車 [8]。到 20xx 年，我國進(jìn)口原油 億噸，預(yù)計(jì)我國的石油總需求規(guī)模在 20xx 年將達(dá)到 億噸，石油進(jìn)口依存度將達(dá) %一 %。 圖 11PHEV 與傳統(tǒng)汽車、 HEV 經(jīng)濟(jì)性的比較 PHEV 同樣可以大大改善傳統(tǒng)汽車尾氣排放的品質(zhì)。不僅如此， PHEV 還 可以利用電能代替一半剩余的燃料消耗，因此，照這樣計(jì)算， PHEV可以相比于傳統(tǒng)汽車減少至少 70%的燃料消耗 [5]。其最大的特點(diǎn)是，將混合動(dòng)力和純電動(dòng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相結(jié)合，可以大大改善 車輛 的排放性和燃油經(jīng)濟(jì)性，提高車輛的的動(dòng)力性能和續(xù)駛里程 [3]。 未來 10 年，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車將會(huì)迅速發(fā)展，并占有一定的市場規(guī)模。例如，以節(jié)油率最佳的豐田 Prius 汽車，在我國實(shí)測它與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車 ——豐田花冠 (Corrolla)的油耗在不同工況平均節(jié)油率為 ％，平均百公里節(jié)油可達(dá) 。 進(jìn)入 20 世紀(jì) 90 年代，由于節(jié)能和環(huán)保的要求，混合動(dòng)力汽車 (HEV)應(yīng)運(yùn)而生。而如今隨著動(dòng)力電池、電機(jī)等汽車電子技術(shù)的發(fā)展，電動(dòng)汽車具有了有效解決上述問題的可能性 [1]。據(jù)保守估計(jì)，到 2050 年，石油資源將在全球范圍內(nèi)耗盡。汽車工業(yè)作為許多國家的支柱產(chǎn)業(yè)，在其產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益與科技貢獻(xiàn)的同時(shí)，也帶來了能源與環(huán)境的問題。s economic, scientific development, automobile industry is also facing new challenges and opportunities. In order to reduce fuel consumption and reduce harmful exhaust emissions, the direction of development of the automotive industry is hybrid vehicles and electric vehicles. Traditional hybrid vehicles can reduce fuel consumption, but not the full realization of the alternative fuel. Electric vehicles to achieve a zero fuel consumption and zero emissions, but the short for driving range. Combines the advantages of both, the Plugin Hybrid Electric Vehicle (hereinafter referred to as the PHEV) which can be charged by an external grid has bee a research hot spot. Based on the research status and development trend of the PHEV technology ， to meet the goal of vehicle dynamic performance and improve the vehicle of economic performance, design the PHEV bus power system which is suitable for urban conditions , and design the bus control strategy. Firstly, design the key ponents of the PHEV bus power system, including the selection matches the parameter of the engine, electric motor, battery, and build the PHEV bus model in software AVL CRUISE. Design rulebased logic threshold control strategy