【正文】 源部與三大汽車公司于 1993年簽訂了 HEV開發(fā)合同，其中通用汽車公司投入 ，福特投入 ，克萊斯勒投入 8480萬美元，進(jìn)行為期 5年的研制開發(fā)工作，三大公司于 1998年北美國際汽車展上分別展出了樣車，美國 報刊評論 “ 這次展出的混合動力汽車就像一輪紅日，光芒四射的出現(xiàn)在人們面前，它預(yù)示了未來汽車的發(fā)展方向 ” 。最近歐洲六大汽車公司聯(lián)合就 HEV技術(shù)進(jìn)行了研討和綜合評述，認(rèn)為其技術(shù)成果有望使 HEV的成本接近于傳統(tǒng)汽車，使用戶買得起，生產(chǎn)廠商也有利可圖。但是所開發(fā)的混合動力汽車大 部分都是串聯(lián)式的，只是在原有汽車上簡單地加上發(fā)動機(jī)和發(fā)電機(jī)機(jī)組，技術(shù)的集成度較低，缺乏高度自動化的控制系統(tǒng)和能源管理系統(tǒng)，兩種動力只是簡單結(jié)合，缺乏統(tǒng)一協(xié)調(diào)，這與真正意義上的混合動力汽車以及與國外的先進(jìn)技術(shù)水平相比還有很大距離。在傳統(tǒng)汽車領(lǐng)域我們與發(fā)達(dá)國家的差距有 20年，而在電動汽車領(lǐng)域的差距只有 5年，世界各國及其企業(yè)的電動汽車研發(fā)水平差距很小，都處于 “ 同一起跑線上 ” 。 2021年 1月，電動汽車重大專項第一批課題正式啟動，共有 5個整車課題，分別為：東風(fēng)電動車輛股份有限公司（武漢）的混合動力轎車和混合動力大巴，長春一汽的混合動力大巴，上海的燃料電池轎車，以及北京的燃料電池大巴，另有兩個整車培育課題，分別是上海奇瑞的混合動力轎車和重慶長安的混合動力轎車。 圖 串聯(lián)式混合動力汽車結(jié)構(gòu)圖 Fig. Structure of SHEV 串聯(lián)式混合動力汽車發(fā)動機(jī)能保持在最佳工作區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行，這一特點(diǎn)的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在低速、加速等運(yùn)行工況，而在汽車中、高速行駛時，由于其電傳動效率低，抵消了發(fā)動機(jī)油耗低的優(yōu)點(diǎn)，因此串聯(lián)式混合動力汽車更適用于在市內(nèi)低速運(yùn)行的工況。 ②SHEV 的發(fā)動機(jī) — 發(fā)電機(jī)組的發(fā)動機(jī)能夠保持在穩(wěn)定、高效、低污染的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，將有害排放氣體控制在最低范圍。 ③SHEV 可以采取電動機(jī)集中驅(qū)動系統(tǒng)或輪轂驅(qū)動系統(tǒng)。從總體結(jié)構(gòu)上來看，比較簡單，易于控制，三大動力總成之間沒有機(jī)械聯(lián)系，在電動汽車上布置起來，有較大的自由度，可以獨(dú)立地布置。 ② 在發(fā)動機(jī) — 發(fā)電機(jī) — 驅(qū)動電動機(jī)系統(tǒng)中的熱能 — 電能 機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換過程中，能量損失較大，在動力電池組的充、放電過程中也存在能量損耗，能量轉(zhuǎn)換總的綜合效率要比內(nèi)燃機(jī)汽車低。這樣，便可以將發(fā)動機(jī)單獨(dú)驅(qū)動、 電動機(jī)單獨(dú)驅(qū)動、發(fā)動機(jī)與電動機(jī)聯(lián)合驅(qū)動三種方式有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動方式的最佳組合。并聯(lián)式混合動力汽車分為三種驅(qū)動方式：驅(qū)動力結(jié)合式、轉(zhuǎn)矩結(jié)合式和轉(zhuǎn)速結(jié)合式 [7]。 由于在車輛需要最大輸出功率時，電動／發(fā)電機(jī) (或驅(qū)動電動機(jī) )可以給發(fā)動機(jī)提供額外的輔助動力，因此 PHEV的發(fā)動機(jī)功率可以選擇得較小，燃料經(jīng)濟(jì)性比 SHEV要高。 ④ 發(fā)動機(jī)用電動／發(fā)電機(jī)作為起動機(jī)、飛輪、輔助動力裝置。發(fā)動機(jī)的工況會受到 PHEV行駛工況的影響，發(fā)動機(jī)的有害 氣體的排放高于 SHEV。圖 車的結(jié)構(gòu)。 圖 混聯(lián)式混合動力汽車結(jié)構(gòu)圖 Fig. Structure of SPHEV 混聯(lián)式 (串并聯(lián)式 )混合動力電動汽車 (PSHEV)的特點(diǎn) ① PSHEV是在 PHEV的基礎(chǔ)上，再增加電動／發(fā)電機(jī) (或驅(qū)動電動機(jī) )，因此 PSIlEV是由三個動力總成組成，三個動力總成的 (本身 )功率可以等于 50％ 100％的車輛驅(qū)動功率，但比 S1忸 V的三個動力總成的功率、質(zhì)量和體積要小很多。在車輛起步時，發(fā)揮電動機(jī)低速 大轉(zhuǎn)矩的特性，帶動車輛起步，在城市中實(shí)現(xiàn)“零污染”的行駛。 ②在田 mⅣ上需要配備兩套驅(qū)動系統(tǒng)，發(fā)動機(jī)傳動系統(tǒng)需要裝置離合器、變速器、傳動軸和驅(qū)動橋等傳動總成。 復(fù)合式混合動力汽車 以把它歸于上述三種中的哪一種。圖 為復(fù)合式混合動力汽車結(jié)構(gòu)圖。 5） HEV必須 是屬于“趨低污染”和接近“零污染”的車輛，特別是在城市低速行駛條件下，必須實(shí)現(xiàn)“零污染”行駛，這是 HEY存在和發(fā)展的基本條件。 3）混合驅(qū)動模式 當(dāng)汽車遇到加速行駛或爬坡等大負(fù)荷工況時，此時汽車所需的能量可能超過發(fā)動機(jī)所能提供能量的最大值，此時電動機(jī)必須參加工作，提供輔助能量。 5）再生制動模式 并聯(lián)混合動力汽車減速或制動時，車輛的一部分動能必須要轉(zhuǎn)化為其它形式的能量。該行駛曲線體現(xiàn)了本文混合動力系統(tǒng)的 5種基本工作模式： 1） AB段為電動機(jī)單獨(dú)驅(qū)動模式； 2）在 B點(diǎn)處，是電動機(jī)驅(qū)動模式向發(fā)動機(jī)驅(qū)動模式的過渡階段； 3） BC段為發(fā)動機(jī)單獨(dú)驅(qū)動模式； CD段勻速行駛，為發(fā)動機(jī)驅(qū)動并同時處于行車充電模式； 4） DE段為急加速，為發(fā)動機(jī)和電動機(jī)混合驅(qū)動模式； 5） EF段為再生制動模式，電動機(jī)用作發(fā)電機(jī)，在車輪上作用一個制動力矩，將部分動能轉(zhuǎn)換為電能后存儲于蓄電池中。圖 為混合動力汽車控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。 發(fā)動機(jī)控制單元接收來自總成控制器的控制指令，向執(zhí)行器發(fā)出控制指令，控制發(fā)動機(jī)的工作狀態(tài)（開或關(guān)）和扭矩輸出等 [11]。同時 HEV的電動機(jī)應(yīng)有最優(yōu)化的能量利用，具有高效率、低損耗，并在車輛減速時實(shí)現(xiàn)能量 回收并反饋回蓄電池。能量管理器負(fù)責(zé)蓄電池的均衡充放電，過充電或過放電保護(hù)，采集并運(yùn)算得到蓄電池的電量狀態(tài)信號，通過蓄電池管理單元反饋給總成控制器。接收踏板信號和各個 ECU的 檢測信號，通過控制算法確定各個部件的工作狀態(tài)和扭矩輸出，并將控制指令輸入各動力元件的控制單元。位移傳感器安裝在油門踏板內(nèi)部，隨時監(jiān)測油門踏板的位置。圖 。 3）鑰匙開關(guān) 在 ON 位置表示總成控制器工作，在 OFF 位置表示總成控制器關(guān)閉。 混合動力汽車運(yùn)行中，控制策略根據(jù)整車的狀態(tài)（汽車的速度、加速度、電池 SOC值等），將駕駛員的控制踏板信號轉(zhuǎn)換為驅(qū)動力矩值，決定 發(fā)動機(jī)、電動機(jī)的工作狀態(tài)（運(yùn)行或停止），合理分配發(fā)動機(jī)、電動機(jī)的輸出扭矩。能量管理策略的原理：在低載或車輛起步時，由電動機(jī)驅(qū)動，蓄電池放電?；旌蟿恿ζ囃ㄟ^取消 發(fā)動機(jī)怠速運(yùn)行工況、控制發(fā)動機(jī)工作于最佳效率區(qū)并可通過負(fù)荷平衡來實(shí)現(xiàn)，即用電動機(jī)來調(diào)整發(fā)動機(jī)。 畢業(yè)論文的寫作規(guī)范和排版格式要求 煙臺汽車工程職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 15 開 始系 統(tǒng) 工 作模 式 判 斷當(dāng) 前 模 式 下系 統(tǒng) 轉(zhuǎn) 矩 需 求當(dāng) 前 模 式 下系 統(tǒng) 轉(zhuǎn) 矩 分 配查 取 發(fā) 動 機(jī) 節(jié)氣 門 開 度 和 電動 機(jī) 負(fù) 荷 率 值確 定 發(fā) 動 機(jī) 和電 動 機(jī) 狀 態(tài)定 時 器 中 斷 觸發(fā) C A N 發(fā) 送C A N 接收 中 斷C A N 接收 中 斷C A N 接收 中 斷C A N 發(fā)送 中 斷結(jié) 束 圖 控制策略軟件設(shè)計 Fig. Software design of control strategy 混合動力汽車的控制策略主要由整車工況確定子程序 ， 轉(zhuǎn)矩需求子程序、轉(zhuǎn)矩分配子程序、數(shù)據(jù)查表子程序和狀態(tài)確定子程序組成 [15]。 畢業(yè)論文的寫作規(guī)范和排版格式要求 煙臺汽車工程職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 16 （ 1）處于行車充電模式時，發(fā)動機(jī)提供電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，以保證電動機(jī)以最快速度給蓄電池充電； （ 2）處于電動機(jī)驅(qū)動模式時，發(fā)動機(jī)請求轉(zhuǎn)矩為零，電動機(jī)轉(zhuǎn)矩由加速踏板和制動踏板行程共同決定； （ 3）處于發(fā)動機(jī)驅(qū)動模式時，電動機(jī)請求轉(zhuǎn)矩由油門踏板開度決定。 4）數(shù)據(jù)查表子程序 根據(jù)轉(zhuǎn)矩分配得到的轉(zhuǎn)矩值，查取發(fā)動機(jī)節(jié)氣門開度和電動機(jī)負(fù)荷率。 混合動力汽車控制系統(tǒng)仿真技術(shù) ADVISOR仿真技術(shù) 國 內(nèi)混合動力技術(shù)研究剛剛起步，還沒有開發(fā)出專門適用于混合動力汽車仿真的軟件，適合于混合動力汽車研究的仿真軟件絕大多數(shù)來自國外，比如本文使用的仿真軟件 ADVISOR就是美國可再生能源實(shí)驗室在 MATLAB/SIMULINK平臺下開發(fā)的一款電動汽車仿真軟件 [16]。 ADVISOR 很好地體現(xiàn)了模塊化的軟件工程思想，能夠方便、直觀地實(shí)現(xiàn)以下功能：比較不同循環(huán)工況下的油耗與排放；分析能量在 HEV各個部件之間的分配；可對用戶設(shè)計的控制策略進(jìn)行優(yōu)化；還可以以燃油經(jīng)濟(jì)性或最大動力性為優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行汽車參數(shù)設(shè)計，如設(shè)計變速器速比等。 ADVISOR的仿真模型采用前向仿真和后向仿真相結(jié)合的仿真方法。 20世紀(jì) 80年代以來 , 許多 發(fā)達(dá)國家紛紛投入巨資研發(fā)電動汽車，我國的 “863 計劃 ” 也已明確將電動汽車作為重點(diǎn)攻關(guān)項目。為達(dá)到提高車輛的動力性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性 , 需要采用當(dāng)代最先進(jìn)的內(nèi)燃機(jī)技術(shù)深入分析低油耗特性； 選擇比功率、比能量和效率最高、扭矩密度最大的電機(jī) , 研究它的低速大轉(zhuǎn)矩、效率和再生制動能量回饋性能； 經(jīng)過周密分 析和試驗研究特性 , 最佳選擇各自高性能區(qū)段的組合與疊加。國際能源緊缺，混合動力可以很好的節(jié)省汽車行進(jìn)過程中減速、下坡過程的能量消耗，同時其排量低、污染小，也是未來汽車發(fā)展的必然趨勢。如果調(diào)配合理的 話 , 電力和熱力的配合使用 , 將很大程度地降低汽車的耗油量和污染物的排放 , 并同時提高駕駛樂趣 , 改善車輛行為。降低成本是提高混合動力系統(tǒng)競爭能力的努力方向。這個前景 , 我們可以從兩方面來理解。各大汽車公司競相開發(fā)和推出自己的新一代 HEV , 表明他們看好這一前景 , 也許是眼前和長遠(yuǎn)的利益兼而有之。 畢業(yè)論文的寫作規(guī)范和排版格式要求 煙臺汽車工程職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 20