【正文】 milar electric storage technologies) or generated onboard either in an internal bustion engine (the plugin hybrid) or in a fuel cell.If electricity is used as fuel in batteryelectric vehicles (BEV), this is typically supplied from the public grid, stored onboard the vehicle (typically in batteries) and used in electric motor drives. In principle, the recharging can be achieved though existing sockets, and in this case the infrastructure is very inexpensive. This is, however, a solution which imposes many restrictions on the place and speed of the , in practice, more requirements and costs will be linked to this option, particularly if fast recharge is required and if the electricity consumption needs to be monitored. This is usually a very energy efficient option.Hybridelectric vehicles (HEV) are characterised by having both electric motors and internal bustion engines in its drive system (Graham, 2001。參考文獻(xiàn)：[1]H. L. Maclean， L. B. Lave， Evaluation automobile fuel/propulsion system technologies. Progress in Energy and Combustion Science, 2003 (29):1～69。當(dāng)、以相同的幅度增大時(shí)，加速時(shí)間隨著的增大而縮短得更快，這說(shuō)明加大對(duì)縮短加速時(shí)間更有利。其總體的原則如下［１９］：（1）當(dāng)電池組的SOC值很高，并足以滿足汽車行駛時(shí)的路面功率需求時(shí)，就由電池組單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉。具體來(lái)說(shuō)就是兼顧發(fā)動(dòng)機(jī)和電池的效率，實(shí)現(xiàn)整車效率最優(yōu)。3部分的功能是使發(fā)動(dòng)機(jī)在控制文件預(yù)先確定的最佳效率下的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩處工作。圖41為恒溫器控制策略［１４］的模型，從圖中可以看出，該控制策略與蓄電池SOC值、需求發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、發(fā)動(dòng)機(jī)前一工作狀態(tài)等參數(shù)有關(guān)，根據(jù)從功率總線向發(fā)動(dòng)機(jī)的功率請(qǐng)求，計(jì)算出所需要的發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，從而滿足汽車驅(qū)動(dòng)和附屬設(shè)備的需求。動(dòng)力電池組管理系統(tǒng)一般采用先進(jìn)的微處理器進(jìn)行控制，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)通信接口和控制模塊對(duì)動(dòng)力電池組進(jìn)行管理：監(jiān)視動(dòng)力電池組的雙向的總電壓和電流、動(dòng)力電池組的溫升，并通過(guò)液晶顯示或其他顯示裝置，動(dòng)態(tài)顯示總電壓、電流、溫升的變化，避免動(dòng)力電池組過(guò)充電或過(guò)放電，使動(dòng)力電池組不會(huì)受到認(rèn)為的損壞。矢量控制方式可以對(duì)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行高性能的控制，采用矢量控制方式不僅使交流電動(dòng)機(jī)在調(diào)速范圍內(nèi)可以達(dá)到直流電動(dòng)機(jī)的水平，而且可以控制交流電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。根據(jù)車輛的狀態(tài)，確定發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)或關(guān)閉，并根據(jù)電池管理系統(tǒng)模塊反饋的信息，指令柴油機(jī)—發(fā)電機(jī)組發(fā)電，補(bǔ)充動(dòng)力電池組的電量等。（3）電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：電動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行最有效的組合和實(shí)現(xiàn)最佳匹配，發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)都能具有高效率，能夠回收再生制動(dòng)能量，延長(zhǎng)混合動(dòng)力碼頭車的行駛里程，改進(jìn)混合動(dòng)力碼頭車的節(jié)能性。由于時(shí)間、設(shè)備關(guān)系，現(xiàn)在無(wú)法進(jìn)行以上工作，只有通過(guò)最高車速的功率需求來(lái)估算發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。圖315 車輛爬坡度曲線由圖315可見(jiàn)，％，％有所提高。另外，僅電機(jī)擴(kuò)大恒功率區(qū)系數(shù)增大時(shí)，由式（311）知電機(jī)的峰值功率始終保持不變；僅電機(jī)過(guò)載系數(shù)增大時(shí)，由式（312）知電機(jī)的峰值功率不斷增大。綜合以上分析結(jié)果，認(rèn)為驅(qū)動(dòng)電機(jī)擴(kuò)大恒功率區(qū)系數(shù)時(shí)比較合適。根據(jù)汽車的行駛方程式可知： （38）可得 （39）計(jì)算爬坡度時(shí)，略去(9)式的第4項(xiàng)，這樣爬坡度的計(jì)算公式為 （310）帶入?yún)?shù)，計(jì)算得到速度—最大爬坡度曲線如圖8所示：圖37 車輛爬坡度曲線由圖37可見(jiàn)，％，％的爬坡度?？紤]到爬大坡時(shí)液力變矩器的渦輪轉(zhuǎn)速應(yīng)低于泵輪轉(zhuǎn)速（即為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速）， Km/h，風(fēng)阻可忽略不計(jì)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)A的參數(shù)如表32所示：表32 串聯(lián)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)A的參數(shù)類型三相交流異步感應(yīng)電機(jī)控制特性矢量控制，基速以下恒轉(zhuǎn)矩，基速以上恒功率額定功率75kw峰值功率182kw額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)速rpm峰值轉(zhuǎn)矩最高轉(zhuǎn)速2600rpm電機(jī)過(guò)載系數(shù)電機(jī)擴(kuò)大恒功率區(qū)系數(shù)3由以上系數(shù)可得該電機(jī)A的外特性曲線如下［６］。電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速的比值，稱為電動(dòng)機(jī)擴(kuò)大恒功率區(qū)系數(shù)。若車輛空載時(shí)最高車速為＝40 Km/h，則所需功率為22Kw。 圖 21發(fā)動(dòng)機(jī)與馬達(dá)之間配置離合器圖2 2 Canter Eco 混合動(dòng)力系統(tǒng) 日產(chǎn)小型卡車ATLAS20日產(chǎn)汽車在小型卡車“ATLAS20”中追加了混合動(dòng)力款，并于2006年5月上市。該混合動(dòng)力系統(tǒng)由發(fā)動(dòng)機(jī)、起動(dòng)器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)兼發(fā)電機(jī)，以及電控單元構(gòu)成（如圖21所示）?；旌蟿?dòng)力系統(tǒng)有兩個(gè)能量源，同時(shí)具有多種運(yùn)行模式（混合驅(qū)動(dòng)模式、發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)模式、行駛發(fā)電模式、再生制動(dòng)模式等）。由于并聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)工況要受汽車行駛工況的影響，因此不適合汽車行駛工況變化較多、較大的路況；相比串聯(lián)式，需要變速裝置和動(dòng)力復(fù)合裝置，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜。串聯(lián)式結(jié)構(gòu)可使發(fā)動(dòng)機(jī)不受汽車行駛工況的影響，始終在其最佳的工作區(qū)穩(wěn)定運(yùn)行，因此，可使汽車的油耗和排污降低。一般轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒效率比較高，排放也比較潔凈，采用不同的發(fā)動(dòng)機(jī)就可以組成不同的混合動(dòng)力汽車。因此，針對(duì)現(xiàn)有的碼頭牽引車進(jìn)行混合動(dòng)力設(shè)計(jì)，減少排放并提高燃油利用率，對(duì)于建設(shè)節(jié)約型港口，乃至建立節(jié)約型社會(huì)都具有重要意義[2]。專家預(yù)測(cè)，在未來(lái)十年內(nèi)將可能有40%的燃油汽車實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)。受現(xiàn)在科技條件所限制，純電動(dòng)汽車和燃料汽車很難實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，而融合內(nèi)燃機(jī)汽車和電動(dòng)汽車優(yōu)點(diǎn)的混合動(dòng)力汽車，在世界范圍內(nèi)成為新型汽車開(kāi)發(fā)得熱點(diǎn)。在研發(fā)過(guò)程中分析仿真與試驗(yàn)同樣重要，都具有不可替代的作用，通過(guò)實(shí)物樣機(jī)試驗(yàn)對(duì)分析仿真結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證與修正，對(duì)系統(tǒng)反復(fù)優(yōu)化，從而有力地推進(jìn)研發(fā)進(jìn)程?；旌蟿?dòng)力汽車將至少在30年內(nèi)都是汽車工業(yè)最切實(shí)可行的解決能源和污染問(wèn)題的途徑。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(jì)）不包含其他個(gè)人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果。保密的論文（設(shè)計(jì)）在解密后適用本規(guī)定。分析與仿真技術(shù)不僅可以節(jié)省大量開(kāi)發(fā)費(fèi)用，而且提高了復(fù)雜系統(tǒng)的系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化水平。汽車工業(yè)作為我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)，每年仍保持12%14%的年均增長(zhǎng)率，預(yù)計(jì)到2020年底我國(guó)汽車保有量將達(dá)到1億3千萬(wàn)輛，如果采用傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)技術(shù)，按最保守的估計(jì)，2020年僅各類汽車每年消耗石油將達(dá)2億5,000萬(wàn)噸，這將使我國(guó)石油總需求超過(guò)4億噸，因此，開(kāi)發(fā)新型能源、節(jié)能、環(huán)保的車輛已關(guān)系到國(guó)家的經(jīng)濟(jì)安全和可持續(xù)發(fā)展。混合動(dòng)力汽車近年來(lái)發(fā)展迅速，并已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。圖1—1為我國(guó)集裝箱的增長(zhǎng)情況統(tǒng)計(jì)。實(shí)現(xiàn)上述研究目的，將大幅度提高我國(guó)混合動(dòng)力卡車集成研究水平，從根本上提高我國(guó)混合動(dòng)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(yùn)用與部件集成優(yōu)化等方面有更多的創(chuàng)新。1．串聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 串聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輔助單元(APU)由原動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)組組成，通常將兩個(gè)部件集成為一體。當(dāng)電動(dòng)機(jī)只是作為輔助驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，功率可以比較小。作為一項(xiàng)嶄新的技術(shù)，混合電動(dòng)汽車通過(guò)多能源之間的優(yōu)化組合（一般為發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)），以及制動(dòng)能量再生利用，可以在保證汽車性能及行駛里程的前提下，降低排放，節(jié)約能源，又不改變現(xiàn)有汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，因此，在零排放汽車實(shí)用化以前（根據(jù)美國(guó)、加拿大及亞洲一些國(guó)家的情況，預(yù)測(cè)在2030年以前），混合電動(dòng)汽車最有希望取代傳統(tǒng)汽車。在混合動(dòng)力卡車領(lǐng)域，如 Volve、三菱及日產(chǎn)等多家汽車公司先后推出相關(guān)產(chǎn)品。 三菱Canter Eco輕型卡車三菱扶?？蛙嚬镜男⌒突旌蟿?dòng)力卡車“Canter Eco Hybrid”于2006年7月5日正式上市，同時(shí)裝有三菱重工生產(chǎn)額定功率為35kW的永磁電機(jī)及逆變器，其最大輸出扭矩可達(dá)200N對(duì)于串聯(lián)混合動(dòng)力車，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的額定功率應(yīng)大體等于，但不小于以最高車速行駛時(shí)行駛阻力功率之和[５] （31） 式中： － 驅(qū)動(dòng)電機(jī)額定功率，Kw；－ 傳動(dòng)系的機(jī)械效率，；f－為輪胎的滾動(dòng)阻力系數(shù)，貨車輪胎的滾動(dòng)阻力系數(shù)與車速的關(guān)系接近于直線，滾動(dòng)阻力系數(shù)的數(shù)值較小，車速對(duì)滾動(dòng)阻力系數(shù)的影響也不大。根據(jù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)速度與汽車行駛速度的關(guān)系式 （32）— 電機(jī)轉(zhuǎn)速，rpm；— 輪胎滾動(dòng)半徑，m；ua—— 汽車行駛速度，km/h；— 主傳動(dòng)比。由此可得。對(duì)于傳統(tǒng)的碼頭牽引車而言，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩最大時(shí)，其爬坡能力最強(qiáng)。由驅(qū)動(dòng)力公式 知，傳動(dòng)軸處的最大驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩為。、5時(shí)整車的加速度曲線及加速時(shí)間如下圖所示。比較圖311和圖313可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)擴(kuò)大恒功率區(qū)系數(shù)和過(guò)載系數(shù)以相同的幅度增大時(shí)，加速時(shí)間隨著過(guò)載系數(shù)的增大而縮短得更快。由圖313中“系數(shù)為3時(shí)的加速時(shí)間”曲線可以知，車輛0— 30 Km/；而由圖36可知，選用驅(qū)動(dòng)電機(jī)A時(shí)車輛0— 30 Km/h加速時(shí)間為30s。車輛所需驅(qū)動(dòng)功率的分布情況可以通過(guò)實(shí)測(cè)車輛傳動(dòng)軸處的轉(zhuǎn)速－轉(zhuǎn)矩值計(jì)算得到，也可通過(guò)測(cè)量車輛運(yùn)行的時(shí)間－速度工況，然后再通過(guò)動(dòng)力性計(jì)算仿真得到。2．最大限度地發(fā)揮了電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的輔助作用，使混合動(dòng)力碼頭車的燃油消耗量盡量降低，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)能化。由于這些操縱裝置發(fā)出控制信號(hào)，通過(guò)以計(jì)算機(jī)CPU為核心的中央控制器和各種控制模塊，向內(nèi)燃機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)或電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出單獨(dú)驅(qū)動(dòng)指令或混合驅(qū)動(dòng)指令，來(lái)獲得不同的驅(qū)動(dòng)模式按照駕駛員的意圖，實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力汽車的啟動(dòng)、行駛、加速、爬坡、減速、怠速和制動(dòng)時(shí)的驅(qū)動(dòng)模式轉(zhuǎn)換的控制［１１］。鎳—?dú)潆姵亟M由中央控制器中的電池管理模塊進(jìn)行控制，當(dāng)動(dòng)力電池組的電能下降到40%時(shí)，立即自動(dòng)啟動(dòng)柴油機(jī)—發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電，并使動(dòng)力電池組恢復(fù)到50%的充電狀態(tài)。串聯(lián)式混合動(dòng)力碼頭牽引車采用三相交流異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，因?yàn)槿嘟涣鳟惒礁袘?yīng)電動(dòng)機(jī)不能直接使用直流電源，另外，三相異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)具有非線性輸出的特性。串聯(lián)式混合動(dòng)力碼頭牽引車的發(fā)動(dòng)機(jī)采取啟動(dòng)—關(guān)閉的控制方式控制柴油機(jī)—發(fā)電機(jī)組發(fā)電，發(fā)動(dòng)機(jī)保持在最佳效率范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，由于碼頭車上發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速比較低，而且是平穩(wěn)地連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，在排氣系統(tǒng)中采用了三元催化劑，對(duì)排放氣體進(jìn)行凈化處理，有害氣體排放量大大減少，噪音也有所降低，動(dòng)力性能好等特點(diǎn)。在全負(fù)荷或重載工況下，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率不足以滿足汽車的需求時(shí)，則由電池組提供所需峰值功率，此時(shí)，汽車的負(fù)載功率等于發(fā)動(dòng)機(jī)—電動(dòng)機(jī)組輸出功率和電池組吸收功率之和［１３］。當(dāng)SOC非常低，低于最小值時(shí)，APU應(yīng)該以其最大功率工作，盡快給蓄電池充電。同時(shí)，為了使電池的SOC值始終保持在其工作區(qū)間的中間位置，即SOC為(cs_hi_soc+cs_lo_soc)/2，需要附加電池修正因子cs_charge_pwr*fc_spd_scale*fc_trq_scale*((cs_hi_soc+cs_lo_soc)/2SOC)。例如，當(dāng)汽車加速和爬坡時(shí)，為了滿足車輪驅(qū)動(dòng)功率要求，降低對(duì)蓄電池峰值功率要求，延長(zhǎng)其工作壽命，可采用發(fā)動(dòng)機(jī)跟隨模式；當(dāng)汽車車輪功率要求低時(shí)，為了避免發(fā)動(dòng)機(jī)低效率工況的發(fā)生，可以采用恒溫器模式，以提高整車系統(tǒng)的效率。圖43控制策略總框圖5 結(jié)論及展望（1）本文根據(jù)車輛動(dòng)力性要求研究了串聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù)選擇的一般原則，為混合動(dòng)力碼頭牽引車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的參數(shù)選擇提供理論依據(jù)。（1)本文只是通過(guò)特殊工況來(lái)選擇驅(qū)動(dòng)電機(jī)的參數(shù)，未考慮車輛運(yùn)行的一般情況，還應(yīng)測(cè)量一般運(yùn)行工況，根據(jù)一般工況來(lái)調(diào)整有關(guān)參數(shù)。在做畢業(yè)論文的過(guò)程中，我的同學(xué)也給了我很多幫助，我的同學(xué)“謝謝你們”。 Kalhammer et al.,2007).A range of different options can be identified with regard to onboard hydrogen storage. Storage in the form of liquid hydrogen (LH2) can achieve ranges in the same order as conventional vehicles, but this option has extremely poor energy efficiency and other weakness