【正文】 式柴油機(jī)。 天津工程師范學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)生論文 8 圖 24 ATLAS20 混合動(dòng)力系統(tǒng) 整車動(dòng)力系統(tǒng)為 的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)加額定功率為 的電動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出功率為 96kW（ 3000rpm）；發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)裝備在不同的驅(qū)動(dòng)軸上，這樣可以實(shí)現(xiàn)柴油動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的 單獨(dú)驅(qū)動(dòng)；能量存儲(chǔ)系統(tǒng)采用 346V 鋰離子電池；配套使用 PTO（ Power Take Off：動(dòng)力輸出裝置）型并聯(lián)混合動(dòng)力復(fù)合裝置 [4]。 初步確定驅(qū)動(dòng)電機(jī)峰值功率及其它參數(shù) 由于車輛持續(xù)加速時(shí)間較短，所以一般情況下根據(jù)車輛的加速時(shí)間要求來(lái)確定驅(qū)動(dòng)電機(jī)的峰值功率。低速電動(dòng)機(jī)擴(kuò)大恒功率區(qū)系數(shù) ? 較小，額定轉(zhuǎn)矩高，轉(zhuǎn)子電流大，電機(jī)尺寸和重量較大，內(nèi)在損耗也較大。 0 5 10 15 20 25 30 35 4000 . 0 50 . 10 . 1 50 . 20 . 2 50 . 30 . 3 50 . 40 . 4 50 . 5汽車行駛加速度U a ( k m / h )a(m/s.2) 圖 35 汽車行駛加速度 天津工程師范學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)生論文 15 0 5 10 15 20 25 30 35 400102030405060汽車加速時(shí)間U a ( k m / h )t(s) 圖 36 汽車加速時(shí)間 由計(jì)算結(jié)果可知，滿載時(shí)車輛 0— 30Km/h 加速時(shí)間為 30s，現(xiàn)在還不能判定該驅(qū)動(dòng)電機(jī)能否滿足車輛加速時(shí)間要求，要等到具體加速時(shí)間測(cè)定后經(jīng)比較才能判斷。根據(jù)提供的數(shù)據(jù)，碼頭牽引車的最大牽引力為 114000?tF N，最大爬坡度為 %18?i ，最大載荷為 Kgm 65000? 。 電機(jī)擴(kuò)大恒功率區(qū)系數(shù) ? 和過(guò)載系數(shù) ? 對(duì)加速時(shí)間的影 響 當(dāng)由最高車速確定的驅(qū)動(dòng)電機(jī)額定功率一定時(shí)，影響車輛加速時(shí)間的參數(shù)就是驅(qū)動(dòng)電機(jī)擴(kuò)大恒功率區(qū)系數(shù) ? 和過(guò)載系數(shù) ? 。 當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)過(guò)載系數(shù) ? 分別取 、 、 、 5 時(shí)整車的加速度曲線及 加速時(shí)間如下圖所示。 重新選定的驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù)及車輛動(dòng)力性分析 重新選定的驅(qū)動(dòng)電機(jī) B 的參數(shù)及其特性曲線 電機(jī)擴(kuò)大恒功率區(qū)系數(shù) 3?? ，過(guò)載系數(shù) 3?? 時(shí)的參數(shù)及特性曲線如下。 0 5 10 15 20 25 30 35 4000 . 511 . 522 . 533 . 544 . 555 . 5x 1 04驅(qū)動(dòng)力－行駛阻力平衡圖U a ( k m / h )F(N) 額定驅(qū)動(dòng)力峰值驅(qū)動(dòng)力滿載滾動(dòng)阻力與風(fēng)阻之和半載滾動(dòng)阻力與風(fēng)阻之和空載滾動(dòng)阻力與風(fēng)阻之和 圖 316 驅(qū)動(dòng)力－行駛阻力平衡圖 天津工程師范學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)生論文 24 0 5 10 15 20 25 30 35 40050100150200250汽車功率平衡圖U a ( k m / h )P(Kw) 額定功率峰值功率滿載滾動(dòng)阻力與風(fēng)阻功率之和半載滾動(dòng)阻力與風(fēng)阻功率之和空載滾動(dòng)阻力與風(fēng)阻功率之和 圖 317 汽車 功率平衡圖 比較圖 316 與圖 38，可以看出選用驅(qū)動(dòng)電機(jī) B 后車輛用來(lái)加速和爬坡的驅(qū)動(dòng)力（圖中峰值驅(qū)動(dòng)力和滾動(dòng)阻力與風(fēng)阻之和的差值）大大增大。由式（ 313）得發(fā)動(dòng)機(jī)功率 KwPe 113110 ?? 。在整車控制系統(tǒng)中 ，采用全自動(dòng)、機(jī)電一體化控制系統(tǒng)，達(dá)到安全、可靠、節(jié)能、環(huán)保和靈活的目的。 天津工程師范學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)生論文 27 串聯(lián)式混合動(dòng)力碼頭牽引車動(dòng)力系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)力控制系統(tǒng)是由動(dòng)力電池組、電流轉(zhuǎn)換器（逆變器）、發(fā)電機(jī) — 發(fā)電機(jī)組和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)以及一些電器和線路共同組成。 在串聯(lián)式混合動(dòng)力碼頭牽引車上對(duì)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的目標(biāo)，是貫徹保證車輛的安全、節(jié)能、環(huán)保和通信等方面原則，對(duì)碼頭車的動(dòng)力系統(tǒng)、車身、底盤和車載電 子、電氣設(shè)備進(jìn)行全方位的自動(dòng)控制。新型矢量控制增加了自調(diào)整功能，自調(diào)整矢量控制方式在電動(dòng)機(jī) 正常運(yùn)轉(zhuǎn)之前，自動(dòng)對(duì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，并根據(jù)辨識(shí)情況調(diào)整和計(jì)控制算中的有關(guān)參數(shù)，使得自調(diào)整矢量控制方式應(yīng)用更加廣泛。SHEV 動(dòng)力總成系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際運(yùn)行 車速、負(fù)載工況以及電池的荷電狀態(tài) SOC（電池的剩余 電量容量的比值 ） 來(lái)選擇不同的運(yùn)行模式，從而在滿足驅(qū)動(dòng)田間的前提下盡量使發(fā)動(dòng)機(jī)在理想狀態(tài)下工作，同時(shí)使電池也工作在規(guī)定范圍內(nèi) ［１２］ 。為了滿足汽車加速時(shí)具有足夠的電池功率， SOC 值不能下降太低。圖 42 為功率跟隨控制策略在ADVISOR 中建立的模型 。本文選擇的控制策略是把上述兩種模式結(jié)合起來(lái)，充分利用發(fā)動(dòng)機(jī) 和電池的高效率區(qū)，使其達(dá)到整體效率最高。 （ 3）發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率應(yīng)該根據(jù)電池組的 SOC 值來(lái)調(diào)整，能夠使 SOC 處于其預(yù) 先設(shè)定的范。發(fā)動(dòng)機(jī)一旦起動(dòng)便在相對(duì)經(jīng)濟(jì)的區(qū)域內(nèi)對(duì)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載功率進(jìn)行跟蹤，當(dāng)負(fù)載功率大于或小于發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)區(qū)域所能輸出的功率時(shí)，電池組可以通過(guò)充放電對(duì)該功率差額進(jìn)行緩沖和補(bǔ)償。 SOC 的修正過(guò)程為：首先估算需求的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率，用來(lái)滿足車輛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和附件的要求。當(dāng) SOC 低于某一個(gè)限值時(shí)， APU 應(yīng)該開(kāi)啟。 — 電動(dòng)機(jī)組單獨(dú)驅(qū)動(dòng)模式 當(dāng)汽車處于正常行駛時(shí)，如果此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)工作于高效率區(qū)，而且它提供的能量可以滿足汽車的需要，則采用這種驅(qū)動(dòng)模式，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī) — 電動(dòng)機(jī)組發(fā)出的 電能能直接驅(qū)動(dòng)電 動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)在驅(qū)動(dòng)車輪實(shí)現(xiàn)汽車行駛，發(fā)動(dòng)機(jī) — 電動(dòng)機(jī)組輸出功率等于汽車負(fù)載功率。 4．發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng) 開(kāi)發(fā)混合動(dòng)力碼頭牽引車的目的就是解決節(jié)能和環(huán)保問(wèn)題，因此混合動(dòng)力碼頭車必須圍繞著節(jié)能和環(huán)保來(lái)選擇所需要的發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放是選擇發(fā)動(dòng)機(jī)的基本內(nèi)容。在混合動(dòng)力碼頭車上是采用電源 — 電源轉(zhuǎn)換器 — 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)，是屬于電力驅(qū)動(dòng)技術(shù)范疇，因此，對(duì)混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的控制和智能控制的研究，是混合動(dòng)力汽車的關(guān)鍵技術(shù)。 在串聯(lián)式混合動(dòng)力碼頭牽引車運(yùn)行時(shí)時(shí)，中央控制器的多能源動(dòng)力總成管理模塊，對(duì)動(dòng)力電池組的充、放電，動(dòng)力電池組中每個(gè)電池狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控 和檢查。 控制系統(tǒng)的組成 混合動(dòng)力 汽車一般是內(nèi)燃機(jī)汽車的替代和延伸，繼承和沿用了很大一部分內(nèi)燃機(jī)汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)，保留了人們已經(jīng)習(xí)慣的內(nèi)燃機(jī)汽車的操縱裝置，包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置加速踏板（控制發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)氣門和電動(dòng)機(jī)）、制動(dòng)踏板（控制制動(dòng)反饋和機(jī)械式 ABS制動(dòng)）、離合器 、制動(dòng)離合器、變速器的操縱裝置等。） 天津工程師范學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)生論文 26 4 串聯(lián)式混合動(dòng)力碼頭車 總成 控制 策略 控制系統(tǒng) 的功能 1． 使混合動(dòng)力碼頭車的動(dòng)力性 能能夠達(dá)到或接近現(xiàn)代碼頭牽引車的水平，逐步實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力碼頭牽引車的實(shí)用化。 初步選擇發(fā)動(dòng)機(jī)功率 發(fā)動(dòng)機(jī) 功率的選擇主要取決于車輛所需驅(qū)動(dòng)功率的分布情況，以及電動(dòng)機(jī)及其控制器效率、發(fā)動(dòng)機(jī)－發(fā)電機(jī)系統(tǒng)及其控制器的效率。 選用驅(qū)動(dòng)電機(jī) B 的車輛動(dòng)力性分析 如前所述，由于驅(qū)動(dòng)電機(jī) A和驅(qū)動(dòng)電機(jī) B 的額定功率相同，故其最高車速也相同。因此出于加速性能及成本的綜合考慮，驅(qū)動(dòng)電機(jī)過(guò)載系數(shù) 3?? 時(shí)比較合適。 驅(qū)動(dòng)電機(jī)峰值功率 maxmP 保持恒定即電機(jī)過(guò)載系數(shù) ? 一定（ ?? ）時(shí)，電機(jī)的擴(kuò)大恒功率區(qū)系數(shù) ? 對(duì)整車加速時(shí)間的影響 95509550 m a xm a xm a x ????? mmmrmrmrm NPNPTT ??? （ 311） 由式 （ 311） 可以看出，當(dāng) 驅(qū)動(dòng)電 機(jī)峰值功率 maxmP 不變時(shí)， 峰值轉(zhuǎn)矩 maxmT 與 電機(jī)恒功率區(qū)系數(shù) ? 呈正比例線性關(guān)系。所以其最大爬坡度達(dá)不到 18%，其最大爬坡度約為： fGFi t ?? fg ??? 65000114000 ＝ ％ 為能達(dá)到原車的爬坡要求，我們可使改裝后的最大牽引力等于 114000?tF N。因此這里不將最大爬坡度作為確定驅(qū)動(dòng)電機(jī)峰值轉(zhuǎn)矩的設(shè)計(jì)指標(biāo)，而僅討論一下驅(qū)動(dòng)電機(jī)峰值轉(zhuǎn)矩mmazT =。研究表明一般不采用變速器的電動(dòng)汽車其驅(qū)動(dòng)電機(jī)的擴(kuò)大恒功率區(qū)系數(shù) ?? ，本車取 ? ＝ 3。 原車最大 車速為 3038 Km/h，改裝成混合動(dòng)力后，設(shè)定空車最大車速為 40 Km/h。 根據(jù)最高車速確定驅(qū)動(dòng)電機(jī)額定功率 由于車輛以最高車速運(yùn)行的持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，因此驅(qū)動(dòng)電機(jī)的額定功率應(yīng)滿足車輛以最高車速運(yùn)行時(shí)的功率需求。 在正常行駛狀態(tài)下該車以電機(jī)驅(qū)動(dòng)起步加速，然后切換到柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)模式；當(dāng)需求轉(zhuǎn)矩較大時(shí)，電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)工作，整車工作在混合驅(qū)動(dòng)模式；在遇到紅燈或者裝卸貨物 等怠速情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)熄火。 上世紀(jì) 90 年代以來(lái)，混合電動(dòng)汽車的開(kāi)發(fā)得到了歐美及日本等許多發(fā)達(dá)國(guó)家的高度重視，在轎車及卡車等方面都托人了大量的人力財(cái)力進(jìn)行研究，并已取得了一些重大成 果和進(jìn)展，混合動(dòng)力技術(shù)在汽車工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家已日趨成熟，有些已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用階段。 典型混合動(dòng)力卡車結(jié)構(gòu) 近年來(lái)，能源危機(jī)、環(huán)境污染和溫室效應(yīng)以關(guān)系到國(guó)家安全和可持續(xù)發(fā)展 ， 為了從根本上解決這些問(wèn)題，各國(guó)家紛紛著手研究新能源和可替代能源汽車。 2．并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng) 并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車可有發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)或各自單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。 混合動(dòng)力汽車的分類 目前世界各國(guó)研究開(kāi)發(fā)的混合動(dòng)力汽車有不同的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)其動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的配置和組合方式不同，分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式 3種組合方式，各自的結(jié)構(gòu)形式和特點(diǎn)如下 [3]。本課題通過(guò)與中國(guó)集裝箱集團(tuán)、安乃達(dá)電機(jī)有限公司合作，結(jié)合碼頭牽引車輛的實(shí)際行駛特點(diǎn)，對(duì)碼頭牽引混合動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行研究，重點(diǎn)研究動(dòng)力系統(tǒng)總成及仿真技術(shù)平臺(tái)；整車能源管理與協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、儲(chǔ)能元件的能量管理系統(tǒng)、牽引電機(jī)控制系統(tǒng)；并最天津工程師范學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)生論文 3 終實(shí)現(xiàn)整車混合動(dòng)力系統(tǒng)的工程化和產(chǎn)業(yè)化。我國(guó) 90%以上的外貿(mào)貨運(yùn)天津工程師范學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)生論文 2 要依靠港口實(shí)現(xiàn)，而主要的運(yùn)輸方式就是集裝箱， 20xx 年 上半年， 我 國(guó)主要港口完成集裝箱吞吐量 萬(wàn) TEU，同比增長(zhǎng) %， 并 依然保持著較高增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)?；旌蟿?dòng)力汽車雖然沒(méi)有實(shí)現(xiàn)零排放，但其動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放等綜合指標(biāo)均能滿足當(dāng)前各國(guó)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 。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 I 目 錄 1 概述 ............................................................... 1 2 混合動(dòng)力汽車的結(jié)構(gòu)分析 ............................................. 4 混合動(dòng)力汽車的主要組成 ....................................... 4 混合動(dòng)力汽車的分類 ........................................... 4 典型混合動(dòng)力卡車結(jié)構(gòu) ......................................... 5 Volvo 重型卡車 .......................................... 6 三菱 Canter Eco 輕型卡車 ................................ 6 日產(chǎn)小型卡車 ATLAS20.................................... 7 3 串聯(lián)式混合動(dòng)力碼頭車動(dòng)力裝置參數(shù)的選定 ............................. 9 初步確定驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù)和車輛動(dòng)力性分析 ..........