【正文】 ............... 9 整車參數(shù) ................................................ 9 輪胎參數(shù) ................................................ 9 變速比 ................................................. 10 根據(jù)最高車速確定驅(qū)動(dòng)電機(jī)額定功率 ....................... 10 初步確定驅(qū)動(dòng)電機(jī)峰值功率及其它參數(shù) ..................... 11 最大爬坡度計(jì)算 ......................................... 15 驅(qū)動(dòng)力 — 行駛阻力平衡圖和功率平衡圖 .................... 17 電機(jī)擴(kuò)大恒功率區(qū)系數(shù) ? 和過載系數(shù) ? 對(duì)加速時(shí)間的影 響 .......... 18 電機(jī)的擴(kuò)大恒功率系數(shù) ? 對(duì)加速時(shí)間的影響 ................. 18 電機(jī)過載系數(shù) ? 對(duì)整車加速時(shí)間的影響 ..................... 19 重新選定的驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù)及車輛動(dòng)力性分析 ...................... 21 重新選定的驅(qū)動(dòng)電機(jī) B的參數(shù)及其特性曲線 ................. 21 選用驅(qū)動(dòng)電機(jī) B的車輛動(dòng)力性分析 ......................... 22 初步選擇發(fā)動(dòng)機(jī)功率 .......................................... 24 4 串聯(lián)式混合動(dòng)力碼頭車總成控制策略 .................................. 26 控制系統(tǒng)的功能 .............................................. 26 控制系統(tǒng)的組成 .............................................. 26 能量流動(dòng)模式 ............................................ 28 II 串聯(lián)式混合動(dòng)力碼頭車控制策略模型 ............................ 29 恒溫器的控制策略模型 ................................... 29 功率跟隨控制策略模型 ................................... 30 串聯(lián)式混合動(dòng)力碼頭車發(fā)動(dòng)機(jī)的控制策略 ........................ 30 5 結(jié)論及展望 ........................................................ 33 結(jié)論 ........................................................ 33 展望 ........................................................ 33 參考文獻(xiàn)： .......................................................... 34 致 謝 ............................................................. 36 英文資料與翻譯 ...................................................... 37 譯文 ................................................................ 52 天津工程師范學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)生論文 1 1 概述 隨著世界范圍內(nèi)能源危機(jī)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)。 分析與仿真的主要作用是在進(jìn)行昂貴且費(fèi)時(shí)的原型實(shí)驗(yàn)之前對(duì)物理系統(tǒng)的性能進(jìn)行模擬分析，工程設(shè)計(jì)人員可以利用它全面地評(píng)估其設(shè)計(jì)，并通過它發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的一些問題，而這些問題通過測(cè)量和實(shí)驗(yàn)是不易發(fā)現(xiàn)的。有權(quán)將論文（設(shè)計(jì)）用于非贏利目的的少量復(fù)制并允許論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)入學(xué)校圖書館被查閱。 作者簽名： 日期： 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）授權(quán)使用說明 本論文（設(shè)計(jì)）作者完全了解紅河學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的規(guī)定，學(xué)校有權(quán)保留論文（設(shè)計(jì)）并向相關(guān)部門送交論文（設(shè)計(jì)）的電子版和紙質(zhì)版。本文利用汽車相關(guān)理論通過計(jì)算機(jī)分析仿真來確定混合動(dòng)力碼頭牽引車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的 參數(shù)。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。 混合動(dòng)力 汽車將內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)機(jī)與蓄電池通過控制系統(tǒng)相組合，電動(dòng)機(jī)可補(bǔ)充提供車輛起步、加速所需的轉(zhuǎn)矩，又可以吸收并存儲(chǔ)內(nèi)燃機(jī)富余的功率和車輛制動(dòng)能量，從而可大幅度降低油耗，減少污染物排放。隨著世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展，自 20xx 年以來，集裝箱運(yùn)輸每年都以超過 10%的幅度增長(zhǎng)，截止 20xx 年1 月 31 日，全球集裝箱船隊(duì)總運(yùn)力已增長(zhǎng)到 913 萬標(biāo)準(zhǔn)箱。 混合動(dòng)力汽車技術(shù)關(guān)鍵在于動(dòng)力總成技術(shù)、能量分配和管理以及整車控制。 3．電池 混合動(dòng)力汽車還可 以采用不同的蓄電池、燃料電池、儲(chǔ)能電池和超級(jí)電容器等作為“電池”，一般電池作為混合動(dòng)力汽車的輔助能源，只有在混合動(dòng)力汽車用電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)輔助驅(qū)動(dòng)時(shí)才使用。串聯(lián)結(jié)構(gòu)的不足是：發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出需全部轉(zhuǎn)化天津工程師范學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)生論文 5 為電能再變?yōu)轵?qū)動(dòng)汽車的機(jī)械能，由于機(jī)電能量轉(zhuǎn)換和電池充放電的效率較低，使得燃油能量的利用率比較低。混聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制策略是：在汽車高速行駛時(shí)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要以串聯(lián)方式工作；當(dāng)汽車高速 行駛時(shí)，則以并聯(lián)工作方式為主。因此，天津工程師范學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)生論文 6 針對(duì)現(xiàn)有的牽引車進(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)于建立環(huán)保節(jié)約型港口，乃至建立環(huán)保節(jié)約型社會(huì)都具有重要意義。柴油 機(jī)保持在高效率狀態(tài)下平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，向鎳 — 氫動(dòng)力電池組 充電。 天津工程師范學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)生論文 9 3 串聯(lián)式混合動(dòng)力碼頭車動(dòng)力裝置參數(shù)的選定 初步確定驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù)和車輛動(dòng)力性分析 整車參數(shù) 整車參數(shù)如表 31所示 ： 表 31 整車參數(shù) 牽引車總長(zhǎng)（ mm） 4595 牽引車總寬（ mm） 2464 牽引車總高（ mm） 2819 軸距 (mm) 2794 輪距 (mm) 前輪 2020,后輪 1820 牽引車質(zhì)量 (kg) 6700 拖車質(zhì)量 (kg) 約 8000 集裝箱最大質(zhì)量 (kg) 33000Kg/箱 2 箱＝ 66000 整備質(zhì)量 (kg) 14700 滿載質(zhì)量 (kg) 80700 原車最大行駛速度（ Km/h） 3638 原車最大爬坡度 18% 輪胎參數(shù) 型號(hào)： GOODYEAR 16PR 滾動(dòng)半徑： 509 mm 算式： ?2Fdrr ? ?2 ?? ＝ 509 mm 其中： F－ 計(jì)算常數(shù)，子午線輪胎為 d－ 輪胎的自由直徑 天津工程師范學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)生論文 10 變速比 混合動(dòng)力碼頭車受時(shí)間及成本的限制，改裝后的混合動(dòng)力碼頭牽引車不配置變速箱，傳動(dòng)系的傳動(dòng)比為 。由于本混合動(dòng)力車未有明確的加速時(shí)間要求，故本文只根據(jù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)選擇的一般原則和相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)來確定驅(qū)動(dòng)電機(jī)的峰值功率及其它參數(shù)。由于時(shí)間及成本限制，本車不采用變速器，采用低速電機(jī)驅(qū)動(dòng)。 最大爬坡度計(jì)算 一般應(yīng)根據(jù)車輛最大爬坡度要求來確定電機(jī)的峰值轉(zhuǎn)矩，由 于混合動(dòng)力車設(shè)計(jì)指標(biāo)中無爬坡度要求，且碼頭場(chǎng)地內(nèi)道路平坦，幾乎沒有坡度。經(jīng)推算載荷為 65000 Kg 的車輛爬 18%的坡時(shí)，僅其坡度分力 NGiFi 114660?? 就大于該車的最大牽引力。 電機(jī)的擴(kuò)大恒功率系數(shù) ? 對(duì)加速時(shí)間的影響 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) ? 。 天津工程師范學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)生論文 20 0 5 10 15 20 25 30 35 4000 . 10 . 20 . 30 . 40 . 50 . 60 . 70 . 80 . 91汽車行駛加速度U a ( k m / h )a(m/s.2) 系數(shù)為 2 . 4 2 時(shí)的加速度系數(shù)為 3 時(shí)的加速度系數(shù)為 3 . 5 時(shí)的加速度系數(shù)為 4 時(shí)的加速度系數(shù)為 4 . 5 時(shí)的加速度系數(shù)為 5 時(shí)的加速度 圖 312 不同 ? 值時(shí)的汽車行駛加速度 0 5 10 15 20 25 30 35 400102030405060汽車加速時(shí)間U a ( k m / h )t(s) 系數(shù)為 2 . 4 2 時(shí)的加速時(shí)間系數(shù)為 3 時(shí)的加速時(shí)間系數(shù)為 3 . 5 時(shí)的加速時(shí)間系數(shù)為 4 時(shí)的加速時(shí)間系數(shù)為 4 . 5 時(shí)的加速時(shí)間系數(shù)為 5 時(shí)的加速時(shí)間 圖 313 不同 ? 值時(shí)的汽車加速時(shí)間 天津工程師范學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)生論文 21 由圖 313 可以看出，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)過載系數(shù) ? 由 變?yōu)?3 時(shí)，整車加速時(shí)間縮短明顯； ? 由 3 變?yōu)? 時(shí)，整車加速時(shí)間縮短較為明顯；當(dāng) ? 繼續(xù)增加時(shí)，對(duì)整車加速時(shí)間的影響越來越小，而電機(jī) 成本也不斷增加。 表 33 串聯(lián)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī) B 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 mrP 75kw 峰值功率 maxmP 225kw 額定轉(zhuǎn)矩 mrT 額定轉(zhuǎn)速 mrN 867rpm 峰值轉(zhuǎn)矩 mmazT 最高轉(zhuǎn)速 maxmN 2600rpm 電機(jī)過載系數(shù) ? 3 電機(jī)擴(kuò)大恒功率區(qū)系數(shù) ? 3 天津工程師范學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)生論文 22 0 500 1000 1500 20xx 2500 30005001000150020xx25003000T(N.m)N ( r p m )驅(qū)動(dòng)電機(jī)特性曲線 050100150200250P(KW)轉(zhuǎn)矩功率 圖 314 驅(qū)動(dòng)電機(jī)峰值轉(zhuǎn)矩和峰值功率曲線 驅(qū)動(dòng)電機(jī) B 的 峰值轉(zhuǎn)矩和峰值功率曲線見圖 314，其額定轉(zhuǎn)矩和額定功率曲線見圖 33。比較圖 317 與圖 39，可以看出選用驅(qū)動(dòng)電機(jī) B 后增大了車輛的后備驅(qū)動(dòng)功率（圖中峰值功率和滾動(dòng)阻力功率與風(fēng)阻功率之和的差值），即用來加速和爬坡的功率大大增大。 gmmrg PP ?? //m a x ? ＝ Kw （初步選擇發(fā)電機(jī)最大功率 ，可選為 105 Kw。 、車身附件和電子、電氣設(shè)備等應(yīng)盡可能配備現(xiàn)代技術(shù)設(shè)備，要求混合動(dòng)力汽車達(dá)到或接近內(nèi)燃機(jī)汽車所具有的水平。因此混合動(dòng)力碼頭牽引車的關(guān)鍵是對(duì)動(dòng)力電池組、發(fā)動(dòng)機(jī) — 發(fā)電機(jī)組、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的控制或智能控制。因此對(duì)混合動(dòng)力碼頭車智能化控制與智能汽車通用，但串聯(lián)式混合動(dòng)力碼頭車的特點(diǎn)，就在于動(dòng)力系統(tǒng)與內(nèi)燃機(jī)汽車動(dòng)力系統(tǒng)有本質(zhì)的區(qū)別。 串聯(lián)式混合動(dòng)力碼頭牽引車的三相交流異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)采用矢量控制， 基速以下恒 轉(zhuǎn) 矩 輸出 ，基速以上恒功率 輸出。 天津工程師范學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)生論文 29 當(dāng)汽車啟動(dòng)或空載行駛時(shí)，為了避開發(fā)動(dòng)機(jī)的低效率工作區(qū)，此時(shí)主要由電池組供電，發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作，實(shí)現(xiàn)串聯(lián)式混合動(dòng)力碼頭車的零排放。為了盡可能地吸收再生制定的能量，蓄電池的電量不能充的太足，當(dāng) SOC 值達(dá)到一個(gè)最大值時(shí)， APU 被關(guān)閉或者怠速狀態(tài)。從圖中可以看出，要求發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)是電池組 SOC 值的函數(shù)，用 SOC 來修正發(fā)動(dòng)機(jī)的功率需求。 發(fā)動(dòng)機(jī)在 SOC 較低或負(fù)載功率較大時(shí)均會(huì)啟動(dòng)；當(dāng)負(fù)載功率較小且 SOC 高于預(yù)設(shè)的上限值時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)被關(guān)閉；在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)停之間設(shè)定了一定范圍的狀態(tài)保持區(qū)域，這 樣可以避免頻繁