【正文】 　 (31)式中，為發(fā)動機功率kw。為車速km/h 。 m為汽車質(zhì)量kg。 g為重力加速度m/s2 。f為滾動阻力系數(shù)。為風阻系數(shù)。A為迎風面積m2 。為傳動效率，的具體取值應依據(jù)所設計車輛的動力性能要求而定，文獻[30]中指出: 取為車輛最高行駛車速比較合理，而文獻[31]中指出V應取為車輛額定行駛車速，即車輛經(jīng)常行駛時的平均車速。若取 =，顯然發(fā)動機的功率取值偏大，因為實際上車輛很少以最高車速行駛。根據(jù)參考文獻[29]的統(tǒng)計結果，=則發(fā)動機的功率值偏小。結合YTK6605Q的實際情況，確定的取值要求為: (32)因此，本文取=75km/h時，計算發(fā)動機的功率。則發(fā)動機功率最小值應滿足(31)、(32)式，計算得到P1=38kw。除了車輛行駛需求的功率外，發(fā)動機單獨驅(qū)動車輛勻速行駛時還應有一定的為電池充電的功率余量10%左右以及附件功率(特別是有空調(diào)時)。這些功率之和應該是發(fā)動機工作在經(jīng)濟區(qū)能輸出的功率。最后得到發(fā)動機總功率需求約為P=52kw。參考ADVISOR軟件附帶的發(fā)動機模塊。選取的發(fā)動機具體參數(shù)如表34所示：表34 發(fā)動機參數(shù)額定功率/轉速54kW/5000rpm 最大轉矩/轉速134Nm/3000rpm 圖38 發(fā)動機萬有特性曲線圖 圖39 發(fā)動機效率曲線圖在客車設計與開發(fā)工作中，需要根據(jù)發(fā)動機的萬有特性曲線來分析發(fā)動機的動力性和經(jīng)濟性。發(fā)動機的萬有特性曲線和效率曲線分別如圖38和39所示。 YTK6605QHEV電動機參數(shù)的選擇◆電動機額定功率選擇在雙軸并聯(lián)混合動力汽車上，電動機主要是作為功率均衡裝置，為車輛提供加速功率和爬坡功率，即通常所說的峰值功率，因此其功率參數(shù)的選擇要依照車輛具體的加速性能和爬坡性能要求而定。即電動機峰值功率與發(fā)動機功率之和應該大于等于車輛所要求的最大功率。由表32的動力性指標要求得到如下計算公式：即使車輛達到95km/h時，所需要的功率： (33)計算得到：=2. 加速功率需求 滿載汽車在平路上行駛，從靜止起步加速至速度Vn=50km/h時，汽車所需功率： (34)計算得到：= ，可在6%的坡度上持續(xù)以40km/h行駛。則所需的功率為: (35)計算得到： =綜上所述，最高車速，加速度，爬坡時的峰值功率由電動機提供，得到電動機的峰值功率應為30kW左右。由此選擇西門子公司的交流感應電動機，功率為30kW，工作電壓為216V?！綦妱訖C額定轉速和最高轉速的選擇電動機的最高轉速影響混合動力汽車動力傳動系的尺寸，并且還顯著影響電動機的額定扭矩。具有較大β值的低速電機有更高的額定轉矩[32]。相應地，對電機支撐就提出更高的要求，另外，高扭矩需較大的電機電流和電子設備，增大了損耗，但大β值又是車輛起步加速和穩(wěn)定運行所必需的，所以電機額定扭矩的減小只能通過選用高速電機來解決[3334]。采用高速電機，為達到車輛實際行駛車速要求，就要經(jīng)過多級減速，結果增大了整車動力傳動系的尺寸，另一方面，增大β值會使車輛驅(qū)動軸扭矩和齒輪應力增大。所以在選擇電動機轉速時要綜合考慮β值和整車動力傳動系尺寸，就目前來看，一般都傾向于選擇中高速電機(最高轉速800015000r/min)，這對于交流電機驅(qū)動系統(tǒng)己很容易實現(xiàn)，擴大恒功率區(qū)系數(shù)β值一般選擇在46之間，相應地，電機額定轉速: （36）本文選取電動機額定轉速2200rpm，則電動機的最大轉速為9000rpm。綜上所述，得到電動機參數(shù)如表35所示：表35 電動機參數(shù)電動機額定功率/電壓 30kW/216V電動機額定轉速/最高轉速2200rpm/9000rpm電動機的效率曲線如圖310:圖310 西門子30KW電動機效率曲線圖 YTK6605QHEV電池參數(shù)的選擇電池是用來向電動機提供電力功率的，所以它必須滿足電動機工作的要求。電池在不同的荷電狀態(tài)(SOC)對應不同的內(nèi)阻和峰值功率，在SOC工作區(qū)內(nèi)峰值放電功率必須大于電動機的最大功率。另外，電池總電量也要滿足汽車連續(xù)加速和爬坡時電動機做功的需求，即電池在SOC工作區(qū)內(nèi)所能提供的電量必須大于電動機持續(xù)做的總功。鎳氫(NiNH)電池具有很高的充放電循環(huán)壽命和充放電效率等優(yōu)點，鎳氫電池SOC工作區(qū)在()之間具有較低的充放電內(nèi)阻，故能滿足混合動力汽車經(jīng)常性充放電的要求具體確定方法如下：由表32的動力性指標知，純電動行駛能量需求以V=20km/h純電動行駛里程超過40km來進行確定 (37) (38)Wimh—電池實際放出的能量，kwh Wroad—汽車行駛過程中所需要的能量，kwhP—純電動行駛功率，t—續(xù)駛時間，n—電池數(shù)量，C—單節(jié)電池的容量，AhU—單節(jié)電池的輸出電壓，VS—電池的續(xù)駛里程，kmv—純電動續(xù)駛車速，km/h。計算得到：W=，n≥由此蓄電池選用仿真軟件中自帶的Ovonic 60Ah NiMH HEV battery，額定電壓12V。電池塊數(shù)為：n=216/12=18 所以取n=18。綜上所述得到電池參數(shù)如表36：表36 Ovonic60AhNIMH電池參數(shù)電池容量/電壓60Ah/12V電池塊數(shù)18電池外形尺寸385mm *102mm * 119mm重量（kg）冷卻方式風扇開啟溫度風冷35Ovonic鎳氫電池(NIMH)模組的一些技術指標如圖311至圖315。 圖311 不同放電深度的脈沖功率容量 圖312 不同SOC下的電池內(nèi)阻 圖313 不同SOC下的電池開環(huán)電壓 圖314 不同SOC下的電池瞬時功率圖315 不同SOC下的電池電流 YTK6605QHEV傳動系速比的選擇(即主減速器速比)的選擇本文PHEV的變速器仍然選用五擋自動變速器AMT，V擋為直接擋，所以主減速器速比就為車輛傳動系統(tǒng)最小傳動比。PHEV的最小傳動比應從滿足車輛最高車速的要求來選擇。首先應滿足最高車速要求，即其中，為主減速器速比。為發(fā)動機最高轉速。車輪滾動半徑。另外，發(fā)動機在最高車速時還應能發(fā)揮其最大功率，所以還應滿足其中，為發(fā)動機最大功率點對應的轉速。得到，綜合考慮選擇主減速器速比為6。由于PHEV在啟動和低速時一般由電動機單獨驅(qū)動，而當電池荷電狀態(tài)(SOC)過低時又只允許發(fā)動機單獨驅(qū)動，所以最大傳動比應根據(jù)電動機和發(fā)動機單獨驅(qū)動時的最大爬坡度要求來設計，即其中，為最大傳動比，為最大爬坡度，為動力源最大轉矩。計算得到： =。根據(jù)一般汽車傳動比大致符合如下關系：得到各檔位傳動比為：，，1。圖316至圖318為變速器換擋圖標[35]。 圖316 變速箱降檔表 圖317 變速箱升檔表圖318 變速箱換擋表 本章小結本章主要介紹了并聯(lián)混合動力客車動力總成選型，動力目標的制定、動力參數(shù)的選擇以及對應的ADVISOR軟件中各總成模塊。具體工作如下：(1)介紹了并聯(lián)混合動力客車動力總成選型的原則。并且通過比較分析確定了并聯(lián)混合動力系統(tǒng)各部分的選型。(2)通過比較，對YTK6605QHEV中的發(fā)動機、電動機以及電池進行了選型，電機采用交流感應電動機，發(fā)動機采用四沖程柴油發(fā)動機，電池選用的是技術比較成熟的鎳氫電池。另介紹了ADVISOR軟件中的各客車總成模塊，制定了并聯(lián)混合動力系統(tǒng)的動力性指標。(3)詳細介紹了YTK6605QHEV動力總成中各個部件的參數(shù)匹配原則和方法。根據(jù)對YTK6605QHEV設計的動力性指標，在理論和實踐相結合的條件下，針對各個動力總成部件的參數(shù)選擇原則和方法進行了詳細說明，并提出了部件參數(shù)的計算公式。(4)根據(jù)制定的動力總成系統(tǒng)參數(shù)匹配原則和方法，結合該車的整車參數(shù)，完成了YTK6605QHEV的動力總成參數(shù)的選擇與匹配。第四章 并聯(lián)混合動力中型客車動力總成控制策略 概述混合動力客車的控制策略決定整車的參數(shù)匹配，對客車的燃油經(jīng)濟性影響很大。研究表明，在循環(huán)工況和參數(shù)配置相同的情況下，控制策略不同所得到的燃油經(jīng)濟性亦有極大不同[3637]。因此，制定切實可行的控制策略，對于整車方案設計十分重要?；旌蟿恿蛙嚺c傳統(tǒng)車輛相比最大的不同就是動力源的增加，這就導致了在混合動力客車中能量流動方向的多樣性?；旌蟿恿蛙嚨目刂撇呗跃褪墙鉀Q客車行駛時所需要的能量和功率何時和如何由車上各種不同的動力總成來提供的能量管理問題，也就是如何根據(jù)使用要求有效的利用不同類型的動力源，以達到節(jié)能環(huán)保的目的。本章的主要目的是通過對并聯(lián)式混合動力控制策略進行詳細的探討，建立以實現(xiàn)整車燃油經(jīng)濟性最佳和排放最低為主要目標，同時兼顧電池的壽命、驅(qū)動性能、各部件可靠性和整車成本等多方面的控制策略。并聯(lián)式混合動力電動客車可以在純電動、純發(fā)動機、雙動力源和混合模式下進行工作?；旌蟿恿蛙囃＼囍苿訒r，電動機可以作為發(fā)電機來工作，并聯(lián)式電動驅(qū)動系統(tǒng)有個主要優(yōu)點是可以回收再生制動的能量。這就意味著部分制動轉矩由電動機來提供，發(fā)動機由離合器被脫開。另外，并聯(lián)式方案還可以將電動機作為啟動電機，在蓄電池SOC低時，還可由發(fā)動機通過DC/DC轉化器來給輔助電池補充電能。并聯(lián)式混合動力客車的控制策略目前還不成熟，需要進一步優(yōu)化。一般的控制策略通常是根據(jù)電池的SOC、加速踏板位置、車速和驅(qū)動輪的平均功率等參數(shù)，按照一定的規(guī)則使發(fā)動機和電動機輸出相應的轉矩（或功率），以滿足驅(qū)動輪驅(qū)動力矩的要求，目前，并聯(lián)結構的驅(qū)動模式主要有電動助力控制策略、實時控制策略和模糊邏輯控制策略等三種[38]。 電動助力控制策略電動助力控制策略的出發(fā)點是盡量使發(fā)動機在效率較高的區(qū)域內(nèi)工作，并使電池電量維持在對電池效率和壽命有利的范圍內(nèi)。根據(jù)電池的內(nèi)阻特性，但是為了滿足在某些特殊情況下的排放要求，允許在電池的SOC小于SOClo的情況下通過手動的手段強制使發(fā)動機關閉而由電池放電，電機驅(qū)動車輛進行工作。因此在以下的敘述中將對電池的SOC分兩種情況進行討論。電動助力控制策略的要點具體可以表述為：(1) 當電池的SOC大于SOClo且車速低于設定的某一最小車速時，由電機提供全部驅(qū)動力，發(fā)動機關閉。最小車速被定義為電池的SOC的函數(shù)，以保持電池電量的平衡。(2)當電池的SOC大于SOClo且車速高于設定的最小車速時，如果所需扭矩小于Toff(n)時，則由電機提供全部驅(qū)動力，發(fā)動機關閉。其中Toff(n)與發(fā)動機轉速存在著一一對應關系。(3)當電池的SOC大于SOClo同時車速高于設定的最小車速，如果所需扭矩不小于Toff(n)時，則發(fā)動機工作，同時在電池允許的情況下，通過對電池的充電提升發(fā)動機負荷使發(fā)動機盡可能在經(jīng)濟區(qū)域內(nèi)工作。用來對電池充電的扭矩的大小主要取決于電池的SOC，目前發(fā)動機工作在經(jīng)濟區(qū)域時所提供的扭矩與所需的扭矩的差值，電池所能承受的最大充電電流等。目的是一方面要保證在車輛行駛過程中電池的SOC的平衡，另一方面盡可能的提高整個系統(tǒng)的工作效率。(4)當電池的SOC小于SOClo時，由發(fā)動機工作，同時對電池進行充電。當對電池充電扭矩與所需扭矩之和小于Tmin(n)時，發(fā)動機以Tmin(n)工作。與Toff(n)相同，Tmin(n)與發(fā)動機轉速存在著一一對應關系。同時，Tmin(n) 應該大于Toff(n)，以保證發(fā)動機工作在高效率區(qū)[39]。以上所討論的情況都是基于行駛時所需要的扭矩小于發(fā)動機在給定的轉速所能提供的最大扭矩的假設下。當車輛急加速或者上坡時，車輛所需要的扭矩大于發(fā)動機在給定轉速下所能產(chǎn)生的最大扭矩時，由電機提供扭矩助力，這樣就提高了車輛的動力性。當減速時，電機可以部分回收制動能并對電池進行充電，回收的制動能儲存在電池中。電動輔助控制策略在ADVISOR中實現(xiàn)的模型如圖41：轉矩和轉速的大小根據(jù)行駛工況從離合器傳到發(fā)動機，能量控制策略決定發(fā)動機和電動機的轉矩如何分配來滿足需求的轉矩，同時保持向電池充電。圖41 電動輔助控制策略在ADVISOR 中實現(xiàn)的模型圖42 電動輔助控制策略模型中的minimum trq(Nm)模塊1. 當電池SOC 低于SOC 最低值，附加轉矩從發(fā)動機傳出向電池充電。這個轉矩的值與SOC 和SOC 最大值最小值平均值的差值成比例。2. 這個附加轉矩可以避免發(fā)動機工作在低效率區(qū)域。3. 僅在發(fā)動機開的時候才提供轉矩。綜上所述，電動輔助控制策略的建模思想是在多數(shù)情況下，電池SOC 維持在它的中線附近，使電池電量保持充足，這樣對電池的壽命很有利。 實時控制策略實時控制策略就是在已知各個部件的特性的基礎上，在任一時刻，通過實時比較各個工作模式的整體效率來決定各個部件的工作狀態(tài)，以使在整個系統(tǒng)的能量流動過程中能量損失最小。在已知各個部件特性的情況下，為了考察電池的充放電效率，在實時控制策略中的一個重要參數(shù)就是電池中儲存的能量的比油耗，這里稱其為能量當量。實時控制策略的要求就是在需要選擇的情況下，比較發(fā)動機的燃油消耗率和電池的能量當量，選擇經(jīng)濟性較好的部件以實現(xiàn)整個系統(tǒng)的效率最高。電池中的能量主要來自兩個部分，一部分是由發(fā)動機通過電機對電池的充電，另一部分來自回收的制動能量。能量當量根據(jù)車輛的運行情況不同而變化。為了使電池的電量維持在要求的區(qū)域內(nèi)，能量當量還應是電池的SOC的函數(shù)[40]。因此這一控制策略具