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串联式混合动力大客车动力匹配及控制策略的研究

叶开志  
【摘要】: 节能、环保和安全是当今世界的三大主题。汽车是当今人们的主要交通方式之一,也是能源消耗大户。随着社会的发展进步,传统的内燃机汽车(主要以汽油和柴油为燃料)产量和保有量不断上升,使得环境污染和能源短缺陷入了恶性循环。一方面汽车尾气排放成为全球环境重要的污染源;另一方面,汽车消耗了大量的石油和天然气资源。若进一步使用内燃机技术发展汽车工业将会给能源安全和环境保护造成巨大的压力。如何提高汽车性能来降低能耗和排放是当今汽车技术研究的重要内容。因此世界各国目前正在研发电动汽车以减少能源消耗,降低污染物的排放。 纯电动汽车(EV)具有传统的燃油汽车所不具有的零排放的优点。但是纯电动汽车的动力性能与传统内燃机汽车相比较差,续驶里程较短,电池成本较高。 同纯电动汽车相比,燃料电池(FCEV)的显著优点为燃料电池电动汽车可以达到与传统的燃油车一样的续驶里程,但是目前燃料电池的成本还很高,比纯电动汽车蓄电池的成本还要高得多。 混合动力电动汽车采用发动机与电池相组合的方式可以增加电动汽车的行驶里程,获得更高的车速,也可以在一定程度上提高传统汽车的燃油经济性,降低污染物的排放,且生产成本相对于纯电动汽车和燃料电池电动汽车较低,有望在当前阶段得到很好的发展。尽管混合动力电动系统较传统动力系统增加了很多设备,从而也增加了重量和体积,相对于轿车,这些变化带来的问题对客车尤其是大客车的影响比较小。所以,许多专家认为,混合动力技术将首先在公交客车上实现产业化。 本文以运行于城市公交系统的传统客车LCK6112RG为研究对象,将其改装为LCK6112RGHEV,在满足城市工况要求的动力性能的基础上,实现提高燃油经济性和降低排放的设计目标。围绕着这个目标,本文首先分析并比较了HEV的驱动结构和类型,确定了LCK6112RGHEV驱动系统的布置形式;并根据城市实际循环工况和国家关于混合动力客车的动力性能标准,为LCK6112RGHEV制定了性能标准,并完成了LCK6112RGHEV驱动系统的部件选择和参数匹配;接着,根据选择的部件及参数在ADVISOR中建模,并在中国典型循环工况下对设计好的车型进行仿真,并与传统客车进行比较,验证了混合动力模型参数选择的合理性和混合动力的优越性。 最后,本文分别对串联式混合动力大客车的“恒温器”控制策略和“功率跟随”控制策略进行了分析比较,分析了节油不明显的原因,并对两种控制策略进行了改进分析,达到了比较理想的节油效果,为今后串联式混合动力大客车控制策略的优化设计提供了理论指导。


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