研究串聯式混合動力汽車動力系統參數匹配及性能仿真

董立凡

摘 要：汽車在人類生活中扮演的非常重要的角色，但是也帶來了負面的影響，比如說能源威脅、環境威脅等等。現如今汽車的發展方向是新能源汽車，串聯式混合動力汽車的發展越來越受到重視。本文對混合動力技術在汽車中的應用做了深入的研究，對車輛的動力性能和經濟性研究，得到最好的參數設計方案，以供參考。

關鍵詞：串聯式；混合動力；參數

一、混合動力汽車發展及現狀

（一）混合動力汽車發展。混合動力汽車是和普通汽車一起出現的。最初的目的只是協助發動機工作，不是為了省油節能。隨著發動機的制造越來越好，混合動力汽車最初的作用慢慢就消失了，導致混合動力汽車就慢慢的不太使用了。到了二十世紀九十年代人類逐步重視環保問題，開始思考如何減少汽車尾氣等污染，慢慢的開始對混合動力汽車感興趣了，混合動力汽車的各方面研究也慢慢開展了。

（二）國內混合動力汽車現狀。我國在汽車領域起步較晚，對混合動力的研究更是晚于歐美發達國家，總體水平不及歐美等工業老牌國家。但是隨著我們國家的經濟不斷發展，在國家政策的大力支持下，我國可喜的出現了一批混合動力企業，像大家所熟知的奇瑞、江淮、比亞迪等等都是做的比較好的汽車企業，這些企業也看重混合動力汽車市場，開展推出了自己的混合動力汽車。

二、動力系統結構和控制研究

（一）動力系統的結構。物理學中我們知道有串聯、并聯、和混聯三種連接方式，本文選擇的是串聯系統來研究。串聯系統汽車的組成部分有發動機、發電機動力。汽車能夠驅動是牽引電動機的作用，一般配置一個發動機或者兩個，以滿足汽車的動力性能要求。

（二）控制策略。汽車企業針對消費者的需求在設計過程中需要遵守幾個控制原則：1、內燃機的安裝位置，內燃機的轉速和轉矩來決定內燃機的最佳工作點；2、內燃機的工作曲線，內燃機最佳的工作點組成了內燃機的最佳工作曲線；3、內燃機的動態波動，內燃機的震動帶來更多的油耗，注意需要調整內燃機工作時的轉速；4、內燃機的最低轉速，低轉速就意味著汽油的使用效率低，設置最低轉速當達到這個下限內燃機關閉。為的就是避免這種情況等。

（三）混合動力汽車的工作模式。串聯混合動力汽車的動力靠的是發動機、發電機兩個動力源，依據駕駛路況和駕駛員的操作動力源的能量分配是不同的，有多個運行模式：混合牽引模式、單峰值電源牽引模式、單發動機牽引模式等等，汽車在正常行駛過程中，需要發動機保持效率高、排放較低的單一工況。

三、動力系統部件選型及參數匹配

（一）混合動力汽車驅動電機選型。汽車電動機比其他普通電動機有更高的要求，主要要求有以下幾點：1、強大的電動機過載能力，以滿足汽車啟動加速上坡的動力需求；2、強大的電動機調節能力，為了適應汽車行駛路況的變化，以便調節；3、高效的電動機效率、優良的逆向工作性能，以便進一步提高續駛里程，提高使用壽命；4、優秀的電動機工作可靠性、較小的結構尺寸要求，利于汽車的整車空間布置，減輕車身自重，減少油耗。

（二）動力系統參數匹配。混合動力汽車在采用串聯式時，它的動力系統有一定的匹配原則，具體有：1、各個參數的選擇需要滿足動力的要求，特別是加速時間是消費者比較關心的；2、電池的電壓力和電力系統的電壓力等級和波動范圍需要一致；3、最大充放電功率也要滿足電動機的功率需求；4、還有滿足行駛過程中的能量消耗。

（三）驅動電機參數匹配。電機的參數主要有以下幾點：1、額定轉速、2、最高轉速、3、額定功率、4、峰值功率、5、額定轉矩、6、最大轉矩。其中電機的額定轉速和最高轉速匹配，電機最高轉速小于6000的屬于普通電機，大于6000的屬于高速電機。本文選擇的是轉速為6000r/min的高速電機。

四、建模與仿真

（一）計算機模擬仿真的概念。計算機模擬仿真技術是利用計算機科學和技術建立被仿真的系統模型。它具有高效、安全、受環境條件約束小、可改變時間尺寸等優點，已成為分析、設計、運行、評價、培訓系統的重要工具。在汽車領域該技術也被廣泛應用，幫助設計人員縮短開發周期、對新產品能進行科學的評估檢測。

（二）驅動系統建模。對汽車進行建模仿真的目的是：預測汽車在特點循環的工作狀況下的性能；評估所選設備的優缺點；進行一步優化設計。需要建立的模型主要有：整車模型、電機模型等等。實際建模時，很多企業選擇的是advisor這款軟件，整車參數輸入后再進行其他的一些參數輸入就算創建了這個仿真模型。

另外其他的模型的建立需要多種軟件配合完成，在本文就不詳細贅述了。

五、結束語

由于我國的混合動力汽車技術不夠成熟，還需要在很多關鍵技術上攻堅克難。所以要實現跨越式的發展不僅需要傳統汽車企業努力，還需要政府和科研單位的大力支持，克服關鍵技術上的難過，實現中國節能環保汽車的質的飛躍。

參考文獻：

[1]趙文章.增程式客車整車控制器與控制策略研究[D].哈爾濱：哈爾濱理工大學，2011.

[2]王巖.串聯混合動力客車控制策略研究[D].長春：吉林大學，2011.