混合動力重型越野車優勢及仿真分析

馮捷，李麗軍，黃睿

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混合動力重型越野車優勢及仿真分析

馮捷，李麗軍，黃睿

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

在當今世界的大環境下，混合動力車輛已經成為傳統車輛的強勁對手。燃油經濟性、低速大扭矩以及隱蔽性等特性，使混合動力成為未來重型越野車的發展趨勢。對某型重型越野車混合動力性能進行仿真分析，對比混合動力車輛在提高整車動力性能上的優勢。

混合動力；重型越野車；優勢；仿真分析

引言

隨著能源危機、環境污染的加劇?？茖W技術的不斷發展，混合動力技術在汽車上的優勢越來越明顯。目前混合動力技術已經發展得比較成熟，在汽車行業已被廣泛推廣以及應用。對于重型越野車來說，混合動力技術的某些特性恰好滿足其特殊用途，相對于傳統重型越野車來說具有不可比擬的優勢。

1 驅動系統分類及選擇

近年來，油電混合動力技術發展迅猛，混合動力汽車的類型可以根據發動機與驅動電機的組合以及動力傳遞路線分為：串聯式、并聯式、混合式、復合式混合動力驅動系統，其功能框圖如圖1所示[1-2]。

圖1 混合動力驅動系統的分類

通過對混合動力汽車的各種驅動系統對比考率，本文中最終選擇并聯式作為最終選擇的混合動力驅動系統的布置結構。

2 整車參數的計算

2.1 發動機的選擇

發動機的功率要根據車輛所需的功率來計算。

車輛動力平衡方程為：

其中

通過上述的車輛動力平衡圖的分析可知車輛的發動機功率為：

2.2 電池的選擇

鉛酸電池由于性能成熟，價格便宜。被廣泛應用在混合動力系統中[3]。

蓄電池的重要參數是電池容量，蓄電池的容量與溫度、電流和放電時間成函數關系，當放電時間函數i=()為單調、非減函數時，可用容量的計算如下[4]：

混合動力系統蓄電池的可用容量要根據車輛運行所消耗的功率來加以確定，混合動力車輛在以速度v行駛時所耗的功率為：

車輛在以速度v行駛t時所要的電容量為：

2.3 電機的選擇

在電液混合動力系統中，電機完成能量的傳動，電動在混合系統中是輔助動能，若要求電機能單獨驅動車輛運動，由車輛行駛過程的平衡方程：

則電機驅動車輛運動的平衡方程為：

則電機的傳動功率為：

故而從上述的運動平衡方程可知，電機的最大功率與最小功率在選取上與車輛的行駛工況有直接關系，假定車輛在平直路面上行駛，則電機的最小功率為：

本文以某型號重型越野車作為數據來源，并根據第二章的計算得出本文各部件的設計參數，得到如下數據。

表1 整車主要零部件參數匯總

3 仿真結果分析

3.1 控制策略

本車型控制方案如圖2所示，在傳統重型越野汽車上增加電能驅動系統，發動機和電動機都能單獨驅動車輛行駛，也可以共同驅動車輛行駛。當電池電量不足時，發動機還能帶動電動機反轉為電池充電。該方案有三種模式可以選擇：純電模式時，發動機關閉，電池為電動機供電，驅動車輛行駛，該模式多用于中低速行駛；純油模式時，發動機啟動，驅動車輛行駛，同時能夠帶動電動機反轉為動力電池充電；混合模式時，發動機和電動機同時啟動，驅動車輛行駛，該模式多用于爬坡、急加速以及其他高負荷工作的情況下。

圖2 控制方案

3.2 仿真結果

3.2.1 爬坡性能

圖3 傳統動力

圖4 混合動力

表2 最大爬坡度

3.2.2 原地起步連續換擋加速性能

（1）傳統動力：

圖5 傳統動力加速性能圖

表3 傳統動力整車0-80km/h加速性能表

（2）混合動力：

圖6 混合動力加速性能圖

表4 混合動力整車0-80km/h加速性能表

4 結論

（1）對某型重型越野車分時驅動混合動力系統進行動力性能仿真，并與其原車指標進行比較，驗證了建模的合理性和模型的可靠性。

（2）系統采用并聯混合動力驅動時，加速時間由42.34秒減少到35.75秒，降幅為15.6％；最大爬坡度由72.2％提高到77.8％，增幅為7.8％。動力性各項指標均有了較大幅度提高，顯示出并聯驅動混合動力車輛在提高整車動力性能上具有一定的優勢。

[1] 陳清泉,孫逢春,祝嘉光.現代電動汽車技術[M].北京:北京理工大學出版社,2002.

[2] 張愛國.插電式混合動力轎車動力總成參數匹配及控制策略研究[D].廣州:華南理工大學,2011.

[3] 新林肯MKZ混合動力與汽油版售價相同鼓勵環保[EB/OL].

[4] 趙立軍,姜繼海等.液壓混合動力飛機牽引車制動控制系統[J].哈爾濱工業大學學報(自然科學版) .2011, 43(9):81-85.

[5] Hajduga A.Energy mamagement in hybrid vehicle drive[J].Proce -eding of advanced propulsion systems GPC detroit 1998.

Advantages and simulation analysis of the hybrid power heavy duty off-road vehicles

Feng Jie, Li Lijun, Huang Rui

（Shaanxi Heavy Duty Automobile Co., Ltd., Shaanxi Xi'an 710200）

In the environment of this world, hybrid power vehicles have become the strong opponent of traditional vehicles. The character istics, such as fuel economy,low-speed large torque and concealment,etc.of hybrid power have made it the developing trend of future heavy duty off-road vehicles.The hybrid dynamic performance of one certain heavy duty off-road vehicles is simulated and analyzed,and the advantages of the hybrid vehicle in improving the dynamic performance of the vehicle are compared.

Hybrid Power; heavy duty off-road vehicles; advantage; simulation analysis

U469.7

A

1671-7988(2019)09-11-03

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1671-7988(2019)09-11-03

馮捷，男，助理工程師，就職于陜西重型汽車有限公司，從事重型車輛研究工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.09.003