研究串联式混合动力汽车动力系统参数匹配及性能仿真

董立凡

摘 要：汽车在人类生活中扮演的非常重要的角色，但是也带来了负面的影响，比如说能源威胁、环境威胁等等。现如今汽车的发展方向是新能源汽车，串联式混合动力汽车的发展越来越受到重视。本文对混合动力技术在汽车中的应用做了深入的研究，对车辆的动力性能和经济性研究，得到最好的参数设计方案，以供参考。

关键词：串联式；混合动力；参数

一、混合动力汽车发展及现状

（一）混合动力汽车发展。混合动力汽车是和普通汽车一起出现的。最初的目的只是协助发动机工作，不是为了省油节能。随着发动机的制造越来越好，混合动力汽车最初的作用慢慢就消失了，导致混合动力汽车就慢慢的不太使用了。到了二十世纪九十年代人类逐步重视环保问题，开始思考如何减少汽车尾气等污染，慢慢的开始对混合动力汽车感兴趣了，混合动力汽车的各方面研究也慢慢开展了。

（二）国内混合动力汽车现状。我国在汽车领域起步较晚，对混合动力的研究更是晚于欧美发达国家，总体水平不及欧美等工业老牌国家。但是随着我们国家的经济不断发展，在国家政策的大力支持下，我国可喜的出现了一批混合动力企业，像大家所熟知的奇瑞、江淮、比亚迪等等都是做的比较好的汽车企业，这些企业也看重混合动力汽车市场，开展推出了自己的混合动力汽车。

二、动力系统结构和控制研究

（一）动力系统的结构。物理学中我们知道有串联、并联、和混联三种连接方式，本文选择的是串联系统来研究。串联系统汽车的组成部分有发动机、发电机动力。汽车能够驱动是牵引电动机的作用，一般配置一个发动机或者两个，以满足汽车的动力性能要求。

（二）控制策略。汽车企业针对消费者的需求在设计过程中需要遵守几个控制原则：1、内燃机的安装位置，内燃机的转速和转矩来决定内燃机的最佳工作点；2、内燃机的工作曲线，内燃机最佳的工作点组成了内燃机的最佳工作曲线；3、内燃机的动态波动，内燃机的震动带来更多的油耗，注意需要调整内燃机工作时的转速；4、内燃机的最低转速，低转速就意味着汽油的使用效率低，设置最低转速当达到这个下限内燃机关闭。为的就是避免这种情况等。

（三）混合动力汽车的工作模式。串联混合动力汽车的动力靠的是发动机、发电机两个动力源，依据驾驶路况和驾驶员的操作动力源的能量分配是不同的，有多个运行模式：混合牵引模式、单峰值电源牵引模式、单发动机牵引模式等等，汽车在正常行驶过程中，需要发动机保持效率高、排放较低的单一工况。

三、动力系统部件选型及参数匹配

（一）混合动力汽车驱动电机选型。汽车电动机比其他普通电动机有更高的要求，主要要求有以下几点：1、强大的电动机过载能力，以满足汽车启动加速上坡的动力需求；2、强大的电动机调节能力，为了适应汽车行驶路况的变化，以便调节；3、高效的电动机效率、优良的逆向工作性能，以便进一步提高续驶里程，提高使用寿命；4、优秀的电动机工作可靠性、较小的结构尺寸要求，利于汽车的整车空间布置，减轻车身自重，减少油耗。

（二）动力系统参数匹配。混合动力汽车在采用串联式时，它的动力系统有一定的匹配原则，具体有：1、各个参数的选择需要满足动力的要求，特别是加速时间是消费者比较关心的；2、电池的电压力和电力系统的电压力等级和波动范围需要一致；3、最大充放电功率也要满足电动机的功率需求；4、还有满足行驶过程中的能量消耗。

（三）驱动电机参数匹配。电机的参数主要有以下几点：1、额定转速、2、最高转速、3、额定功率、4、峰值功率、5、额定转矩、6、最大转矩。其中电机的额定转速和最高转速匹配，电机最高转速小于6000的属于普通电机，大于6000的属于高速电机。本文选择的是转速为6000r/min的高速电机。

四、建模与仿真

（一）计算机模拟仿真的概念。计算机模拟仿真技术是利用计算机科学和技术建立被仿真的系統模型。它具有高效、安全、受环境条件约束小、可改变时间尺寸等优点，已成为分析、设计、运行、评价、培训系统的重要工具。在汽车领域该技术也被广泛应用，帮助设计人员缩短开发周期、对新产品能进行科学的评估检测。

（二）驱动系统建模。对汽车进行建模仿真的目的是：预测汽车在特点循环的工作状况下的性能；评估所选设备的优缺点；进行一步优化设计。需要建立的模型主要有：整车模型、电机模型等等。实际建模时，很多企业选择的是advisor这款软件，整车参数输入后再进行其他的一些参数输入就算创建了这个仿真模型。

另外其他的模型的建立需要多种软件配合完成，在本文就不详细赘述了。

五、结束语

由于我国的混合动力汽车技术不够成熟，还需要在很多关键技术上攻坚克难。所以要实现跨越式的发展不仅需要传统汽车企业努力，还需要政府和科研单位的大力支持，克服关键技术上的难过，实现中国节能环保汽车的质的飞跃。

参考文献：

[1]赵文章.增程式客车整车控制器与控制策略研究[D].哈尔滨：哈尔滨理工大学，2011.

[2]王岩.串联混合动力客车控制策略研究[D].长春：吉林大学，2011.