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画用与试验
机械研究与应用
混合动力牵引车动力系统研究
石凯凯,何正强
贵州大学机槭工程学院,贵F阳550025)
摘要:混合动力率引车动力系统主要存在的问题是匹配不合理,导致动力性、经济性和排放性能差,无法达到混合
动力车设计的初衷,笔者利用 ADVISOR混合动力系統仿真软件对某型号串联式混合动力牵引车进行建模仿
真,经过多次仿真得出最佳动力系统匹配方案,为企业开发新产品节省成本。
关词:混合动力;动力系统; ADVISOR
中因分类号:U469
文献标识码:A
文章编号:1007-44(2012)01-0069-04
Research on dynamical system of hybrid tractor
Shi Kai-kai, He Zheng-qiang
( College of mechanical engineeing, Guzow unversity, Guiyang Guzhou 550025, Chin)
Abstract The key problem of the dynamical system of hybrid tractor is the unreasonable matching, which can lead to the poor
of dynamic charac eristic, economy and emission. In this paper, the system is emulated by the AD VISOR, which is the s
cial software for hybrid and then, the perfect scheme of dynamical system is got after many times of simulation, which can
save the developing cost greatly for company
Key words: hybrid; dynamical system; ADVISOR
1前言
串联式混合动力系统功率流图如图2所示,通过
动力系统就是车辆的“心脏”,所以动力系统设该图,可以看出该车动力系统的功率流向情况,本研
计的好坏,直接影响车辆的性能。混合动力车辆有两究的主要任务就是让动力系统提供的功率合理、高效
个“心脏”,如何合理的利用两个动力源,减少两者之地在牵引车上得到利用,并且是车辆制动的能量得到
间的冲突,更好的发挥双动力源的优越性,是动力系回收,节省能源。
统研究需要解决的主要问题。以往的研究都是通
过不断的试验来完成,这样势必拉长车辆研发周期,
增加研发成本,笔者采用混合动力仿真软件ADVI-
SOR对动力系统进行研究,达到了节约成本、缩短研
发周期的目的。
2混合动力率引车动力系统结构
所研究的牵引车驱动系构造如图1所示,为串联
图2串联式动力系统功率流向图
式结构。
行指令
在忽略各种损失的前提下,功率关系满足下式。
制动b
控刺器
在对牵引车动力系统研究时,首先确定好工况,
那么Pmm是一定值,其大小直接由路面需求功率决
发动
电源
定。P。和P分别是两个之间不存在线性关系的变
量,它们之间输出的功率如何分配就是控制策略要研
发动机发电机电耦合
桥
电机
究的主要内容,怎样分配オ能使整个动力系统以最少
的源输出满足最大的功率需求,就是控制策略要达到
的目标,这也是制定控制策略的重要着眼点?。
图1串联混合动力驱动系统简图
2.1串联式混合动力牽引车控制策略
控制策略的首要目标是满足驾驶员给出的功率
项目:黔科合重大专项字[20116018资助。履带式全地形工程车相关技术研究与产业化攻关重大科技专项。
收稿?期:2012-01-10
作者筒介:石凯凯(1986-),男,河北沙河人,傾士研究方向:汽车零部件设计及制造。
用与试磁
机械研究与应用?
信号值,另外要保证电池的SOC处于设定的合理范
B($0C-S0C)
围内,以提高整体功率输出效率。发动机首先通过控
制模块得到一个电源状态信号,据此来确定工作模
Cs_pwr_min Pro Cs_pwr_max
式。发动机向外输出功率时,控制首先要通过控制器式中:B表示充/放电功率系数;SOC”表示电池的期
检测到的需求功率信号来判断输出功率的流向,当电望电量状态;cspr-min,cs_pwr_max表示控制发动
池SOC较低时,发动机/发电机一方面向电机直接提机工作的区间,使发动机整个工作过程都是高效率
供电能,另一方面会向电源充电,知道其达到SOC上
(3)混合驱动模式
限为止]。
本车型控制流程图如图3所示、控制策略图解如
T1 T
图4所示。
β(
SOC-S0C
牵引功率P牵引电机最大功率P
制动功率P
再生制动
Cs._pwr_min Pre cs_pur_ma
否
3混合动力牵引车动力系统建模
是混合制动
发动机功率P
混合动力牵引车动力系统的主要部件为发动机
Pヽ混合牽引機式
否
电动机、电池,下文中主要对这三个元器件进行选型
是
以及建模。在 MATLAB/ SIMULINK环境下对电池模
0、发动机牵引
块建立独立模型,之后将各个模型整合到混合动力仿
真软件 ADVISOR中进行性能仿真
对电源充电
3.1混合动力牽引车性能要求
图3串联式混合动力牵引车控制策略控制流程
参数如下:车辆质量:4000kg;滚动阻力系数:
0.01;空气阻力系数:0.3;迎风面积:1.5m2;传动装
-Mef V: +ep, CPA, V
置效率:0.85;车轮半径:0.4m
在进行仿真之前首先确定其循环工况,针对车辆
图解
最大功率
的特殊用途,选用CYC_UDDS循环工况。其时间-速
功
率
度曲线如图5所示。该循环研究车辆在0~1400s内
发动机
最大功率
的工作状态。
CYC UDDS
制
遠度
动
再生制动
1000
机械制动
0200400600800100012001400
图4串联式混合动力引车控制策路控制图解
图5CYC_UDDS循环工况
图4中A区是混合驱动区域,B区是单发动机/
发电机驱动区域,C区是混合制动区域,D区是再生3.2混合动力牽引车发动机建模
制动区域
车辆发动机的选型需要考虑的问题很多。除了
2.2混合动力前牵引车驱动模式
汽车的用途和使用条件外,还应考虑下列因素:汽车
(1)单电源牵引驱动模式
的最大质量,整车总体布局,可靠性、经济性、动力性、
P。=0
适应性以及排放和噪声?。根据牵引车的性能要
求,通过计算选用 LOMBARDINI柴油发动机作为该
"7
车型的发动机,该发动机采用水冷系统,是一部定速
发动机,燃油消耗率为290g/kW?h,额定功率为
2)单发动机牵引驱动模式
25 kw/3000