混合动力发动机（通用12篇）
混合动力发动机 篇1
HEV汽车作为目前从传统四冲程内燃机汽车到零排放纯电动汽车中的理想过渡产品, 关注度越来越高。并联式HEV因为其较高的功率较低的排放较好的综合性能, 使得其在市场表现良好。
实际中多用仿真软件来进行并联混合动力 (PHEV) 的控制方式的开发研究。系统通过仿真分析展现工作过程, 大量减少了实车的实验、降低了研发成本, 同时节省了大量的研发时间, 但对于仿真结果的可靠性必须有验证。模型的可靠性尤其是电发动机的建模显得尤为重要, 本文重点对发动机的建模进行分析。
1 仿真分析流程
PHEV系统通过仿真分析展现工作过程, 大量减少了实车的实验、降低了研发成本, 节省了大量的研发时间, 但对于仿真结果的可靠性必须有验证。
目前HEV汽车仿真主要有前向仿真和后向仿真两种方法, 两种方法的模型流程图如图1, 2所示。把动力传递方向也就是从动力装置如发动机、电动机传递到驱动轮的方向叫做正方向。
顺着这个方向成为“正向”或“前向”, 其逆方向称为“反向”或“后向”。
在ADVISOR中, 有很多针对各个部件的通用模型, 同时将这些部件的模型联立起来。对这个联立后的模型先进行后向仿真, 从驱动车轮开始根据动力传递路线, 逐级逆向的计算之前的一个模块所需的扭矩和转速, 一直计算逆推打发动机和电池模块。在后向仿真计算完成后, 进行前向仿真, 根据实际的动力传递路线, 从发动机模块和电池模块逐级计算到驱动车轮, 最终计算出汽车的实际车速[1]。
ADVISOR的方针必须满足两个前置条件:
1) 每个动力传递系统的零部件都不会给予它端的路线下一级部件溢出的功率;
2) 每个动力传递系统的零部件在前向仿真和后向仿真时的效率应该一致。
ADVISOR具有如下功能:
1) 优化动力系统传递效率, 从而提高燃油经济性;
2) 分析动力传递系统的能量利用情况以及传递效率;
3) 对比各工况下的废气污染物排放。
通过实验数据拟合的办法得到的大量ADVI-SOR采用的仿真模型, 提高了仿真的精度, 同时运算速度显著提高, 而且模型简单。但动态过程的模拟目前还有难度, 这也是该软件的不足之处。
2 发动机建模分析
发动机模型的建立可分为实验建模法和理论建模法[2]。
实验建模方法, 它可以根据实验数据建立各种参数的数据库。在相对简单的实验模型中, 可以通过实验得到相关的发动机数据, 但是通用型较差, 模型数据仅仅满足实验所用发动机。
理论建模方法, 可以反映发动机的动态特性, 有较强的通用型。然而, 因为理论建模方法是建立在理论分析的基础上, 很多数据参数不容易得到, 而且解析式复杂, 运算速度和精度都不理想。
在HEV汽车仿真程序中采用既以实验建模为主、理论建模为辅的复合建模方法来建立发动机模型, 如图3所示。
图3中Tfc_r是发动机输入扭矩, Tfc_a是发动机输出扭矩 (Nm) , ωfc_r、ωfc_a、分别为输入转速和输出转速 (rad/s) , PM、CO、HC、NOx是几种废气污染物, Vfual是燃油消耗率 (L) 。
在扭矩子模型中, 因为采用后向建模, 扭矩信息直接传递, 不需要采用部分负荷特性的计算, 所以只需要计算发动机外特性扭矩即可。计算过程如下:
式中:Te_manx———峰值扭矩 (Nm) ;
ωe———转速 (rad/s) ;
f (·) ———一维线性内插值算子。
在Matlab/Simulink模型中, 用“interp1”实现上述插值算法。
燃油消耗率ge (g/s) 计算模型是根据发动机万有特性MAP图建立的稳态模型:
式中:ge———发动机在 (ωe, Te) 点的油耗率 (g/s) ;
f (·, ·) ———二维线性内插值算子。
在Matlab/Simulink模型中, “interp2”命令可以在图4中实现上述算法, 油耗量为:
而排放的计算模型也是同样的方法, 即:
引入温度参数来进行修正发动机冷起动工况的燃油消耗和废气排放:
式中:T———冷却水温度;
Tsat———大循环开启温度, 通常为95℃。
发动机的热模型引用参考文献[3], 如图5所示。
Qfc_gen:发动机产生的热量等于燃料的能量去掉有效功率和尾气带走的热量;Qc2i, c:热传导的机体输入热量;Qi2x, c:是Qc2i, c的通过热传导传递给外部附件的部分热量;Qfc, coolant:如果机体温度超过设定值fc_tstat, 冷却液开始工作, 吸收剩余热量 (Qc2i, cQi2x, c) 流入机体;Qfc, htr:换热器得到的热量例如暖风散热器, 影响这个热量的因素有换热器得欢热效率以及空气流速;Qfc, rad:水箱散热器散发到空气中的热量;Qx2h, r:外附件辐射到发动机机体的热量;Qx2h, v:对流作用给发动机机体的热量;Qx2h, c:发动机机体通过热传导从外部附件热获得热量;Qx2a, r:外部附件辐射到空气中的热量;Qx2a, v:外部附件以对流的方式传递到空气中的热量;Qh2a, r:机体辐射到空气的热量;Qh2a, v:机体通过对流传递到空气的热量。
热力学模型中的温度为:
其中:mfc, c、mfc, i、mfc, x、mfc, h分别为气缸套、气缸体、外部附件和发动机机体的质量 (kg) ;Cp, fc、Cp, fc_hood分别为发动机和发动机机体的平均热容[J/ (kg·K) ]。
气缸体的温度也就是冷却水的温度 (℃) :Tec=Ti-273。
3 小结
重点分析介绍了混合动力汽车的发动机的模型, 为在仿真软件中各部件进行模型整合和数据仿真提供了理论基础。
摘要：新能源汽车已成为汽车技术发展的主要方向, 而混合汽车的动力系统尤其发动机在混合动力汽车 (HEV) 起什么样的作用, 如何提高混合动力汽车的动力性是研究混合动力汽车的关键, 所以, 对混合动力汽车发动机进行建模仿真分析显得尤为重要。
关键词：混合动力汽车,发动机,建模
参考文献
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混合动力发动机 篇2
促进者肖澜
2003年3月28日，我们在巴中工商总会负责人和一家巴西咨询公司代表陪同下到圣保罗市郊参观了一家专业从事油—电混合动力汽车动力系统研发和生产的企业，初步调研了其技术特点，实地考察了混合动力公交汽车的运营情况，亲自乘坐了以这家企业产品为动力的公交车，感觉收获很大，双方具有较多的合作前景，下面介绍一下具体情况。
我们考察的这家巴西企业具有90多年的历史，是一个家族式企业，从事机车混合动力系统研究和生产已经有相当基础，据说被英国的技术权威人士评价为此领域内全世界技术最先进的企业。据厂商介绍，其混合动力车的技术特点是用普通柴油发动机与铅酸蓄电池组合成的混合动力来驱动，经测试，它比一般的汽油车节能30%，排放污染物总量减少26%，尾气颗粒减小50%，目前已经达到欧洲—3号排放标准，经过改进可以达到欧洲—5号排放标准。相比目前国内现有的混合动力汽车，我们发觉这家企业的确有明显技术优势。
目前在亦庄北京经济技术开发区内有几家企业从事混合动力汽车的研发和生产，目前已经有两部样车在试验运行。这两部样车采用的混合动力是汽油发动机与蓄电池组合，其中汽油发动机是引进的美国技术，使用的是专门的大功率涡轮发动机，不是普通汽车发动机，因此造价昂贵，另外还有一个比较大的技术缺陷是这种混合动力装置不能安装在现有汽车的底盘上，必须特殊定制底盘，这也导致了成本上升。目前这两部样车的造价在20万美金，而巴西这家公司的动力系统可以安装在普通汽车底盘上，动力系统成本约6万美金，相比之下采用巴西的技术更加实用、经济。
从技术成熟度和实用性上考察，巴西这家企业优势也很明显。据介绍，在巴西圣保罗市郊已经有30辆使用这种混合动力的公交车在运营，我们现场参观了企业的厂房和产品，看到了使用这种动力的18米长的大通道公交车，类似北京的大公共，说明这项技术已经进入实用阶段。据说美国福特公司一直对这家公司技术感兴趣，有较强的合作意向。这家巴西企业对中国市场具有浓厚的兴趣，非常愿意采用适当的方式与中国进行多方位合作。
车动力：换混合动力汽车吧！ 篇3
底特律车展吹来的春风
刚落幕不久的北美车展，以丰田、本田为代表的日系车商推出以节能环保思路为主的系列新车型。而同时，欧美厂商通用、福特等也不甘示弱，以多款节能环保的电动车来吸引市场眼球，试图扭转日系车在新能源方面一家独大的局面。
丰田Prius：混合动力先河
作为首开混合动力车先河者之一，第三代Prius轿车的性能得到充分提升。其中，发动机部分从原有的1.5升引擎更换为1.8升VVT-I引擎，加上混合动力部分总功率达到了98.5千瓦。值得一提的是，车顶的天窗后部设计有一个太阳能电池板，即使天气炎热，车内的降温工作也可通过太阳能电池板驱动风扇来完成，避免了启动发动机使用空调而造成的能源消耗。重新设计的混合动力系统体积相比原有车型更小。
奔驰Blue Zero：电动车不再是梦想
这款Blue Zero概念车有3种款式。其中Plus远距离车型拥有一个内置的内燃机，用来帮助产生电力来为电池充电，行驶距离可达到600千米。除此之外，第三款的氢燃料电动车采用了新能源驱动，是未来的发展趋势哦!
雷克萨斯HS 250h：彻头彻尾做环保
在制造过程中，生产者特别强调其环保细节，大量使用绿色环保材料，如内饰组件由植物提取原料制成的“生态塑料”构成，制造过程中排放的有害物质也低于石油制成的塑料。而它的动力系统由一台187马力的2.4升四气缸阿特金森循环式汽油机和丰田混合动力协同系统组成。
MINI E：更环保
混合动力发动机 篇4
1 专利信息挖掘与分析
专利信息是一种重要的科技信息资源,同时它也是一种商业信息资源。专利分析是利用专利文献的高级形式,对专利文献进行统计和解读,以获得有价值的商业信息。
专利以其信息的规范性、系统性和公开性,逐渐成为情报信息研究的热点,围绕专利信息挖掘的分析方法也层出不穷。专利信息分析分为外部信息分析和内部信息分析,其中外部信息分析又称著录项信息分析,主要包括专利名称、专利号、国际分类号、申请日、授权日、设计人、专利权人、摘要等统计管理字段内容;内部信息分析,也叫做专利技术文本分析,主要包括专利说明书、附图、权利要求书等专利技术文本内容。内部信息分析复杂、人力资源依赖性和专业依赖性高,而外部信息分析操作简便、分析快捷准确,越来越显现出特有的应用价值。
2 专利检索策略
根据报告分析的需求,对混合动力车专用的柴油机技术领域进行充分资料搜集,从整体和局部两个角度出发构建检索式,进行初步专利检索,根据检索到的专利进行分析后,调整检索式,进一步检索,直到最终得到满意的检索式,并获取专利数据。最终提取检索结果进行统计分析。
3 主要检索资源
①德温特世界专利索引数据库(DERWENT WORLD PATENT INDEX);②DIALOG美国专利全文数据库(U.S.PATENTS FULLTEXT);③DIALOG欧洲专利全文数据库(EUROPEAN PATENTS FULLTEXT);④中国专利文摘检索系统;⑤东方灵盾中外专利信息检索平台。
4 主要的检索分类号
B60W010/00用于不同类型或不同功能的车辆子系统的联合控制;B60W020/00专门适用于混合动力车辆;B60K006/00用于共用或通用的动力装置的两个以上不同原动机的布置或安装,例如具有电动机和内燃机的双动力系统;B60W-010/06用于内燃机的控制;G01M-017/00用于结构部件的振动测试、结构部件的冲击测试;G01M-015/00用于发动机的测试;F01N-011/00用于排气处理装置的监控或诊断装置。
5 混合动力车用柴油机相关专利一般分析
由于很多专利在内容上没有对混合动力车的用途做出明确的限定,本文对客车用混合动力车的柴油机相关专利进行了扩展,将检索目标限定在混合动力车用柴油机,对混合动力车用的柴油机有关的专利进行了全世界范围内的检索。以检索并筛选获取的数据为基础,使用专利信息分析的一般方法进行了世界范围内的混合动力汽车柴油发动机相关专利信息分析,其中世界范围的技术分析包括发展趋势分析、主要受保护地域分析、各国技术实力对比分析、竞争对手分析、IPC分类分析和技术生命周期分析和重要专利分析。
5.1 专利发展趋势分析
将检索到的混合动力车用柴油机相关的技术专利数据进行宏观的综合分析,将柴油机的动力系统的相关专利信息作为重点技术分析项,通过相应的分析为企业制定科技与经济战略决策提供信息来源和依据。混合动力车用柴油机技术发展趋势如图1所示。由图1可以看出,混合动力车用柴油机领域专利起步较晚,1991年才有相关专利出现,此后呈起伏增长的趋势。1991—2003年增长幅度较小,而2004—2009年增长速度明显加快。截至检索日期,2009年相关专利的申请达到42件,为历史最高点。2009年的数据因其不是全年统计数字,而且大部分国家从专利申请到公开/公告均有一段时间,专利数据库的更新也需要一定时间,因此可以看出2007—2009年一直保持整体上升的趋势。
5.2 主要受保护地域分析
分析混合动力车用柴油机技术领域的同族专利在世界各国分布情况,可以揭示该技术主要受保护的地域,反映了相关技术生产商对国际市场的重视程度。了解相关的信息有助于企业避免相应的贸易壁垒。表1为混合动力车用柴油机技术主要受保护地域排名。表1的数据表明,在混合动力车用柴油机技术领域专利数量排名前10位的国家中,日本拥有同族专利数量最多,为116件。其次是美国,为64件。第三位是德国,为48件。图2为混合动力车用柴油机技术主要受保护地域分布。从图2中可以看出,排名前3位的国家拥有的同族专利占所有国家总量的71.92%,优势极其明显。欧洲和中国也有较多的同族专利,数量均超过了20件。
结果表明,混合动力车用柴油机的产品主要受保护地域在日本、美国和德国,这3个国家的技术力量比较强大,并且是众多生产商比较关注的地域,当国内企业要进行产品出口时要重点关注这3个国家。
5.3 各国(地区)技术实力对比分析
各国混合动力车用柴油机技术领域技术实力对比可从每国基本专利的数量中得到反映。图3为各国(地区)在混合动力车用柴油机技术领域的基本专利数量比较,其中日本专利数量最多,为84件。其次是美国,为44件。第三位是德国,为25件。欧洲和英国也有较多的专利,分别为9件和7件。从图3中可以看出,排名前10位的国家(地区)拥有的基本专利数量差距较大
结果表明,混合动力车用柴油机技术领域技术实力最强的国家是日本,其次是美国和德国。根据地域分布图可以看出,排名前3位的国家无论是研发实力还是地域分布都能保持位置不变,综合实力较强,而中国虽然研发实力位居第七,但地域分布位居第四,说明中国是国际生产商较为关注的国际市场。
5.4 重点国家技术发展趋势对比分析
选取技术实力较强的日本、美国、德国、中国4个国家的技术发展趋势进行对比和分析。图4为混合动力车用柴油机技术TOP3与中国国家实力对比分析。从图4中可以看出,德国在混合动力车用柴油机技术领域的技术起步较早,其发展模式同日本相似,美国前期发展缓慢,后期速度加快。日本的技术发展与其他国家相比优势较为突出。纵观图4可以看出,2003年以后各国的发展速度明显加快。2007、2008年是该项技术的发展活跃年。日本的柴油机技术领域专利整体呈现脉冲式增长,增长速度明显加快。从1991—2009年共出现了3个递增的技术高峰期,其中2005年的峰值最高,专利申请量达到14件,2009年专利申请量达到20件。但由于检索时间的限制,这部分数据并不能代表2009年整年的专利申请量,但整体的趋势仍以不断增长为主。美国在该领域的专利1991—2004年偶尔有一件相关专利出现,而2004年后出现快速的增长,到2007年达到历史最高14件。随后出现小范围的降低。德国在该领域整体发展较均衡,在1991年就出现了该技术的相关专利,随后在每隔1～2年就有相关的专利申请。在2007年出现技术增长的小高潮,专利申请量达到9件。2008年又出现大规模下降,专利申请量下降到2件。中国在混合动力用柴油机领域起步较晚,2008年才有相关的专利出现。经过数据对比,中国与发达国家存在一定的差距。
5.5 重要专利权人竞争分析
通过专利的引证与被引证的相关信息来分析企业之间的竞争与合作关系。专利的引证分析是按照科学论文引证联系的方式探寻专利间的联系。当一件专利被引用(如5次、10次、20次或更多次),那么,这项专利很可能代表一种重要的技术发展趋势,很多后来的专利是在其基础上进行创新的。专利引证量是一项专利在后来的专利或非专利文献中被引证的总数。引证数量是专利技术影响力的标示量。通常每件专利的引证量可以作为专利相关重要性的标示量,那些具有明显创新性的专利被引用更多。专利引证量的分析能够对引证材料进行质量和影响力的评价,以及评价引证和被引证的国家之间、公司之间和科技领域之间的联系。
通过分析引证和被引证技术之间的联系,能够勾画出公司之间的关系,以此决定哪个公司是原始产品的生产者,哪个公司是该技术革新后的使用者。如果一个公司的专利被其他许多公司引用,该公司必然处在这一行业的中心位置,如果没有公司明显地处于中心位置,那么说明该项技术不被任何公司所控制。
表2为丰田汽车公司关于混合动力车用柴油机技术相关专利的被引证信息。从表2中看出,丰田汽车公司的EP1441123这篇专利对后来公司的影响较大,仅福特汽车公司就引证了1 1次。其次是专利JP200533716,这篇专利被日产汽车和采埃孚股份2家公司引用,分别引用了2次和3次。总体上看,丰田汽车公司的发动机启动和发动机的布置及安装两个技术方面被后面的公司引用的次数较多,同时在这两个领域福特汽车公司与其他企业相比其竞争力较大。
6 运用文本聚类分析的专利分析
文本聚类一般采用以下策略:先做特征提取,用一个高维向量来表征一篇文本,一个文本集就可以被概括为一个向量集,也就是一个二维矩阵;然后对向量集使用相关分析算法进行分析,最终达到对文本集进行自动聚类的目的。也就是说,文本挖掘的问题实际上就是数据挖掘的问题,可以通过数据挖掘和数据库、信息处理等技术对文本进行分析和处理。我们从专利文本挖掘这一具体应用角度出发,将文本聚类过程与专利文本挖掘相结合,文本挖掘过程技术框架图如图5所示。
6.1 基于欧式距离的专利文本聚类分析
对于这种事先无法获知最优聚类数目的聚类结果,采用“碎石图”直接观测聚类关系。
图6为基于欧式距离的类数-距离碎石图。图6中,横轴代表类数,即将所有专利分为多少类,纵轴代表各个类之间的欧式距离。由于类间距离越大越好,具有更高的区分度,而文本聚类数目不宜过多,从图6中可以看到,大约3类之后距离减小变得缓慢,所以本文分别选取聚类数目为3、4、5输出聚类成员,如图7所示。
结果显示,选取3、4、5个聚类结果,几乎所有专利分为一个大组,其余各组均仅有一个专利。由于在实验数据的选取过程中,本文已经通过人工进行了较为全面和细致的清洗和整理工作,实验结果与人工标注存在较大差异。分析结果表明,基于欧式距离的层次聚类方法并不适合应用于专利文本的聚类。
6.2 基于余弦相似度的专利文本聚类分析
同样采用“碎石图”的形式,观测聚类数目与类间距离的关系,如图8所示。为了方便观测,将类间距离区间[0,1]映射到了[0,100]区间内。从图8可以看出,聚类数在3之后,类间基于余弦指数的距离变化逐渐趋于平缓。
基于余弦相似度的层次聚类结果图如图9所示。在图9中,采用基于余弦相似度的专利文本聚类分析方法,把丰田公司的380条发明专利成功聚集为3个类。由聚类结果图的对比情况可知,基于余弦相似度的专利文本聚类分析效果明显优于基于欧式距离的层次聚类效果。因此,在专利信息文本分析时应该使用余弦相似度作为聚类分析的基础。
7 结论
混合动力车用柴油机领域专利起步较晚,整体呈起伏增长的趋势,1991年出现相关专利的申请。1991—2003年增长幅度较小,而2004—2009年增长速度明显加快。截至检索日期,2009年相关专利的申请达到42件,为历史最高点。
根据世界各国分布情况可以看出,混合动力车用柴油机的产品主要受保护地域在日本、美国和德国。日本拥有的同族专利数量最多,为116件。其次是美国,为64件。第三位是德国,为48件。排名前3位的国家拥有的同族专利占所有国家总量的71.92%,优势极其明显。
各国混合动力车用柴油机技术领域技术实力排名前3位的国家仍然是日本、美国和德国。日本技术实力较强,申请专利84件。其次是美国,为44件。第三位是德国,为25件。欧洲和英国也有较多的专利,分别为9件和7件。总体看来,排名前10位的国家拥有的基本专利数量差距较大。根据地域分布与技术实力对比可以看出,排名前3位的国家无论是研发实力还是地域分布都能保持位置不变,综合实力较强,而中国虽然研发实力位居第七,但地域分布位居第四,说明中国是国际生产商较为关注的国际市场。
本文针对混合动力车柴油发动机专利分析这一问题展开深入的研究。采用专利分析的一般方法,通过对相关专利进行全世界范围内的检索,以检索并筛选的数据为基础,进行了专利态势分析、重点技术的专利现状和趋势分析、重要专利权人深度分析,并初步得到比较全面的分析结果。将文本聚类技术运用于基于内容的专利文本自动分类,分类结果可辅助专利分析的一般方法,得到更准确、更全面的筛选统计数据。一是迅速了解技术的总体分布、技术空白点和技术热点;二是快速筛选专利,了解某专利领域的技术细节;三是确定某技术的发展趋势、技术发展路线,发现技术的最新走向和最新应用;四是识别和发现竞争对手,了解竞争对手的专利布局和研发重点的变迁,为制定企业战略和研发策略提供决策支持。该研究结果可以为我国混合动力车用柴油机相关企业制定研发策略、寻求技术发展方向和规避专利侵权风险提供参考。
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私家汽车混合动力技术管理 篇5
[关键词]汽车机构 混合动力 发展现状
创新技术把握重点事项，真正将各种类型的混合动力技术关注起来，在全面的技术发展形成中，找到混合动力技术目前存在的问题，然后根据实际情况，使真正的动力技术能够得到有效研究，在长期的经验总结过程中，不断革新，不断突破，才能使其真正找到适合自己的发展前途。
一、汽车混合动力技术发展现状研究
对于汽车混合动力发展现状进行有效研究，真正将系统性的研究方案关注起来，将不同的混合动力机进行研究，努力发现其中的优缺点，才能找到现状发生的原因。
(一)现行混合动力技术原理研究
混合动力技术原理是比较复杂的一个问题，在我们研究过程中，主要就是将内燃机、电气、机械、能源技术事项进行研究。
对于混合型动力技术来说，将能量转换器用来提供较为充足的能量，带动各种不同的发动机的运行，在进行不同类型的发动装置的运用过程中，努力突破现有的束缚，使电气设备能够改头换面，不断捕捉到更加新颖的动力来源，使自身的建设能力得到有效提升，在各种机械的带动下，完成运行工作，带动汽车前进。
(二)现有混合动力技术发展现状具体研究
首先来说串联式混合动力技术，它是一种直接利用电能进行对发动机的驱动装置，在带动车轮运行的时候，运用储能装置对发动机的输出与电动机进行有效调节，完成驱动。
这种驱动方式比较简单，但是能量耗费较大，而且带动提升的汽车行驶距离不长，隔一段路程就需要加一次电，一般多用于大型汽车的驱动上。
其次是并联式混合动力技术，它是一种靠多种机械共同带动的驱动模式，通过对发动机对变速装置与驱动桥的连接，来平衡发动机的荷载，产生高效率的能量，在驱动过程中，能够将能量源源不断地进行供应。
这种方式比较迅速地解决了各种困难，但是其操作比较复杂，一般只运用到高速行驶的汽车上的。
混合动力车型分类 篇6
从狭义上来说，混合动力车是指同时装备两种动力源的车，即为由传统的内燃机（如汽油机或柴油机），以及电动力源（电池或电动机）作为驱动力来源的车。而从广义来说，其实就是一台同时具备两种不同驱动力特点的车，它即可称为混合动力。而两种动力可以以相辅相成的形式进行驱动，也可能会同时作为主驱动力。而混合动力系统按照结构分类，主要分为三类，即并联式结构（PHEV）、串联式结构（SHEV），以及混联式结构（PSHEV）。
并联式 = 热动力源 + 电动力源
并联式混合动力系统，主要由发动机、电动机、发电机和蓄电池等部件组成，根据使用需求，可以有多种动力组合方式。并联混合动力系统采用发动机，以及电动机两套相对独立的驱动系统，向车轮传递驱动力。在工作中，当发动机所提供的动力大于车辆所需的驱动力时，电动机会将工作状态转变为发电机状态，给电池组进行充电工作。
并联结构下的发动机和电动机的动力可以互相叠加，而两者的动力约为电动车所需能量的1倍以上，因此，可以采用小功率的电动机作为动力辅助端，而电动机则被整合在变速箱中，直接将动力驱动桥进行连接。目前市场上的大部分混合动力车型，为并联式结构，比如刚刚上市的途锐混合动力版即为此类车型。
串联式 = 热动力源 → 电动力源
串联式混合动力系统，主要由发动机、发电机、电动机和蓄电池等部件组成。而发动机的作用，仅为为电动机、电池提供电能，而驱动力则仅仅来源于电动机。车辆的主要动力提供者是电动机，而发动机则作为电动机或者电池的充电工具，这也就意味着此类的动力系统将会有更好的续航里程以及更低的污染物排放，不过其制造成本则同样很高，且因为发动机在停滞状态下没有内部的机油压力来保护零件，所以对发动机的耐久性也将是一个很严苛的考验。
串联式混合动力的发动机因为并没有机械上的连接，所以可以很大程度的减少发动机所受到的瞬态响应，即为可以让发动机进行最优的喷油，以及点火的控制，使其可以尽量接近最优的工作状态。而因为驱动端仅为电动机，所以此类增城市车辆很容易被误认为电动车，但从结构上来说，增程式车型的主要驱动能源为传统内燃机，以及电动能源，所以它依然是混合动力，比如最开始我们说的沃蓝达车型。
混联式 = 并联式 + 串联式
混联式结构其实就是将并联式混合动力的特点，与串联式混合动力的结构特点融合，同时具备并联结构的随意组合性，又拥有串联式的增程节能优势，同时摆脱并联结构的不够节能环保，以及串联结构对发动机的额外损害。不过两种结构不同的是，混联式结构会有一套独立的传动机构，一般使用行星齿轮组进行能量传递上的切换。而混联式混合动力结构，也是目前混合动力车型技术中，最被看好，且最适合作为新能源车过渡产品的动力结构。
混合动力发动机 篇7
随着计算机技术的发展,以及预测模型的不断完善,数值模拟方法在发动机研制和开发中得到广泛的应用,并大幅度缩短了研制周期[4]。本文在Atkinson循环的理论指导下,运用GT-POWER仿真软件对国内某混合动力汽车用发动机进行了数值仿真研究,研究了压缩比与进气门关闭角对发动机性能的影响,并提出了改善经济性的设计方案,为混合动力汽车用发动机的设计及优化提供理论指导和实际参考。
1 模型的建立
1.1 发动机基本参数
所研究的样机的基本参数如表1所示。
1.2 计算机模型建立
计算模型的建立依据厂家提供的相关图纸及实验数据建立发动机工作过程仿真模型。GT-POWER整机分析仿真模型主要由进气系统、喷油组件、气缸、曲轴箱和排气系统组成,如图1所示。
在保证数值计算精度不产生很大影响的前提下,对实体结构进行一些等效简化处理,这样节约了大量的计算时间。
1.3 模型验证
为了验证所建立的GT-POWER模型的准确性,将模型从1000r/min到5500 r/min,每隔500转为间隔(另外加上4300 r/min),进行11个转速下的仿真运算,得到模型的全负荷速度特性曲线,并将该曲线与试验所得的全负荷速度特性曲线进行了对比。图2列出部分校准后的模型计算结果与试验结果,由对比结果知,计算结果与试验结果的最大误差不超过5%,误差在允许范围内,验证了模型的可靠性。计算模型可作为后续优化工作的依据。
2 优化结果与分析
2.1 压缩比与进气关闭角对压缩压力的影响
发动机气缸纯压缩过程的压缩上止点压力是影响发动机的最大爆发压力和功率的主要因素之一。压缩上止点压力过高会导致发动机的最大爆发压力过高;压缩上止点压力过低会导致发动机的功率的降低。由于采用Atkinson循环需要提高发动机压缩比以及改变进气门关闭角,会改变发动机气缸的压缩上止点压力。为了避免引起发动机爆震或者发动机功率的过多降低,需要选择一个合适的压缩比与进气门关闭角的搭配关系。
以压缩比与进气门关闭角(IVC)为变量,计算2500r/min转速下的压缩上止点压力。其中压缩比以0.5为间隔从11取到14,进气门关闭角以10°CA为间隔从下止点后50°CA(在GT-POWER中对应为590°CA)取到下止点160°CA(在GT-POWER中对应为700°CA)。图3、图4为2500r/min转速下发动机的压缩比与进气门关闭角对压缩压力的影响。
由图3可知在进气门关闭角不变的情况下,气缸的压缩上止点压力随着压缩比的增大而增加,并且增加速率逐渐增大。这是因为发动机压缩比增大,压缩上止点时气缸的剩余容积减小,在混合气量相同的情况下气缸压缩上止点的压力就会增大。并且由于发动机气缸压缩过程为绝热过程,压缩过程压力P与V满足:PVn=常数关系,其中n为多变指数,一般大于1。使得压缩上止点压力P与压缩比的呈指数变化关系。因此压缩比越大,压缩上止点压力的增加越来越快。
由图4可知在压缩比不变的情况下,气缸的压缩上止点压力随着进气门关闭角的推迟而降低。这是因为随着进气门关闭角推迟,气缸内混合气回流至进气道的量增加,使得缸内剩余的混合气量减小从而使得压缩上止点压力降低。并且随着进气门关闭角的逐渐推迟,混合气回流至进气道的量增加越来越快,缸内剩余混合气量的减小越来越快,使得压缩上止点压力降低越来越快。
一般条件下,汽油机的最高压缩上止点压力大概在2.2MPa~3MPa之间,该汽油机原机的最高压缩上止点压力为2.5MPa。因此以2.5MPa为压缩上止点压力的限制条件,确定了压缩比与进气门关闭角的对应关系如表2所示。
由于压缩比与进气门关闭角绑定,以下研究中均只提压缩比。
2.2 压缩比对发动机性能的影响
在确定了压缩比与进气门关闭角的对应关系以后,研究各转速下不同的压缩比对发动机性能的影响,可得到图5~图7。
由图5可知随着压缩比的增加,发动机的有效燃油消耗率呈下降趋势。这是由于压缩比的增加,提高了工质的燃烧温度,扩大了循环温度梯度,使得循环热效率升高,油耗降低。5000r/min时,当压缩比从10变化到13时,发动机油耗有5%左右的降低[5]。
从图6中可知发动机扭矩随着压缩比的增加而降低。这是因为随着压缩比的增加伴随着进气关闭角的延迟,使得混合气回流至进气道,进入气缸的实际混合气量减小,从而使得发动机扭矩下降。扭矩低速降低较明显,高速降低略小。2000r/min时当压缩比从10变化到13,扭矩从108N.m降低至97.3N.m,降低幅度接近10%。
从图7可以得知,随着压缩比的增加最高爆发压力呈升高的趋势。这是因为压缩比的增加,提高了高转速下的压缩起始点压力,因而使得高转速下发动机爆发压力提高。压缩比大于12以后发动机最大爆发压力过高,尤其是在压缩比取13以后,发动机最大爆发压力已经明显高于7.6MPa,而压缩比取12时,各转速最大爆发压力均低于7.3 MPa。
通过以上的分析,本文以最高压缩压力7.5MPa作为限制条件,确定最佳压缩比确定为12,进气门关闭角为618°CA,即下止点后78°CA为Atkinson循环发动机的优化设计方案。
2.3 综合评价
采用经过优化后的压缩比与进气门关闭角后,计算发动机各性能参数并与原机进行对比,结果如图8~图9所示。
从图8~9可知,压缩比取12时,发动机的扭矩在中低转速降低较明显,但在3000~4500r/min转速范围内扭矩仍高于110N.m。发动机的燃油消耗率在2000~5500r/min转速范围内降低效果比较明显,而且转速越高降低效果越明显。在5500r/min时,发动机的有效燃油消耗率有将近20g/(k W.h)的油耗降低。
3 结论
本文运用GT-POWER仿真软件对国内某混合动力汽车用发动机进行了数值研究,得到如下结论:
(1)气缸的压缩上止点压力随着进气门关闭角的推迟而降低,并且降低速率逐渐增大;气缸的压缩上止点压力随着压缩比的增大而增加,并且增加速率逐渐增大。
在确定的压缩比与进气门关闭角对应关系情况下,随着压缩比的增加,发动机的扭矩下降比较明显,功率呈稍微下降趋势,而发动机的燃油消耗率则随着压缩比的增加而减小。压缩比大于12.5以后,发动机最大爆发压力已经高于7.5MPa。
压缩比取12以后,发动机的扭矩在中低转速降低较明显,但在3000~4500r/min转速范围内扭矩仍高于110N.m。中高转速下燃油消耗率得到很大改善。
参考文献
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[4]李国伟,蒋德明.内燃机气缸内三维气体流场的数值模拟[J].工程热物理学报,1995(2).
混合动力汽车动力总成设计构想 篇8
1 高压共轨柴油机电控技术简介
高压共轨柴油发动机采用电子控制单元 (Electronic Control Unit简称ECU) 从传感器 (油门位置、转速、大气状态、水温、共轨压力) 获取信息, 结合约束条件, 查找预先设定好的MAP, 调整喷油器的主喷, 预喷和后喷 (可选) 时长, 达到控制喷入气缸油量目的。博世高压共轨柴油机电控系统以转速为输入, 结合转速、油门来控制油量和喷油时间, 高压共轨柴油系统以扭矩为输入, 控制最后的油量和喷油时间。
2 电机驱动系统控制简述
电机驱动系统作为类似发动机功能单元的动力单元通常由电机和电机控制器组成。而电机控制器由电机控制器核心板, IGBT驱动电路, 控制电源, 结构和散热系统, 高压开关控制电路组成。控制器核心板负责接收整车控制器的指令并反馈信息, 检测电机系统内传感器信息, 根据指令和传感器信息产生逆变器开关信号;IGBT驱动电路接收CPU板开关信号并反馈信息 (如各相电流) , 放大开关信号并驱动IGBT, 提供电压隔离和保护功能;控制电源为CPU板和驱动电路提供多路相互隔离的电源;结构和散热系统则为电力电子模块散热, 支撑组件安装并提供环境保护;高压开关控制电路负责接受信号将直流电源能量传递给逆变器, 减少突然接通电路的大电流冲击。
各种电机转矩-转速特性在加减速或速度调节情况下都服从运动学方程Te-TL=J*dn/dt (Te为电磁转矩, TL为负载转矩, J为转动惯量, n为电机转速) , 对于恒定负载或者突加减负载, 只需要控制电机电磁转矩即可。
以某型号永磁同步电机 (额定75kw, 输出扭矩540N.m) 控制为例, 接收扭矩请求后将扭矩控制转化为定子q轴电流PI调节;励磁或弱磁控制部分转换为定子d轴电流PI调节[2]。空载情况下在线修改整车控制器RAM指令, 经过CAN总线发送给电机控制器, 0-1.48秒间发命令扭矩20N.m, 转速上升斜率较小, 1.48秒时刻更改为40N.m命令扭矩, 转速上升斜率变大, 在低速空载情况下电机经过报文发出的扭矩和命令扭矩有差异, 真实值需在测功机上测量。电控发动机和电机控制可实现CAN总线模式下转速和扭矩控制, 发动机ECU其通讯协议遵循SAE J1939, 电机控制通讯协议需要自行设定。
3 整车电控技术原理和设计
基于以上对发动机和电机控制的认识, 在并联式混合动力客车中可类比传统柴油车的控制方式, 由司机加速踏板开度 (即传统车油门) 和制动踏板开度, 发动机及电机转速, 并结合发动机水温等约束条件分配二者扭矩。对于串联或者增程式混合动力客车, 尽可能使得发动机转速位于经济区域, 即主要是发动机转速控制和发电机的扭矩控制。除了发动机和电机自带的ECU, 需要另外设计整车控制器 (Vehicle Control Unit简称VCU) 。
3.1 整车控制原理
串混或增程式系统主要驱动力来自驱动电机, 根据电机转速和加速踏板及制动踏板查询扭矩需求得到驱动电机的需求扭矩, 再结合A-PU (即发动机-发电机系统所能提供的电流限制) 得到电机的目标扭矩, 该目标扭矩由整车控制器经过CAN报文发送给电机控制器, 而电机需求扭矩转化为能量需求并结合电池 (或者超级电容) 电压以及剩余电量SOC转化为APU电流需求, 再经CAN总线实现对发动机转速和发电机扭矩 (或者励磁PWM) 需求。
对于并联混合动力, 由于发动机的转矩响应受瞬态空燃比控制燃油补偿等因素较目标扭矩迟滞, 而电机的扭矩响应在毫秒级, 可认为是瞬变量。若某一时刻目标扭矩是600N.m, 分配给电机和发动机扭矩分别是200 N.m和400 N.m, 必然导致瞬间合成扭矩和目标扭矩差异较大影响舒适性, 以并联式混合动力客车从纯电动切换到发动机单独驱动为例, 电机目标扭矩瞬间变为0, 此时发动机输出扭矩尚未输出到位将导致动力中断, 需要电机转矩补偿或者延缓电机响应。
3.2 VCU硬件结构
设计一款采用freescale S12X系列处理器的VCU, 负责采集挡位, 加速踏板和制动踏板信息, 并根据转速或者车速信息, 发送扭矩命令给电机控制器和发动机ECU (也可用总线油门或者硬件油门信号) ;对于带有自动变速箱的车辆, 需要根据挡位和位置传感器由H桥电路控制离合器或者选档换挡执行器;对于串联式混合动力汽车, 通常需要控制发电机励磁或发电机扭矩需求。
发动机ECU的RAM设计为1-2MB, 单片机自身RAM通常难以达到, 需要另外用地址数据总线扩展, 可标定数万个浮点型变量和若干一维和二维MAP。S12X处理器RAM为64KB, 在标定变量不是特别大的情况设定某个RAM地址区域用于MAP和可调整参数标定, 通常使用CAN Calibration Protocol (CCP) 协议。
3.3 VCU软件结构
在codewarrior下新建工程文件project后, 手工代码完成硬件层驱动程序, 如CAN, AD, PWM等功能。控制策略部分通常采用Matlab Simulink中进行上层算法建模仿真调试, 其软件结构通常分为初始化和步进执行两部分。初始化不进入无限循环只需要执行一次, 而步进执行部分分不同的周期需要在无限循环中执行, 该周期需要在simulinkconfigue中设置且须和project中执行周期一致。然后利用Real-Time Workshop工具箱对上层算法进行自动代码生成。最后需要在Codewarrior集成开发环境中将生成的C代码形式的上层算法与手写代码进行拼接, 整合与调试, 编译连接之后生成在单片机环境下运行的可执行文件, 可通过串口或者CAN下载已经编写bootloader的VCU中。
4 结束语
以扭矩为切入点分析发动机和电机控制的共性从而扩展应用到混合动力汽车研发是本文的主要脉络。建立在Freescale S12X处理器平台的整车控制器可实现simulink算法生成代码, 并通过扭矩命令 (或者转化为发动机油门) 实现对电控发动机和电机的控制可以应用于混合动力汽车开发。
参考文献
[1]黄海燕.汽车发动机试验学教程[M].北京:清华大学出版社, 2009.
混合动力发动机 篇9
混合动力汽车 (HEV) 与传统汽车最大的区别在于它有多个动力转化装置, 能根据行驶工况的变化随时改变动力输出源, 以达到最佳的燃油经济性和排放性能。如何将多个动力源有效地耦合, 使HEV的各项功能得到充分发挥是一项关键技术[1,2]。目前国外HEV动力耦合装置的功能已经十分完备, 可以实现HEV所有的动力传递要求。相比之下, 国内关于动力耦合装置的研究较少, 当前HEV采用的动力耦合装置结构过于简单, 难以实现HEV的全部功能, 已经严重阻碍了我国HEV产业化的进程。
1 行星机构运动特性分析
本文研究的行星机构动力耦合装置由1组双行星齿轮机构、2组湿式多片离合器 (C1、C2) 和1组制动器 (B1) 构成, 如图1所示。行星机构有2个自由度, 通过离合器和制动器控制1个自由度, 最终实现整车动力的稳定传递。
1.1 动力耦合装置的机械连接
行星机构的太阳轮与发动机曲轴直接相连;行星架一端与电机转子相连, 另一端与离合器C1的主动部分相连;齿圈与制动器B1的可动部分相连, 制动器B1的固定部分与变速器壳体固连, 一旦制动器B1接合齿圈被制动, 转速即变为0;齿圈还与离合器C2的主动部分连接;变速器的输入轴与离合器C1、C2的从动部分相连, 只要离合器C1或C2接合, 动力耦合装置的动力就会传递到变速器输入轴上。行星机构动力耦合装置的机械连接情况如图1所示。
1.2 行星机构的动力特性
本文所研究的行星机构是双行星轮机构, 其转速特性和力矩传递特性如下。
1.2.1 转速特性
双行星轮行星机构各构件的转速满足下式:
ωR=ρ ωS+ (1-ρ) ωH (1)
ρ=zS/zR
式中, ωS为太阳轮的绝对转速;ωR为齿圈的绝对转速;ωH为行星架的绝对转速;ρ为行星机构的特征参数;zS为太阳轮齿数;zR为齿圈齿数。
为了更直观地表示行星机构3个构件的转速关系, 本文引入了虚拟杠杆作为分析工具, 如图1所示。行星机构的3个构件分别由3个纵轴表示, 纵轴上的坐标值表示3个构件的转速。无论行星机构的转速怎样变化, 代表3个构件转速的节点都在一条直线上, 这样, 已知行星机构任意2个构件的转速, 通过这两点作直线与第3坐标轴的交点即为第3构件的转速, 行星机构3个构件的转速点仿佛在一条“杠杆”上。
1.2.2 力矩传递特性
在忽略摩擦的情况下, 根据内力矩平衡和功率的平衡原理可知行星机构的3个构件的力矩满足下式:
式中, TS为太阳轮的内力矩;TR为齿圈的内力矩;TH为行星架的内力矩。
利用虚拟杠杆进行力矩分析时, 作用在行星机构各构件的内力矩相当于作用在虚拟杠杆上的“力”, “力臂”就是3个纵轴间的距离 (由行星机构的结构参数ρ决定) , 如图1所示。已知任意1个构件的内力矩, 就可以通过杠杆平衡原理求出其余2个构件的内力矩[3]。
1.3 行星机构动力耦合装置的运动方程
为了更方便地分析HEV的各种工作模式, 将行星机构动力耦合装置与相关部件的运动和力矩传递关系总结成如下方程:
太阳轮运动方程
行星架运动方程
齿圈运动方程
变速器运动方程
角加速度约束方程
式中, Te为发动机输出转矩;Tm为电机输出转矩;TV为变速器输入轴上的等效阻力矩;TC1为离合器C1传递的转矩;TC2为离合器C2传递的转矩;TB1为制动器B1的制动力矩;
上述方程与式 (2) 构成了行星机构动力耦合装置的运动方程。当HEV处于不同工作模式时, 方程将会蜕化成各种简洁形式。
2 HEV的各种工作模式
行星机构动力耦合装置能实现HEV的10种工作模式, 这里仅以最具代表性的电力变矩模式为例说明动力耦合装置的工作状态。
2.1 电力变矩模式分析
当车速较低且驱动力矩要求较高, 电机驱动力矩达不到要求 (如低速爬坡工况) 时, 或荷电状态SOC较低不能实现电机起步时, HEV进入电力变矩模式[4]。该模式是行星机构动力耦合装置最具特色的一种工作模式。
汽车处于起步阶段, 发动机转速一般在800r/min以上, 而此时车速为0, 变速器输入轴转速也要由0逐渐提升。传统汽车通过液力变矩器 (或其他形式的起步离合器) 来消除这一阶段的转速差, 但是液力变矩器在起步阶段要产生大量的热以耗散发动机的盈余功率, 这对于降低整车油耗和起步离合器的磨损很不利。电力变矩模式通过行星机构动力耦合装置使电机反转发电, 吸收发动机起步过程中的盈余功率, 这样既减少了整车能耗, 又有效地避免了产生热量带来的不利影响。
电力变矩模式要求动力耦合装置的离合器C2接合, 离合器C1和制动器B1分离, 如图2所示。动力耦合装置将发动机的动力分成两部分:一部分拖动电机反转发电, 另一部分驱动车辆行驶。发动机对太阳轮输出动力, 太阳轮带动行星架和齿圈转动。行星架带动电机转子反转发电, 并调节齿圈的转速, 齿圈以合适的转速和转矩通过离合器C2带动变速器输入轴驱动车辆以低转速、大扭矩行驶。
整个电力变矩过程中, 发动机的转速稳定在最低经济转速, 开始时齿圈与变速器输入轴的转速为0, 对应车辆静止状态;电力变矩模式结束时行星架转速变为0, 齿圈与变速器输入轴的转速得到提升, 这时汽车已达到一定的行驶速度, 如图2所示。
电力变矩模式的约束条件为
变速器输入轴的力矩来自离合器C2, 由上述方程得TC2=Te/ρ (ρ<1) , 即驱动力矩相当于把发动机转矩放大了1/ρ倍, 电力变矩的名称也由此而来[5]。
2.2 HEV的10种工作模式分析
用同样的方法可以得到另外9种工作模式各构件的运动状态。行星机构动力耦合装置通过离合器C1、C2和制动器B1的接合/分离控制实现动力传递的不同路径;动力源的各种工作状态实现了能量的不同流向, 两者配合共同实现了HEV的10种工作模式[6], 如表1所示。
注:○分离, ●接合。
3 动力耦合装置的模式切换控制
由表1可知, 当HEV处于某种驱动模式时, 行星机构动力耦合装置的离合器和制动器首先进入相应的接合状态, 以实现该模式动力传递路径的畅通, 动力源随即进入相应的工作状态, 最终整车实现了与行驶工况相适应的工作模式。对于行星机构动力耦合装置来说, 模式切换控制就是对离合器C1、C2和制动器B1进行控制。
3.1 动力耦合装置的控制要求
由表1可知:要求离合器C1接合的模式有7种, 当电力变矩模式向发动机驱动模式切换时需要控制C1的接合速度, 以满足整车舒适性的要求;要求离合器C2接合的模式有4种, 当电机驱动模式向发动机驱动模式切换时需要控制C2的接合速度;要求制动器B1接合的模式有2种, 当发动机倒车模式时需要控制B1的接合速度。
HEV工作模式切换时, 既要满足动力性要求又要满足舒适性要求, 行星机构动力耦合装置依靠离合器接合控制满足这两方面要求。
3.2 离合器的接合控制
湿式多片离合器采用液压远程控制, 接合过程中离合器传递的力矩与控制压力成正比, 文献[7]详细阐述了湿式多片离合器的控制压力与其传递力矩的关系。
离合器的接合过程如图3所示, 大致可以分为三个阶段[8]:第一阶段, 根据驾驶员加速踏板开度α和开度变化率
3.3 离合器的模糊控制策略
为了缩短离合器的接合时间, 同时兼顾驾驶员的操纵要求, 需要控制离合器接合第一、第二阶段的压力。本文采用模糊控制算法, 以驾驶员的加速踏板开度和离合器的主从动片转速等作为输入量, 计算这两个阶段的离合器控制压力。图4为离合器C1在第一阶段的初始压力模糊规则MAP图, 图5为离合器C1在第二阶段的压力变化率模糊规则MAP图。
当HEV模式切换时, 由加速踏板信号和主从片转速信号根据图4、图5得初始压力ps和压力变化率
式中, pcl为离合器的控制压力;T为离合器接合过程的时间历程。
离合器C2和制动器B1的控制压力的计算方法与离合器C1相似。
4 行星机构动力耦合装置的试验研究
在现有车型CFA6470E的基础上搭建了混合动力试验样车, 样车上搭载了行星机构动力耦合装置并将其模糊控制策略下载到整车控制器中, 完成了10种工作模式的测试, 图6所示为电力变矩模式向发动机驱动模式切换的试验结果。
试验中, 离合器的接合状态用电磁阀的占空比 (PWM) 表示, 对于离合器C1, 0表示完全分离, 60%表示完全接合;对于离合器C2, 0表示完全接合, 50%表示完全分离。HEV由电力变矩模式起步, 当车速上升至3m/s时, 切换至发动机驱动模式。
模式切换过程中, 离合器C1先根据加速踏板开度和踏板开度变化率查MAP图 (图4) 得到一个合适的初始压力ps (转化成占空比) , 然后根据加速踏板开度变化率和离合器的主从动片转速差查MAP图 (图5) 得到一个压力变化率
电力变矩模式完全符合前面的分析;模式切换过程离合器C1、C2的控制也按照预先制定的控制策略接合;由于发动机驱动模式下离合器C1、C2均接合, 动力耦合装置蜕化成一个刚体, 行星机构3个构件连同变速器输入轴以同样的转速转动。进入发动机驱动模式后车速随加速踏板开度的增大而迅速提升。
5 结语
动力耦合装置是混合动力汽车的关键部件之一, 关系到整车动力性和乘坐舒适性。行星机构动力耦合装置巧妙地利用了行星机构的两自由度结构, 并通过离合器和制动器限制了一个自由度, 实现了混合动力汽车10种工作模式的动力传递要求。试验测试表明, 行星机构动力耦合装置不但实现了混合动力汽车的所有功能, 在模式切换过程中, 在保证汽车动力性的前提下还有效地避免了冲击, 提高了混合动力汽车的舒适性。
参考文献
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[8]邹乃威.无级变速混合动力汽车动力耦合及速比控制研究[D].长春:吉林大学, 2009.
混合动力发展三问 篇10
前“车”之鉴会不会在工程机械行业重演?
当全世界都意识到需要在汽车行业推行节能减排的政策之后,混合动力汽车在节能减排方面的表现让人们找到了保护环境的救命稻草。自从2005年丰田将混合动力车型普锐斯带入中国后,本田随即也将思域引入中国,通用、长安、比亚迪、奇瑞等也均宣称要推出混合动力车型,一时间,混合动力汽车在中国市场成为热点。然而时至今日,混合动力汽车在中国市场上表现却没有让人们感到乐观。2007年,国内首款混合动力轿车普锐斯1 000辆的销量与其全球超过百万辆的总销量相比不值一提,人们对于混合动力汽车的迷恋并没有催生巨大的混合动力汽车市场。
在最新出炉的2009年汽车市场8大关键词中,“新能源汽车”入选。2009年3月我国公布的《汽车产业调整和振兴规划》中提出,要实现“形成50万辆新能源汽车产能,销量占乘用车销售总量的5%左右”的具体规划目标和完成“推动纯电动汽车、充电式混合动力汽车及其关键零部件的产业化”的主要任务。《汽车产业调整和振兴规划》公布后,陆续有企业提出要上新能源汽车项目,多家汽车厂商也高调展示自己的新能源概念车。但业内观察人士指出,尽管调子很高,规划很好,但由于研发技术成本高昂和看不到现实市场需求,“发展新能源汽车”的地方厂商大多只是处于“雷声大雨点小”的状态。
与混合动力技术在汽车行业的发展趋势类似,如今混合动力在工程机械行业也掀起了一股热潮。自2003年日立建机第一台混合动力装载机问世以来,工程机械主机企业陆续跟进。詹阳动力在2007年北京第9届BICES展会上推出了我国第一台混合动力挖掘机——JYL621H型轮式混合动力液压挖掘机。至今,工程机械业内已经有10家左右的主机企业推出了混合动力产品。对于混合动力工程机械在中国的发展趋势,国内部分媒体采用了“潮起”、“必然趋势”等字眼,仿佛我们即将进入混合动力工程机械时代。
然而,正如汽车行业面临的问题一样,混合动力工程机械在我国似乎也陷入到了"叫好不叫座”的怪圈。究其原因,可能是用户对产品质量、可靠性、节能效果持怀疑态度以及昂贵的采购成本所致。
用户如何才能接受混合动力?
日立建机龙小平研究员在接受记者采访时表示,“工程机械种类较多,工作特征和负载方式也都不一样。其实有些机械适合于混合动力驱动,有些机械则并不适合于混合动力驱动。即使是适合用混合动力的工程机械,在元件的选择和系统的配置上也都是非常微妙的,并非装上电池和电动机就一定能节省能耗。”质量和可靠性是用户关心的问题,而工程机械又并非快速消费品,作为一种生产工具,能为用户带来价值才是至关重要的。
混合动力是不是只是一个商家炒作概念的噱头,我们不得而知。对于这一点,龙小平研究员表达了自己的担忧,“要告诫用户‘不见兔子不撒鹰’,不要成为市场炒作的牺牲品。”作为媒体,也希望用户在购买时能够保持冷静的头脑,不要被一些商家的过度炒作所诱惑,要根据自己的实际施工需要选择合适的产品。
日立建机龙小平研究员在接受记者采访时表示,“工程机械种类较多,工作特征和负载方式也都不一样。其实有些机械适合于混合动力驱动,有些机械则并不适合于混合动力驱动。即使是适合用混合动力的工程机械,在元件的选择和系统的配置上也都是非常微妙的,并非装上电池和电动机就一定能节省能耗”
记者算过这样一笔账,一台售价80万元的普通20 t级挖掘机,每天工作10 h,按照当今的油价7元/L、每小时油耗9 L、每年280个工作日即2 800 h计算,一年的油耗大约需要17.64万元。据多家制造商公布数据显示,如今面世的混合动力挖掘机节能效率一般在20%～30%,如果按照30%计算,每年节省燃油费用约为5.29万元。而据记者了解,一台20 t级的混合动力挖掘机的成本比普通挖掘机高出50%,如果售价也按高出50%计算,那么用户购买一台混合动力挖掘机大约需要多支付40万元。用户至少需要7年多的时间才能将这40万元的差价通过混合动力技术所节省的油耗弥补回来,这还未计算由于混合动力系统复杂性而增加的维修成本。
如此高昂的成本使用户对混合动力望而却步,也给企业进行混合动力机型市场推广带来了不小的困难。不过,对于混合动力产品的高成本,三一重机总裁助理易迪生表达了自己的乐观看法,“随着技术成熟以及混合动力产品成规模的推向市场后,生产成本和使用成本应该都会降低,高成本不是需要担心的问题。”
面对当前的高成本和技术尚不成熟,企业仍旧信心满满,对未来充满了希望。多家企业建立了自己的研究所或与大专院校合作,承担了此领域国家“863”项目。2010年,随着该项目的结题,最终的试验样机也可能很快就会与大家见面。工程机械作为生产工具,不仅要能够满足用户的生产需要,还要尽量为用户节省成本,带来满意的生产效益。对于用户来说,何时能够购买到既可靠放心、节能降耗又非常实惠的混合动力产品呢?也许只有等到混合动力产品成为市场主流机型的时候才会成为可能。
政策春风能否吹到?
要使用户的使用成本真正降低,仅靠主机制造企业降低生产成本和销售价格还是不够的,这需要国家的扶持。在技术上,国家为混合动力工程机械的研发投入了一定的支持,在产品的市场推广方面,依然需要支持性政策。
如今,虽然保护环境、节能减排已成为发展的主旋律,但是国家对于混合动力工程机械方面的政策仍旧是空白。面对高售价、高维护成本以及政策空白,用户即使对混合动力爱不释手也没有购买的勇气。与混合动力汽车市场类似,混合动力工程机械在国外有一定的市场,特别是在日本。据了解,1997年时,日本丰田开始销售混合动力汽车,每台售价60万日元,每购买一台政府给消费者补贴20万日元。日本2009年4月1日开始实施“环保车减税制度”及“环保车新购及以旧换新补助制度”,以支持节能环保车的国内普及,并实现汽车产业结构转型。两项制度可并用,如以本田的Insight为例,减税及购买补助合计可达38.77万日元,三菱i-MiEV标价为459.9万日元,利用减税和补助金政策后实际只需320.9万日元即可。政策上的支持成为日本发展混合动力的信心,小松、日立、住友、三菱等日本工程机械企业在混合动力方面的技术研究领先于国内企业,混合动力工程机械在日本的发展速度也走在世界的前列。相比较来说,日本的工程机械市场更加成熟,对于混合动力工程机械的接受会更加容易,加之政策方面的支持,混合动力就有了很大的发展空间。
对于混合动力工程机械在国内市场推广方面的困难,易迪生坦言,“主机制造企业需要国家政策方面的支持,希望国家出台政策引导行业发展。”对于主机制造企业期待的国家政策内容,易迪生表示,"主要包括3方面内容:对行业发展进行政策保护;对用户进行财政补贴;对主机制造企业减税。而企业在降低生产成本的同时,主要是在售后提供更加人性化的服务。”国家政策方面的缺失,在一定程度上阻碍了混合动力在工程机械行业的应用及发展。解决这一问题,需要行业协会、主机制造企业以及行业媒体共同呼吁,引起国家相关部门的重视,争取有关政策的早日出台。
当全世界都意识到需要在汽车行业推行节能减排的政策之后,混合动力汽车在节能减排方面的表现让人们找到了保护环境的救命稻草
正如汽车行业面临的问题一样,混合动力工程机械在我国似乎也陷入到了“叫好不叫座”的怪圈。究其原因,可能是用户对产品质量、可靠性、节能效果持怀疑态度以及昂贵的采购成本所致
混合动力归属何方 篇11
多心玩转节能半边天 何连山
本地化发力
“从1982年开始，全球范围内每隔一分钟就诞生一位凯美瑞车主，时至今日已经累积卖出了超过1800万辆凯美瑞。”这就是凯美瑞打出的广告语，没有什么歌功颂德的情怀，也没有什么超前的汽车技术，但凯美瑞就是这样一辆神一样存在的汽车，综合素质极其均衡，若是个持币待购的消费者，谁都不可能抗拒这样一辆汽车。
相比起欧洲的对手，甚至同样来自日本的本田雅阁，丰田凯美瑞向来不会在其机械部分大做文章。当VW Passat开始高举2.0TSI+7速DSG大旗的时候，凯美瑞依然沿用老旧的2.0L发动机与4AT变速器。这并非丰田没有技术储备，而是它需要等待客户需求增长和长时间耐用性考验，才开始真正将自家的底牌晒出来。
而凯美瑞2 0S和凯美瑞双擎，正是这个时代真正的需求，也是丰田最好的两大技术流派代表。
事实上，混合动力车型刚开始在中国市场并不被看好，普锐斯就是丰田为数不多失败的代表作，高昂的售价加上没有政府补贴支持，环保口号自然也敌不过袋中微薄的金钱。直到近年，无论国家还是各地方政府都纷纷出台各式各样的政策，新能源汽车才终于迎来春天，而丰田也看准了时机铁了心，在国内兴建工厂将混合动力零部件国产化，成本得到了大幅下降，于是乎就有了现在这款与普通版车型售价相差无几的凯美瑞双擎了。
混动，贵在让你感觉不到
我相信绝大部分凯美瑞双擎车主都会有同样一种感受，买之前提心吊胆，但买了之后日常用车肯定会会心一笑。混合动力的好处已经是路人皆知啦，除了省油还有就是低速行驶的时候只用电力驱动，免去了频繁的换挡，拥有极其平顺的驾驶感受，这是最适合存大城市堵车的时候使用了。相比起欧洲那些全面装备了启停系统的车型，混合动力的优势就更加明显，慢速走走停停，发动机都还在沉睡状态，不会消耗汽油。所以与传统汽车相反的是，凯美瑞双擎是越堵车越省油，跑高速反而油耗没有太多优异表现。从用车角度来讲，凯美瑞双擎唯一缺点我要说的是其尾箱被电池组占据了相当大一部分，稍嫌不爽。
凯美瑞双擎为世人所接受除了因为价格更为亲民之外，更多是因为它的操作性与普通版凯美瑞没有任何区别，日常驾驶依然是点火之后挂到D挡踩油门即可。无需担心没电也无需改变任何驾驶习惯。2.5L阿特金森发动机搭配电机共同协作，传递到车轮上那股劲道是如丝般顺滑且浑厚深不见底。没有换挡过程的短暂停留，也没有发动机传来声嘶力竭的叫声，但它却在谈笑之间用7秒左右的时间便完成0～100km/h加速，与一众2.0T中级车旗鼓相当。
丰田没有因为混合动力车型大红大紫而厚此薄彼，对于传统自然吸气发动机也一样不遗余力投入最新技术。这辆凯美瑞2.0S要列举技术亮点依然如数家珍：D-4S双燃油喷射系统、VVT-iW可变气门正时智能广角系统、水冷EGR废气再循环系统及12.7：1超高压缩比，这就是目前丰田全球最新、最先进的一副动力系统了。而这次丰田不再低调，甚至非常直白地将凯美瑞另外的一面表现出来。热血的红色车身搭配方向盘拨片换挡、运动脚踏板都是在向外界表明一个信息，凯美瑞终于也开始谈论运动性。事实上，凯美瑞2.0S并非只是流于表面的玩玩视觉效果而已，当你打开发动机盖，可以清楚看到一条横贯发动机舱的顶吧（平衡杆）。我想大家都心知肚明，这是提升操控性的加强件，但在一辆原厂车型上出现是非常罕见，尤其是一辆丰田四门房车。
我心里很清楚，这里凯美瑞2.0S的操控性肯定会在其它版本之上，但事实上我一点都没有拿凯美瑞快速劈弯的冲动。从用车角度来讲，那些拨片换挡、金属踏板都显得有些多余，完全没有刺激到驾驶者的快开欲望。因为凯美瑞无论变得如何运动，它骨子里那股易驾与舒适性始终让驾驶者安分于开车而不是驾控。这副2.0L双喷射发动机不但保留了丰田汽车一贯的低扭充盈的表现，而且油门大力踩下去之后转速攀升得是非常线性而且不会出现乏力的迹象。动力储备当然不能与欧洲涡轮车相提并论，没有营造出涡轮车那股出爆发之后爽快的加速感，但必须要承认的一点就是这副2.0双喷射发动机的确是当今自然吸气发动机所表现出最线性最标杆的发动机之一。
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真的不敢想象在同一个时代的凯美瑞上面可以表现出两种不同的性格。而这两种性格也并非纯粹的舒适与极致的运动那样对立，它们两者依然是基于凯美瑞原有那种极其均衡底子延伸出两种和而不同的性格。事实上消费者根本不会care它们的动力操控如何，无论你坐上哪一部，都依然可以找到那种熟悉的丰田味道，都可以保持同一样的心态。
环保就应该以身作则
几年前能够购置一辆普锐斯简直就是情怀，而短短五年的时间跑上超过20万公里里程更是一份溺爱。
无独有偶，我们在广州找到了一位第三代普锐斯的车主张先生，同时他又在经营着可以充分回收利用的纸箱王环保行业，他对环保的领悟从生活到工作都做到了以身作则，实属不易。初次见面时张先生给我的感觉就是一位寡言少语的老板，与摄影师配合拍照时更是展现出生硬的笑容，身上透露出一份实干企业家的气息，完全没有任何架子。
1.张总，终于等到你了，要知道在广州找一个普锐斯的车主真的不容易啊！
这点我也知道，普锐斯在路上跑的确实不多，我这车看在路上算是比较个性了，跟我做的生意一样。（回答精简之余不忘为自己代言……）
2.当初为什么会选择普锐斯了，怎么这么任性了？
在买普锐斯之前，我是开着一辆花冠的，其实早在购买花冠的时候，我已经想买第二代的普锐斯了，无奈当初的价格确实有点让我却步，于是在我考虑换车的时候，第三代普锐斯就列入我的酋选，因为我本身就是做一些环保产业上的工作，我认为选择一辆混合动力的座驾很容易理解。
3.可以分享一下你使用普锐斯的一些心得吗？
2012年3月份购买的车，我现在已经跑了超过20万公里了，而且很少跑高速路，所以说这些里程几乎是在广州市区以及周边城市堵出来，如果要跑高速，我就会开家里的另外一辆SUV。普锐斯40多升的油箱，可以支持我在市区里跑800多公里，百公里油耗一般都在4.3～4.5L之间，20万公里以来，除了正常磨损更换的部件以外，没有出现过任何大问题，甚至轮胎都只是换了一次。
4.一年跑超过5万公里，你可以为混合动力代言了吧？
确实可以，最近在4S店保养也被问到能否在我的车上安装一个类似行车记录的监测，让我的车成为丰田在中国市场上混合动力车型的研究标本，据说是为了更好了解混合动力车型在中国的使用状况，我的车是第一批混合动力车型能跑到这么长里程的，特别是在广州地区的普锐斯。
5.这是非常值得炫耀的事情啊，可以说成为了丰田的VIP客户了。
确实感到了厂家对我使用状况的重视，不过却受到身边朋友的冷落，身边的朋友都说我这车的造型不太好看，特别是内饰什么的像几万元的车，更不要说要吸引女孩子了，所以现在车身的刮痕什么的我也就干脆不去理会了。
6.如果现在再换车的话，还会考虑混合动力吗？
当然会啦，当初已经看上了宝马的530Le，订金都交上了，可惜股市不给力啊。 “摸得到”的混合动力 何连山
我们目前的汽车生活还是以汽油为主要的燃料，更有甚者认为汽油是汽车生活不可替代的燃料。当国际社会上进出一个“石油危机”的时候，我们才知道，结束汽油的生活似乎越来越近，与此同时，“混合动力”的名词似乎成为救星出现在我们的面前。
不光是我，我相信大多数消费者对于PHEV混合动力技术依然有所保留，大家对于混合动力如使用便利性、动力响应性以及耐用性方面都有着极大的疑问。相比起丰田等日本厂家所采用的HEV混合动力技术，A3 e-tron所采用的PHEV插电混合动力技术则是更多欧洲车厂热衷的，因为相对来说，PHEV拥有更大的电池组，也就是说拥有更多纯电动行驶里程，发动机也采用普通汽油版身上的形式，并没有因混动系统而采用阿特金森发动机，特别在电机的帮助下，A3 e-tron的动力表现更是优于普通车型，这就是A3 e-tron虽然装备1.4T的混合动力发动机却拥有与1.8T发动机同样“40”尾标的原因。
再忠诚也有背叛的时候
我不是一个对于传统动力有着极高忠诚度的人，特别站在混合动力的车型面前，我真的会毫无保留选择，当然是在同样的购置成本面前，要知道一辆A3e-tron的官方指导价最低也要39.98万元，不仅要比同为“40”标的1.8T车型要贵，甚至几乎可以买上两辆国产的35 TFSI车型了。就因为这样巨大的差价让混合动力车型总是让我可远观而不可亵玩焉，要知道丰田的混合动力车型拥有全新开发动力系统，也才比普通车型贵上1～2万，而且还是更适合懒人使用的HEV技术，根本不用考虑充电的便利性问题（好像广告植入了）。A3 e-tron多出的价钱为我们带来一台150匹马力的1.4T发动机以及扭矩高达330Nm的电动机，电池也是被放在车身后部，因此备胎的空间已经被完全占据，同时变速箱还是那台熟悉的双离合，不过为了配合纯电动的工作，A3 e-tron在电动机上更多了一个类似离合器的部件，用作纯电动工作时候与传动结构相连。而A3 e-tron背着的那块8.8千瓦时的电池在家用电压充电的情况下则需要5小时才能把电充满，也就是一只夜猫的作息时间，时间还不算长，当然在外用餐碰到工业电压充电桩时，时间则能够缩短至2小时15分钟左右，至于充电桩回到用餐地点的路程则要看人品了。还要说的是满电状态下的AS e-tron续航性能达到了50km，而最高车速更高达130km/h，这是HEV车型所不能达到的，因此日常纯电动通勤是可以实现的。
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看似人性化的管理被使用习惯打败
按理来说，像AS e-iron这种PHEV插电混合动力车型是一个完美的载体，凭着电池的能量可以轻松完成日常上下班的通勤工作，同时一套基于普通汽油动力的混合动力系统又能够提供更远的续航里程和更强劲的动力输出。但这一切会被使用习惯所打败，想想充电5小时和加油5分钟，谁还愿意带着一捆充电线乱跑？似乎不禁让我想起PHBV到底是不是适合中国国情的混合动力技术？同时我也很想做一个调查，看看全上海的插电式混合动力汽车到底有多少辆是能够实现每天充电出行的。我不得不承认我非常欣赏A3 e-tron的驾驶特性，纯电动行驶时的噪音抑制相当优秀，动力响应更是有着钢炮的表现，电动机天生的那种全区间最大扭矩总会给每次加速带来额外的拉扯感，而混合动力作用时，红绿灯起步的响应更是得心应手，甚至相比同为“40”标的1.8T车型响应要好。除此以外，A3 e-tron也拥有人性化的混动状态选择，通过MMI的设定，我们可以选择EV纯电动模式、Hybrid Auto的自动模式、Hybrid Hold电量保持模式以及Hybrid Charge电池强制充电模式。例如Hybrid Hold电量保持模式可以让使用者在进拥堵的城区前一直使用汽油为主要的燃料，而进入城区后手动转换为自动模式或纯电动模式让混合动力发挥最大的作用。而我个人则不太推荐使用强制充电的模式，因为这个状态下，车辆在收油的时候会带来一定的拖曳感，减速效果特别明显，同时发动机也会消耗额外的燃油不停为电机充电，有点得不偿失。而这一切享受都建立在我晚上要借用邻居的车房充电的基础上。使用上的习惯到底改变多少？这个对于没有地方充电的我来说是挺大的，当然我也可以学习广大的上海市民一样，在充电5小时或者加油5分钟两种选择间只选择后者。
已对汽油动力产生了怀疑
在驾驶完A3 e-tron之后，我居然有点嫌弃A3 40 TFSI车型，并不是因为做工或者操控性能上的差异，实际上两车在这些方面几乎是一致的，而不同的在于A3 40 TFSI装备的是一台1.ST的汽油发动机，拍档同样是双离合变速器，只是变成了7速双离合罢了，理论上180匹的最大马力在A3身上应该有着“生猛”的表现，但在A3 e-tron面前依然是有着一份惰性，不仅是双离合低速时候的行驶惰性，更多时候是少了一种电动机的爆发力，这种动力上的落差比我想象中要大，特别拥堵的上下班路上，哪怕动力十分充裕的1.8T发动机也有一种困兽斗的感觉，并不能好好施展开来。当然A3 40 TFSI并不是那么一无是处，起码它的行李箱空间要比A3 e-tron的大，A3 e-tron为280L且没有备胎，而A3 40 TFSI则达到了380L，另外A3 40 TFSI的油箱空间也比A3 e-tron多出10L，更厉害的是A3 40 TFSI的入门价格只需要24.99万元，相比A3 e-tron的价格显然是亲民得不能够再亲民了。
无可否认插电混合动力确实有它优秀之处，特别在纯电动续航里程和电池管理方面都要比HEV技术优秀，但带来的插电使用习惯变化却实实在在地存在，于我而言，是一种矛盾，理论上带来行驶上更高效环保的动力，实际上却改变了我们更多的生活习惯甚至花费更多的时间，到底这是一种倒退还是进步？或者当中是一种过渡的产物，而目前看来为这种过渡的产物付出，代价还是不少。
关于插电，S60L Hybrid有话说
Text：吴均杰Photo：洪树旭“你知道吗？和这台车最接近的是Porsche 918啊。”当同事知道我要拿Volvo S60L Hybrid时说了这句话，我当他是在胡扯。拿到S60L Hybrid之后，有点儿头痛，因为我发现我家以及办公室附近是没办法为这台插电式混合动力车来充电的，意味着我无法以几乎免费的价格来上下班，原以为S60L Hybrid的纯电续航里程达到53公里，在理想情况下，回家充一次电在办公室再充一次电，那我几乎就不需要使用那个68L油缸里的汽油了，同时，这个纯电续航里程让S60L Hybrid能够进入工信部的新能源车目录，在所有限购城市都能以新能源车身份上牌。但是……
Test 1：强制充电模式（油耗12L/100km）
S60L Hybrid提供了强制充电模式，在行驶过程中使用发动机以及动能回收来为电池组进行充电，但是在这个模式之下，只能为电池组充进约15km里程的电量，也就是理想状况下电池容量的28%。实际上，使用强制充电模式并没有太大的用处，只会增加油耗和震动，毕竟使用发动机充电的效率和费用都不理想，事实上，在推动S60L Hybrid前进的同时充电，油耗马上飙升至12L/100km。
Test2：智能混合动力横式（油耗7L/100kin）
打开Hybrid按钮，即S60L Hybrid的智能混合动力模式，这时S60L就是一台普通的混合动力汽车，在起步加速这种发动机耗能高的阶段使用电动机，而在巡航阶段则切换至发动机来驱动S60L，在不同的阶段利用电动机和发动机不同的特性最大化利用能源。在理想（巡航）的状态下，这台S60LHybrid的续航里程分分钟超过1000km，这是杠杠的柴油车水平。
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Test3：AWD四驱与Power高性能摸式（油耗12L/100km）除了纯电、强制充电和混合动力这3个较为常见的模式之外，S60L Hybrid还提供两个独家模式，分别是AWD四驱和Power高性能模式，而这两个模式下发动机在闲时会持续启动为电池充电。
AWD四驱模式其实和最新的XC90 T6一样，发动机和电动机分别推动前后轮，在不需要传动轴、差速器的前提下实现四轮驱动，加上电动机的特性，这四轮驱动的响应速度和性能其实比这个级别较为普遍装备的适时四驱要更好，也是未来四轮驱动的发展方向了。
而Power高性能模式就更简单了，发动机和电动机均为动力输出而服务，以一台2.0T轿车来达成306ps的最大功率、550Nm的峰值扭矩以及5.6秒的0～100km/h加速成绩，而这个模式，在形式上和Porsche 918是一致的，不过1秒钟变身为高性能轿车，这种奇妙的加速感觉还是相当刺激的。
新能源车的机遇何在？ 吴均杰
新能源车及其配套的昨天、今天与明天。国家大力推动新能源车发展的今天，我们最关心的是什么？我问过身边的朋友，其实也不外乎于补贴和续航。
在先说一下现状，截至2015年，全国4.9万个公共充电桩，登记在册新能源车16.6万台，就按照我在广州路面的观察，新能源车的能见度是越来越高了，而不少商场也专门划分了新能源车专用的充电车位，这是事实，或者大家平时并没有留意，但随着国家的大力推动，新能源也有了用武之地。
而电动车充、换电站，则是为插电式混动和纯电动公交车而准备的，与乘用车关系不大，毕竟所使用的电池和充电标准都是不同的。
国家能源局发布《2016年能源工作指导意见》，意见明确，2016年计划建设充电站2000多座、分散式公共充电桩10万个，私人专用充电桩86万个，各类充电设施总投资300亿元。
而在2015年国家发改委印发的《电动汽车充电基础设施发展指南（2015-2020）》中规划，到2020年，我国将新增集中式充换电站超过1.2万座，分散式充电桩超过480万个，以满足全国500万辆电动汽车的充电需求。
从这两份文件可以看到，2016年到2020年的新能源车配套建设规划，而这些电动车充电桩、充换电站都是在城市核心地区和周边进行建设，所以我相信大家也不用太担心新能源车的续航距离了。
关于新能源车的补贴，截至6月7日，我国共有9省13市出台了新能源汽车地方补贴标准。但除此之外的部分省市，却只有新能源车推广计划，而没有具体的补贴标准和执行规范，企业和消费者进行新能源汽车买卖依然无所依据。
我国新能源汽车推广城市达到88个之多，但事实上中央和地方虽有政策，但并不明朗，毕竟消费者都是用脚来投票的，新能源车本身成本高导致售价难以接受，只能靠补贴来尽量贴近传统动力汽车，因此补贴政策的悬而不定，难免让厂商和消费者陷入等等看的状态，从而影响新能源汽车的推广。
而为了堵截“骗补”行为，2016年以后出台补贴政策相对标准更严格，监管更完善，但是，依然能够感受到一些城市的地方保护主义色彩，政策对本地新能源汽制造企业更友好，而对外来者则建立起壁垒，这种行径具有严重的小农主义色彩，一来浪费资源，让外来企业要打入本地市场要花费更高的成本，二来也让消费者蒙受损失，毕竟，充分竞争的市场才会让企业有动力生产性能更好成本更低的产品。
不作不死 郭正浩
要协助我们完成本次挑战的，是雷克萨斯CT200h。
你肯定会问为什么选择雷克萨斯CT200h是吧？主要原因有三：
一、一桶油挑战最重要的就是节油啦，雷克萨斯的混动技术还需要怀疑吗？
二、这么长的路途，私心希望可以选个舒适又豪华的车，身为豪华品牌的雷克萨斯自然当仁不让。
三、我个人偏好操控性好一点的车，再加上过程中有安排与日本金卡纳冠军车手PK挑战，所以有着掀背利落设定的CT200h自然便成为最佳选择。
OK，行前背景交待完毕，现在就让我们出发吧！
右驾的雷克萨斯
本次行程由ORIX涉谷分店开始，选择这家店的原因是除了距离地铁站近方便我们取/还车之外，店内的接待山内小姐曾在美国生活了两年多，英文相当好，沟通起来便利许多。
要知道一般日本人的英语就是个坑……
经过简单的取车手续之后，我们便拿到这次要伴随我们度过800公里的CT200h。其实这款在日本销售的CT200h与国内的没有过多不同，动力系统与主要配置都是—样的，最大差别在于座椅采用反皮材质，同时还有换挡拨片，以及想当然的全日文影音界面…一不过我们设定导航的时候却发现，这个全日文界面并没有给我们带来太多困扰，雷克萨斯在用户操作上还是秉持着相当直观以及便于沟通的设计。所以我们很快就设定好了目的地，只是第一站并非最后终点名古屋，而是位于镰仓市的“镰仓高校前”火车站。
没错，就是你想的那个地方。
青春的年代
好吧，如果你还是不知道我们要去哪里，那只能说你也许不是我这个年纪。镰仓高校其实被一本日本漫画作为原型收入其中，而这本漫画就是日本最出名以及伟大的漫画之一：“灌篮高手”。男主樱木花道站在平交道前跟自己暗恋对象打招呼的知名场景，就是以“镰仓高校前”火车站为背景。
对的！我就是一片私心要来这里，一桶油跑不完东京名古屋来回我也不管了，哈哈哈哈哈。
实际上去往镰仓高校前火车站确实是个绕路的过程，我们得往南多开将近80公里才有办法到达目的地，但一切都阻止不了热爱灌篮高手的我，就像魔兽电影看的不是剧情跟特效，而是战友。当然我也不会告诉你我路上还拉了一个也要往那个方向去的北京妹子跟我们一起，哈哈哈哈哈……
这不是重点，重点是雷克斯萨斯CT200h从一开始就给了我非常好的印象。在车流量庞大的东京市区，CT200h的电池回充效率奇佳，我们几乎一直能在0～30km/h这阶段保持住纯电行驶，这对于发动机来说是油耗量最大的区间，可我们却一直是零油耗行驶。而当时速超过30km/h之后，发动机会很自然地介入工作，提供车辆更好的行驶效能，但这不代表CT200h不能在高速下使用纯电行驶，我们曾经在时速80km/h都还能看到代表纯电行驶的“EV MODE”字样浮现在仪表盘上。对于这套太过聪明的混合动力系统来说，所有的—切都跟过往没有什么不同。
混合动力发动机 篇12
串联型混合动力公交客车多能源系统各部件参数设计原则:要在满足汽车动力性能要求的前提下,从降低整车燃油消耗和排放,并减少发动机、发电机、电动机和动力电池组的重量及成本等方面综合确定。表1为动力系统设计的初始参数。
1. 发动机功率的确定
串联型混合动力公交客车的发动机功率可根据满足汽车最高车速的行驶要求所确定。按满足汽车最高车速75km/h的行驶要求计算发动机功率,即
式中,eP为发动机功率,kW;um为最高车速,km/h;g为重力加速度,m/s2。计算得发动机功率eP=114 kW。最终确定某款柴油发动机,功率为117 kW,图2为该发动机的万有特性图。
根据发动机万有特性图可作出最低油耗曲线,发动机将被控制在该曲线上一个较最低油耗区域工作,此时发动机可被控制的最大功率eP_ctl为107kw(1700rpm,600N.m)。
3. 发电机特性的确定
发电机输入功率一般应能传递发动机最大功率,本设计方案将发电机的额定输入功率取为能传递发动机被控制运行的最大功率
为可靠起见,取Pg_in=110kW。
发电机在恒转矩区应能传递发动机的最大转矩,根据发动机万有特性图,发动机最大转矩为600N.m,因此发电机额定转矩为
为可靠起见,取Tg_in=575N.m
发电机最高转速应满足发动机的实际最高转速。
发电机的额定输出功率为
圆整为gP-out=100kW
因发电机与发动机同轴布置并联合工作,故发电机的最高效率的转速区要与发动机的相同,尤其在(1300～1700)rpm的常用转速区。
4. 电动机特性和减速器速比的确定
本设计中主减速器速比是已确定的,因此减速齿轮的速比大小应能满足汽车的最高车速要求
式中nnmax为电动机的最大转速,r/min。
为了将减速比设计得大一点以减少电动机峰值转矩,因而可相应减少电动机电流,故最好选用高速电动机,但目前国内的永磁无刷直流电动机在高转速区的恒功率控制比较难,且高速轴承价格较高,因此取电动机连续运行时的最大转速nmmax=5000rpm,因此取ig=1.927。
电动机扩大恒功率区系数(电动机最高转速与额定转速之比)一般在2.5～5范围内,本设计取为2.5,因此电动机连续运行时的额定转速为
电动机连续运行的额定功率应能满足汽车最高车速行驶要求,即
计算得Pmr=79kW,为了能使汽车在一般的沥青或混凝路面上也具有较高的行驶车速,取
计算得Tmr=405N.m
电动机短时间运行的峰值功率应满足短时间运行的最大爬坡度和加速性能要求。
短时间运行的最大爬坡度要求所需要的电动机峰值转矩为
计算得Tmmax=1265N.m
汽车原地起步加速到ua的加速时间t如式(10)、(11)。
当ua≤umr时,
当ua>umr时,
式中,umr为电动机短时间运行的基速nmmr所对应的车速,km/h。
电动机短时间运行的基速选为nmmr=944rpm,因此电动机的峰值功率为
将nmmr、Pmmax值代入式(10)、(11),经编程计算得到0～50 km/h的加速时间t=20.7s,满足加速要求。
5. 蓄电池组参数的确定
5.1 蓄电池峰值功率
蓄电池的峰值功率应满足加速性能要求和短时间最大爬坡的要求。混合动力汽车加速时可以采用以下两种方式:(1)按汽车纯电驱动运行的加速来确定蓄电池的峰值功率,此时发动机关闭,因此蓄电池峰值功率比较大。(2)按发动机-发电机和蓄电池同时向电动机供电的方法实现加速,这样确定蓄电池峰值功率比较小。本设计中的混合动力公交客车为可外接充电式,即插电式混合动力公交客车。考虑到插电式混合动力公交客车的蓄电池容量比普通的混合动力公交客车大,一次加速(如0-50km/h)过程使蓄电池的荷电状态SOC下降较少,且为了避免在汽车起步加速时开启发动机,使发动机处于油耗和排放都较差的动态运行工况,因此原地起步加速时不启动发动机,而采用蓄电池-电动机的纯电驱动运行来加速,则蓄电池放电模式下的输出功率按电动机峰值功率计算
将该输出功率与附件电驱动系统所消耗的功率相加,得蓄电池需要的峰值功率165kW。
5.3 蓄电池容量
考虑到可利用夜间电网对蓄电池组充电,由于夜间电力价格便宜,因此如果将蓄电池组容量设计得大些,可以降低汽车运行的实际能量消耗费用,大大提高了汽车的经济性。但蓄电池组容量过大会导致蓄电池组重量过大,成本增加过多。最终确定了某款锂离子动力电池,标称容量为Q=100A.h,总电压E=516.8v。蓄电池SOC由100%降低到30%为止,汽车满载按30km/h匀速行驶的纯电机行驶里程为
计算得纯电机行驶里程43km。
串联型混合动力公交客车多能源动力系统各部件的设计参数见表3。
6. 结论
本文对串联型混合动力公交客车动力系统的设计依据及方法进行了分析,结合实际设计过程中的经验,将串联型混合动力公交客车当前存在的瓶颈归纳如下:
1)车用发电机产品不成熟。通过与多家电机厂家沟通,现有的发电机产品多用于静态环境,抗震性差,且噪音大,体积大,质量重,并不适合用于汽车;
2)整车空间结构布置比较紧张。与传统车相比较,串联式混合动力客车增加了两个功率较大的电机和一组大容量的动力电池,对于后驱的公交客车,后悬需放置发动机、发电机、电动机以及减速器,而这些受到后悬尺寸的限制,使得后悬空间布置紧张;
3)整车重量增加较多,且成本较高。由于需要两个大功率的电机以及大容量的动力电池组使得串联型混合动力客车重量增加较多,大大降低了客车的载客能力。成本上来看,电池组的价格居高不下,而串联型混合动力客车又对电池组容量要求较高,所以造成整车成本偏高。
参考文献
[1]余志生.汽车理论[M].第三版.北京:机械工业出版社,2004.