基于先进车辆和排气能量回收技术的重型混合动力汽车动力系统分析



基于先进车辆和排气能量回收技术的重型混合动力汽车动力系统分析

对未来先进重型载货车的燃油经济性进行了模拟分析，分析空气阻力系数、滚动阻力系数的变化对燃油经济性的影响，以及利用基于有机朗肯循环的余热回收技术和混合动力技术对燃油经济性的影响。

建立了重型载货车的仿真模型，整体结构包含混合动力组件和余热回收系统。余热回收系统采用了机械余热回收系统和电气余热回收系统两种，并假设当发动机功率超过100kW或达到峰值功率时，余热回收系统才被激活并开始工作。由于余热回收系统所捕获的能量与电机功率大小和电池尺寸有关，因而选取了100、200、300、400kW 4种不同功率的电机。

模拟时，由于目前还没有针对重型载货车设计的标准循环工况，给出了两种不同的循环工况：第1种循环工况几乎没有起动和制动的行驶状态，巡航速度不变；第2种循环工况有明显的制动加速过程，且以两个巡航速度行驶。模拟巡航速度为65km/h，行驶时间约1500h。通过改变空气阻力系数和滚动阻力系数，以及配备不同的余热回收系统和电机进行模拟，仿真结果如下。①与滚动阻力系数相比，空气阻力系数的变化对燃油经济性的影响更大。随着空气阻力系数的降低，余热回收系统的优势也在降低，这是由于空气阻力系数降低使重型载货车行驶所需要的功率也降低，因而产生的余热较少，使回收的能量也较少。②选择300kW和400kW的电机对余热回收系统的影响没有太大变化。电机功率大小会影响余热回收系统的能量回收，但功率超过一定数值时，其对余热回收系统的影响将不再变化。③电气余热回收系统对余热回收的效果比机械余热回收系统好。④若在重型载货车上采用混合动力驱动系统和电气余热回收系统，与普通的重型载货车相比每年约节约3182～5455L的燃油，约节约了10%燃料消耗。

Harsh Vinjamoor et al. SAE 2014-01-1808.

编译：王祥