混合动力重型越野车优势及仿真分析

冯捷，李丽军，黄睿



混合动力重型越野车优势及仿真分析

冯捷，李丽军，黄睿

（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200）

在当今世界的大环境下，混合动力车辆已经成为传统车辆的强劲对手。燃油经济性、低速大扭矩以及隐蔽性等特性，使混合动力成为未来重型越野车的发展趋势。对某型重型越野车混合动力性能进行仿真分析，对比混合动力车辆在提高整车动力性能上的优势。

混合动力；重型越野车；优势；仿真分析

引言

随着能源危机、环境污染的加剧。科学技术的不断发展，混合动力技术在汽车上的优势越来越明显。目前混合动力技术已经发展得比较成熟，在汽车行业已被广泛推广以及应用。对于重型越野车来说，混合动力技术的某些特性恰好满足其特殊用途，相对于传统重型越野车来说具有不可比拟的优势。

1 驱动系统分类及选择

近年来，油电混合动力技术发展迅猛，混合动力汽车的类型可以根据发动机与驱动电机的组合以及动力传递路线分为：串联式、并联式、混合式、复合式混合动力驱动系统，其功能框图如图1所示[1-2]。

图1 混合动力驱动系统的分类

通过对混合动力汽车的各种驱动系统对比考率，本文中最终选择并联式作为最终选择的混合动力驱动系统的布置结构。

2 整车参数的计算

2.1 发动机的选择

发动机的功率要根据车辆所需的功率来计算。

车辆动力平衡方程为：

其中

通过上述的车辆动力平衡图的分析可知车辆的发动机功率为：

2.2 电池的选择

铅酸电池由于性能成熟，价格便宜。被广泛应用在混合动力系统中[3]。

蓄电池的重要参数是电池容量，蓄电池的容量与温度、电流和放电时间成函数关系，当放电时间函数i=()为单调、非减函数时，可用容量的计算如下[4]：

混合动力系统蓄电池的可用容量要根据车辆运行所消耗的功率来加以确定，混合动力车辆在以速度v行驶时所耗的功率为：

车辆在以速度v行驶t时所要的电容量为：

2.3 电机的选择

在电液混合动力系统中，电机完成能量的传动，电动在混合系统中是辅助动能，若要求电机能单独驱动车辆运动，由车辆行驶过程的平衡方程：

则电机驱动车辆运动的平衡方程为：

则电机的传动功率为：

故而从上述的运动平衡方程可知，电机的最大功率与最小功率在选取上与车辆的行驶工况有直接关系，假定车辆在平直路面上行驶，则电机的最小功率为：

本文以某型号重型越野车作为数据来源，并根据第二章的计算得出本文各部件的设计参数，得到如下数据。

表1 整车主要零部件参数汇总

3 仿真结果分析

3.1 控制策略

本车型控制方案如图2所示，在传统重型越野汽车上增加电能驱动系统，发动机和电动机都能单独驱动车辆行驶，也可以共同驱动车辆行驶。当电池电量不足时，发动机还能带动电动机反转为电池充电。该方案有三种模式可以选择：纯电模式时，发动机关闭，电池为电动机供电，驱动车辆行驶，该模式多用于中低速行驶；纯油模式时，发动机启动，驱动车辆行驶，同时能够带动电动机反转为动力电池充电；混合模式时，发动机和电动机同时启动，驱动车辆行驶，该模式多用于爬坡、急加速以及其他高负荷工作的情况下。

图2 控制方案

3.2 仿真结果

3.2.1 爬坡性能

图3 传统动力

图4 混合动力

表2 最大爬坡度

3.2.2 原地起步连续换挡加速性能

（1）传统动力：

图5 传统动力加速性能图

表3 传统动力整车0-80km/h加速性能表

（2）混合动力：

图6 混合动力加速性能图

表4 混合动力整车0-80km/h加速性能表

4 结论

（1）对某型重型越野车分时驱动混合动力系统进行动力性能仿真，并与其原车指标进行比较，验证了建模的合理性和模型的可靠性。

（2）系统采用并联混合动力驱动时，加速时间由42.34秒减少到35.75秒，降幅为15.6％；最大爬坡度由72.2％提高到77.8％，增幅为7.8％。动力性各项指标均有了较大幅度提高，显示出并联驱动混合动力车辆在提高整车动力性能上具有一定的优势。

[1] 陈清泉,孙逢春,祝嘉光.现代电动汽车技术[M].北京:北京理工大学出版社,2002.

[2] 张爱国.插电式混合动力轿车动力总成参数匹配及控制策略研究[D].广州:华南理工大学,2011.

[3] 新林肯MKZ混合动力与汽油版售价相同鼓励环保[EB/OL].

[4] 赵立军,姜继海等.液压混合动力飞机牵引车制动控制系统[J].哈尔滨工业大学学报(自然科学版) .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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冯捷，男，助理工程师，就职于陕西重型汽车有限公司，从事重型车辆研究工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.09.003