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摘 要

串联式混合动力汽车（SHEV）是混合动力汽车的主要形式之一，被广泛运用在客车技术上。本文根据给定的SHEV整车参数，首先对该SHEV的动力链主要参数进行设计；然后使用正交优化试验方法，综合考虑SHEV动力链中影响能耗经济性的各主要因素，设计了SHEV的发动机与发电机总成功率、电动机功率、电池容量，以及主减速器传动比等四个因素的正交试验表；接着以电动汽车仿真软件ADVISOR2002为仿真试验平台，以SHEV在一定循环工况下的能耗经济性最优为评判标准，进行了正交仿真试验，通过对仿真结果的比对，选出了该SHEV最佳的动力链匹配。最后对具有最优动力链的SHEV进行了动力性校核，校核结果表明具有最优动力链的SHEV满足任务书对该车的动力性要求。

关键词：串联式混合动力汽车 ;正交优化 ;ADVISOR2002 ;动力性校核

Simulation Research on Optimization and matching of a series hybrid electric vehicle

Abstract

Series hybrid electric vehicle (SHEV) is one of the main forms of the hybrid electric vehicle is widely used in bus technology. The according to the given SHEV vehicle parameters, first of all to the SHEV dynamic chain main parameters design; then using orthogonal test method, considering the SHEV dynamic chain influence energy consumption economy the main factors, design the SHEV engine and generator. The total success rate, motor power, battery capacity, and the main reducer drive than the four factors of orthogonal test table; then to electric vehicle simulation software ADVISOR2002 simulation test platform, SHEV in certain cycle energy consumption economy optimal as the judgment standard, orthogonal simulation test, by comparing the simulation results, selected the SHEV best kinetic chain matching. Finally, the dynamic check of SHEV with the optimal power chain is carried out. The results show that the SHEV which has the optimal power chain satisfies the requirements of the mission statement.

Keywords：Series Hybrid Electric Vehicle;Orthogonal optimization;ADVISOR2002; Power Check

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1研究的背景 1

1.2 混合动力汽车的发展史及研究现状 2

1.2.1 混合动力汽车的发展史 2

1.2.2 混合动力汽车的研究现状 2

1.3 本课题研究的目的及意义 3

1.4 本文研究的主要内容及研究方法 3

第二章 串联混合动力汽车系统参数初步匹配 4

2.1 串联式混合动力汽车的结构与原理 4

2.2 某SHEV整车基本参数和动力性指标 5

2.2 驱动电机参数设计 6

2.3 发动机-发电机组参数设计 6

2.3 主减速器传动比的选择 7

2.4 电池参数设计 7

2.4.1电池组数的确定 7

2.4.2 电池组容量的确定 8

第三章 串联式混合动力电动汽车动力系统正交优化与仿真 9

3.1 SHEV的正交优化 9

3.2 基于ADVISOR2002的正交仿真试验 10

3.2.1 仿真软件 ADVISOR2002 简介 10

3.2.2 SHEV的仿真与分析 11

3.3 结论 13

第四章 SHEV动力性校核 14

4.1 最高车速的校核 14

4.2 爬坡度的校核 15

第五章 结束语 16

致谢 17

参考文献 18

附录 19

第一章 引言

1.1研究的背景

汽车是伴随着社会工业发展，进而出现在人们视野中的工业产品。汽车的出现提高了人们的生活水平，为人们的出行带来了方便，提高了工作效率，同时它也促进了社会工业化的进程。当今社会工业不断发展,汽车越来越方便地运输货物和人，汽车俨然成为社会经济发展中必不可少的一环。然而汽车数量随着社会城市化、工业化和全球化的深化不断增长，随之带来的污染和能源消耗问题也日益凸显。但是传统汽车主要用石油作为燃料，随着汽车的高速发展，带来的能源问题和环境问题日益严重。在人们享受着汽车所带来的便利与舒适的同时，汽车尾气排放导致了气候变化、城市空气质量恶化等一系列的环境问题。

汽车行业的发展首先带来的就是能源问题，主要表现形式为现有能源供应体系对石化燃料的过度依赖。全世界每天消耗8500万桶石油，但已经探明的石油储藏量仅为13000亿桶。以目前的消耗速度来看，全世界将在42年内用光所有的石油。就目前而言，汽车最依赖的能源主要来自石油，据统计，在 2003 年，全世界 57%的石油消耗在交通领域，预测到 2020 年，汽车消耗能源将占到 62%以上^[1]。因此，对于全球的能源和环境的可持续发展其中一个重要任务就是减轻汽车对燃油的依赖性。

其次，因为化石燃料的大量使用，全球的气候变化显著，已经影响到了地球生物的正常生存。燃烧化石燃料产生的排放物增加了地球大气层中C0₂（也称为温室气体或者GHG排放物）的浓度。C0₂浓度增加使得地球表面热量无法散失，从而导致全球的气温上升和全世界许多地方出现极端的天气状况。同时，由于汽车尾气中含有大量的碳氢化合物，导致全国各地的持续性雾霾现象。就汽车排放的尾气来看，汽车尾气中含有大量的温室气体和碳氢化合物都是会对空气造成很大的污染，汽车排放的不达标尾气除了会导致雾霾现象，还容易形成光化学烟雾等一系列恶劣气象和大气污染。因此，促进汽车节能减排已经迫在眉睫。

面对能源和环境的挑战，发展新能源汽车研究已经迫在眉睫。由于纯电动汽车是使用电能作为能源，所以它排放的尾气无污染。但纯电动汽车有几个缺点，一是电动汽车的电池技术水平还在起步阶段，电动汽车在这些落后的电池驱动下不能长时间运行；二是如果提高电池的技术水平，就会在一定程度上提高成本并且也会有一定的安全隐患。电动汽车除了在技术方面存在缺陷外，一台电动汽车的售价要比一台传统的燃油车售价高出许多，很多消费者都不愿意以这样一个昂贵的价格去购买一台动力性不如传统车且价格还高的电动汽车，因此电动汽车在市场销售惨淡。然而，混合动力汽车的出现，混合动力汽车既用发动机作为能源可以进行长距离的行驶，又用发电机作为能源使得汽车所排放的尾气污染比传统燃油车小得多，完美的完成了传统汽车到纯电动汽车的过渡阶段。混合动力电动汽车油耗相对较低而且价格低廉，同时混合动力汽车具有明显的技术优势，可以很好地延长汽车行驶的里程，并且混合动力汽车的燃油经济性极高。除此之外，混合动力汽车的电池容量只需达到纯电动汽车的一半左右。所以研究混合动力汽车既可以减少环境污染，又可以减少石油资源的消耗，是理想的燃油车到电动车的过渡车型。

1.2 混合动力汽车的发展史及研究现状

1.2.1 混合动力汽车的发展史

早在1834年就已经出现了电动汽车，然而汽油车在1895才被制造出来。在1898年费尔南德·波舍尔博士制造了世界上首辆混合动力电动汽车（HEV）。还有一辆HEV由Krieger公司在1903年制造。这两种混合动力汽车的设计与现行的串联式混合动力汽车的设计是相似的。

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