液压混合动力汽车在典型城市工况下的性能分析.pdf

2 0 1 4年 第 3 6卷 第 1 1 期 汽车工程 Au t o mo t i v e Eng i n e e r i ng 2 01 4 2 4 3 液压混合动力汽车在典型城市工况下的性能分析 水 朱永明， 纪常伟 ， 梁晨， 刘晓龙 北京工业大学环境与能源工程学院， 北京1 0 0 1 2 4 [ 摘要] 本文中提出了一种液压混合动力无级变速器， 它将发动机的输出功率分流为液压功率和机械功率两 部分， 通过调整两部分功率的比值， 能实现无级变速， 还能有效回收车辆的制动能量。通过建立数学模型和仿真 ， 分 析了装用该变速器的液压混合动力汽车在典型城市工况下的性能， 结果表明， 与原汽油车相比， 该混合动力汽车在 两种不同运行情形下分别节能 1 0 ． 4 ％和 1 6 ． 4 ％。 关键词 液压混合动力汽车 ； 无级变速器 ； 液压泵／ 马达； 液压蓄能器 A S t u d y o n t h e P e r f o r ma n c e s o f a Hy b r i d Hy d r a u l i c Ve h i c l e i n T y p i c a l Ur b a n Dr i v i n g C o n d i t i o n s Zh u Yo n g mi n g，j i Ch a n g we i ，Li a n g Ch e n L i u Xi a o l o n g C o l l e g e o fE n v i r o n m e n t a l a n d E n e r g y E n g i n e e r i n g， B e ij i n g U n i v e r s i t y of T e c h n o l o g y ，B e r i n g 1 0 0 1 2 4 [ A b s t r a c t ] I n t h i s p a p e r ，a k i n d o f c o n t i n u o u s l y v a r i a b l e t r a n s m i s s i o n C V T f o r h y b r i d h y d r a u l i c v e h i c l e HH Vi s p r o p o s e d ， w h i c h s p l i t s t h e o u t p u t p o w e r o f e n g i n e i n t o h y d r a u l i c p o w e r a n d m e c h a n i c a l p o w e r t w o p a r t s ， a n d b y a d j u s t i n g t h e r a t i o b e t w e e n t w o p a rt s o f p o w e r ， t h e c o n t i n u o u s s p e e d v a r i a t i o n a n d t h e e f f e c t i v e r e c o v e r y o f b r a k i n g e n e r g y c a n b e r e a l i z e d ． A r e l e v a n t ma t he ma t i c a l mo d e l i s b ui l t a n d a s i mu l a t i o n i s c o n d u c t e d t o a n a l y z e t h e p e r f o r ma n c e o f HHV e q u i p pe d wi t h t h a t C．VT i n t y pi c a l u r b a n d r i v i n g c o n d i t i o n s ．Th e r e s u l t s d e mo n s t r a t e t h a t t h e HHV c a n a c h i e v e e n e r g y s a v i n g s o f 1 0 ． 4 ％a n d 1 6 ． 4 ％r e s p e c t i v e l y i n t wo d i f f e r e n t s i t u a t i o n s c o mp a r e d w i t h o r i g i n a l g a s o l i n e v e h i c l e ． Ke y wo r d s HHV；CVT；h y d r a u l i c p u mp ／ mo t o r；h y d r a u l i c a c c u mu l a t o r 刚 百 随着石化燃料的紧缺和人们 环保 意识 的增强 ， 发展高效的车辆节能技术成 为共识 1 - 2 ] 。混合动力 技术能优化 内燃机的运行工况 、 回收再利用车辆 的 制动能量 ， 被认为是短期 内实现车辆节能减排 的最 有效方式之一 。 在过去的十几年里 ， 电动混合动力汽车 HE V 优越的燃油经济性， 得到人们更多的关注， 同时各大 整车企业也都相继研发并投放了相应的电动混合动 力车型。然 而 ， 受蓄 电池充 放 电特 性 的限制 ， H E V 不能在短时间 内回收大量 的车辆制动能量 ， 并且所 采用的电动混合动力技术使得 整车的成本高 ， 在一 定程度上阻碍了 H E V燃油经济性的进 一步提升 和 市场份额的进一步扩大。液压传动装置因其功率密 度大 ， 成本低 ， 特别是液压蓄能器能够承受频繁的能 量充放 ， 并且不必考虑报废蓄电池的环保处理问题 ， 使得液压混合动力汽车在频繁起停的城市工况中表 现 出一定的相对优势。 。 。 近些年 ， 液压混合动力技术在全球各科研机构 受到越来越多的关注。美 国环保署及其合作单位 自 2 0 0 3 年起， 研发出5款不同的液压混合动力车型， 其试验结果表明， 相对于传统车辆 ， 液压混合 动力汽 车具有 2 0 ％ ～ 1 0 0 ％的节能效果。文献[ 1 2 ] 和文献 [ 1 3 ] 中研究了一 辆并联式液压混合 动力重型货 车 国家重点基础研究发展规划 2 0 1 3 C B 2 2 8 4 0 3 和北 京市教委科技计划重点项 目 K Z 2 0 1 2 1 0 0 0 5 0 0 2 资助 。 原稿收到日期为2 0 1 2年 1 2月 5日， 修改稿收到日期为2 0 1 3年 1 月 1 6日。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 汽车工程 2 0 1 4年 第 3 6卷 第 1 1期 的燃油经济性 ， 结果表明， 该混合动力汽车的燃油经 济性提高了 2 8 ％ ～ 4 7 ％ 。文献 [ 1 4 ] 中设计 了一种 油一 电一 液三元混合动力汽车 ， 其试验和仿真结果表 明， 该混合动力 汽车能有效 回收再利用车辆 的制动 能量， 并显著改善 了内燃机 的燃油经济性。文献 [ 1 5 ] 中将一辆现有大 型客车改造成并联式液压混 合动力汽车， 其仿真和试验结果表明， 该混合动力客 车的节能效果达到 2 8 ％。文献 [ 1 6 ] 中设计 了一款 多回路的液压变速器 ， 其研究结果表明， 该液压变速 器的平均工作效率在 9 0 ％以上。 本文 中针对北京市拥堵的交通环境 ， 提出一种 液压混合动力无级变速传动系统， 并在典型的城市 运行工况下 ， 对该液压混合 动力汽车 的工作特性 和 燃油经济性进行了仿真分析。 1 系统模型搭建 1 ． 1 系统结构及原理分析 本液压混合动力汽车选用北京现代生产的拥有 1 ． 6 L排量汽油机的某乘用车作为原型车 ， 对其传动 系进行 了改造 ， 原理示意图如图 1所示。原车 的 5 速手动变速器 由开发的液压无级变速器取替 ， 该液 压无级变速器由一套行星轮系 、 两个液压泵／ 马达和 一 个 2速变速机构组成。行星轮系的行星架作为该 变速器的输入端 ， 齿圈通过一对惰轮与液压泵相连 ， 太阳轮则与 2速变速机构相连 ， 液压泵与液压马达 通过液压管路和控制阀相连 ， 液压马达通过一对惰 轮与 2速变速机构的输 出端相连。这样 ， 来 自内燃 机的动力经行星轮系后分解为液压功率流和机械功 率流 ， 二者在主减速器之前 进行耦合 。通过调整两 项功率流的大小 比值 ， 能够改变该变速器的输入输 1 一 内燃 机2 一 单向离合器3 一 行星轮系4 一 湿式离合器 5 2速变速机构6 一 液压泵7 一 液压马达8 一 主减速器 9 一 溢流阀l O - 单向阀l 1 一 二位二通阀1 2 一 原车制动系统 1 3 一 高压蓄能器1 4 一 低压蓄能器 图 1 系统原理示意 图 出转速比， 即改变了该变速器的传动比。2速变速 机构决定了变速器传动 比的变化范围， 由手动控制 用于“ 经济” 和“ 动力” 两种工作模式 ， 在一般城市道 路运行工 况 中， 该变速 器工作 在 “ 经济模 式” 下 即 可 ， 无需手动调整。 该液压无级变速器在装车之前， 对低压蓄能器 预充 0 ． 5 M P a压力 ， 以降低液压 系统的气穴现象影 响 ， 对高压蓄能器预充 1 0 MP a压力 ， 以提高液压系统 的工作压力。液压泵的最大工作排量为 2 8 m L ／ r ， 液压 马达的最大工作排量为 3 5 mlMr 。液压混合动力 汽 车的主要参数如表 1 所示。 表 1 液压混合动力汽车部分参数 液压泵最大 2 8 mIMr 整备质量 1 3 6 0 k g 排量 液压马达 3 5 m L ／ r 排量 1 ． 6 L 最大排量 内 1 4 5 N m 液压蓄能器 2 2 7 L 燃 最大转矩 容量 4 5 0 0 r ／ m i n 机 系统最大 3 0 MPa 最大功率 8 2 k W 工作压力 6 0 0 0 r ／ ra i n 1 ． 2主要部件模型 系统采用前 向建模方式 ， 以模拟真实车辆运行 情况。驾驶 员模型控制加速踏板 和制 动踏板 的位 置 ， 同时将驾驶员的驾驶意 图传送给混合 动力控制 单元。} 昆 合动力控制单元依据设计的能量管理控制 策略 ， 以及当前车辆状态 、 蓄能器 蓄能状态等 ， 确定 内燃机、 液压泵和液压马达的输出功率 ， 使得液压无 级变速器的传动比得到调整， 在满足行驶要求的情 况下优化内燃机工况。 在本文中， 内燃机的建模采用了实验建模方法。 根据内燃机 台架实验结果 ， 内燃机的节气 门开度 、 转 速、 转矩和燃油消耗率储存在一个数据表中， 建成内 燃机模型。 液压泵／ 马达采用斜盘式 四象限轴 向柱塞变量 泵／ 马达， 其理论功率取决于当前流过的液压油流量 和进出 口的压力差 ， 可 由式 1 表示 。实际上 ， 由于 机械损失和液压油泄漏 ， 液压泵／ 马达 的当前排量 、 转速 、 压差 、 工作模式都对其机械效率和容积效率影 响较大。 n 1 n 【h t h PA B 式中 P 为理论功率 ， P 为进出口压差 ， Q 为理论 流量 。斜盘式液压泵／ 马达 的排量 由斜 盘角度 确 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 朱永明， 等 液压混合动力汽车在典型城市工况下的性能分析 1 2 9 7 定 ， 其角度变化范围为 一 卢 ⋯ ≤卢≤卢 ⋯ ， 则液压泵／ 马达的理论流量可表示为 Q t h 1 0 n 。 n ／ 。 Vd ⋯ 。 式中 ／7 , p ／ 为液压泵 ／马达的转速 ； 为液压 马达处于最大斜盘角时的排量。 在实际运行过程中， 液压泵／ 马达 的工作效率受 当前压差 、 转速和排量的影响 ， 根据文献 [ 1 7 ] ， 液压 泵／ 马达的容积效率 卵 。 。 和机械效率 叼 分别为 l 删 ， ㈩ 吼 m h m h JB ，‰ P 式中 叼 是参考效率值， 在本文中取值 0 ． 9 4 ； 和 ． 为效率系数 ， 可通过试验或生产商的产品数据获 得 。液压泵马达的工作效率可表示为 r ／ p 。 t 。 T ] v o l T ] h 4 该液压混合动力汽车采用 了囊式液压蓄能器 ， 是液压系统的蓄能装 置， 高压 和低压蓄能器具有相 同的尺寸， 并都被安装在车辆的后备箱中。由于液 压油的相对不可压缩性 ， 液压蓄能器 的储能与释能 主要通过储存在气囊 中的氮气压缩和膨胀实现。根 据热力学第一定律 ， 液压蓄能器 中氮气 内能 的变 化等于其机械功率 P 与传热功率 P 之和， 即 一 ⋯ P l 5 其中机械功率等于氮气的对外膨胀做功功率 ， 即 P 。 h 一p d V N ／ d t 6 忽略液压油的可压缩性 ， 高压 和低 压蓄能器 的 气囊体积变化相等 ， 同时等于液压 泵和液压 马达 的 流量之差 d ， ． H A c c ／d t 一 d ， ／d t 高 Q th,pum p q 呷 一 Q lh⋯ 7 对蓄能器中的高压氮气 ， 其压力 P 、 体积 ， 和 温度 t ． 之间的关系可表示为 [p 口 ] 最 砜 8 式 中 a 、 b为常数 ； ， 为氮气分子量 ； m为其囊中氮 气质量。 根据传热学原理， 蓄能器和周边环境的传热功 率可表示为 P h a A t 一t N 9 由于蓄能器的换热系数 O d 和换热面积 都不易 测得 ， 引入换热 时 间常数 r 。 和氮气 比热 C ， 式 9 可表示为 P _m c ￡ 一 N 1 0 则液压蓄能器的蓄能状态 S O C可表示为 s 。 c U 1 1 式 中 U ‰ 是在当前环境温度下， 蓄能器达到热平 衡时所具有 的最大内能。 1 ． 3 运行模式分析 文 中所提出的液压混合 动力汽 车， 其运行模式 可 由图 2表示。由于液压蓄能器 的能量密度较低 ， 故不单独采用液压能对车辆进行驱 动， 而仅对 内燃 机提供辅助动力， 并调整液压无级变速器的传动比。 图2 系统工作模式 } 昆 动力控制单元模 型通过读取加速踏板位置、 制动踏板位置 、 当前车速 、 内燃机转速和液压无级变 速器传动比， 计算得到目标需求驱动功率 P 。 。如 果 P 不小于零 ， 则表明车辆处于加速或匀速状态。 此时， 内燃机的输出功率经行星轮系统 ， 分流成液压 功率流P 和机械功率流P ， 前者经液压管路驱动液 压马达或对高压蓄能器 蓄能 ， 后者与液压 马达 的输 出功率 P 。 在主减速器之前耦合并驱动车辆行驶。 该过程可表示为 Pe Ph ／7 7 P u m Pm f 1 2 【 P P P 』 P h ／ P 1 3 【 Pm o t o r ／ P h 7 7 0 1 0 定义功率分流比 和功率耦合 比 ， 如式 1 3 所示 ， 则式 1 2 可表示为 卜 P e 一 e 1 4 主要计算过程可描述为 首先基于混合动力 汽 车的各部件的当前运行情况， 计算出目标所需驱动 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 2 9 8 汽车工程 2 0 1 4年 第 3 6卷 第 1 1 期 功率和液压无级变速器速 比， 然后根据 S O C值 、 上 一 步的功率分离 比 H 和功率耦合 比y H 计算出 目 标功率分离 比 和功率耦合 比 功率分离 比 和功率耦合比 由液压泵／ 马达的输出功率决定， 根 据式 1 和式 2 ， 调整液压泵／ 马达 的斜盘角度到 目标值 。接着 根据式 1 4 计算 出 内燃机的输 出功 率 ， 而 内燃机 的转速和转矩则送入 内燃机模型 ， 从而 得到内燃 机的燃 油消耗率 。在 液压无级 变速模型 中， 若 1 ， 表明蓄能器正在释能辅助驱动； 若 1 ， 则表明高压蓄能器正在储能。功率分离比 的增加， 则说明有更多的能量通过液压路径传递。 结合图 1 所示的结构图， 星形 轮系各齿轮转速 有如下关系 n k n 一 1k n 。 0 ， 则该液压无 级变速器的传动比可表示为 ． i i 2 i 丁 1 5 式中 k为行星轮系特征值 ； n 。 、 n 和 n 分别为行星 架 、 齿圈和太阳轮转速 ； i 为齿圈与液压泵之问的传 动比； i 为液压马达与输出轴之间的传动比； i 为2 速变速机构的传动 比； i 。 为液压泵和液压马达的转 速比。式 1 5 表征了液压无级变速器 的传动 比关 系 ， 由于液压泵和液压马达的转速在不 同负载下取 决于斜盘角度 ， 使得 i 。 是一个 由液压泵／ 马达斜盘角 控制的变量， 即该液压无级变速的传动比可通过调 整两个液压泵／ 马达的斜盘角度来实现无级变速。 在车辆制动过程 中， 松开加速踏板后 内燃机转 速下降 ， 单 向离合器分离 ， 这样可降低 内燃机的制动 效应， 使液压系统尽可能多地 回收车辆制动能量。 此时 ， 内燃机处于怠速或熄火状态 ， 而液压泵 的斜盘 角调整为零 ， 液压马达则工作为泵模式 ， 并将车辆的 惯性能量转化为液压能储存在液压蓄能器 中。制动 过程的制动转矩分配可表示为 r ， 十 ，z { T b ，1 T r 。l 1 6 【 T b T f r I 2 式中 为车辆总制动转矩； T b T b ．分别 为前后轴 制动转矩， 。 为可再生制动转矩， I． 1 、 i ，分别为 前后轴制动器制动转矩。 在一般制动过程 中 减速度大于一 2 m ／ s ， 车辆 的制动转矩全部 由液压马达提供 ， 根据 图 1所示的 结构 图， 在一般制动过程 中， 整车的制动转矩仅作用 于前轴 ； 而在紧急制动时 减速度小于 一 2 m ／ s ， 额 外的制动转矩 由原车摩擦式制动器提供 ， 但考虑到 乘坐舒适性和车辆稳定性 ， 此时前后 轮制动器制动 力分配将有别于原车 ， 须重新分配 。 2 结果分析 在典型城市工况下 ， 对该液压混合动力汽车进 行 了性能仿真试验 ， 车辆行驶工况如图 3所示。整 个过程包 含 了从 车辆 起步 加速 至 7 0 k m ／ h匀 速行 驶， 而后减速至停车。根据系统运行模式分析， 在液 压蓄能器 S O C值接近 0时， 车辆仅有 内燃机通过无 级变速器驱动行驶 ， 文 中称为 M1情形 ； 在液压蓄能 器具有一定能量 时， 车辆 由液压蓄能器释能辅助 内 燃机驱动行驶 ， 文 中称为 M 2情形。在仿真模型运 行之前 ， 在两种情形下液压蓄能器 S O C值分别设定 为 0和 0 ． 8 ， 同时环境温度设置为 2 0 C， 并且 内燃机 已经正常起动并保持怠速 ， 在车辆制动减速过程 中， 内燃机同样保持怠速而不熄火 ， 2速变速机构则一 直维持在经济挡 。 图 3 典型城市测试工况 2 ． 1 变速器性能 图 4给出的是液压无级 变速器 的传动 比、 功率 分流 比随测试时间的变化 曲线 。从 图 4 a 可看 出， 该液压无级变速器可实现传动 比从 0 ． 8 3 3～3 ． 4 6 2 的无级变化。而在相同车速情况下， M2情形下的传 动比要 比 M1时小 ， 这主要是因为 M2情形下液压蓄 能器提供了辅助驱动能量 ， 使得 内燃 机可工作在较 小的输出功率下驱动车辆行驶 ， 此时降低了内燃机 的转速， 但另一方面小幅提高了内燃机的输出转矩， 调整内燃机的工作点至更经济区， 在一定程度上也 提高了内燃机 的工作效率 。图 4 b 是液压无级变 速器对内燃机输出功率的分流结果。从 图 4 b 中 可看 出， 在 车辆起步加速 的过程 中， 随着车速 的升 高 ， 液压功率 分流 比随之减少 ， 并且相 同行驶情况 下 ， M 2情形下 的液压功率分流 比也要小于 M1 。考 一 一 趣 景 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 朱永明， 等 液压混合动力汽车在典型城市工况下的性能分析 1 2 9 9 虑到液压蓄能器 的能量密度较小 ， 在设计能 量管理 策略时， 只要蓄能器中有能量， 都需要优先利用蓄能 器中的能量驱动车辆。这是 出于两方面 的原 因 一 是尽可能腾空液压蓄能器 以便于在接下来 的制动减 速时 回收储存更多 的制动能量 ； 二是 由于液压 能量 传递路径的效率相对较低， 特别是车辆行驶在较高 车速时， 越少的能量从液压路径传递 ， 越能提高系统 的整体效率。结合图 4 a 和 图 4 b ， 可以得 到液 压无级变速器的传动比和功率分流比之间是一一对 应 的关系 ， 如图 4 12 所示 。变速器传动比的无级调 节 ， 能有效调整 内燃机的工作区间， 在一定程度上提 高内燃机的燃油经济性 。 舞 垃 时间／ s a 传动比随时间的变化曲线 时间／ s b 功率分流比随时间的变化曲线 P P c 传动比与功率分流比的关系曲线 图4 液压无级变速器随时间的变化曲线 图 5 a 给 出的是内燃机 、 液压泵和液压马达的 输出功率变化曲线。可以看出， 在整个测试工况下 ， 车辆的驱动动力主要来 自内燃机 ， 而在起步的前 5 s ， 内燃机 的输 出功率绝 大部分经液压路径传递 ， 随车 速的增加， 由液压路径传递的能量随之降低。这样， 一 方面在低速 时可充分发挥液压 系统 的柔性 ， 调整 恰当的变速器传动比， 并使内燃机工作在相对更加 经济 的工况区； 另一方面液压系统 的瞬间输出较大 ， 能快速地驱动车辆起步加速。此外 ， 从效率 的角度 来看 ， 减少液压路径的能量传递 ， 能提高变速器的工 作效率， 特别是在高速行驶时， 在保证车辆驱动需求 和优化内燃机工作区间的前提下 ， 应尽 可能 降低液 压路径的能量传递。因此 ， 该液 压混合 动力汽车在 加速到 5 0 k m ／ h以上， 其液压分流功率 比保持在 0 ． 2， 此时变速器传动比为最小值0 ． 8 3 3 3 。 图5 b 是高压蓄能器储 能状态与车速 的变化 曲线图。在 M1情形下 ， 由于车辆在起步前蓄能器 S O C值设定为 0 ， 故在车辆行驶过程 中液压蓄能器 没有 辅助能量 的释放 ； 在 M2情形 下， 液压 蓄能器 S O C在起步加 速的前 3 5 s内从 0 ． 8下降到最低值。 在制动过程中， 车辆制动能量经液压马达转化 为液 压能储存在 液压蓄能器 中， 从 图中可看 出， 车速从 7 0 k m／ h减速至 4 0 k m ／ h的过程中， 液压蓄能器 S O C 值从最低值上升到最大值 ， 计算结果表明有 6 7 ％的 制动能量得到了有效 回收 ， 但受蓄能器容量的限制 ， 此后蓄能器不 能进一步储存剩余的能量。然而 ， 由 于蓄能器 的释能和储能都在短 时间内完成 ， 快 速膨 胀和压缩 ， 使蓄能器中氮气 温度产生波动。在释 能 工程 中， 氮气快速膨胀使其温度低于环境温度 ， 在释 能结束后， 与环境温度的换热， 使得蓄能器 S O C值 一 M1 液压泵液压功率 ⋯M1 液压马达液压功率 ⋯ M1 内燃机功率 20 1 5 1 0 薰 5 斛0 一 5 1 0 1 5 - 2 0 时间／ s a 输出功率变化 时间／ s b S O C 与车速变化 图5 功率分配和S O C变化曲线 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 3 0 0 汽车工程 2 0 1 4年 第 3 6卷 第 1 1 期 有所回升 ； 同理在制动能量回收结束后 ， 由于氮气 的 降温 ， 使 S O C值有所 回落。 图 6是液压无级 变速器 的系统效率变 化 曲线 图。结果表明在液压功率分流 比为 0 ． 2时 ， 该液压 变速器的效率在 0 ． 9 2左右。虽然在起 步加速过程 中 ， 由于低转速下液压泵／ 马达 的容积效率较低 ， 变 速器 的总效率低于 0 ． 8 ， 但 内燃 机的工况得到 了调 整 ， 同时有液压能量的辅助驱动 ， 在一定程度上弥补 了液压变速器低速时的较低效率弊端 。另外 ， 在 M2 情形下 ， 有液压蓄能器的辅助释能， 减小了内燃机 的 液压分 流功率 比， 相对 M1情形 ， 系统效率有 所提 升。在第 5 0 s 左右 ， 车辆 由加速进入匀速行驶过程 ， 所需驱动功率变小 ， 导致液压管路 中液压油的回流， 造成系统效率的突然下降。而在 8 0 s 以后的制动过 程 中， 系统效率则表现为液压系统对车辆制动能量 的回收效率 。 1 ． 0 O 8 料 0 ．6 鞍 螺 O 4 0． 2 0 ． 0 0 2 0 4 O 6 0 8 0 1 O 0 时间／ s 图6 系统效率变化曲线 2 ． 2 内燃机燃油经济性 图 7是 内燃机转速变化曲线 图。由图可见 ， 由 于液压变速器没有换挡过程 ， 并且其传动 比可无级 变化 ， 使得内燃机的转速连续变化 ， 避免了换挡过程 的动力中断。从图 7还可看出， M2情形下 的内燃机 转速要远低于 M1 情形 ， 这主要是 M2情形下有 蓄能 器的辅助释能， 变速器工作在较小的传动比下。 时间／ s 图7 内燃机转速变化曲线 图 8是在测试工况下的内燃 机工况点 ， 不 同灰 度表示 内燃机燃油消耗率。由图可见 ， 在相 同行驶 工况下 ， 液压混合 动力汽车的内燃机燃油消耗率小 于原车 ， 且无需换挡使 内燃机的输 出转矩也是连续 的。图 8说明， 液压混合动力能使 内燃机工作在更 高效的工作区间， 提升了内燃机燃油经济性。 羹 萋 内燃机转速／ r ／ m i n MT 0 M 1 M 2 图 8内燃机工况点 每 蜒 涎 跫 表 2为在测试工况下 内燃机燃油消耗量。从表 中可看出， M1 和 M2两种情形下分别节油 1 0 ． 4 ％和 1 6 ． 4 ％ ， 表明液压混合动力汽车相对原车具有较好 的燃油经济性 ， 其节油途径主要有优化变速器传动 比、 调整 内燃机工作 区间 以及有效 回收再利用车辆 制动能量 ， 而后者是该液压混合动力汽车节能 的主 要方面。须指 出的是 ， 本文中所 给定 的测试工况并 非标准测试工况， 若在低速、 频繁起停的工况下， 该 液压混合动力汽车的节能效果将更加突出。 表 2内燃机燃油消耗量 P． CVT 项 目 MT M1 M2 燃油 消耗量／ g 6 7 6 3 5 6 液压蓄能释能 燃油 当量 ／ g ， 一 3 O 节油率／ ％ 1 O ． 4 1 6 ． 4 3 结论 本文中分析了液压 昆 合动力汽车的结构和工作 原理 ， 建立了系统模型， 并在典型的城市工况下对其 进行了仿真分析。结果表明， 该 液压混合动力汽 车 所采用的液压变速器能实现传动 比的无级调整 ， 优 化了内燃机的工作 区间， 在制动过程中 ， 液压系统能 有效 回收车辆的制动能量 ， 并储存在液压蓄能器 中 用于辅助驱动。仿真结果说明， 单独优化内燃机工 况点 ， 能有效节 能 1 0 ． 4 ％ ， 而 回收再利用车辆 的制 动能量 ， 能实现 1 6 ． 4 ％ 的节能 ， 这说 明制动能量 的 姗 姗 枷 一 u I g 、 幽棹彝鬃 墨 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 4 V o 1 ． 3 6 N o ． 1 1 朱永明， 等 液压混合动力汽车在典型城市工况下的性能分析 1 3 0 1 上接第 1 3 0 9页 [ 2 6] S a n a y e S ，D e h g h a n d o k h t M，F t a j A ．T e mp e r a t u r e C o n t r o l o f a C a b i n i n a n Au t o mo b i l e Us i n g Th e r ma l Mo d e l i n g a n d F u z z y C o n t r o l l e r [ J ] ．A p p l i e d E n e r g y ， 2 0 1 2， 9 7 1 8 6 0 8 6 8 ． [ 2 7 ] G o n g Q，Mi d l a m Mo h l e r S ， o f P H E V F l e e t D a t a [ C ] ． Ma r a no V，e t a 1 ． S t a t i s t i c a l An a l y s i s I EEE Ve h i c l e P o we r a n d P r o p u l s i o n Co n f e r e n c e ，L i l l e ，F r a n c e ．S e p t e mb e r 1 -3， 2 01 0． [ 2 8 ] N i s s a n L e a f R a n g e G e t s M o r e P r e d i c t a b l e [ E B ／ O L ] ． [ 2 0 1 2 - 1 2 - 0 4] ． h t t p ／ ／ b l o g s ． e a r s ． e o m／ k i e k i n g t i r e s ／ 2 0 1 1 ／ 1 1 ／ n i s s a n - l e af- r a n g e g e t s -mo r e p r e d i c t a b l e ． h t m1 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m