基于CRUISE软件的混合动力汽车正向仿真平台的开发_王庆年
第39卷 第6期吉林大学学报(工学版)
Vol.39 No.62009年11月
Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition )
Nov.2009
收稿日期:2007207217.
基金项目:“863”国家高技术研究发展计划项目(2006AA11A184);国家自然科学基金项目(50705037).
作者简介:王庆年(1952-),男,教授,博士生导师.研究方向:混合动力汽车关键技术,汽车轮胎力学,车辆通过性.
E 2mail :wqn @https://www.wendangku.net/doc/d08664786.html,
通信作者:曾小华(1977-),男,副教授,博士.研究方向:混合动力汽车关键技术.E 2mail :zengxiaohua @https://www.wendangku.net/doc/d08664786.html,
基于CRU ISE 软件的混合动力汽车
正向仿真平台的开发
王庆年,于永涛,曾小华,于远彬
(吉林大学汽车工程学院,长春130022)
摘 要:为了开发混合动力汽车研发阶段正向的、模块化的仿真平台,以某型混合动力客车为例,基于正向建模的思想在正向式仿真软件CRU ISE 平台上搭建整车模型,并在MA TLAB/SIMUL IN K 环境下完成了整车的并联式控制策略的建模。仿真结果证明,所开发的混合动力汽车正向仿真平台的正确性、多功能性及可靠性,对实现研发工具的平台性及提高初期研发效率,降低混合动力汽车的研发成本具有实际意义。
关键词:车辆工程;混合动力汽车;正向仿真软件;CRUISE;MATLAB /SIMUL IN K;标准化;模块化;仿真平台
中图分类号:U469.7 文献标识码:A 文章编号:167125497(2009)0621413207
Development of for w ard 2looking simulation platform for hybrid
electric vehicle based on soft w are CRUISE
WAN G Qing 2nian ,YU Y ong 2tao ,ZEN G Xiao 2hua ,YU Yuan 2bin
(College of A utomotive Engineering ,J ilin Universit y ,Changchun 130022,China )
Abstract :To develop a forward 2looking and modulasized simulation platform for t he concept st udy of t he hybrid elect ric vehicle (H EV ),taking a certain hybrid elect ric bus as example ,a f ull model was built on t he forward 2looking software CRU ISE ,and a parallel cont rol strategy was modeled for t he whole vehicle in t he environment of MA TL AB/SIMUL IN K.The simulation result s proved t he credibility ,t he reliability and t he multif unctionalness of t he developed simulation platform.It makes sense for realization of platformness of t he H EV develop ment tool to enhance t he concept st udy efficiency ,shorten t he develop ment cycle ,and reduce t he decelop ment co st.
K ey w ords :vehicle engineering ;hybrid elect ric vehicle (H EV );forward 2looking simulation software ;CRU ISE ;MA TLAB/SIMUL IN K;standardization ;modularization ;simulation platform
目前,混合动力汽车研发初期所应用的软件及方法很多,有早期的逆向仿真软件ADV ISOR 或在SIMUL IN K 环境下直接编程等[124]。国外
更多应用SIMUL IN K 或正向仿真软件PSA T 等[526],SIMUL IN K 编程及调试周期长、通用性差;而PSA T 软件中具有的现有模型有限,更新
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速度跟不上工程研究的需要,这些不足都阻碍了混合动力汽车的初期研发速度。
作者基于AVL 公司的正向仿真软件CRU ISE 建立整车模型,在MA TL AB/SIUML IN K 或C 语言等环境下完成控制策略,真正为混合动力汽车研究阶段提供了正向的、模块化的仿真平台,不仅能提高研发效率,也对提高业内交流及共同进步具有实际意义。
1 技术方案概述
首先利用正向仿真软件CRU ISE 来快速完成整车模型的搭建。然后在MA TL AB /SIMUL IN K 环境下搭建整车标准化、平台化的控制策略。通过仿真手段从整车性能参数匹配设计、主要动力部件的瞬态控制及仿真、控制策略中主要性能参数优化方面来验证基于CRU ISE 软
件的混合动力汽车正向仿真平台的可行性、通用性与便捷性。
所要建立的混合动力客车的整车物理模型图和能量流动图分别如图1和图2所示
。
图1 客车的物理模型图
Fig.1 Physical model of
HEB
图2 CRUISE 平台下的整车模型
Fig.2 Full vehicle model b ased on CRUISE
在CRU ISE 软件平台上,可以从模块库中直接拖拽部件模块来搭建整车模型,通过对属性的
修改来快速完成整车模型的参数设定和部件间的机械连接和电气联接,重点是CRU ISE 与
MA TLAB/SIMUL IN K 平台的控制策略之间的
信号联接,相当于整车与HCU 的通信一样,需要重点完成。
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第6期王庆年,等:基于CRU ISE 软件的混合动力汽车正向仿真平台的开发
2 MA TL AB/SIMUL IN K 环境下
的控制策略建模
2.1 建模原则
(1)控制模块与整车模型独立;
(2)建模清晰,便于阅读、修改(如子模块化,
各种驱动模式独立分开);
(3)控制策略与实车控制策略更接近(如各输入判断条件以实际能测量为准)。2.2 驱动模式和输入、输出变量
(1)驱动模式设置
为保证通用性,设置了12种驱动模式(包括停车、纯电动、滑行再生制动、发动机单独驱动、助力、充电、停车过渡过程、电机起动发动机、停车充电模式、换档、快速助力、制动),兼顾了混合动力轿车和客车,对于不同车型的特殊需要可以相应添加或减少模式的数量。
(2)输入参数和输出参数设置
考虑到第(3)条建模原则,便于与实车控制接近,设置了正向仿真平台必需的输入变量:加速踏
板信号、发动机转速、实际车速、制动踏板信号、电池荷电状态、电机转速、实际档位、期望车速、变速箱输出轴的转速等等。输出变量包括:发动机的负荷信号、主电机的负荷信号、副电机的负荷信号、整车的工作模式、期望的离合器工作状态、要求档位、换档标识等。同样,对于不同车型或特殊需要,可以在SIMUL IN K 中在预留的输入输出端口直接加入或删减输入和输出变量,这样也保证了仿真平台的兼容性。2.3 标准化、模块化的控制策略平台介绍
图3中1模块为输入,11模块为输出,3、4、5、6、7、8分别为扭矩分配模块、电机温度控制模
块、离合器功能模块、电机主动同步换档模块、驱动功能模块、驻车功能模块。标准化、模块化的编辑控制算法,既便于调试,提高调试和仿真速度,同时也便于业内交流学习,能够避免类似于逆向仿真软件交叉性、复杂性在对部件或控制算法的部分修改时导致的不必要的错误发生具有重要的作用
。
图3 模块化的整车控制策略顶层模块
Fig.3 Modelarized top layout of control strategy of full vehicle
2.4 控制策略中驱动功能模块的控制算法流程图
整车的控制策略控制算法流程图如图4所
示。其中,驱动功能的控制模块为整个控制策略中
的主要模块,其中分为加速、减速、匀速3种模式。
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图4 整车控制策略的控制算法流程图
Fig.4 Processing chart of full vehicle control strategy 3 基于CRU ISE软件的正向仿真平台的优点
对于实际工程而言,在整车的设计开发初期,设计者最需要的是有一个可靠、方便、快捷、标准化的仿真平台,以便对设计概念车进行相对准确的预测计算,对于给定的整车参数,可以达到什么样的性能指标正是CRU ISE软件的优势所在,但要明确的是CRU ISE软件只提供通用性、平台性的整车模型,完整的研发仿真平台还需要通用的控制策略。
在精度方面,与其他逆向仿真软件基本相同[7];在实用性方面解决了以下三个较重要的问题。
(1)正向控制方面。例如ADV ISOR等其他逆向仿真软件的控制策略基本是循环工况2轮胎2主要动力部件,这相当于需求功率2实际功率的能量链,其中没有驾驶员模型,等同于没有加速踏板等信号,这就与实际车辆的控制差异很大,而正向仿真软件CRU ISE中加入了COC KPIT驾驶员模型,满足了这一要求。
(2)瞬态控制方面。对于早期的逆向仿真软件,离合器基本包括分离、结合、滑转3种状态,而本文所提及的SIMUL IN K环境下的整车控制策略中包括4种状态:起车、换档、停车、正常行驶。与CRU ISE平台下的整车模型进行联合仿真,便可实现整车的瞬态控制。另外,在其他的车型中甚至可以加入发动机退出工作、发动机进入工作两种离合器工作状态,当离合器工作在换档状态下时,就可以对发动机、电机进行主动同步调速控制等动态控制。
(3)参数优化方面。CRU ISE环境下的整车模型是封闭的,对于用户只要修改属性中的整车参数,就可以完成所要设计的车型,对于控制策略方面,只要对其中所关心的参数通过M文件进行修改,就可以直接进行优化计算,方便快捷,避免了逆向仿真软件的交叉性、复杂性导致的调试性差的缺点,提供一个真正可信且稳定可靠的仿真平台。
4 仿真测试
以客车在城市综合工况下为例,进行了以下3方面的仿真及分析。
4.1 整车方面及主要动力部件的仿真
图5为整车的实际车速、希望车速和驱动模式之间的仿真结果。可以看到整车实际车速与希望车速吻合得很好,在不同的车速下,驱动模式也都正确(注:在一个工况中不一定所有的驱动模式都出现才为合理)。从图6中可以清晰看出,起车时,驱动模式为换档过程2电机快速助力2
发动机
图5 希望车速、实际车速和驱动模式
Fig.5 R equested velocity、actu al vehicle velocity and drive2model
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软件的混合动力汽车正向仿真平台的开发
图6 发动机、电池、电机与驱动模式
Fig.6 E ngine 、b attery 、electrical motor and drive 2model
单独驱动等,发动机及电机在换档模式时的转速控制都与实车的控制相接近,这说明CRU ISE 与
SIMUL IN K 结合建立的仿真平台与其他正向软件一样,不仅可以实时观测控制结果,还能从整体上仿真验证整车参数的匹配是否满足设计目标的要求[8]。设计者就可以根据仿真结果进行某些主要的整车参数的重新设置,以达到整车性能要求的目标。仿真平台还可以进行如动力性、经济性及转弯等特性的测试。
4.2 主要动力部件在换档过程中的瞬态仿真[9]
由图7仿真结果可以得到,当离合器开始分离到完全分离的过程中,电机的负荷信号为0,电池的电流为0A ,电池不供给电机能量,电机的转速维持不变;在离合器结合的过程中,发动机的转速降低,驾驶员根据加速的要求踩油门,此时发动机的负荷信号逐渐升高;图8为降档过程中的仿真结果,与升档类似,不予赘述
。
图7 没有主动同步控制的升档仿真图
Fig.7 Up 2shift simulation results without active and synchronized
control
图8 没有主动同步控制的降档仿真图
Fig.8 Dow n 2shift simulation results without active and synchronized control
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图9 升档时换档过程与主要动力部件的仿真图
Fig.9 Up 2shift simulation results with active and
synchronized control
图10 降档时换档过程与主要动力部件的仿真图
Fig.10 Dow n 2shift simulation results with active and synchronized control
图9中,当离合器开始分离到完全分离的过
程中,
发动机和电机的负荷信号都为0,电池的电图11 SOC 上下限值与百公里油耗之间的关系
Fig.11 R elationship betw een SOC up and dow n
limited values and L/100km
流为0,都不参与工作;从离合器完全分离到开始接合的过程中,发动机不参与工作,负荷信号仍旧为0,由于升档降速,电机根据目标转速将电机的实际转速调低,电机的负荷信号为-1,全力降速,电池的电流逐渐减小,直至离合器开始接合,主动同步调速完成;在离合器接合的过程中,电机的负荷信号为0,不参与调速,保留传统车的由驾驶员来控制行车的习惯,这时只有发动机单独工作
。图10的降档过程与升档分析类似。
图12 SOC 上下限值与SOC 变化量之间的关系
Fig.12 R elationship betw een SOC up and dow n
limited values and ΔSOC
能够对瞬态过程进行分析的功能充分说明所开发的平台能够在进行正向仿真的同时,还可以对动态过程的主要动力部件进行人为干预,可以对控制结果进行观测及调试,与实际车辆的调试极为接近,充分体现了此正向仿真平台的实用性。4.3 控制策略中主要性能参数的优化仿真
一般所要优化的主要参数有SOC 的上下限
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值,纯电动门限值车速,发动机的最大、最小转矩系数等,本文主要以参数SOC为例论述。
图11中,4个曲线重合说明整车控制策略城市综合工况而言,SOC的上下限值对未校正的油耗没有影响。从图12中可以看到,SOC的上下限值对SOC的变化量影响是不同的,即控制过程中,电机起着辅助的驱动作用;从优化控制结果可知,在整个工况中尽量选择变化小的SOC,仿真结束后,SOC保持在较高水平上,故SOC=0.5～0.9,可见这个仿真平台可以实现优化控制。其他参数的优化仿真,作者在与FAW的合作项目中都已完成。一般情况下,优化工作在某些优化软件上才能进行,而本文所开发的平台能够对设计者所关心的主要参数进行有效的优化,这又一次证明了所开发平台的实用性。
综上,对应于预先制定的控制策略和控制逻辑,仿真结果给与了充分的验证。而且只要对输入、输出的变量及参数中某几个进行改动,再在CRU ISE软件上对部件的参数进行重新输入,就可以完成一个完整的正向的整车仿真模型。从而证明了本文提出的基于CRU ISE整车模型和MA TL AB/SIMUL IN K控制策略结合的混合动力汽车正向仿真平台具有通用性、多功能性及实用性。
5 结束语
通过对某型混合动力客车在特定工况下的整车性能参数等方面的仿真分析,充分证明了正向仿真软件CRU ISE平台的合理性、便捷性和通用性。可以标准化研发环境,有利于业内士之间的交流与研究,可以在真正意义上为混合动力汽车初期研发仿真提供可靠高效的正向仿真平台。
参考文献:
[1]王伟华,曾小华,刘志茹,等.混合动力汽车多能源动
力总成控制器[J].农业机械学报,2006,37(11):52 8.
Wang Wei2hua,Zeng Xiao2hua,Liu Zhi2ru,et al.Hy2 brid electric vehicle powertrain controller[J].Trans2 actions of the Chinese Society for Agricultural Ma2 chinery,2006,37(11):528.[2]王伟华.并联混合动力汽车的控制[D].长春:吉林
大学汽车工程学院,2006.
Wang Wei2hua.Control of parallel hybrid electric ve2 hicles[D].Changchun:College of Automotive Engi2 neering,Jilin University,2006.
[3]张欣,李国岫,宋建锋,等.并联式混合动力汽车多能
源动力总成控制单元的研究与开发[J].高技术通讯,2003(2):92296.
Zhang Xin,Li Guo2xiu,Song Jian2feng,et al.Re2 search&design on powertrain controller for P H EV [J].High Technology Letters,2003(2):92296. [4]王庆年,曾小华,王伟华.混合动力技术在军用汽车
上的应用[J].吉林大学学报:工学版,2003,33(1): 38241.
Wang Qing2nian,Zeng Xiao2hua,Wang Wei2hua.Ap2 plication of the hybrid power on miltary vedicle[J].
Journal of Jilin University(Engineering and Technol2 ogy Edition),2003,33(1):38241.
[5]Yang Zhi.Active abd adaotuve flow control of twin2
tail buffet and applications[D].Virginia:Old Domin2 ion University,2002.
[6]王庆年,刘志茹.混合动力汽车的正向建模与仿真
[J].汽车工程,2005(4):3922394.
Wang Qing2nian,Liu Zhi2ru.Modeling and simula2 tion of hybrid electric vehicles[J].Automotive Engi2 neering,2005(4):3922394.
[7]于永涛,曾小华,王庆年,等.混合动力汽车性能仿真
软件的可用性仿真验证[J].系统仿真学报,2009,21
(2):3802384.
Yu Y ong2tao,Zeng Xiao2hua,Wang Qing2nian.Vali2 dation of hybrid electric vehcle simulation softuare [J].Journal of system simulation,2009,21(2):3802 384.
[8]曾小华.混合动力客车节能机理与参数设计方法研
究[D].长春:吉林大学汽车工程学院,2006.
Zeng Xiao2hua.Study on mechanism of energy saving and method of parameter design for hybrid electric bus[D].Changchun:College of Automotive Engi2 neering,Jilin University,2006.
[9]童毅.联混合动力系统动态协调控制问题的研究
[D].北京:清华大学汽车工程系,2004.
Tong Y i.Investigation to dynamic coordinated con2 trol for parallel hybrid electric vehicle[D].Beijing: College of Automobile Engineering,Tsinghua Uni2 versity,2004.
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动力学主要仿真软件
车辆动力学主要仿真软件 I960年，美国通用汽车公司研制了动力学软件DYNA主要解决多自由度 无约束的机械系统的动力学问题，进行车辆的“质量一弹簧一阻尼”模型分析。作为第一代计算机辅助设计系统的代表，对于解决具有约束的机械系统的动力学问题，工作量依然巨大，而且没有提供求解静力学和运动学问题的简便形式。 随着多体动力学的谨生和发展，机械系统运动学和动力学软件同时得到了迅速的发展。1973年，美国密西根大学的N.Orlandeo和，研制的ADAM 软件，能够简单分析二维和三维、开环或闭环机构的运动学、动力学问题，侧重于解决复杂系统的动力学问题，并应用GEAR刚性积分算法，采用稀疏矩阵技术提高计算效率° 1977年，美国Iowa大学在，研究了广义坐标分类、奇异值分解等算法并编制了DADS软件，能够顺利解决柔性体、反馈元件的空间机构运动学和动力学问题。随后，人们在机械系统动力学、运动学的分析软件中加入了一些功能模块，使其可以包含柔性体、控制器等特殊元件的机械系统。 德国航天局DLF早在20世纪70年代，Willi Kort tm教授领导的团队就开始从事MBS软件的开发，先后使用的MBS软件有Fadyna (1977)、MEDYNA1984),以及最终享誉业界的SIMPAC( 1990).随着计算机硬件和数值积分技术的迅速发展，以及欧洲航空航天事业需求的增长，DLR决定停止开发基于频域求解技术的MED YN软件，并致力于基于时域数值积分技术的发展。1985年由DLR开发的相对坐标系递归算法的SIMPACI软件问世，并很快应用到欧洲航空航天工业，掀起了多体动力学领域的一次算法革命。 同时，DLR首次在SIMPAC嗽件中将多刚体动力学和有限元分析技术结合起来，开创了多体系统动力学由多刚体向刚柔混合系统的发展。另外，由于SIMPACI算法技术的优势，成功地将控制系统和多体计算技术结合起来，发
法学虚拟仿真教学软件(系统)推荐
法学虚拟仿真教学软件（系统）推荐 虚拟仿真实验教学是指依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通讯等信息技术，构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，让学生在虚拟环境中开展实验，达到教学大纲所要求的教学效果的一种实验教学模式。对于传统的文科性法学专业而言，技术信息的快速发展也带来了一定的发展机遇和挑战。如何通过更为丰富的手段强化法学专业学生的实战能力，提高实务经验是摆在每个法学专业院校面前的十分严峻的任务。通过虚拟仿真技术手段，不仅可以有效改变传统教学所带来的机械、抽象和程式化的教学效果，同时借助于软件技术手段形成的具有自主知识产权的虚拟实验项目，将为本院校的综合教学和科研实力带来更高的发展平台。 教育部要求各高校应将建设和使用虚拟仿真实验教学项目作为推进完善现有实践教学体系、提高实验教学质量的重要举措。加大对实验教学队伍的培养培训，着力提升信息技术与实验教学深度融合的意识、使用信息技术改造传统实验教学项目的能力和水平。根据实验教学计划和实际情况，在坚持“能实不虚”的基础上加大虚拟仿真实验教学项目建设力度，探索线上线下教学相结合的新型实验教学模式。加强对虚拟仿真实验教学项目应用管理，建立健全适应网络化学习的实验教学成绩考核评价指标体系，促进实验教学质量稳步提高。 教育部的总体规划，引导了法学专业虚拟仿真实验项目建设的方向，也为各高校开展法学虚拟仿真实验项目建设带来了发展契机。但是毋庸置疑，如何建设适合本学校本专业特色的虚拟仿真实验项目，教育部并没有提供可行的蓝本和具体路径。例如选择什么形式的虚拟仿真实验项目课题？如何吸收和发挥本校的专业优势和特色？选择哪一个切入点进行虚拟仿真实验项目设计？相关的硬件需要哪些指标性要求？如何选择适用配套的软件？如何将动画或3D技术嵌入到具体的虚拟仿真实验项目？为了实现本公司面向各大高校提供法学专业教学服务的宗旨，本公司结合多年来与各大高校的合作经验，认真研究了法学专业建设虚拟仿真实验项目的可行性模式以及相关的硬件和软件建设方法，为本公司服务用户提供具有一定参考意义的法学虚拟仿真实验项目设计方案。 杭州法源软件开发有限公司是业界良好的高校教学软件和解决方案供应商，专注法学专业；是目前法学领域内专业成熟的法学实践教学软件研发团队；凭借
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According to the New's second Law, we can get the equation: 2 )()(221211mg z z c z z k z m --+-=???? 221212)()(z k mg z z c z z k z m w +-----=? ??? 0)()()()(222111222111=-++--+-++--+? ? ? ? ? ? ? ?w w w w z L z k z L z k z L z c z L z c z m χχχχ 0)()()()(2222111122221111=-++----++---? ? ? ? ? ? ? ?w w w w z L z L k z L z L k z L z L c z L z L c J χχχχχ d w w w w Q z L z k z L z c z m ,111111111)()(-=------? ? ? ? ?χχ d w w w w Q z L z k z L z c z m ,222222222)()(-=-+--+-? ????χχ When there is no excitation we can get the equation: 2)()(221211mg z z c z z k z m --+-=???? 2 21212)()(z k mg z z c z z k z m w +-----=? ??? Then we substitude the data into the equation, we write a procedure to simulate the system: Date: ???? ?? ??? ??==?==?===MN/m 0.10k m 25.1s/m kN 0.20MN/m 0.1m kg 3020kg 2100kg 3250w 2l c k I m m by w b
汽车直线制动仿真计算与优化
传统制动系统的建模及仿真优化 1.1 汽车直线制动仿真计算理论基础 汽车直线制动时，对两轮接地点分别取距（图1-1），可得地面法向反作用力为 1()g z G b zh F L += （1-1） 2()g z G a zh F L -= （1-2） 式中，j z g =，1z F 、2z F 分别为路面对前后车轮的法向作用力；G 为汽车重量；a 、b 分别为质心至前后轴的距离；j 为汽车减速度；g h 为汽车质心高度；L 为汽车的轴距。 汽车理论制动力分配关系为 1(2)2r f g Gb F F h =+ （1-3） 式中，r F 为汽车后轴制动力；f F 为汽车前轴制动力。 1.1.1 制动力分配比 制动力分配比β为 f f r F F F β=+ （1-4） 1.1.2 直线制动的最佳制动力分配 设汽车前轮刚要抱死或者汽车前、后轮同时刚要抱死的减速度为du zg dt =，则 1u G du F Gz g dt ββ== 式中，z 为制动强度。 根据汽车理论，可知前、后轴的利用附着系数为 1()f g z b zh L β?=+ （1-5） (1)1()r g z a zh L β?-=- （1-6） 前后轴的附着效率为 f f g b L E h L ?β= - （1-7）
(1)r r g a L E h L ?β=-+ （1-8） 由于后轮先抱死容易发生后轴侧滑，是一种不稳定工况，故r f ψ??≤≤，由式（1-5）和式（1-6）可以得出制动力分配比的极限关系为 min min 1g g h h a b L Iz L Iz ??β??????+-≤≤+ ? ????? （1-9） 式中，min z 为整车应达到的最小制动强度。 利用不等式（1-9），可以确定0.2()0.8?≤≤湿滑路面（干燥路面） 的极限条件下，满载工况制动力分配比的允许范围。 1.2 优化设计 1.2.1 设计变量 将制动力分配比β作为设计变量，根据车辆制动系统设计经验可以取初值为00.4x =。 1.2.2 目标函数 附着系数在制动强度（z=0.2~0.8）范围内，应尽可能接近防止车轮抱死需要的附着系数，此时地面的附着条件发挥得越充分，汽车轴间制动力分配越好。在实际设计时，可以分别在满载与空载的利用附着系数与制动强度的差值平方和前乘以相应的权值。所以，当制动强度z 在0.2~0.8范围变化时，根据汽车满载时前轴和后轴的实际附着系数，利用曲线与理想曲线间差值平方和为最小建立目标函数，即 0.8220.2min ()()()f r z F z z β??=??= -+-??∑ （6-10） 1.2.3 约束条件 由于汽车在任何载荷情况下都要满足ECE 制动法规要求，根据ECE 制动法规和GB 12676—1999《汽车制动系统 结构、性能和试验方法》，对汽车制动力分配要求如下所述。 对于?=0.2~0.8之间的各种车辆，要求制动强度为 z ≥0.1+0.85(?-0.2) 当z>0.2时，有 10.070.85f z c ?+??=- ??? 当0.3 油电混合动力汽车详解 【汽车探索详解】如今节能减排已经成为一件很热门的事同时也是一件很重要的事，大到胡爷爷和奥巴马碰面都要谈。而对于汽车领域来说，同样也很热门，各个厂家都在竭尽所能的推出各种环保汽车。为汽车寻找代替能源，降低油耗甚至实现零油耗零排放，已经成为每一家车企的目标。 但在这乊前，油电混合动力系统显然更有实际意义。下面我们将为大家简单介绍混合动力系统的分类和简单工作原理，以及如今各个厂家的混合动力代表车型。 1.目前兲于油电混合动力汽车有很的说法，微混合、轻度混合动力、重混合动力、插入式混合动力等等，汽车探索为您解读它们分别是什么意思。 2.为您介绍混合动力汽车的发动机有什么特色，所用的电池有哪几种。 混合动力汽车由来已久，可能您会觉得难以置信，混合动力汽车已经有了上百年的历史。大名鼎鼎的费迪南德·保时捷在上世纪末就为一家名为Jacob Lohner的公司开发出一款油电混合动力汽车，甚至造出了四驱版本。 Lohner-Porsche的四驱车型 Lohner-Porsche的赛车型号 美国专利局兲于“Mixed Drive for Autovehicles”的专利 如果您有机会查一查美国专利局那些被尘封的资料，会惊奇的发现今年的3月2日距美国的第一个混合动力汽车专利已经过去了整整一个世纪！1909年，身在比利时的德国人Henri Pieper取得了一项名为“Mixed Drive for Autovehicles”的专利。 分类：目前主要以并联、混联为主，按混合度分类的说法也很常见 现代的混合动力汽车是仍上世纪90年代末才开始逐渐发展起来的。按照其工作斱式，大体上可以分为串联、并联和混联三种。 串联式：已经被淘汰 简单地说，串联式混合动力汽车的工作斱式就是用传统发动机直接通过发电机为电池充电，然后完全由电动机提供的动力驱动汽车。其目的在于使发动机长时间保持在最佳工作状态，仍而达到减排的效果。这种斱式的好处是发动机可以不受行驶状态的影响，一直处于最佳工作状态，对于改善排放大有好处，但转换效率偏低。这种斱式由于局限比较多，目前已不多见。丰田曾经将这种斱式应用在考斯特上，并迚行了批量生产。 汽车智能制动系统的数学建模与MATLAB仿真 摘要 本文主要以汽车制动为研究对象，通过分析车辆动力学模型、轮胎模型、制动系统模型和控制系统模型，从而获得汽车的智能制动系统的数学模型，然后在Matlab/Simulink中建立各个模型的子系统，并将他们组装成汽车的智能制动系统的Simulink仿真模型。本文中汽车智能制动系统的控制方法采用了模糊神经网络优化的PID控制，没有选用传统的逻辑门限方法。本文利用汽车智能制动系统的Simulink仿真模型，研究了在不同路面上智能制动系统对汽车制动性能的影响。 关键词：智能制动系统；Simulink仿真；控制方法；滑移率；模糊神经网络 Abstract: Key: 绪论 汽车安全系统主要分为两个方面，一是主动安全系统，另外一方面是被动安全系统。所谓主动安全，就是避免事故的发生，主动安全性的好坏决定了汽车发生事故的概率；而被动安全则是在发生事故时汽车对车内成员的保护或对被撞车辆或行人的保护，被动安全性的好坏主要决定了事故后车内成员的受伤严重程度。汽车制动系统就是汽车行驶的一个非常重要的主动安全系统，其性能的好坏对汽车的行驶安全有着重要的影响。 汽车的制动性是指汽车行驶时能在短距离内停车且维持行驶方向稳定性和在下长坡时能维持一定车速的能力。汽车的制动性主要由制动效能、制动效能的恒定性和制动时汽车的方向稳定性三方面来评价。汽车防抱制动系统(ABS)是一种主动安全装置，它从防止制动过程中车轮抱死的角度出发，避免车辆后轮侧滑和前轮丧失转向能力，提高车辆对地面附着能力的利用率，从而达到改善车辆制动稳定性、操纵性和缩短制动距离等目的。 目前，ABS开发模式有传统实车开发和基于计算机仿真两种。在传统ABS开发模式中，ABS 控制规律依靠大量实车道路试验，不但需要大量人力、物力、而且开发周期较长。通常确定的控制参数只适用于某一具体车型，互换性不好，开发出的ABS产品在装到其他车型上时，需要再次进行道路试验，延长了开发周期、增加了成本。但是随着计算机技术的快速发展，利用计算机仿真模拟车辆制动过程，探索控制方法，已成为可能。基于计算机仿真的ABS开发，把实车实验安排到开发最后阶段，绝大部分工作通过计算机仿真完成，缩短了开发时间， 制动系统建模、仿真及A B S控制器设计 目录 1. 动力学建模........................................................................................ - 0 - 2. 分段线性的轮胎模型 ....................................................................... - 0 - 3. 控制算法............................................................................................ - 1 - 4. 仿真流程及参数输入 ....................................................................... - 1 - 5. 实例分析............................................................................................ - 2 - 6. MATLAB 仿真过程.......................................................................... - 3 - 6.1.逻辑门限值控制器................................................................... - 3 - 6.2.模糊控制器............................................................................... - 7 - 6.2.1模糊控制器设计............................................................. - 7 - 6.2.2模糊控制matlab仿真过程 ............................................ - 8 - 6.3.PID控制器 ............................................................................. - 13 - 企业营运管理仿真模拟教学软件T O P B O S S简介Last revision on 21 December 2020 企业营运管理仿真模拟教学软件(TOP-BOSS)简介 如何让学生缩小所学营销理论与实务间的诸多差距； 如何让学生学会进行市场调查、信息收集、市场预测及市场分析； 如何让学生学会在企业不同部门、岗位之间的工作协调能力与沟通技巧； 如何让学生亲身感受现实环境中竞争的残酷性和科学有效管理的重要性； 如何让学生理解评估内部资源与透彻分析外部环境对制订战略的重要影响； 如何让学生能就各种不同的营销案例进行分析、研究并写出高质量的报告； 如何让学生客观的看到自己的优势与不足，懂得理性的去选择职业和岗位。 BOSS仿真模拟教学软件会给出所有答案： 1. 项目内容： 企业营运管理仿真模拟教学软件(简称TOP- BOSS软件),是在参照世界各名牌大学的管理类学科的实验教学模式，累积了30多位优秀教授们的智慧结晶，吸收各方面的管理类学科教学实践经验，研究开发的专门用于企业管理、市场营销、生产运作、财务管理、战略决策等课程教学的仿真博弈模拟软件，本软件在近20年的完善和升级之后，已经相当成熟，在台湾、香港、新加坡等地的一些大学应用受到了普遍的好评。2003年后软件在浙江大学、山东大学、四川大学、西南财经大学、成都理工大学、南京大学、河海大学、南京理工大学、南京航空航天大学、哈尔滨工程大学、哈尔滨商业大学、郑州轻工业学院等50多所院校的使用引起了教师和学生的极大兴趣。 BOSS软件是由六个学生组成企业中总经理、企划、生产、采购、销售、财务经理这样一支经营团队，从事各自的经营与决策，每个企业在老师设定的宏观和微观经营环境里，与其它企业进行竞争，以一个季度为一个周期，最多可连续做到16个周期（四 电动汽车空调系统 、电动汽车空调系统 全球气候变暖、大气污染以及能源成本高涨等问题日趋严峻，汽车作为环境污染和能源消耗的主要来源之一，其节能减排问题受到了越来越广泛的重视，各国政府和汽车企业均将节能环保当作未来汽车技术发展的指导方向，这样节能环保的电动也就应运而生。电动汽车是集汽车技术、电子及计算机技术、电化学技术、能源与新材料技术于一体的高新技术产品，与普通内燃机汽车相比，具有无污染、噪声低及节省石油资源的特点。基于以上电动汽车的特点，它极有可能成为人类新一代的清洁环保交通工具，它的推广普及具有不可估量的重要意义。 电动汽车的出现也为电动汽车空调的研究开发提出了新的课题与挑战。汽车空调的功能就是把车厢内的温度、湿度、空气清洁度及空气流动性保持在使人感觉舒适的状态。在各种气候环境条件下，电动汽车车厢内应保持舒适状态，以提供舒适的驾驶和乘坐环境。另外，拥有一套节能高效的空调系统对电动汽车开拓市场也起到至关重要的作用。因此，在开发研制电动汽车同时, 必然也要对其配套的空调系统进行开发与研制。 对于目前传统燃油汽车空调系统，制冷主要采用发动机驱动的蒸汽压缩式制冷系统进行降温，而制热主要采用燃油发动机产生的余热。而对于电动汽车中的纯电动汽车以及燃料电池汽车来说，没有发动机作为空调压缩机的动力源，也不能提供作为汽车空调冬天制热用的热源，因此无法直接采用传统汽车空调系统的解决方案；对于混合动力车型来说，发动机的控制方式多样，故空调压缩机也不能采用发动机直接驱动的方案。综合以上原因，在电动汽车的开发过程中，必须研究适合电动汽车使用的新型空调系统。对于电动汽车来说，车上拥有高压直流电源，因此，采用电动热泵型空调系统，压缩机采用电机直接驱动，成为电动汽车可行的解决方案。 、电动汽车空调的特点 电动汽车空调与普通空调装置相比，电动汽车空调装置以及车内环境主要有以下特点：八、、? 1)汽车空调系统安装在运动的车辆上，要承受剧烈而频繁的振动与冲击，要求电动汽车 目录 1. 动力学建模....................................................................................... - 1 - 2. 分段线性的轮胎模型 ...................................................................... - 1 - 3. 控制算法........................................................................................... - 2 - 4. 仿真流程及参数输入 ...................................................................... - 2 - 5. 实例分析........................................................................................... - 3 - 6. MATLAB 仿真过程......................................................................... - 3 - 6.1.逻辑门限值控制器 ................................................................... - 3 - 6.2.模糊控制器 ............................................................................... - 7 - 6.2.1模糊控制器设计 .............................................................. - 7 - 6.2.2模糊控制matlab仿真过程 ............................................. - 8 - 6.3.PID控制器.............................................................................. - 12 - 产品介绍 火电虚拟仿真实验教学系统以实际电站设计资料为原型，运用虚拟现实技术模拟电厂环境和操作过程，实现了“三维虚拟电站+DCS中控室”二位一体的全面仿真系统。利用特效、交互、文字、语音等手段，使学生可以在虚拟电站中了解设备和系统的布局及流程，同时也采用图形化数字模型建模方式，创建遵循能量等守恒关系的涉及热动、控制、电气等专业领域的机理数字模型。支持DCS 操作，提供二维三维互联互通机制，为学生提供从设备环境到启动操作、系统原理、事故安全等全方位的教学环境。 产品列表 1000MW超超临界电站虚拟仿真实验教学系统 CFB( 循环流化床) 锅炉虚拟仿真教学系统 300MW亚临界电站虚拟仿真实验教学系统 垃圾焚烧电站 产品特点 1.不但有数值( DCS) ，还有三维的模拟。 2.三维场景可以部分代替学生的认识实习. 3.分系统可以在复杂的场景中单独演示，利于学习. 4.巡检模拟形象逼真，从路线选择开始，涵盖了现场的巡检全过程，此外加入了安全学习，职位介绍，相关知识考核等模块。 5.现场无法看到的内容结构可以在软件上看到。 6.在三维场景当中可以用特效逼真地模拟出设备以及系统的工作原理。 7.教师可以在软件中自由修改文字、视频、图片等。 300WM软件主要界面 教学与实训内容 电厂概貌以电厂三维场景为原型介绍整个电厂原理，学生能够迅速获得电厂整体性认识。 安全培训“安全第一，预防为主”，软件汇集各大电厂的事故，提供从业人员安全意识。 电厂认识设备的原理展示，拆装，系统的原理展示、搭建。 运行与操作由底层数学模型支撑，对设备进行交互操作，观察工质流动和现象。 事故与处理通过相应的操作或特定的工况出发事故现象并展示相应的处理过程。 巡检实训设备的巡检点、巡检标准、巡检方式等方面、高度真实地还原了现场巡检过程 1000WM巡检界面 文献综述 1．汽车空调系统的组成与工作原理 1。1．汽车空调系统的组成 （1)制冷系统：对车内空气或外部进入车内的新鲜空气进行冷却，来实现降低车内温度的目的.f2)通风系统:通风系统一般分为自然通风和强制通风。自然通风是利用汽车行驶时，根据车外所产生的风压不同在适当的地方开设出风口和进风口来实现通风换气：强制通风是采用鼓风机强制外气进入的方式。(3)空气净化系统:空气净化系统是由空气过滤器、出风口等组成。(4)控制系统:控制系统主要由电气元件、真空管路和操纵系统组成. 1。2．汽车空调系统的工作原理 汽车空调的基本原理与通常的制冷原理基本一致。利用水的蒸发、冷凝过程，通过外界输入功达到制冷目的.当然一般空调的涵义乃是包括冷气、暖气、空气净化三个内容，本文仅就主要部分一一制冷这一环节加以展开。从蒸发器来的低压制冷剂气体被吸入压缩机气缸后．经压缩变成相对高温高压气体。然后进入冷凝器.经冷却后变成相对高压、常温液体．再经过膨胀阈降温降压后成为相对低温低压液体，该液体在蒸发器中蒸发吸热汽化后再被吸人压缩机进行压缩。如此不断循环。则冷风得以源源不断地被送入车厢，由此获得致冷功效。 2．汽车空调系统的技术创新 2。1．压缩机 压缩机是汽车制冷系统的心脏．是推动制冷剂在制冷系统中不断循环的动力源．变排量压缩机还起着根据复合大小调节制冷剂循环量的作用，其动力来源于汽车主发动机或辅发动机.压缩机的设计正朝着减少重量和体积、降低噪音和增加振动稳定性的方向发展.目前周外压缩机仍以斜板式、旋叶式和漩涡式压缩机为主。为减少离合器频繁闭合产生的嗓音和获得更佳的控制效果，外部控制式变排量压缩机逐渐成为世界车用空调压缩机的主导方向．它具有结构紧凑、重量轻和节省能源的优点。以日本电装DENSO 的变排量压缩机为例。它采用了树脂离合器．体积小，质量轻。而其中的新型控制阀能实现扭矩的估计和控制。另外，随着世界各国的环保意识的不断加强,电动压缩机也得到了进一步的发展。它能满足混合燃料电池车用空调的需要。DANFoSS。DENSO，ZEXEL 等国际性公司已进人二氧化碳压缩机小批量生产阶段.同时在节能方面。日本电装公司开发的～种外部电控变排量压缩机．排量叮从0-100％之间变化．压缩机的开停可完全不受离合器控制。因而这种压缩机取消r电磁离合器，使机组重量大为减轻。 汽车空调非常有潜力的压缩机-数码涡旋式压缩机数码涡旋式压缩机突出的优点是具有“轴向柔性"这一独特的性能，这可使定涡旋盘在轴向上有少量位移，使定涡旋盘与动涡旋盘之间始终用最佳力共同加载，实现无级的能量调节,非常适合汽车空调使用。数码涡旋压缩机工作原理是:压缩机容量是通过涡旋盘的周期性啮合与脱开来改变的。当外部电磁阀关闭时，数码涡旋象标准型压缩机一样工作，容量达到100％。当外 汽车混合动力新架构：双电机全功能混合动力系统全解析 随着地球环境每况愈下，新能源汽车行业蒸蒸日上，全球汽车企业纷纷推出各种新能源汽车，最近大众、通用、本田、宝马以及比亚迪、吉利等也纷纷推出混动车型，可以说混动进入了百家争鸣的时代，发展混合动力汽车的动力系统主要趋势。前提是选择性发展的基于这些新能源技术有着高效的能耗管理系统，尤其是代表中小型车新能源发展趋势的混连式技术。 混联式技术需要精细化的能耗管理，将发动机更长时间维持在高效率区间运转，以及高效、充分的回收减速和制动的能量。混联式装置包含了串联式和并联式的特点。混合动力的出现就是把发动机低负荷工况下的剩余能量储存在电池里，然后在车辆运行在高负荷工况时通过电机释放出来，从而实现发动机尽可能多的在高效工况下运行，达到降低油耗、节能减排的初衷。对于混合动力汽车来说，离合器、变速器、传动轴、差速器都是必不可少的，而这些部件不但重量不轻、让车辆的结构更为复杂，同时零部件越多存在故障率高的问题。在混动技术从丰田的混动是靠单排行星轮开始，雄霸混合动力汽车十多年，丰田只采用了一个行星齿轮组，现弱混合动力系统是将电机与曲轴直接连接，这种系统也意味着无法纯电动行驶，弊端是发动机和电动机无法保证同时在最佳工况时工作。本田的混动就是串联+发动机直驱加上离合器，这套机构的原理倒为简单，粗暴复杂化，仅仅是在传统发动机和传统变速箱之间埋一个电机的做法肯定是不够的。而通用的混动技术则是集合了两家之所长但又相对复杂。它是由两组电机、两组行星轮和三组离合器组成。主要有四种动力输出方式，纯电动模式（低负荷工况），混合驱动模式（常规行驶），混合驱动模式（中高速），制动发电模式（减速刹车）。一直都是用的两个行星系齿轮，并辅以三个离合器。听上去很复杂，其实也真的复杂。 对于插电式混合动力确认为新能源车汽车可通过电网获取电能充电具有高效节能、排放低、续航里程长等优点而成为各大汽车公司研发的热点，被视为目前最具有应用前景的新能源汽车，这个可从电网获取电能充电，虽然只是这么一点简单的改变，传统混合动力汽 基于MAT LAB 的汽车制动系统 3 设计与分析软件开发 孙益民(上汽汽车工程研究院 【摘要】根据整车制动系统开发需要, 利用MAT LAB 平台开发了汽车制动系统的设计和性能仿真软件。 该软件用户界面和模块化设计方法可有效缩短开发时间, 提高设计效率。并以上汽赛宝车为例, 对该软件的可行性进行了验证。 【主题词】制动系汽车设计 统分成两个小闭环系统, 使设计人员更加容易把 1引言 制动性能是衡量汽车主动安全性的主要指标。如何在较短的开发周期内设计性能良好的制动系统一直是各汽车公司争相解决的课题。 本文拟根据公司产品开发工作需要, 利用现有MA T LAB 软件平台, 建立一套面向设计工程师, 易于调试的制动开发系统, 实现良好的人机互动, 以提高设计效率、缩短产品开发周期。 握各参数对整体性能的影响, 使调试更具针对性。 其具体实施过程如图1所示。 3软件开发 与图1所示的制动系统方案设计流程对应, 软件开发也按照整车参数输入、预演及主要参数确定, 其他参数确定和生成方案报告4个步骤实现。3. 1车辆参数输入 根据整车产品的定位、配置及总布置方案得出空载和满载两种条件下的整车质量、前后轴荷分配、质心高度, 轮胎规格及额定最高车速。以便获取理想的前后轴制动力分配及应急制动所需面临的极限工况。 3. 2预演及主要参数确定 在获取车辆参数后, 设计人员需根据整车参数进行制动系的设计, 软件利用MAT LAB 的G U I 工具箱建立如图2所示调试界面。左侧为各主要参数, 右侧为4组制动效能仿真曲线, 从曲线可以查看给定主要参数下的制动力分配、同步附着系数、管路压力分配、路面附着系数利用率随路况的变化曲线, 及利用附着系数与国标和法规的符合现制动器选型、性能尺寸调节, 查看液压比例阀、感载比例阀、射线阀等多种调压工况的制动效能, 并通过观察了 2汽车制动系统方案设计流程的优化 从整车开发角度, 制动系统的开发流程主要包括系统方案设计、产品开发和试验验证三大环节。制动系统的方案设计主要包含结构选型、参数选择、性能仿真与评估, 方案确定4个环节。以前, 制动系统设计软件都是在完成整个流程后, 根据仿真结果对初始设计参数修正。因此, 设计人员往往要反复多次方可获得良好的设计效果, 而且, 在调试过程中, 一些参数在特定情况下的相互影响不易在调试中发现, 调试的尺度很难把握。 本文将整车设计流程划分为两个阶段:主要参数的预演和确定、其他参数的预演和参数确定。即根据模块化设计思想, 将原来一个闭环设计系 收稿日期:2004-12-27 3本文为上海市汽车工程学会2004年(第11届学术年会优秀论文。 混合动力车空调系统的整体布置 摘要：对于新一代的环保型汽车，混和动力电动车，由于其本身动力较小，所以能够提供给压缩机的动力十分有限。因此拥有一套节能高效、性能可靠的空调系统对混合动力汽车很有必要。本文首先对汽车空调进行了简要的介绍，然后通过各种客车空调系统的布置特点分析，对混和动力电动车空调系统的选型进行探讨。 关键词：汽车空调设计选型混合动力 近年来，能源和环保问题成为汽车技术发展的焦点，也成为影响汽车业发展的关键因素，各种替代能源的出现，为汽车空调业提出了新的课题与挑战。对于新一代的环保型汽车，如电动、混合动力、燃料电池和其它的低排放车辆，由于本身动力远小于传统动力车辆，能够提供给空调系统的动力极为有限。因此必须通过提高汽车空调系统的效率来减轻汽车的动力负担。纯电动汽车受其关键技术影响在短期内难于实现重大突破，在应用上受到限制；混合动力电动汽车将是最有可能和最快实现市场化的新车型。混合动力车属于电动汽车，采用传统的内燃机和电动机共同作为动力源。混合动力系统的最大特点是油、电发动机的互补工作模式。这使得混合动力车在单一工况或遇到堵车时的油耗和排放等要远远低于内燃机驱动的车，可达到节省燃料50%，排放下降约80%。而与纯电动车、燃料电池电动车两种电动车相比，混合动力车在续行里程、动力性能、使用方便性等方面具有一定优势，所以更具商业价值和量产可能。未来新型空调系统的开发必须适应汽车新技术的变化。 1、一般汽车空调的布置及分类 按驱动压缩机的动力源的不同，客车空调系统可分为独立式和非独立式两大类。其中，独立式又可细分为底部分置式、整体式、顶置式和内置式；非独立式又可细分为内置式和顶置式。 1.1 独立式 独立式空调采用辅助发动机作动力源，其最大特点是制冷效果不受汽车行驶速度的影响，但空调系统的体积和质量较大，布置较复杂，制造与使用成本较高。独立底部分置式空调的动力机组与制冷装置分置两侧，分别独立的与车架连接。这种空调系统主要适用于发动机后置、的大中型客车，多安装在前、后轴之间。这种形式轴荷分配合理并且安装较方便，不影响整车外观造型，但是送风管路较长，增加了送风阻力并且低地板客车无法布置。动力源由辅助发动机和压缩机组成一体，可根据客车的实际情况布置，安装位置比较灵活，车型适用性强。但由于动力机组要占用较大的空间，不利于低地板城市客车的布置，影响了其在城市客车中的使用。独立整体式空调是把辅助发动机、压缩机、蒸发器和冷凝器通过传动轴、皮带、管道组合成一个整体，并全部装配到一个机架上。这种空调系统各部件没有任何形式的组合和可变性，安装位置不灵活。由于现代城市客车多采 HEV（Hybrid-Electric Vehicle）—混合动力装置 定义 HEV（Hybrid-Electric Vehicle）—混合动力装置。混合动力就是指汽车使用汽油驱动和电力驱动两种驱动方式，优点在于车辆启动和停止时，只靠发电机带动，不达到一定速度，发动机就不工作，因此，便能使发动机一直保持在最佳工况状态，动力性好，排放量很低，而且电能的来源都是发动机，只需加油即可。 分类 混合动力汽车的关键是混合动力系统，它的性能直接关系到混合动力汽车整车性能。经过十多年的发展，混合动力系统总成已从原来发动机与电机离散结构向发动机电机和变速箱一体化结构发展，即集成化混合动力总成系统。混合动力总成以动力传输路线分类，可分为串联式、并联式和混联式等三种。 串联式动力：串联式动力由发动机、发电机和电动机三部分动力总成组成，它们之间用串联方式组成SHEV动力单元系统，发动机驱动发电机发电，电能通过控制器输送到电池或电动机，由电动机通过变速机构驱动汽车。小负荷时由电池驱动电动机驱动车轮，大负荷时由发动机带动发电机发电驱动电动机。当车辆处于启动、加速、爬坡工况况时，发动机、电动机组和电池组共同向电动机提供电能；当电动车处于低速、滑行、怠速的工况时，则由电池组驱动电动机，当电池组缺电时则由发动机-发电机组向电池组充电。串联式结构适用于城市内频繁起步和低速运行工况，可以将发动机调整在最佳工况点附近稳定运转，通过调整电池和电动机的输出来达到调整车速的目的。使发动机避免了怠速和低速运转的工况，从而提高了发动机的效率，减少了废气排放。但是它的缺点是能量几经转换，机械效率较低。 并联式动力：并联式装置的发动机和电动机共同驱动汽车，发动机与电动机分属两套系统，可以分别独立地向汽车传动系提供扭矩，在不同的路面上既可以共同驱动又可以单独驱动。当汽车加速爬坡时，电动机和发动机能够同时向传动机构提供动力，一旦汽车车速达到巡航速度，汽车将仅仅依靠发动机维持该速度。电动机既可以作电动机又可以作发电机使用，又称为电动－发电机组。由于没有单独的发电机，发动机可以直接通过传动机构驱动车轮，这种装置更接近传统的汽车驱动系统，机械效率损耗与普通汽车差不多，得到比较广泛的应用。 混联式动力：混联式装置包含了串联式和并联式的特点。动力系统包括发动机、发电机和电动机，根据助力装置不同，它又分为发动机为主和 !汽车动力学发展历史简介 汽车动力学是伴随着汽车的出现而发展起来的 一门专业学科。人们很早就认识到“$%&’()*+”转向和应用弹性悬架可使乘客感到更加舒适等基本原 理［,］，但那只是一种感性的认识。在各国学者的不懈 努力下，这门学科逐渐发展成熟。-’.’/在,00#年1)’%23举行的题为“车辆平顺性和操纵稳定性”的会议上发表的论文，对,00"年以前汽车动力学的发 展做了较为全面的总结［ !］，见表,。近年来汽车动力学又有了进一步发展，大量的高水平学术论文和经典的汽车动力学专著相继被发表，而且开发出许多专为汽车动力学研究建立模型的软件，如美国密西根大学开发的$456%*(、$45678)等商业软件。汽车是一复杂的连续体系统，要想对其进行动力特性的预测和优化需建立经合理简化的抽象汽车模型，以达到缩短产品开发周期、保证整车性能指标和降低产品成本的目的。 "汽车动力学模型的发展 汽车动力学从严格意义上来讲包括对一切与车 辆系统相关运动的研究，然而最为核心的是平顺性和操纵稳定性这两大领域，一般认为平顺性主要研究影响车身的垂向跳跃、俯仰、侧倾振动的因素，而操纵稳定性主要研究车辆的横向、横摆和侧倾运动。建模时一般假设平顺性和操纵稳定性之间无偶合关系。 "#!汽车平顺性模型 在汽车平顺性的早期研究阶段，限于当时数学、 力学理论、计算手段及试验方法，把系统简化成集中质量—弹簧—阻尼模型，如图,所示。 图,整车集中质量—弹簧—阻尼模型 此类模型一般先以函数的形式给出其动能!和势能"以及表达系统阻尼性质的物理量耗散能 !的表达式： 【摘要】汽车动力学包括对一切与车辆系统相关运动的研究，其最核心的是平顺性和操纵稳定性这两大领域。在简要说明了汽车动力学发展过程的基础上介绍了平顺性和操纵稳定性两大领域的模型发展过程。平顺性模型主要经过集中质量—弹簧—阻尼模型、有限元模型和动态子结构模型阶段；而操纵稳定性模型从低自由度线性模型、非线性多自由度模型发展到多体模型。最后提出了汽车动力学仿真模型的发展动向。 主题词：汽车动力学模型发展 中图分类号：9:;,<,文献标识码：$ 文章编号：,"""=#>"#（!""#）"!=""",=": $%&%’()*%+,(-.%/01’%$2+3*0140*5’3,0(+6(7%’ ?2*+.@’8A?2*+.B8+.2*8AC48D*8/8+AB8*D6+.E’8 （B8/8+9+8F’(785G ） 【89:,;31,】H’28%/’IG+*)8%7754I8’7*//)6F’)’+57(’/’F*+556F’28%/’7G75’)*+I 857%6(’8752’5J6E8’/I76E (8I’K *L8/85G *+I 2*+I/8+.75*L8/85G<1+52’M*M’(AI’F’/6M8+.M(6%’776E )6I’/76E F’28%/’(8I’*L8/85G *+I 2*+I/8+.75*L8/85G *(’8+K 5(6I4%’I *E5’(I’F’/6M)’+5%64(7’6E F’28%/’IG+*)8%78778)M/G 8+5(6I4%’I油电混合动力汽车详解 (1)
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