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基于先進(jìn)車輛和排氣能量回收技術(shù)的重型混合動力汽車動力系統(tǒng)分析

對未來先進(jìn)重型載貨車的燃油經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了模擬分析，分析空氣阻力系數(shù)、滾動阻力系數(shù)的變化對燃油經(jīng)濟(jì)性的影響，以及利用基于有機(jī)朗肯循環(huán)的余熱回收技術(shù)和混合動力技術(shù)對燃油經(jīng)濟(jì)性的影響。

建立了重型載貨車的仿真模型，整體結(jié)構(gòu)包含混合動力組件和余熱回收系統(tǒng)。余熱回收系統(tǒng)采用了機(jī)械余熱回收系統(tǒng)和電氣余熱回收系統(tǒng)兩種，并假設(shè)當(dāng)發(fā)動機(jī)功率超過100kW或達(dá)到峰值功率時，余熱回收系統(tǒng)才被激活并開始工作。由于余熱回收系統(tǒng)所捕獲的能量與電機(jī)功率大小和電池尺寸有關(guān)，因而選取了100、200、300、400kW 4種不同功率的電機(jī)。

模擬時，由于目前還沒有針對重型載貨車設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)工況，給出了兩種不同的循環(huán)工況：第1種循環(huán)工況幾乎沒有起動和制動的行駛狀態(tài)，巡航速度不變；第2種循環(huán)工況有明顯的制動加速過程，且以兩個巡航速度行駛。模擬巡航速度為65km/h，行駛時間約1500h。通過改變空氣阻力系數(shù)和滾動阻力系數(shù)，以及配備不同的余熱回收系統(tǒng)和電機(jī)進(jìn)行模擬，仿真結(jié)果如下。①與滾動阻力系數(shù)相比，空氣阻力系數(shù)的變化對燃油經(jīng)濟(jì)性的影響更大。隨著空氣阻力系數(shù)的降低，余熱回收系統(tǒng)的優(yōu)勢也在降低，這是由于空氣阻力系數(shù)降低使重型載貨車行駛所需要的功率也降低，因而產(chǎn)生的余熱較少，使回收的能量也較少。②選擇300kW和400kW的電機(jī)對余熱回收系統(tǒng)的影響沒有太大變化。電機(jī)功率大小會影響余熱回收系統(tǒng)的能量回收，但功率超過一定數(shù)值時，其對余熱回收系統(tǒng)的影響將不再變化。③電氣余熱回收系統(tǒng)對余熱回收的效果比機(jī)械余熱回收系統(tǒng)好。④若在重型載貨車上采用混合動力驅(qū)動系統(tǒng)和電氣余熱回收系統(tǒng)，與普通的重型載貨車相比每年約節(jié)約3182～5455L的燃油，約節(jié)約了10%燃料消耗。

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

編譯：王祥