【摘 要】
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混合动力技术是重型商用车（以下简称重卡）面对日益严苛的排放法规限制、环境保护需求和运输行业高效节能的运输需求的有效解决方案。当前我国混合动力重卡的发展处于起步阶段,重卡混合动力系统的设计问题显得尤为重要。通过优化设计从成本和节油效果上对不同典型方案进行深入比较,找出混合动力系统各关键设计参数的取值趋势和范围对我国混合动力重卡的发展具有指导意义。本文围绕某一重型半挂牵引车进行不同构型方案的优化设计与
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混合动力技术是重型商用车（以下简称重卡）面对日益严苛的排放法规限制、环境保护需求和运输行业高效节能的运输需求的有效解决方案。当前我国混合动力重卡的发展处于起步阶段,重卡混合动力系统的设计问题显得尤为重要。通过优化设计从成本和节油效果上对不同典型方案进行深入比较,找出混合动力系统各关键设计参数的取值趋势和范围对我国混合动力重卡的发展具有指导意义。本文围绕某一重型半挂牵引车进行不同构型方案的优化设计与对比分析,主要内容包括:（1）进行重卡混合动力系统构型拓扑分析。首先出于节约成本的考虑,本文采用有限个数的部件进行拓扑生成并将拓扑生成问题描述为约束满足问题;然后有序完整地列写约束条件并利用回溯法搜索可行解;最后对搜索得到的构型拓扑从成本、系统复杂度、功能实用性等方面进行定性分析筛选,确定以P2、P3、EVT三种构型作为后续进一步优化设计的研究对象。（2）为了提高优化效率本文选择后向建模方法对混合动力系统进行建模。分别建立了发动机、电机、电池、变速器与主减速器、行星齿轮机构及整车模型。通过与商用Cruise软件前向仿真计算结果进行对比验证了本文后向模型的准确性。（3）针对重卡混合动力系统制定基于规则的控制策略,在大大减少计算量的同时保证实现近似全局动态规划（Dynamic Programming,DP）的油耗效果。制定了各模式下换挡策略和动力源工作点控制规则,并针对重卡所应用发动机效率很高的特点分析得到了发动机功率直接驱动相比驱动并发电方式更经济的结论;然后制定了基本的模式切换规则;最后通过对比不同构型不同参数下DP计算结果与基于规则策略结果证明所提出的能量管理策略的有效性。（4）进行了P2、P3、EVT三种构型的优化设计,得到关于部件成本和燃油成本的Pareto解集。针对三种构型分别分析了各设计变量对部件成本和燃油成本的影响,找出优化设计结果中各设计参数的取值趋势和范围。最后对三种构型从成本和燃油经济性两个角度进行了对比分析。
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