汽车机械类外文翻译汉译分解.doc
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1、在混合动力车上系统选择动力传动系统结构和部件尺寸的方法Jonas Hellgren 和 Bengt Jacobson机械和车辆设计, Chalmers 科技大学版权 2000 汽车工程协会摘要 节约能源和制造较少污染性能的汽车, 变成越来越紧急的主题。 一个原因就是世界上对快速的运输要求正在增加, 全球变暖的危险是一个事实。 混合动力汽车(HV:s) 被提出作为环境友好的候选者超过传统的车辆。 时下,有各种各样的不同类型的混合车和成分集合体,理论上, 用无限多的方法限制在规定的尺寸。 没有的简单答案如何做到在一个混合车辆上选择动力传动系统结构而且按规定尺寸安排各组成部分。 这篇文章描述一个方法
2、,动力传动系统综合(DS),有系统地呈现了如何根据具体的要求和条件选择一个适当的动力传动系统。 具体示例:要求是驱动循环和在自由行驶区,条件是考虑燃料价格,污染交税和贴现率。最适当的动力传动系统被定义为最具有花费效果的。总成本被定义为以下的总和:组成物的成本,燃料成本,外部能源的成本和污染的成本。遗传基因运算法则被当做一最佳化方法二个主要类型的动力传动系统在同一情况下比较研究, 一个具有柴油机和自动传动系统的传统公共汽车和一个具有不同类型的初级动力源(柴油机或者燃料电池)和储能装置(超级电容或 NiMH 电池)的串联混合动力公共汽车。DS 提供合理的答案但是需要更进一步确认和发展。 得出的结论
3、是最适当的动力传动系统结构非常依赖要求,条件和当前的技术,也就是 HV : s 只是在特别的环境下比传统的较好的车辆。关键字: 混合的动力传动系统,可供选择的动力传动系统,动力传动系统,动力传动系统结构,混合动力汽车,驱动系统, 混合动力电动汽车 ,组成物,结构,涂上胶水,遗传基因的运算法则,最佳化,模拟。介绍为什么使用混合动力汽车混合动力汽车(HV:s) 有减少燃料消耗和发散的潜能,由于全球变暖和地方污染的影响,这已经是紧急的议题。 气候研究结果被呈现在 1, 指出CO2的排放主要来源是车辆运输。 混合动力的潜能是下列事实的结果:刹车能量的回收是可能的, 引擎在一最佳的点工作是可能的,自由行
4、驶区域能被引进,运用电能成为可能(停顿时可以充电)。混合的驱动系统的一个主要的缺点是花费巨大, 如果可以采用的先进技术被采用的话。不同类型的混合动力汽车分类混合动力汽车最通常的方法是采用串联和并联混合动力汽车的定义。 在串联混合动力汽车中, 来自主动力源(PPU)的所有能量在到达车轮之前都被转化成另外一种形式的能量。在并联的结构中, 引擎扭矩的一部份直接作用在车轮上。 但是这一命名法不总是容易采用因为一些动力传动系统结构既不是清楚的串联也不是并联。 在HV中能量能被几种方式转换和储存: 机械的,水力的,电力的,空气的等等。大部分测试和有前途的方法是电力,如此的混合动力汽车叫做混合动力电动汽车。
5、不同的动力传动结构被进一步描述在2。方法的目标许多模拟工具被采用去深入研究现有的动力传动系统结构。动力传动系统综合方法的目的是根据要求,条件和现有的技术, 去自动地去选用最具有花费效果的个体(有限定好控制策略的动力传动系统)。这将会使在采用有利的混合的驱动系统条件下的监测成为可能的. 具体例子是要求是驱动循环和在自由行驶区,条件是考虑燃料价格,污染交税和贴现率。 图 1. 要求和条件变换到推荐的个体 DS 的另一个目的是支持汽车设计者, 举例来说就是为发动机提供一个合适的尺寸或者决定在不同的条件下该如何控制引擎(不是很明显如果HEV被考虑).相似研究被呈现在 3-8. DS是比较接近自然的,
6、也就是结果不是限定好的该如何设计一辆汽车 , 而是更多一个指引方针。在这篇文章被提到的案例研究中,下列各项动力传动系统结构的类型将会被比较: 一传统的由柴油机和自动变速机构的公共汽车和一串联的HEV。串联的HEV也有或者柴油机或者燃料电池作为PPU,或者超级电容或者NiMH 电池作为储能装置。DS能够延伸到包括其他混合类型和较多的组成物变化。选择驱动系统所用方法的描述研究的目的是用一种公平的方法比较不同的动力传动系统结构。 一些可能组成部件(比如PPU)的尺寸需要去评估。还有不同的控制策略需要被评估。这尤其给出了很多组成去比较。 一简单的快速的评估就变的很需要了。 图 2 描述了DS通常是如何
7、工作的。 一个动力传动系统被具体的动力传动系统结构所限定, 举例来说就是具有柴油机和超级电容的串联HEV和它的重要的组成物的尺寸。 一种动力传动系统定义的例子是串联的HEV,被一个200公斤重的柴油机和一个2000公斤重的超级电容所驱动。对于每一种类型的动力传动系统结构,不同类型的个体,通过改变其组成部分的尺寸和采用不同的控制策略而自动的被生成和评估。最后,有确定动力传动系统结构和控制策略的个体被呈现。 图 2. DS 通常情况下如何工作的,评估在很大程度上采用动态模拟和成本计算,成本重量在成本计算中被描述。最佳化方法遗传基因运算法则作为最佳化方法被选择, 米契尔 9 更进一步描述遗传基因的运
8、算法则。选择遗传基因的运算法则的理由是:.因为汽车性能和成本之间没有直接关系,组要一个没有等级限制的方法。.如果一些动力传动系统结构较好,它应该早就被发现。.优秀的个体被储存和再使用,也就是说在不同的环境下有竞争力。.遗传基因运算法则和并联(超级)计算机适合的很好,它在较多的动力传动系统时可能被应用。这个方法的主要缺点是很难知道最优的方法是否真正被找到,但是我们应该从思想上认识到这样的最优化化方法是决定性的,由于很多因数被评估。通常来说,遗传基因运算法则是以进化论为基础的:适者生存,繁荣。图3描述了在多数情况下的最优化方法。应用这种方法,一个汽车被动力传动系统和控制策略所限定。图18展示了最优
9、化方法是如何发展的。下列的属性被考虑在内:结构类型,PPU的质量,存储器的质量,放电状态(SOC)的变化,策略类型。对于一辆传统的汽车,只有PPU的质量是相关的。 图3:大范围内遗传基因运算法则的工作原理评估成本计算为了评估一个个体,下列目标功能需要考虑:其中:comp 组成部件成本 fuel 燃料成本exl 外部能量成本 pollution 污染成本Wc,Wf,We和Wp 上述成本比重 n 负荷数目,每一个负荷是驱动循环的一部分ri 负荷的反应,车辆控制的负荷取1,不能控制取0.1具有最低成本的个体是最合适的。当计算组成部件成本时,资本价格,充电的影响和磨损(如果有存储器)也要考虑在内。通过
10、定义Wc,Wf,We和Wp来改变利润成本。一般Wc,Wf,We和Wp被设定为1,也就是说总成本被考虑在内。成本的计算被进一步描述在Appendix4。负载模拟评估的基础是动态模拟。原则是在时间域内运行系统,动态模拟正常地使用一般的数字整合方法,适用于任何的工程学的问题,比如 Runga Kutta 方法。 一特殊化方法在这一个工作中被发展: 负载模拟。驱动循环被划分为多个负载,负载举例来说1秒内从0到80km/h的一个加速度。 被提出的模拟方法把负载作为一个整体来考虑。 在正常的动态模拟方面,如此的过程将被划分为好多步,每一步0.1一1秒。使用一个特殊的模拟方法是很可能得到计算时间,这对我们的
11、目的是决定性的。 比较长时间步骤的使用也使控制策略的描述变成更简单。如此先进的模拟方法的原则被显示在图 4 中。图 4. 评估如何在大范围内被运行。状态变化表示为x,负载为lc,反馈为r,信息info(比如燃料消耗)和最终价值最后被展现。一个负载与下列的量一起定义: 恒定加速度, 初速度, 恒定坡路斜度和时间。 在一个负载中,力被假定为线性地变化。 这将会带来必须在载荷的始点和终点计算力的大小。这在图 7 中被举例。 优点是非常快速的计算, 大约 快1000 秒。 缺点是预测失去精度。在模拟加速度案例中,在一个载荷作用下的行驶距离的误差趋近5%,而如果速度是常数的话,不会产生误差。在载荷的起点
12、和终点状态改变时也就是力的状态发生变化,误差就会发生。需要注明的是误差取决于汽车质量(参照图5)也就是说不同的动力传动系统结构会被平等的对待。图5也展现出载荷模拟对于较重的汽车来说更精确。图6展现了在理论速度和实际速度之间的差别。实际的速度是加在车底盘模型上的线性动力作用的结果位移误差 =100%*(实际位移-理论位移)/实际位移。图表以车底盘模型为基础,稍后描述,其中Cd*A=0.8m2(对于上面图表描述 图 5. 不同速度和变速下由于汽车质量所引起的位移误差较轻的汽车, 比如轿车)和 Cd*A =3.5(对于下面图表描述较重的汽车,比如公共汽车). 初速度表示为 v0 ,速度变化为 del
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