混合動力汽車動力傳動系統(tǒng)方案設計

華北水利水電大學碩士學位論文緒論混合動力工程研究的背景及意義汽車的高速發(fā)展經歷了一個循序漸進的過程，它背負著人類科技夢想，凝固著人類智慧。從工業(yè)化到如今的水準，汽車領域一直保持著強勁的活力，占據一定市場占比。在其中，科技水平發(fā)展與市場的需求息息相關。因而，汽車的品質獲得了飛躍性的提升。從最開始的運送作用到今天，滿足大家的使用需求，因為家庭需要具備。汽車普及化程度和技術實力已經成為國家地區(qū)智能化程度指標，但汽車在給人們帶來便利的前提下，也伴隨著比較嚴重的能源和環(huán)境污染問題，2015年中國原油、成品油批發(fā)、壓縮天然氣在內的原油凈出口量為3.43億多噸，同比增加7.4%。原油凈出口量占中石油消耗量比例（進口依存度）為2014年的62.0%至63.5%，創(chuàng)出當年的最高紀錄。依據國際能源廳公開發(fā)表報告，預測分析從目前到2030年，全球能源供應的年均增長率有望突破3%上下。在其中，中國會耗費全世界20%的供應，僅小于美國現(xiàn)階段的市場份額。汽車在耗費極大能源與此同時，也會帶來比較嚴重世界環(huán)境破壞難題。在國際范圍內，全國各大城市都面臨不一樣程度的汽車排放污染。據美國提供的材料表明，機動車尾氣環(huán)境污染占城市大氣污染量63%，城市公共交通大城市所產生的噪聲污染占80%。汽車行車過程中產生的有機廢氣、噪聲和工地揚塵導致了很嚴重的環(huán)境污染，嚴重影響了身體健康。應對汽車產生的能源和環(huán)境污染問題，環(huán)保節(jié)能和環(huán)保也成為社會關注的重點。能源危機、空氣污染和全球氣候變暖是世界上汽車工業(yè)生產所面臨的光榮任務。各國政府和工業(yè)界明確提出并從容應對分別的領域產品規(guī)劃方案，維持汽車產業(yè)發(fā)展規(guī)劃與活力競爭能力。新能源技術汽車越來越受汽車工業(yè)生產的高度重視，變成21新世紀汽車產業(yè)發(fā)展熱門話題?；旌蟿恿﹄妱邮狡囋谝欢ǔ潭壬嫌屑冸妱榆嚻嚭蛡鹘y(tǒng)汽車有效配對的結合體，既保留了傳統(tǒng)式汽車續(xù)航里程長的優(yōu)勢，又能夠降低汽車的耗油量和廢氣排放，在一定程度上減輕了大氣污染問題。因而，混合動力工程項目受到廣大汽車生產商的高度關注，并被普遍商業(yè)化的。混合動力工程項目主要有兩種之上不同種類的推動源：燃氣輪機和電機，或是燃氣輪機和氫燃料電池?；旌蟿恿こ添椖渴且话闫嚭图冸妱榆嚻嚨挠行诤希ぷ鞣绞接腥N。汽車發(fā)動機單獨驅動、電機單獨驅動或發(fā)動機電機的混合驅動。從而，可以應對不同的運行情況[5]。在全車性能方面，電機和柴油發(fā)動機是混合動力電動式汽車的關鍵部件，由別的機械部件所組成的傳動系統(tǒng)直接決定著整車的底盤配備，與此同時也影響著車身的加速性能和廢氣排放。因為驅動力構件與機械部件的配對和配置構造差異很大，在開發(fā)混合動力電動式汽車時，需要結合汽車底盤配備構造驅動力傳動系統(tǒng)的特征，依據總體目標車子的使用需求和道路駕駛狀況，制訂最理想的傳動系統(tǒng)，根據挑選最好核心部件，完成全車驅動力必須把帝陵更大化。將有機廢氣保持在最低限度，能夠為以后的探索開發(fā)積淀一定積累的經驗。在我國，因為汽車領域起步較晚，混合動力電動式汽車的開發(fā)落后?；旌蟿恿﹄妱邮狡囼寗恿鲃酉到y(tǒng)策略的科學研究大多數處在理論基礎研究環(huán)節(jié)，還沒有達到上市商業(yè)服務水準，和國外混合動力技術相對比，在我國的技術水平也有較大差距。現(xiàn)階段比較常見的并接混合動力系統(tǒng)有轉速比耦合式、扭矩耦合式，變速箱分成前置和后置，依據電機和燃氣輪機配備的不一樣，有雙軸和兩軸式。在其中，這類驅動方式中最常見的是兩軸式轉速比耦合式。顯而易見，由于我們國家的混合動力技術性，為了促進在我國混合動力新項目產業(yè)化發(fā)展和成長，開展混合動力電動式汽車驅動力傳動系統(tǒng)策略的科學研究，把握混合動力新項目的關鍵技術，在我國也是有自主開發(fā)水平。國內外研究現(xiàn)狀19世紀初，英國和法國對電力機車進行了研究，1881年，世界上第一臺電動汽車出現(xiàn)在法國巴黎大街上。1899年，美國生產的電動汽車約占全部生產車輛的63%，在隨后的15年中，電動汽車的年產量最高美國有5000輛汽車。在這個世界上油田數量巨大，傳統(tǒng)的燃料機械獲得了絕對的商業(yè)優(yōu)勢。在現(xiàn)代電動車輛技術方面，美國和日本以及歐洲、法國和英國在這一過程中發(fā)揮了主導作用。1997年，日本豐田公司生產了“普銳斯”混合動力工程，于2006年進入中國市場。2008年以來石油價格持續(xù)上漲，進一步促使各國政府、學校和生產商更加重視組合能源技術。在最近的國際汽車展覽會上，混合動力工程成為汽車制造商關注和關注的焦點，并展示了汽車公司的技術實力。國內新能源汽車工業(yè)始于21世紀初。吉利、比亞迪、奇瑞等國產汽車在各種車展上展示實力，展示自主研發(fā)的產品、混合動力工程和汽車燃料電池。在驅動系統(tǒng)的布局結構中，汽車的平行混合在這種布局中，它沒有單獨的發(fā)電機，在換向器離合器的作用下，發(fā)動機可以直接傳遞給驅動輪。這種傳動裝置與傳統(tǒng)汽車非常接近，具有近似的傳動效率，因此這種布局被廣泛使用。目前，經過多年的研發(fā)，混合動力電動汽車（蓄電池、電動機、發(fā)電機）的主要零部件技術日趨成熟，針對中國汽車工業(yè)的現(xiàn)狀，開展混合動力工程技術的研發(fā)，商用混合動力工程越來越現(xiàn)實。由于混合動力電動汽車有不同的駕駛模式，混合動力工程需要一個控制系統(tǒng)，可以根據道路狀況和需要切換不同的駕駛模式，因此全車切換控制系統(tǒng)是混合動力工程非常重要的一部分。由于我國面臨著化石能源短缺和日益嚴重的環(huán)境污染問題，開發(fā)混合動力工程減少化石燃料消耗和廢氣排放勢在必行。由此可見，未來汽車工業(yè)的發(fā)展，混合動力技術是主要的研發(fā)方向，混合動力工程將在我國得到長期的發(fā)展?；旌蟿恿こ痰姆诸愐话?，由兩個或幾個單獨推進系統(tǒng)運作的組合新項目能夠被一個或多個驅動機構一同耗費，并實現(xiàn)驅動機構的運動汽車的共同控制。油電混合電動式汽車必須貯存電磁能，把它傳送給電動機，轉化成腳踏式的電池。油電混合電動式汽車既繼承節(jié)能降耗、綠色環(huán)保的優(yōu)點，又融合了傳統(tǒng)式較高能汽車的優(yōu)點，規(guī)避了電動式汽車長里程數行駛的不足，融合了汽車的耗油量性能和排出性能，融合了兩種車子優(yōu)點。不同種類油電混合工程項目的動力傳動系統(tǒng)存在一定的差別，依據傳動裝置關鍵部件的布置方法，混合工程項目可以分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混合，結構和優(yōu)勢如下所示：串聯(lián)式混合動力工程串聯(lián)式動力傳動系統(tǒng)的結構示意圖如下圖1.1所顯示。串聯(lián)式混動車又稱為擴容式電動式汽車，與純電動車汽車對比，由燃氣輪機發(fā)電量。構造包含三個主要部件：發(fā)動機、發(fā)電機組和控制器。發(fā)動機的功效只用于發(fā)電量，不直接驅動車子行駛。當電磁能根據發(fā)電機組傳至電機時，車子根據電機所產生的電磁轉矩行駛。電力工程過過大時，發(fā)電機組能夠給電瓶充電，增加車子行駛間距。在一定實時路況下，車子能夠純電動車行駛，這時發(fā)動機熄火，車子將向大眾零排放。但是，由于這種傳動系統(tǒng)上存在熱傳遞，可能出現(xiàn)一定量的不可避免的能量損失。此外，因為發(fā)動機不直接驅動汽車，因此發(fā)動機在最好辦公區(qū)域工作中，在一定程度上提升了發(fā)動機效率，防止了發(fā)動機在規(guī)模不經濟地區(qū)工作中。圖1.1串聯(lián)式驅動系統(tǒng)簡圖并聯(lián)式混合動力工程并接能量傳送系統(tǒng)的結構如下圖1.2所顯示。與串聯(lián)動力傳動系統(tǒng)對比，該傳動裝置具備發(fā)動機和發(fā)動機2個動力裝置，所以可以在一定前提下一同給予驅動力。有三種性能模式。最先，純電動轉向。比如，在交通繁忙的城市路上，電力能源是很不說需要的。這時根據終止發(fā)動機，還可以在防止噪聲污染的同時實現(xiàn)零排放。次之，發(fā)動機是獨立驅動的。SOC充電電池小于預設值時，車子整體上的發(fā)動機開關電源被斷開，僅由發(fā)動機供電系統(tǒng)。此外，在電池容量外溢的情形下，根據翻轉發(fā)電機組給電池充電，能提高能量使用率。第三，二者一起為全部車子給予能量。當汽車必須大功率時，電池SOC值在相同的范圍內。這時，發(fā)動機和發(fā)動機可以一起驅動汽車。內燃機輸出功率外溢后，多余輸出功率可用于給電池充電。因而，在三種驅動模式中有兩種單獨的驅動系統(tǒng)軟件。傳統(tǒng)內燃機推進系統(tǒng)和發(fā)動機推進系統(tǒng)。兩種能量的功率能夠累加，因而不用高性能的內燃機和發(fā)動機。那樣可以在一定程度上節(jié)省全車成本費，減少車重。圖1.2并聯(lián)式驅動系統(tǒng)簡圖混聯(lián)式混合動力工程混合型的結構相對復雜，結合了串聯(lián)型和并聯(lián)型的優(yōu)點。它可以在串行模式或并行模式下驅動車輛。根據不同的駕駛條件，靈活采用合適的駕駛模式，以提高能效，減少廢氣排放。至于配電，在啟動或交通繁忙的城市地區(qū)，只能使用電池供電。當以高速或大功率行駛時，發(fā)動機用作單獨的電源。如果車輛需要大加速度，可以改變動力模式，發(fā)動機和發(fā)動機的輸出功率可能會重疊。結構圖如圖1.3所示。圖1.3混聯(lián)式驅動系統(tǒng)簡圖因此，混合動力變速器可以更好地適應車輛的駕駛條件。無論是在城市道路上還是在高速公路上，都可以保證油耗和車輛性能。不同形式混合動力工程的特點表1.1不同布置形式特點比較布置形式并聯(lián)式串聯(lián)式混聯(lián)式整車成本比較低低比較低結構復雜程度比較復雜簡單復雜工作模式發(fā)動機單獨驅動，電動機單獨驅動，混合動力驅動電動機單獨驅動發(fā)動機單獨驅動，電動機單獨驅動，發(fā)動機電動機混合驅動，電動機－電動機混合驅動傳動效率比較高比較低比較高動力傳動布置結構發(fā)動機和電動機通過各自的機械傳動系統(tǒng)連接到驅動橋，發(fā)動機采用傳統(tǒng)的機械式連接，布置結構比較復雜核心動力總成之間無機械式連接，在布置上相對自由，發(fā)動機和電動機的尺寸以及質量比較大，常見于大型車輛核心動力總成的尺寸和質量都比較小，結構緊湊，與傳統(tǒng)的汽車的性能最接近，適用于各種類型的車輛排放性能比較低低比較低控制系統(tǒng)難易程度較復雜簡單復雜混合動力工程節(jié)能減排原理運用燃氣輪機、發(fā)電機組、發(fā)動機和電池中間的優(yōu)良配對良好的自動控制系統(tǒng)，混合動力電動式汽車能夠充分運用傳統(tǒng)汽車和純電動車汽車的優(yōu)勢，防止分別的缺陷，混合動力工程是具有代表性的新能源技術混合動力電動式汽車節(jié)能降耗的主要原因是：發(fā)動機工作范疇提升：在傳統(tǒng)車子中，僅有燃氣輪機才能產生驅動力。針對一類發(fā)動機，其性能特性是不變的。可是，在日常安全駕駛中，不同類型的實時路況對發(fā)動機需求與油耗有很大影響。混合動力電動式汽車的發(fā)動機起促進作用。通過合理的管理模式，發(fā)動機還可以在最好工作中范圍之內提供更好的推動力，提升油耗。純電動車安全駕駛：在擁擠的城市路上，傳統(tǒng)汽車在停止和行車的時候會提升油耗和廢氣排放量。在這樣的情況下，混合動力電動式汽車將發(fā)動機作為唯一的驅動力，不但可以完成零排放，還可以提高油耗?？茖W合理的汽車動力系統(tǒng)調節(jié)：混合動力電動式汽車的工業(yè)廢氣、油耗、汽車動力系統(tǒng)調節(jié)起著重要的作用。這包括選擇合適的發(fā)動機和電機的功率、電池電量以及后續(xù)科學合理的控制方法，以搭建最理想的混合動力系統(tǒng)軟件。能源回收：傳統(tǒng)汽車能源利用效率有待提升。針對車輛制動時的制動系統(tǒng)，發(fā)動機能夠翻轉給電瓶充電，完成制動系統(tǒng)動能的回收。和以往車輛對比，這將提高油的耐用性?；旌蟿恿﹄妱悠嚨年P鍵技術混合動力電動汽車的主要優(yōu)勢是集傳統(tǒng)式燃氣輪機汽車和純電動汽車各自的優(yōu)勢，在確保性能前提下，具有較好的耗油量性能。開發(fā)混合動力電動汽車的關鍵技術主要有以下幾個。(1）電池以及智能管理系統(tǒng)電池是混合動力電動汽車的主要構件之一，其性能主要參數直接關系發(fā)動機的功率導出，從而影響整車的耗油量和工業(yè)廢氣。為了能讓混合工程項目在加速和上升具備最高值性能，電池既需要能量密度，還要高的輸出相對密度。此外，電池的電池充電電池循環(huán)次數和操作溫度是決定電池使用壽命的關鍵因素。因而，根據電池自動控制系統(tǒng)實時監(jiān)測電池的充電周期和辦公環(huán)境，精確測算電池用電量，增加電池使用壽命起著至關重要的作用。研發(fā)長壽命、降低成本、高密度的電池已經成為發(fā)展趨勢混合動力工程項目的關鍵技術之一。(2）整車系統(tǒng)和傳統(tǒng)汽車對比，混合動力電動汽車的整個系統(tǒng)更復雜，因為涉及不同類型的科技進步，整車性能得到了更多技術性限定。因而，在優(yōu)化整車系統(tǒng)時，務必綜合考慮多種要素，提升整車性能，降低成本?，F(xiàn)階段，難以明確作為汽車生產技術重要構成部分的燃料系統(tǒng)的最佳總數，無法同時實現(xiàn)燃料系統(tǒng)優(yōu)化。在優(yōu)化策略上，最先選用軟件仿真，然后與試驗緊密結合。模擬仿真軟件通常是ADVISOR，可用作模擬軟件。隨后進行實驗，較為認證和仿真結果。(3）優(yōu)秀車子控制系統(tǒng)在混合動力汽車中的運用伴隨著混合動力電動汽車科學研究的深入，如何把車體可靠性自動控制系統(tǒng)、變速箱驅動控制系統(tǒng)與混合動力電動汽車能量管理系統(tǒng)緊密結合將占有更為重要的探索部位。傳統(tǒng)式汽車與現(xiàn)代全電動汽車的合理調整將導致混合動力工程項目不久的將來更舒適環(huán)保節(jié)能。本論文的主要研究內容本課題研究融合世界各國混合動力工程的探索，全面分析了混合動力工程并聯(lián)傳動系統(tǒng)不一樣工作模式的特征，展開了并聯(lián)混合動力工程傳動裝置策略的設計方案，確認了并聯(lián)安排的原理，涉及并聯(lián)構造的工作中原理和軟件開發(fā)原理以汽車為研究模型，給出了并聯(lián)計劃方案，用并聯(lián)構造敘述各部件主要參數，選擇適合自己的控制方法，融合模擬仿真軟件開展模擬仿真，實現(xiàn)了并聯(lián)混合動力工程關鍵零部件參數整定值。剖析適配性結論，在特性得到保障前提下，認證適配性混合動力電動式汽車能提高耗油量。

并聯(lián)混合動力電動汽車分動箱設計為了把電機和電機的驅動力傳達到驅動軸，必須驅動力聯(lián)軸器，即分動器。并聯(lián)式油電混合工程項目的推動構造分成轉矩離合器、速率離合器、牽引帶離合器三種。不一樣驅動機構的特點如下所示。扭矩耦合式扭矩耦合式裝置原理如圖2.1。圖2.1扭矩耦合裝置原理圖Vout=Vin1/i1+Vin2/i2，Tout=i1·Tin1+i2·Tin2（2.1）其中：T、V為扭矩和速率；in、out為輸入和輸出；i1i2為裝置中輸入1和輸入2的傳動比。由圖中可以看到，電機和電機的驅動力根據扭矩聯(lián)軸器設備連接，組成驅動力傳達到驅動軸。依據驅動軸的總數，聯(lián)軸器分成一個軸和2個扭矩牙嵌式聯(lián)軸器傳動系統(tǒng)。單軸式扭矩耦合傳動該驅動力耦合變速器的特點就是電機轉子與電機輸出端口根據離合器連接，完成電機轉矩與電機轉矩連接，根據傳動導出驅動力。構造計劃方案如下圖2.2所顯示。圖2.2單軸式扭矩耦合動力傳動結構示意圖結構之間的關系滿足下式，Ts=（K·Te+Tm）·Nm=Ne=Ns·K（2.2）其中：Te、Tm、Ts分別為發(fā)動機、電動機和傳動機構輸出扭矩；Ne、Nm.Ns分別為發(fā)動機、電動機和傳動機構的轉速；、K為傳動效率和傳動比。在這種結構下，發(fā)動機、發(fā)動機、變速箱的轉速比處在一定比例，實時路況和時速的改變會影響到它們之間的關聯(lián)。雙軸式扭矩耦合傳動與單軸扭矩聯(lián)軸器對比，電機和電機能通過單獨的驅動力聯(lián)軸器傳動系統(tǒng)將驅動力傳達到聯(lián)軸器?？蚣軋D如下圖2.3所示。圖2.3雙軸式扭矩耦合動力傳動結構示意圖牽引力耦合式這種動力傳動的一個明顯特點是，發(fā)動機和發(fā)動機的驅動力通過其傳動軸傳遞到車輛的前后車輪，發(fā)動機和發(fā)動機沒有機械連接。在混合動力的情況下，發(fā)動機是主要的能源，車輛行駛的零排放可以在純電動模式下實現(xiàn)。與傳統(tǒng)車輛相比，燃油皮帶的布置難以將整車動力分離。然而，與傳統(tǒng)車輛相比，燃油皮帶的布置有明顯的缺點，這也使得很難分離兩個傳動系統(tǒng)的動力。因此，這種類型的能量傳輸很少用于混合動力電動汽車。結構圖如圖2.4所示。圖2.4牽引力耦合動力傳動結構示意圖轉速耦合式工作原理如圖2.5。圖2.5轉速耦合裝置原理圖Vout=Vin1/i1+Vin2/i2，Tout=i1·Tin1+i2·Tin2（2.3）其中，T、V為扭矩和速率；in、out為輸入和輸出；i1、i2為裝置中輸入1和輸入2的傳動比。該傳動機構有兩套獨立的機械傳動裝置。電機和電機分別連接到各自的齒輪機構，然后連接到行星齒輪箱。發(fā)動機通過齒輪箱、離合器和變速箱連接到太陽能變速箱，驅動力通過行星變速箱傳遞到驅動橋。發(fā)動機與行星齒輪架相連。能量分配裝置將電機的驅動力分配給驅動橋和電機。假設設置了控制系統(tǒng)，電機可以根據路況和能源需求為驅動輪提供驅動電源或為電池充電。典型設計圖如圖2.6所示。圖2.6轉速耦合式動力傳動機構簡圖穩(wěn)定運轉時，太陽輪、行星架、齒圈之間的關系為：Nj=·Ns+·NrTj=－（1+ig）·Ts=－·Tr，ig=（2.4）其中，Nj.Ns.Nr分別為行星架、太陽輪、行星輪的轉速，r/min；Tj.Ts、Tr分別為行星架、太陽輪、行星輪的扭矩，N·m；ig為齒圈和太陽輪的傳動比，Zr、Zs為齒圈、太陽輪的齒數，個。通過控制鎖1和鎖2，實現(xiàn)車輛在不同工作模式下的操作。（1）混合動力輸出：鎖止器1和鎖止器2打開，太陽輪和行星輪處于自由狀態(tài)，發(fā)動機和電動機都可以進行動力輸出。此時，Nj=·Ns+·Nr，Tj=－（1+ig）·Ts=－·Tr。（2）電動機單獨輸出：鎖止器1關閉，鎖止器2打開，此時，太陽輪被鎖死，行星輪處于自由狀態(tài)，由電動機提供全部的驅動力。此時，Nj=·Nr，Tj=－·Tr。（3）發(fā)動機單獨輸出：鎖止器1打開，鎖止器2關閉，此時，行星輪被鎖死，太陽輪處于自由狀態(tài)，發(fā)動機單獨驅動車輛行駛。此時，Nj=·Ns，Tj=－（1+ig）·Ts。（4）汽車發(fā)動機對電池充電）鎖1和鎖2打開，太陽光傳動齒輪和行星減速器處于隨意狀態(tài)，電機處于發(fā)電狀態(tài)。這時，發(fā)動機推動力的一部分用以給電池充電，另一部分用以推動汽車行駛。（5）制動：鎖止器1關掉，鎖止器2打開，離合釋放出來，對主動輪增加反方向推動扭矩，發(fā)電機轉動，這時，發(fā)電機處于發(fā)電狀態(tài)，電池充電。傳動方案的選定行星減速器式離合器能使混合動力電動汽車的兩大動力裝置協(xié)同工作。更改汽車發(fā)動機或汽車轉速可以改變汽車轉速，使柴油發(fā)動機在汽柴油提升行業(yè)工作中，從而改變全車耗油量。在相關剖析的前提下，文中選了并聯(lián)式油電混合工程項目的傳動裝置計劃方案，即并聯(lián)式雙軸傳動系統(tǒng)策略和扭矩計劃方案。下面地圖2.7：圖2.7驅動方案簡圖本章小結此章以傳送系統(tǒng)的設計為導向，闡述了各種各樣輸出功率耦合裝置，并簡略闡述了不一樣耦合裝置的特點。聯(lián)軸器裝置分成轉動離合器、轉動離合器、牽引帶離合器。在其中聯(lián)軸器的扭矩泵結構簡易，實際操作方便，原文中聯(lián)軸器裝置為扭矩聯(lián)軸器。從車輛配置的角度看，選用雙軸配備。電機和電機通過自身的轉動軸將推動力傳達到聯(lián)軸器，再傳達到驅動器。這樣就能很容易地分配汽車發(fā)動機的位置和車子整體上的構造。

并聯(lián)混合動力工程核心部件的參數匹配混合動力電動汽車關鍵零部件的配對在車輛的性能、耗油量、性能、廢氣排放的減少等多個方面起著重要的作用。主要部件的參數主要包含電機功率、電機功率、電池電量等。依據整車性能參數和指標值，應用整車基礎理論知識計算相對應零部件參數，剖析整車工況。借助模擬仿真軟件對選定工況展開了深入分析，獲得了理論的理想化工況，并比較了完成一致性可靠性設計的參數?？偝刹考膮灯ヅ淙诤显加涗洠疾炝?015款捷豹轎車的驅動力參數，參考捷豹轎車展開了參數配對測算，使混合工程項目達到下列規(guī)定：表3.1混動汽車設計要求設計要求項目限定條件動力性直線行駛最高車速180km/h百公里的加速時間<15s最大爬坡度30%發(fā)動機參數設計最大速度、最大的爬坡能力和百公里加速是設計發(fā)動機關鍵三個固定不動參數。(1）汽車發(fā)動機達到并接油電混合工程項目最高時速的發(fā)動機輸出功率，需要輸出功率體現(xiàn)為：（3.1）其中：發(fā)動機的最大功率（kW）；傳動效率，對于采用單級主減速器的4*2汽車取90%；重力加速度，取9.8m/s2；滾動阻力系數，取0.0144；空氣阻力系數，取0.3；汽車迎風面積1.9m2；汽車半載時的質量，1600kg。代入最高車速Vmax=180km/h，求得所需功率Pmax1=61.05kW。(2）發(fā)動機滿足并聯(lián)混合動力工程加速時間的發(fā)動機功率，汽車在平直的道路上加速起步，有如下計算公式：（3.2）其中：x為擬合系數，取0.5；V為t時刻的車速；Vm為t時刻的瞬時車速；tm為加速時間。在t時刻汽車的加速度為：（3.3）在加速期間，汽車的功率一直在增大，因此在t時刻的發(fā)動機功率是最大的。所求功率的表達式如下：（3.4）式中：Pmax2為發(fā)動機最大功率kW；傳動效率，對于采用單級主減速器的4*2汽車取90%；-旋轉質量換算系數，1.05；-汽車半載時的質量，1600kg；-重力加速度，取9.8m/s2；-滾動阻力系數，取0.0144；-空氣阻力系數，取0.3；-汽車迎風面積1.9m2；-加速時間12.6s時的速度100km/h。又有：,將t=12.6,x=0.5代入其中的：將以上數據代入式3.4，可得：72.43kW。(3）發(fā)動機滿足并聯(lián)混合動力工程的最大爬坡度的發(fā)動機功率，計算公式如下：（3.5）式中：-發(fā)動機最大功率；-汽車爬坡時穩(wěn)定的速度，取為30km/h；-傳動效率，對于采用單級主減速器的4*2汽車取90%；-汽車滿載質量，1850kg；-重力加速度，取9.8m/s2；-滾動阻力系數，取0.0144；-汽車爬坡度，取30%；-空氣阻力系數，取0.3；-汽車迎風面積1.9m2。代入數據可以求得：35.50kW。綜上所述，發(fā)動機功率應該滿足三種條件，即發(fā)動機功率須滿足以下表達式，，所以，72.43kW。另外通常情況下，并聯(lián)混合動力電動汽車整車有排氣、冷卻等功率損失，一般消耗的功率為10%～20%左右，因此有如下：，Pmax=79.67~86.92kW。綜上所述，發(fā)動機最大功率選擇80kW。發(fā)動機的基本參數如下表。表3.2發(fā)動機參數表最高轉速8000rpm額定功率53kW最大扭矩/轉速135Nm/3800rpm電動機參數設計電機是把電能轉換成機械動能裝置。在油電混合電動式汽車中起著非常重要的作用。他在協(xié)助汽車起步、加快及其降速和制動系統(tǒng)期內能量修復層面充分發(fā)揮。發(fā)動機兼容模式標準：最大程度地降低油耗和整車。運行發(fā)動機的能力較強，可以在最短時間內運行發(fā)動機以達到設置轉速比的發(fā)動機總是會在高效化的范圍內工作中。當其本身給予推動力時，汽車有極強的運行能力?？梢栽诙虝r間內運行汽車，達到一定的速率。1）降低油耗和整車。要降低油耗，要了解電機最高值與整車耗油量之間的關系。通過對比充電電池峰值功率與整車比例關聯(lián)，得到充電電池最高值輸出功率越大，需要充電電池越大，原材料成本越大，相反也是。2）發(fā)動機啟動能力。為了能在規(guī)定時間內使發(fā)動機運行并滿足要求的轉速比，首先需要掌握電機的最高級功率對發(fā)動機轉速比產生的影響。研究發(fā)現(xiàn)，危害啟動時間的參數通常是啟動摩擦力矩。發(fā)動機的最高級功率也嚴重危害發(fā)動機的啟動和汽車的加速性能。汽車發(fā)動機運行越來越快代表著加快性能就越好，但最大輸出功率越大實際效果越小，不可以為了控制整車成本費而過度挑選電動機最高功率。3）電機轉速比。電機的轉速比基本可以分為兩個環(huán)節(jié)。一個是一般電機，另一個是快速電機，以6000rpm分界?？焖匐姍C一般用于混合工程項目推動和100kW以上電機，但兩種電機的原材料成本差別很大。1.電機性能的比較現(xiàn)階段，油電混合電動式汽車常見的電機有溝通交流感應電動機、永磁同步電動機、直流電機、開關磁電式電機。關鍵性能特點如下所示：表3.3電動汽車電動機性能比較表項目交流感應電動機永磁同步電動機直流電動機開關磁阻電動機功率密度一般好差一般力矩轉速性能好好一般好轉速范圍9000~150004000~100004000~6000大于15000最大效率（%）94~9595~9785~89小于90效率（10%負荷時）%79~8590~9280~8778~86易操作性好好最好好可靠性好一般差好結構的堅固性好一般差好尺寸及質量一般，一般小，輕大，重小，輕成本低高比較高比較高控制器成本比3.52.514.5表中的性能參數如功率、轉矩轉速特性、較大高效率、尺寸大小品質等緊密結合，稀土永磁同步電動機與交流感應電動機的優(yōu)勢十分明顯，但稀土永磁同步電動機費用較高。電機的基本參數包含電機的最高級導出、額定輸出、最大轉速和額定值轉速。有關電動機外觀設計特點，在額定值轉速下列轉矩恒定，在額定值轉速之上導出恒定。(1）電機達到并接油電混合工程項目最高車速的電機功率換算如下所示：（3.6）其中：Pmax1為電動機的最大功率（kW）；傳動效率，對于采用單級主減速器的4*2汽車取90%；g重力加速度，取9.8m/s2；fr是滾動阻力系數，取0.0144；CD為空氣阻力系數，取0.3；A為汽車迎風面積1.9m2；ma為汽車半載時的質量，取1600kg；代入最高車速Vmax1=180km/h，求得功率Pmax1=61.05kW。（2）電動機滿足并聯(lián)混合動力工程的最大爬坡度的電動機功率，計算公式如下：（3.7）式中：-發(fā)動機最大功率；-汽車爬坡時穩(wěn)定的速度，取為30km/h；-傳動效率，對于采用單級主減速器的4*2汽車取90%；-汽車滿載質量，1850kg；-重力加速度，取9.8m/s2；-滾動阻力系數，取0.0144；-汽車爬坡度，取為30%；-空氣阻力系數，取0.3；-汽車迎風面積1.9m2。將以上數據代入公式可得：35.50kW。從以上分析中，滿足的最大功率為61kW，電機額定功率與峰值功率的關系：，λ為過載系數，λ=1.5，則：P額=41kW。（3）電動機最高轉速的確定。計算公式為：。式中：r：車輪滾動半徑；：變速器傳動比；：主減速器傳動比；：汽車最高車速，取180km/h。參照捷豹轎車汽車發(fā)動機搜集資料，汽車差速器傳動比為3.94，變速箱傳動比為1.3，車轱轆滾動半徑為300mm，最高車速為180km/h。帶入后電機的最高級轉速為8736r/min，較大時速與電機轉速的95%上下相匹配，因而電機的最高級轉速為：（3.8）（3.9）其中：Tn為額定轉矩；nn為額定轉速。代入數據，得出額定轉速6000r/min，額定轉矩86.4N·m，，最大轉矩為130.5N·m。電動機具體數據如下：表3.4電動機參數表電機類型永磁同步電動機峰值功率61.05kW電機電壓300V峰值轉矩130.5N·m額定功率41kW最高轉速9000r/min蓄電池參數設計對電池的重要基本要求價格低廉，對周圍環(huán)境零污染，能再生。循環(huán)壽命長。具有較大的占比能量，在電流量工作的時候可以確保相對穩(wěn)定的充放電、加快、上坡性能。有著很大的比能，那樣就可以提高續(xù)航了。電池的額定值能量可以用上式算出：（3.10）（3.11）（3.12）純電動車模式中，平均速率50km/h、行車120km所需時間為2.4h，依據式3.11，設置時速所需要的電機導出為4.3kW，依據式3.10，假定電池額定值能量為14.7kWh。因為存有消耗，最終決定的電池額定值能量為15kWh。式中：W——電池額定總能量，kWh；——以速度v行駛時電機功率，kW；——以速度v行駛距離S的時間，h；——行駛距離，km。電池的額定容量Q滿足以下公式：（3.13）式中：——電池額定容量，Ah；——電池電壓，V，取300V；求得Q=50Ah。則電池的具體參數表如下：表3.5電池參數表電池類型鎳氫電池額定容量50Ah額定電壓300V額定能量15kWh傳動系統(tǒng)傳動比參數設計油電混合工程項目動力傳動系統(tǒng)定制的傳動比包含汽車差速器傳動比的確認和變速器齒輪的明確。汽車的最大坡度確定較大齒輪比，汽車的最快行車速度確定最少齒輪比。汽車高速行駛期內，務必使發(fā)電機組在高效率狀態(tài)下工作中。查詢相關信息，將汽車差速器傳動比設為3.941。1.最高擋位的傳動比設計根據汽車理論的：ig=（3.14）式中：Vmax，最高車速km/h；r輪胎半徑取0.3m；nmax發(fā)動機最高轉速rpm；i0主減速器比3.941。據以上得知發(fā)動機的最高轉速為5700rpm，最高車速為180km/h，因此變速箱高檔傳動比為：0.91。2.一檔檔位傳動比設計據汽車理論得知：(3.15)式中：-變速箱的一擋傳動比；-汽車的重量（13500N）；f－汽車和路面的滾動摩擦系數（0.0144）；-汽車所要達到的最大爬坡度，取0.3%；r－輪胎半徑（0.3m）；-發(fā)動機的最大扭矩（160N·m）；-主減速比（3.941）；-從發(fā)動機到車輪的傳動效率，取90%。通過3.15計算得知一擋傳動比為3.455。其他擋位傳動比在3.455和0.91之間匹配，這里不詳細計算。綜上，最高檔傳動比為0.91，一擋傳動比為3.455。分動箱參數設計根據以上變速箱推動力相互連接有轉矩相互連接、牽引帶離合器、速率離合器三種方式.牽引帶離合器的兩大動力裝置推動前橋總成與后橋，能夠實現(xiàn)兩輪驅動和四輪驅動。在這樣的融合方式中，由發(fā)動機驅動發(fā)動機對充電時，需要額外的轉動軸，車子整體上的尺寸大小凈重在空間布局上提升，有可能造成定制的復雜。除此之外，應用速率離合器聯(lián)軸器包含行星傳動和太陽傳動的設計方案。與扭矩聯(lián)軸器對比，此方法繁雜，不是非常簡單的，經久耐用，有利于維護保養(yǎng)。離合器與電機的輸入軸連接，用以關閉電源。因為發(fā)動機的干預由set命令操縱，能控制兩種能量干預機會，完成三種運作模式。因而，在相關前提下，選了扭矩聯(lián)軸器設備?？蚣軋D如下圖3.1所顯示。a表明離合器，b表明發(fā)動機，c表明發(fā)動機。圖3.1扭矩耦合式分動箱簡圖1.驅動運作模式(1）發(fā)動機獨立驅動。離合接入，電機驅動系統(tǒng)軟件被斷開。這時，僅有電機供電系統(tǒng)。(2）電機獨立驅動。離合釋放出來后，自動控制系統(tǒng)運行電機，完成輸出和純電動車驅動。(3）油電混合驅動。緊密連接離合，緊密連接發(fā)動機驅動力，完成油電混合驅動方式。此外，在獨立發(fā)動機驅動模式中，假如發(fā)動機的功率超過全車所需要的輸出功率，則發(fā)動機由變速器驅動并回到，對蓄電池充電。2.齒輪比剖析最先，闡述了電機齒輪箱和輸出軸齒輪箱的齒輪傳動比。在沒有任何發(fā)動機前提下，是一般汽油車，發(fā)動機轉速比根據變速器和轉動軸立即抵達驅動橋減速機。齒輪箱和減速器間的軸速率不會改變，因此齒輪箱設計之比1:1。第二，發(fā)動機做到汽車的動力時長局限在泊車、上坡、加快高速行駛。在各種前提下，必須比較大的轉矩?？墒?，最大發(fā)動機輸出的轉數范疇也較高，因此必須減少發(fā)動機的超強力轉速比。為降低速率并增加轉矩，建議把電機變速器的輸出軸和輸出軸齒輪比為1:2。3.軸承型號選擇水平放置齒輪箱。固定不動轉動軸的滾動軸承關鍵承擔徑向載荷。閱讀文章機械結構設計，挑選角接觸球軸承。4.齒輪參數設計直齒傳動系統(tǒng)與螺旋傳動對比，有著生產制造簡易、成本費用低、用途廣泛等特點，所以選擇直齒傳動系統(tǒng)。在機械結構設計中，挑選4速變速器控制模塊。電機輸出軸和電機輸出軸齒輪模數分別是40和20。輸出軸齒輪模數為40，齒輪壓力角為20，齒寬為30mm。因而，2個傳動輪間的距離為160mm，別的傳動齒輪間的距離為120mm。參數匹配結果綜述通過上述對汽車各參數的設計以及匹配，將混合動力工程的整體參數設計為如下。表3.6混動汽車基本參數表技術項目數值技術項目數值整備質量1350kg最大轉矩轉速3800rpm排量1398ml輪胎規(guī)格175/70R14長*寬*高4487*1700*1470(mm3變速箱五擋手動發(fā)動機最大功率65kW輪胎滾動半徑300mm發(fā)動機最大功率轉速5500rpm滾動阻力系數0.0144最高車速180km/h空氣阻力系數0.3表3.7混動汽車基本參數表迎風面積1.9m2電動機峰值功率/峰值扭矩61.05kW/130.5N·m電動機最高轉速9000rpm電動機電壓300V額定電壓300V額定能量15kWh電池額定容量50Ah電池類型鎳氫電池分動箱齒輪類型直齒輪齒輪模數4壓力角20°齒寬30mm軸承類型深溝球軸承本章小結此章關鍵探討并接油電混合電動式汽車關鍵部件的參數均衡。此章參考設計規(guī)定里的參數和實體模型，運用車輛基礎理論基本知識，測算汽車發(fā)動機、汽車發(fā)動機、電瓶、減速機的參數。調節(jié)參數是車輛仿真模擬不可或缺的一部分。關鍵部件性能參數的響應式是不是確定車輛的性能。

并聯(lián)混合動力電動汽車仿真混合動力工程仿真軟件ADVISOR介紹ADVISOR的全稱高端車輛手機模擬器，指的是高端車輛手機模擬器。它根據MATLAB和Simulink軟件開發(fā)平臺，由美國可再生資源研究室開發(fā)。此軟件能夠快速分析傳統(tǒng)式汽車、油電混合工程項目及全電動式汽車，包含耗油量、輸出功率、工業(yè)廢氣和其他關鍵車輛性能指標值。除此之外，此軟件還可以對客戶界定的車輛模型和模擬仿真對策開展仿真分析。ADVISOR的基本功能如下所示。使車輛拼裝信息內容一致，提升車輛總體性能；汽車動力系統(tǒng)熱傳遞科學研究；通過調整組裝參數來確認不一樣行車循環(huán)系統(tǒng)情況下的消耗量和燃料消耗量的仿真模擬，能夠提升關鍵部件和傳動裝置，得到耗油量和車輛性能[20]。ADVISOR的重要頁面是車輛參數界面和仿真模擬設置頁面，如下圖4.1和4.2所顯示。車輛參數頁面的簡單介紹如下所示。左上角是車輛的入口地區(qū)，表明車輛整體上的主要部件配置。在每個區(qū)域中，雙擊鼠標以回應，并選擇各種各樣電機、電機等部件種類。左下方的圖表顯示了燃料轉化器（汽車發(fā)動機、汽車發(fā)動機、充電電池）和坐標曲線上別的零部件的性能特點）扭矩、轉速比和耗油量，并提供了這種性能特征的形象化主視圖。在右邊的藍色區(qū)域上邊，點擊“載入文檔”按鍵挑選具備不同種類傳動裝置的車輛、純電動車車輛、傳統(tǒng)式車輛、油電混合車輛等。像我們自己的模型設計一樣，挑選表明并接油電混合車輛的并直接默認?！翱刂破髋鋫洹本褪侵缚刂破麈湗嬙?。如果是并行處理，也表示驅動模式為并行處理油電混合。次之，車輛零部件參數的挑選設置。大家可以再選擇發(fā)動機、電池和汽車發(fā)動機，隨后變更它們參數、性能、品質等。發(fā)動機的輸出功率為65KW，電池輸出功率為65KW。點擊繼續(xù)按鍵，進到仿真模擬界面。圖4.1ADVISOR的汽車參數輸入界面圖4.2ADVISOR仿真設置界面HYPERLINK\l_Toc52仿真過程全車仿真模擬主要關注汽車的加速、升高、工業(yè)廢氣和燃料消耗。鍵入每一個關鍵部件的參數，并較為仿真模擬結論，認證參數配對是否可行。整車參數設置在墻上圖4-1所示的車子參數輸入接口中，PARALLEL_defaults_in，即開關電源處在并連接方式，然后點擊parallel作為并接能量傳輸系統(tǒng)軟件配置。根據以上參數，F(xiàn)-C挑選較大發(fā)動機功率為65kW，較大發(fā)動機功率為61kw。設定車子參數能夠得到相應的發(fā)動機和發(fā)動機高效率計劃方案。電機的效率策略的橫坐標表明傳動軸的轉速比，縱坐標表明轉矩。由圖中可以看到，高效率的速率點大約為3200rpm。圖4.3發(fā)動機效率圖圖4.4電動機效率圖循環(huán)工況設置以美國的大都市循環(huán)系統(tǒng)工況CYC_UDDS（行車工況圖如下圖4.5所顯示）為例子展開分析，點一下ofcycle，將電池循環(huán)次數設定為10次，再將電池原始SOC值設定為0.7，獲得下列循環(huán)系統(tǒng)工況圖。圖4.5循環(huán)工況圖加速度和坡度設置點擊“加速選擇項”以設定加速度參數，隨后點擊“坡度選擇項”以設定坡度參數。挑選0~60km/h、60～100km/h加速所需的時間、最大加速度、最高時速作為輸出結果，與此同時設定上坡速率30km/h、坡度30%。如圖所示設定頁面。圖4.6加速度參數設置圖4.7坡度參數設置仿真結果在設置好相應的參數后，點擊RUN，進行仿真，得到如下界面。圖4.8仿真結果1）整車汽柴油耗費結論輸出接口仿真模擬所得到的整車燃料消耗結論如下圖4.9所示。結論提出了全部仿真模擬循環(huán)系統(tǒng)汽車的總汽柴油消耗量、等效電路車用汽油消耗量整個周而復始地行駛間距，仿真模擬結論符合要求。圖4.9整車燃油消耗圖2）加快和上坡試驗結果輸出接口加快和上坡試驗結果如下圖4.11所示，并接油電混合工程項目百公里期為13.9s，許可的較大爬坡能力為30%，達到驅動力設計要點。圖4.10加速與爬坡試驗結果3）充電電池運行狀態(tài)由圖4.8的仿真模擬過程的數據圖表中可以看到，鋰電池組的動作狀態(tài)遭受不同類型的SOC初值產生的影響。將SOC初值設為0.7就是為了在觀察鋰電池組電池充電動作與此同時，減少下降至平衡狀態(tài)的時間也，汽車行駛一段時間后SOC下降至0.64上下，以后維持穩(wěn)定數值。從本圖得知，在周而復始的初期階段，汽車處在提速情況，以相對較高的時速行駛，所以對電力的要求非常大，根據蓄電池放電將電能轉換為機械動能，充電電池負載情況減少，到行駛后半部，汽車轉為這時，根據降速制動系統(tǒng)回收處理動能向蓄電池充電，電池SOC值保持在0.62~0.64，相對穩(wěn)定4）整車廢氣結論輸出接口整車排出性能如下圖4.12所示，與現(xiàn)行標準汽車領域環(huán)保標準對比，整車排出性能明顯下降，達到節(jié)能降耗規(guī)定。圖4.11整車排放性能圖本章小結此章簡要介紹了模擬仿真軟件ADVISOR，制定了相對應的參數后，依據美國大城市情況對整車開展模擬仿真，得到并接油電混合電動式汽車一百公里汽柴油消耗量為6.6L，與傳統(tǒng)1.4L排氣量汽車對比，油耗降低12%，節(jié)油效果顯著，同時動力性指標和尾氣排放指標達到要求，符合設計的最初要求。

全文總結與展望主要完成工作(1）本畢業(yè)論文以并聯(lián)混合動力工程項目驅動力傳動系統(tǒng)的設計成核心，從混合動力工程項目發(fā)展史上闡述了世界各國混合動力汽車探索的現(xiàn)況，提出了混合動力電動式汽車這個概念，即兩種以上能量轉換裝置。儲能技術是汽車的驅動程序源，在其中最少有一種能夠提供電能的車子，闡述了混合動力汽車的種類，具備串聯(lián)式、并聯(lián)式、混合三種節(jié)能降耗原理和技術特性。(2）因為并聯(lián)混合動力汽車有兩種單獨的推動源，必須把兩個推動力合并的機器耦合設備，又稱為分動器。常見的就是扭矩耦合式、轉速比耦合式及驅動力耦合式，原文中簡要介紹了各自特性，現(xiàn)階段運用最普遍的是轉速比耦合式，該方案已經成熟，能夠完成對扭矩的分派。因而文中最終選定兩軸式并聯(lián)混合動力配備方式，運用轉速比耦合式行星齒輪傳動分動器耦合推動力。(3）混合動力汽車各總成中間的有效配對確定全車特性。原文中對設計的傳動系統(tǒng)策略的混合動力汽車全車主要參數展開了配對，關鍵部件構件有汽車發(fā)動機、電機、電池和傳動系統(tǒng)的齒輪傳動比。通過計算所得到的信息是為了能下一次仿真模擬而制作出來的。(4）闡