混合動(dòng)力平臺(tái)-龍膽

一、方案討論1.1

簡(jiǎn)介基于前兩章的設(shè)計(jì)目標(biāo)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案設(shè)定如下：圖1

混動(dòng)結(jié)構(gòu)圖該混動(dòng)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：1、4個(gè)檔位的變比可以根據(jù)所選用的發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)和整車參數(shù)獨(dú)立設(shè)計(jì)；2、包含了純?nèi)加汀⒓冸妱?dòng)、增程、中速混動(dòng)、高速混動(dòng)、能量回收、駐車發(fā)電等全部混動(dòng)所需的工況；3、可實(shí)現(xiàn)無動(dòng)力中斷換擋；4、可實(shí)現(xiàn)電池淺放電原則；5、通過P1實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)精確調(diào)速；6、離合器工作于無摩擦開合模式；7、可模擬發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)；8、可實(shí)現(xiàn)兩電機(jī)縱向布置；1.2

運(yùn)行過程說明1.2.1

發(fā)動(dòng)機(jī)功率路徑圖2

發(fā)動(dòng)機(jī)功率路徑1.2.2

電機(jī)功率路徑圖3

電機(jī)功率路徑1.2.3

外特性分析圖4

發(fā)動(dòng)機(jī)外特性1、外特性曲線；2、最佳燃油消耗率線；3、發(fā)電機(jī)參與曲線；4、發(fā)電機(jī)外特性曲線。1.2.4

整車特性分析圖5

整車特性1.3

可行性討論該方案的可行性主要有：1、三軸結(jié)構(gòu)有利于電機(jī)的布置；2、可設(shè)置獨(dú)立的液壓系統(tǒng)，便于換擋機(jī)構(gòu)的設(shè)置；3、換擋機(jī)構(gòu)成熟且普及，易于國(guó)產(chǎn)化；4、P1電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)集成，P3電機(jī)與變速機(jī)構(gòu)集成，會(huì)縮短橫向距離；5、雙電機(jī)控制器、壓縮機(jī)控制器、油泵控制器集成、進(jìn)一步縮減空間；6、油路系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)，可能會(huì)更合理。二、深混驅(qū)動(dòng)平臺(tái)——龍膽2.1

基本原理依據(jù)預(yù)定方案開發(fā)混動(dòng)平臺(tái)‘龍膽’，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下：圖6

混動(dòng)平臺(tái)——龍膽該平臺(tái)具備如下特點(diǎn)：1、P1+ICE形成可調(diào)速發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，通過單向離合器利用轉(zhuǎn)差完成ICE側(cè)檔位換擋；2、P3實(shí)現(xiàn)低速驅(qū)動(dòng)，利用電機(jī)可調(diào)速原理完成換擋動(dòng)作；3、利用雙動(dòng)力源交錯(cuò)驅(qū)動(dòng)完成無動(dòng)力中斷換擋；4、利用三動(dòng)力源疊加扭矩完成（A）高加速性；5、利用P3側(cè)一檔變比和P3扭矩完成（B）大爬坡度；6、利用ICE側(cè)一檔變比實(shí)現(xiàn)（C）系統(tǒng)可達(dá)最高車速；7、利用ICE側(cè)二檔變比實(shí)現(xiàn)（D）高速路況最佳燃油經(jīng)濟(jì)性；8、P3側(cè)二擋變比支持P3可達(dá)最高車速，P1與發(fā)動(dòng)機(jī)等速，從而P3可選低速電機(jī)，從而保證整體性價(jià)比；9、P1轉(zhuǎn)子與ICE飛輪合一，減低了空間需求與整體價(jià)格成本；10、單向離合器與齒輪合并，減小了空間需求。2.2

試驗(yàn)車型數(shù)據(jù)表1

試驗(yàn)整車參數(shù)車型***整備質(zhì)量（Kg）1440滿載質(zhì)量（Kg）1820轉(zhuǎn)動(dòng)慣量系數(shù)1.1空氣阻力系數(shù)0.28迎風(fēng)面積（m2）2.58車輪滾動(dòng)半徑（m）0.3452.3

動(dòng)力系統(tǒng)布置混動(dòng)系統(tǒng)在整車上的布置如下圖：圖7

整車搭載動(dòng)力平臺(tái)龍膽說明如下：1、P1電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)集成；2、P1電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)含彈性減震器及花鍵套；3、P3電機(jī)前置，合理使用整車縱向空間；4、P3電機(jī)前置支持平臺(tái)功率可配置，用外側(cè)對(duì)齊，使得P1和P3都有足夠的擴(kuò)展空間；5、各變比可以按整車需求自由改變。2.4

平臺(tái)特性之爬坡度爬坡度的實(shí)現(xiàn)靠P3電機(jī)的最大扭矩和電機(jī)側(cè)一檔變比唯一確定，因此在系統(tǒng)中可以不受其他設(shè)計(jì)因素干擾而獨(dú)立設(shè)計(jì)，因此該平臺(tái)可以獲得用戶所需要的任意爬坡度。圖8

功率路徑2.5

平臺(tái)特性之持續(xù)最高車速持續(xù)最高車速取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性最高轉(zhuǎn)速和ICE側(cè)一檔變比。只有一個(gè)變比適合能夠得到的最高車速，因此該平臺(tái)設(shè)置ICE側(cè)一檔變比來得到該系統(tǒng)能夠達(dá)到的最高車速。圖9

功率路徑2.6

平臺(tái)特性之最佳中高速燃油經(jīng)濟(jì)性ICE側(cè)二擋變比完成最佳中高速燃油經(jīng)濟(jì)性的實(shí)現(xiàn)。圖10

功率路徑下圖為該檔位下，發(fā)動(dòng)機(jī)的高效區(qū)重合在90~130Km/h車速的零坡度（平路）阻力曲線上。圖11

整車阻力曲線2.7

平臺(tái)特性之廣譜電機(jī)適配P3電機(jī)側(cè)的二擋用以匹配電機(jī)最高轉(zhuǎn)速和系統(tǒng)可達(dá)最高車速。因此該平臺(tái)既可以使用高速電機(jī)達(dá)到最佳驅(qū)動(dòng)特性，又可以使用低速電機(jī)以降低成本；即該平臺(tái)支持不同價(jià)位檔的各類車型的設(shè)計(jì)。圖12

功率路徑2.8

平臺(tái)特性之加速性能加速性能取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性、P3（有時(shí)含P1）的外特性和電池的放電能力。若假定動(dòng)力電池可支持P3電機(jī)的外特性來完成加速，仿真結(jié)果如下：圖13P3-40kW時(shí)加速曲線圖14P3-100kW時(shí)加速曲線P3不同功率輸出時(shí)的時(shí)間整理見下表表2

不同P3功率下的加速時(shí)間P3峰值功率（KW）0~60Km/h加速（s）0~100Km/h加速（s）80~120Km/h加速（s）406.73914.769.530505.90812.778.211605.34611.347.218705.20710.326.441805.0009.7905.813904.8929.5355.2901004.6458.6324.8652.9

平臺(tái)特性之甚高車速策略該平臺(tái)支持ICE和系統(tǒng)特性理論可達(dá)最高車速。當(dāng)車速達(dá)到甚高車速（本次仿真為130~170Km/h）時(shí)，P3空擋，P1空轉(zhuǎn)，ICE使用一檔完成該工況。2.10

平臺(tái)特性之長(zhǎng)距離下坡策略該平臺(tái)支持用戶選擇長(zhǎng)距離下坡時(shí)保護(hù)剎車片失效策略，過程如下：P3產(chǎn)生反扭矩，發(fā)電量?jī)?yōu)先為動(dòng)力電池充電，待動(dòng)力電池電量達(dá)到閾值后，再拖動(dòng)P1并帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，從而損耗下坡勢(shì)能。圖15

功率路徑2.11

平臺(tái)特性之燃油經(jīng)濟(jì)性評(píng)估在某車型上的仿真油耗如下：表3油耗NEDC市區(qū)工況油耗3.1849L/100kmNEDC郊區(qū)工況油耗5.1854L/100kmNEDC綜合工況油耗4.4458L/100kmWLTC低速工況油耗3.6283L/100kmWLTC中速工況油耗4.7818L/100kmWLTC高速工況油耗5.0434L/100kmWLTC超高速工況油耗6.7916L/100kmWLTC綜合工況油耗5.3741L/100km綜合油耗已達(dá)到最初開發(fā)目標(biāo)。2.12

平臺(tái)特性之成本評(píng)估系統(tǒng)部件的價(jià)格不同廠家有所不同，