Plug-in并聯(lián)混合動力轎車經濟性能仿真及試驗結果研究

1、武漢理工大學碩士學位論文Plug-in并聯(lián)混合動力轎車經濟性能仿真及試驗結果研究姓名：楊金星申請學位級別：碩士專業(yè)：車輛工程指導教師：喬維高;吳志新20091101武漢理工大學碩士學位論文摘要本文是本人在天津清源電動車輛有限責任公司實習期間，在公司從事項目：混合動力電動汽車的研發(fā)工作，并對該車的經濟性能進行了仿真及整車試驗研究。隨著全球石油資源短缺，全球環(huán)境惡化給我們生活帶來的壓力，光依靠改進傳統(tǒng)汽車技術是很難改善日益加劇的環(huán)境問題?；旌蟿恿ζ嚰半妱悠嚨某霈F(xiàn)使我們看到清潔能源的希望。而現(xiàn)階段由于電池的原因，純電動汽車無法滿足長距離行駛的能力?；旌蟿恿﹄妱悠嚨某霈F(xiàn)解決了純電動汽車無法滿足長

2、距離行駛的缺點，同時它可以實現(xiàn)純電動模式行駛，是向清潔能源汽車轉變最具代表性的方案之一。本課題選用的基礎車型是哈飛賽豹汽車，對哈飛賽豹汽車的動力系統(tǒng)各部件重新進行了選型研究，在滿足項目的基礎上，對動力系統(tǒng)各部件進行了精確地分析計算，提出了該車動力系統(tǒng)的整體方案。并利用仿真軟件對該車的經濟性能進行了仿真研究。在仿真過程中，主要針對動力系統(tǒng)零部件建立了模型。通過修改其主要參數(shù)使得所建立的模型更能貼近實際車輛，從而提高了仿真的準確性。從仿真的結果看以看出：該混合動力電動汽車的燃油消耗滿足國家項目的要求。發(fā)動機、電機都工作在其最佳的效率區(qū)間。為了驗證仿真結果的準確性，該車做了整車試驗。試驗結果進一步說

3、明該車滿足項目的要求，也進一步驗證了仿真結果的可靠性。關鍵字：混合動力電動汽車，控制策略，仿真軟件武漢理工大學碩士學位論文，：，：，北，：，獨創(chuàng)性聲明本人聲明，所呈交的論文是本人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得武漢理工大學或其它教育機構的學位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。簽名：一隧期：絲至墅：關于論文使用授權的說明本人完全了解武漢理工大學有關保留、使用學位論文的規(guī)定，即學校有權保留、送交論文的復印件，允許論

4、文被查閱和借閱；學?？梢怨颊撐牡娜炕虿糠謨热?，可以采用影印、縮印或其他復制手段保存論文。（保密的論文在解密后應遵守此規(guī)定）一一日期：武漢理工大學碩士學位論文第章概述國多、混合動力汽車的發(fā)展概況混合動力汽車的研發(fā)起始于世紀年代，但由于其技術含量高，結構復雜以及造價較高，實現(xiàn)困難等原因，直到世紀年代，各國才相繼推出混合動力樣車。我國的混合動力轎車起步較晚，直到年國家“十五才將混合動力轎車的研發(fā)列入計劃電動車重大專項。國外混合動力汽車最新發(fā)展概況近年來，隨著各國政府對電動汽車發(fā)展重視程度的不斷提高，對電動汽車技術研發(fā)投入的不斷加大，車用動力電池、電機及控制系統(tǒng)等核心關鍵技術取得重大突破，產品的可

5、靠性、壽命得到明顯提升，成本得到有效控制。目前，混合動力汽車已實現(xiàn)商業(yè)化，全球累計銷量已超過萬輛。迄今為止，在發(fā)展混合動力轎車的過程中，日本汽車公司走在了最前面。但是，最大的銷售市場在美國。年，豐田汽車公司率先在日本汽車市場推出了它的混合動力汽車，年起豐田汽車公司將推向了美國和歐洲的汽車市場。本田汽車公司于年率先在美國汽車市場，推出了混合動力汽車。年，本田在美國市場又推出了第二款混合動力汽車。、和這三款混合動力汽車型的燃油經濟性分別達到了、和（、和）。由于已經具有相當?shù)纳a規(guī)模，這三款混合動力汽車的成本大幅下降，在美國市場的售價已經降至萬美元，雖然仍高于同類型的汽車，但是差距已經明顯縮小。寶馬

6、汽車公司也推出了一系列混合動力汽車新車型，其代表車型為。該車也采用了柴油電輕度混合動力系統(tǒng)，具有制動能量回收功能，使用了鋰離子電池，并配有車頂置太陽能電池板。該車加速秒，綜合油耗，排放。據(jù)報道，寶馬新系混合動力概念車即將在今年巴黎車展發(fā)布。該車以搭載升引擎的為基礎開發(fā)的，它標配一臺發(fā)動機，并搭配一臺功率為，扭矩的電動機，并配置速自動變速器。這款車的燃油經濟性相比普通版車型可以提高?；旌蟿恿囆鸵妶D、圖、圖和圖。武大學碩士學位論文圖豐田混合動力轎車圖之本田混合動力轎車圈混合動力汽車和新系棍舍動力概念車甄圖本日混合動力轎車豐田公司己提出年發(fā)布混合動力車的計劃。該款車可以在市區(qū)采用純電動模式行駛，有

7、利于降低油耗和排放，改善我們的生活環(huán)境。豐田準備生產的見圖圖國內混合動力汽車最新發(fā)展概況武漢理工大學碩士學位論文國家科技部從“八五開始，對電動汽車研發(fā)設立科技項目支持，尤其是在“十五”“十一五，國家計劃重大專項共投入億的研發(fā)經費，支持電動汽車的關鍵技術、平臺集成技術以及整車和關鍵零部件的開發(fā)，形成了以整車牽頭，關鍵零部件緊密配合，政策、法規(guī)、技術標準同步研究，基礎設施協(xié)調發(fā)展的良好局面。在以純電動汽車、混合動力電動汽車、燃料電池汽車三種車型為“三縱”，多能源動力總成控制系統(tǒng)、驅動電機及其控制系統(tǒng)、動力蓄電池及其管理系統(tǒng)三種共性技術為“三橫”的研發(fā)布局全面推動下，經過國內骨干汽車企業(yè)和科研院所、

8、高等院校近八年的研發(fā)，我國節(jié)能與新能源電動汽車技術研發(fā)取得了重大進展?；拘纬闪穗妱悠嚰夹g標準體系框架和測試評價能力，基本掌握了電動汽車的關鍵核心技術，建立了具有自主知識產權的電動汽車動力系統(tǒng)技術平臺、構建了較完整的關鍵零部件研發(fā)體系，實現(xiàn)了小批量的整車生產能力和局部區(qū)域的商業(yè)化示范運行，尤其是在北京奧運期間成功組織實施了奧運歷史上規(guī)模最大的電動汽車運輸服務，取得了顯著的社會效益?？傮w來說，我國電動汽車產業(yè)化技術得到了長足發(fā)展，我國自主研發(fā)的電動汽車整車產品，具有技術特色，擁有大量的知識產權，具有高度性價比的優(yōu)勢，開拓了國內外市場，實現(xiàn)了跨越式發(fā)展的第一步國內混合動力汽車開發(fā)平臺介紹年，經過

9、新一批投入示范運行車輛的考核驗證，我國混合動力客車產業(yè)化技術得到深化和提高，在系統(tǒng)集成可靠性、優(yōu)化節(jié)油性能等方面進步顯著，并開始小批量產業(yè)化。武漢市混合動力公交客車示范運營公司，共有輛混合動力公交車投入示范運行：湖南省公交系統(tǒng)計劃采購臺，先期臺已投入使用；年，天津采購混合動力公交車臺，先期臺投入使用，累計運行多萬公里；另外，廣州也采購了混合動力公交車，濟南批量采購正在計劃中。年，我國在微混和輕混混合動力乘用車技術方面不斷深化、成熟，并將在年進入產業(yè)化。年月底，輛奇瑞混合動力轎車率先銷售到奇瑞出租車公司，小批量投放出租車市場，進行為期年的市場考核，計劃單車運行萬公里以上；月日，由長安汽車集團自主

10、研發(fā)的首款量產混合動力轎車杰勛，在長安汽車第五工廠正式下線，也計劃在重慶、深圳等地進行市場考核，長安集團計劃于年生產該款混合動力車輛，年將達輛。武漢工太學頑±學位論文東風混合動力系統(tǒng)平臺與整車開發(fā)完成了東風油電混合動力客車（基本型）、東風氣電混合動力客車（擴展型）、東風混合動力轎車（基本型）、東風混合動力（擴展型）種混合動力汽車動力系統(tǒng)技術平臺的研究和輛樣車研制。同時，對“十五”研制的混合動力客車樣車的可靠性進行了改進。東風混合動力公交車采用了、兩種方式，其中還分電機動力從中間軸或輸出軸輸入兩種適應了多種靈活布置方式?；旌蟿恿I車采用混聯(lián)方面，并通過基本型樣車的研制進行擴展。汽混合動

11、力系統(tǒng)平臺和整車開發(fā)完成了客車和轎車動力系統(tǒng)技術平臺方案設計、動力系統(tǒng)技術平臺開發(fā)和基礎車型的試制（客車輛份，轎車輛份）。轎車動力技術平臺子項完成整車功能性試驗開發(fā)。通過試驗，客車動力性能至的加速時間，晟高車速，最大爬坡度，續(xù)駛里程；北京城市循環(huán)工況燃油經濟性，比傳統(tǒng)客車節(jié)油（傳統(tǒng)客車城市工況平均油耗）。轎車，試制了輛份基礎車型，其中一輛動力總成臺架車。年研制了奧運用滿足國捧放的低地板混合動力公交車輛、混合動力轎車輛，成功應用于北京奧運會和殘奧會。囤一汽混合動力客車研發(fā)長安混合動力轎車系統(tǒng)平臺和整車開發(fā)長安研制的型式混合動力轎車為并聯(lián)式結構，采用了和兩種機電耦臺方案。實現(xiàn)混合動力汽車的怠速起停

12、、加速助力、制動能量回收三大基本功能。在此基礎上，進行了輛混合動力樣車、輛混合動力樣車、輛混合動力樣車的試制；完成混臺動力樣車的產品型式認證試驗，在國內首次進行了混合動力轎車碰撞試驗，高原、寒帶和熱帶試驗；工況油耗為，較對比車節(jié)油。根據(jù)混合動力汽車的特點對發(fā)動機控制系統(tǒng)進行優(yōu)化。武漢理大學顴士學位論立圖長安混合動力乘用車進行高原適應性試驗和長安燕勛下線儀式奇瑞混合動力轎車系統(tǒng)平臺和整車開發(fā)奇瑞公司混合動力轎車實現(xiàn)了停車時自動停機、起步自動快速起動功能，按照十五工況測試油耗節(jié)省。組織供應商共同研制了電機、和整車控制器等關鍵零部件。去年月，奇瑞混合動力轎車已銷售到出租車公司，運行狀況良好?；旌蟿恿?/p>

13、技術平臺采用并聯(lián)、單軸式中度混合的混臺動力結構型式，在采取與國際技術合作開發(fā)模式的基礎上，通過發(fā)動機匹配優(yōu)化、變速箱速比匹配優(yōu)化、控制黃略改進等方面開發(fā)，樣車加速時間，最高車速為，油耗改善（工況），排氣污染物滿足國標準。奇瑞公司為北京奧運會和殘奧會提供了輛混合動力轎車作為出租車進行示范使用。輯澧臺平自酗奇瑞采用發(fā)電，起動雙向張緊輪系的弱混合動力轎車出租運行和系統(tǒng)原理清源混合動力汽車系統(tǒng)平臺和整車開發(fā)武漢理大學確±學位論文圖清源公司開發(fā)的混臺動力客車、轎車和純電動轎車清源公司作為動力系統(tǒng)平臺開發(fā)單位，為鄭州字通、中通客車、哈飛汽車，依據(jù)各整車單位提出的要求，分別開發(fā)了混合動力客車、轎車

14、和純電動轎車，平臺支持第一個混合動力客車車型已經通過國家公告審批，完成采用第二代混合動力客車動力平臺方案的樣車試制，第一批輛示范混合動力公交客車已交付使用。目前，該公司投資億元，已建成產能為萬輛純電動轎車柔性總裝生產線和產能萬套的動力總成生產線，具有國家先進水平的電動汽車及關鍵零部件工程化研發(fā)和測試基地。上海華普新型電容混合動力轎車開發(fā)上海華普研制新型電容混合動力轎車整車集成技術，目前已進行輪輛基于超級電容的混合動力轎車樣車的試制工作。開發(fā)出兩代基于超級電容作儲能元件的系統(tǒng)電機及其控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)采用水冷方案實現(xiàn)了前機艙布置；實現(xiàn)了整車管理系統(tǒng)與發(fā)動機管理系統(tǒng)的集成，增強了整個多能源管理系統(tǒng)

15、的可靠性、并且使得通訊更加便利，整車調試結果良好。武攫大學碗±學位論文娑國內電動汽車發(fā)展存在的問題一圖吉利集團開發(fā)的取離臺器混合動力轎車樣車目前，我國電動汽車的發(fā)展己進入從科研轉入產業(yè)化的關鍵時期，但是要想電動汽車真正走向千家萬戶，在技術、產業(yè)鏈、配套基礎設施以及政策支撐環(huán)境等方面，還存在一些問題主要表現(xiàn)為：重度混合動力汽車技術上存在差距盡管我國在純電動汽車、混臺動力微混合（）和混合動力輕度混合（）的技術水平與發(fā)達國家接近，基本達到產業(yè)化水平，但是由于我國的發(fā)動機控制系統(tǒng)（）技術、自動變速器技術等一直掌握在國外少數(shù)幾個大企業(yè)手里，在武漢理工大學碩士學位論文混合動力重度混合、全混合上一

16、直難以有較大的技術突破，與國外還存在較大的技術差距。電機控制器的核心關鍵器件依賴進口雖然我國機車控制系統(tǒng)的核心元器件可以實現(xiàn)國產化，但是由于電動汽車電機控制系統(tǒng)對功率器件的要求較高，關鍵核心元器件（如、等）全部需要從國外進口，這對于我國電動汽車以后的技術擴展和產業(yè)化推廣將帶來嚴重的制約。產業(yè)鏈尚不健全動力電池產業(yè)鏈尚沒形成盡管國內動力電池技術取得了較大發(fā)展，單體電池的比能量和循環(huán)壽命得到了大幅度提高，但是國內動力電池（主要指鎳氫動力電池和鋰離子動力電池）的成組匹配技術還不成熟，整組動力電池的一致性還不過關。另外，從整體電池產業(yè)的發(fā)展來看，國內電池企業(yè)還沒有形成批量供貨的能力，電池成本較高，嚴重

17、阻礙了電動汽車產業(yè)的發(fā)展。動力電池的回收體系不完善美國、日本、歐盟等主要發(fā)達國家均建立了較完善的廢日電池管理體系，我國雖然是世晁上電池生產量及消費大家，但還沒有完整的電池回收體系。目前我國有幾個大城市（大連、廈門、上海等）已經開展了回收利用廢舊鉛酸電池的活動，對于新型的車用動力電池（鎳氫動力電池和鋰離子動力電池），我國也有一些小企業(yè)進行回收，但其規(guī)模相對較小，回收技術也比較落后?？傮w來說，我國在環(huán)境保護、回收體系、再生冶煉、政策激勵等方面還存在著諸多不足和亟待解決的問題。電動汽車成本高，用戶難以接受購買電動汽車的用戶雖然可以從節(jié)約的燃油消耗中得到一定的補償，但是由于目前各類電動汽車成本高昂，使

18、得用戶在整個電動汽車全生命周期內都無法得到盈虧平衡，用戶都難以接受，影響了電動汽車的產業(yè)化和推廣應用。電動汽車的政策支持不夠完善盡管電動汽車技術近來發(fā)展較快，商業(yè)化推廣也取得了初步成功，但由于電動汽車大量采用高新技術，在市場導入期成本仍明顯高于傳統(tǒng)汽車。混合動力汽武漢理工犬學碩士學位論文車在美國和日本市場的成功，除了產品技術相對成熟和企業(yè)產品宣傳到位以外，政府給予的經濟優(yōu)惠政策對產品的市場推廣起到了至關重要的作用。長期以來，歐美、日本等發(fā)達國家已經建立了較為完整的電動汽車產業(yè)化支持政策體系，從稅收、財政補貼等對電動汽車生產企業(yè)和用戶給予激勵。然而，到目前為止，我國還沒有針對電動汽車的實質性至此

19、政策，國內電動汽車進入市場舉步維艱，產業(yè)化進程十分緩慢。本文主要研究內容本文主要以清源承擔的項目為研究對象，使用哈飛賽豹原車型，主要設計其動力系統(tǒng)關鍵部件及參數(shù)，開發(fā)整車控制策略，和經濟性能建模仿真以及實車性能試驗結果分析等方面展開研究，具體研究內容如下：（）整車動力系統(tǒng)部件選型和參數(shù)設計；（）對動力系統(tǒng)各部件建立模型，運用仿真軟件進行該車的經濟性能仿真；（）對仿真結果進行理論分析，并對發(fā)動機、電機和的仿真圖進行理論分析；（）整車仿真結果與整車試驗進行結果對比，來驗證仿真結果的有效性和可信度。武漢理大學硬±學位論文第章混合動力系統(tǒng)的原理和選型分析（可外接充電式）的介紹插電式混合動力系

20、統(tǒng)可接入家用電源）為電池充電，具有較長的純電動續(xù)駛里程。在充電電池的剩余電量達到規(guī)定下限時，對于并聯(lián)方案，則起動發(fā)動機按混合動力模式運行；若是串聯(lián)方案，則不是切換至發(fā)動機行駛模式，而是通過發(fā)動機旋轉發(fā)電機，利用由此產生的電力為充電電池充電，繼續(xù)用電動機行駛。隨著電池和混合動力技術的進步，可外接充電式混合動力車可能會成為未來混合動力的最終解決方案，從而成為當前新的研發(fā)熱點?？赏饨映潆娛交旌蟿恿ο到y(tǒng)見圖。墨躉固僦？¨“哺曩受泗面詈一圈可外接充電式混臺動力系統(tǒng)圖示典型的整車動力系統(tǒng)結構分析混合動力電動汽車動力系統(tǒng)主要分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式三種結構。串聯(lián)式結構特點串聯(lián)式系統(tǒng)的結構原理圈如

21、圖。武漢理工大學碩士學位論文，、州釁、發(fā)動機】掣帆蝴鏃動力糍？戮鞋圖串聯(lián)型動力系統(tǒng)簡圖串聯(lián)式（）：結構特點是發(fā)動機帶動發(fā)電機發(fā)電，發(fā)出的電能通過電機控制器輸送給電機，由電機驅動汽車行駛，電池起到功率平衡的作用。當動力電池電量充足時，還可以用動力電池的電能驅動電機，短時間內實現(xiàn)純電動模式運行。適用于城市內中低速運行。并聯(lián)式結構特點并聯(lián)式（）：其結構有內燃機和電機兩套裝置，它們可以分開工作，也可以一起協(xié)調工作，共同驅動。當電池電量充足時，是可以優(yōu)先考慮使用動力電池的電量來驅動電機，實現(xiàn)純電動模式運行，從而可以降低排放和油耗：當電池電量不足時，發(fā)動機帶動發(fā)電機發(fā)電給電池充電；當需要較大功率輸出時，這

22、是發(fā)動機和電機同時有動力輸出來驅動車輛運行。它可以在比較復雜的工況下使用，應用范圍比較廣。武漢理大學碩上學位論文圖并聯(lián)式動力系統(tǒng)簡圖混聯(lián)式混聯(lián)式驅動系統(tǒng)是串聯(lián)式與并聯(lián)式的綜合，圖為一種典型的混聯(lián)式動力系統(tǒng)結構原理圖。混聯(lián)式（）：其結構特點是有二個電機、一套比較復雜的傳動系統(tǒng)和一套智能化的控制系統(tǒng)，可以在串聯(lián)混合模式下工作，也可以在并聯(lián)混合模式下工作，同時兼顧了串聯(lián)式和并聯(lián)式的優(yōu)點，能夠使發(fā)動機、發(fā)電機和電機等部件進行更優(yōu)化的匹配，實現(xiàn)更高的排放和油耗目標。綴艇鬃滲器車輪圖混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)簡圖工作模式和控制策略工作模式以并聯(lián)型為例對其工作模式進行介紹。由于可以武漢目大學碰±學位論史通

23、過外網(wǎng)對其進行充電，比傳統(tǒng)的具有更長的純電動行駛里程，但需要時仍然可以像普通樣工作。當電量比較足時，可以使用純電動模式行駛，這樣就可以關閉發(fā)動機，從而可以降低油耗并實現(xiàn)霉排放；當電量不足時，發(fā)動機自動開啟，使用混合動力模式運行，發(fā)動機和電動機共同運轉，這時與傳統(tǒng)的工作模式相同。其電池組工作模式主要包括電量消耗模式（，）和電量保持模式（，）。控制策略控制策略主要分為純電動策略和混合策略，如圖和圖所示、圖的電池組工作模式削石發(fā)動機參與丁作策略（電量消耗模式）在電池組充滿電（）后的初期行駛階段和車輛預定要完成行駛距離即將返回這兩個階段，車輛可以以純電動或從電池組消耗能量的模式行駛，此時電池組的可能有

24、些波動，但其平均水平不斷減少，即電量在不斷消耗，直至達到某一規(guī)定的值為止。稱此過程為電量消耗模式，如圖和圖的左武漢理工大學碩士學位論文部分所示。根據(jù)發(fā)動機是否參與工作，電量消耗模式又可分為純電動模式和混合模式。電量保持模式在電池組的能量消耗到一定程度（例如）時，為了保證車輛性能和電池組的安全性，車輛進入電量保持模式，發(fā)動機和電機一發(fā)動機共同工作，電池組可以有波動，但其平均值保持在某一水平上，即切換到電量保持模式，如圖和圖的右部分所示。優(yōu)點和挑戰(zhàn)的主要優(yōu)點如下）具有純電動汽車的全部優(yōu)點，可利用晚間家用電對電池充電，改善電廠發(fā)電機組的效率，節(jié)省能源；降低對石油燃料的依賴，減少石油進口，增加國家能源

25、安全；減少溫室氣體和各種有害物質的排放。）具有純電動狀態(tài)下行駛較長距離的功能，但需要時仍然可以以全混合模式工作，其最大的特點是將混合動力驅動系統(tǒng)和純電動驅動系統(tǒng)相結合，里程短時采用純電動模式，里程長時采用以內燃機為主的混合動力模式。）可利用外部公用電網(wǎng)對車載電池組進行充電，減少去加油站加油的次數(shù)，用電比用石油便宜，可降低車輛的使用成本。面臨的挑戰(zhàn)）目前整車開發(fā)最主要的制約因素是動力電池的性能、壽命和成本。性能：首先要保證有必要的動力性能指標和純電動行駛里程，但又不增加太多的車輛重量，因此用動力電池必須具有足夠高的能量密度和功率密度。壽命：需要在低時應有大功率輸出（大電流放電）；高時仍然有高的輸

26、入功率，以回收制動能量，這會嚴重影響電池壽命。成本：電池成本必須低到使用時的花費能夠彌補購置時的費用。）對充電基礎設施的要求大多數(shù)中國城市居民居住在沒有獨立車庫的樓房里，需要進一步研究如何充電的問題。的充電時間多長是合理的以及需要制定包括功率、通信、控制等的接口標準。本章小結武漢理工大學碩上學位論文本章主要介紹了的動力系統(tǒng)結構及各種結構的性能特點。同時粗略的介紹了的控制策略及工作模式。在最后也提出了混合動力電動汽車的主要優(yōu)點及現(xiàn)在所面臨的主要問題。武漢理上日±學位論文第章哈飛賽豹的部件選型混合動力轎車整車方案確定可外接充電式混合動力轎車與傳統(tǒng)的混合動力汽車相比可外接充電式混合動力汽車

27、在動力總成選型上的特點是：電機功率較大，具有純電動行駛模式，需要有發(fā)動機和電機的分離或者復合機構。由于可外接充電所以要具有車載充電機。動力總成結構方案初步分析采用同軸并聯(lián)方式，初步考慮兩種可選方案，一是采用離合器實現(xiàn)發(fā)動機與電機的結合與分離，二是采用行星輪機構作為動力復合裝置。圖為采用行星輪機構作為動力復合裝置的方案，細分為方案和方案，第一個方案是發(fā)動機與太陽輪相連，電動機與行星輪架相連，齒圈根據(jù)行使工況決定是否被齒圈鎖止機構鎖止；第二個方案是發(fā)動機與行星輪架相連電動機與太陽輪相連，齒圈根據(jù)行使工況決定是否被齒圈鎖止機構鎖止。圖為采用雙離合器實現(xiàn)動力結合與分離的方案。兒種方案各有特點和技術難點

28、，對于采用行星輪機構作為動力復臺裝置的方案，要求既要實現(xiàn)動力輸出切換，也要不產生顯著速比的變化，否則對發(fā)動機工作范圍、傳動系統(tǒng)的力矩傳遞能力都會有超出現(xiàn)有條件的接受范圍。雙離合器方案首先需要選定一種適合車用的離合器，初步考慮有電控離合器和單向離臺器作為調研分析對象。結合過程的沖擊、模式切換過程中動力部件的耦合是這種方案需要解決的問題。具體實旌需要進一步考慮設計、制造、空間布置、動作過程控制等固素。經過公司的調研分析，發(fā)現(xiàn)采用雙離合器方案比較適合本車型。其中發(fā)動機與電機分離和復合的裝置采用公司發(fā)明的單向離舍器。整車技術方案示意圖如圖所示。“，堋一褂曲方案圖采用行星輪機構動力復臺裝置武投理大學頸十

29、學位論文圖混合動力轎車整車技術方案示意圖單向離合器單向離合器是清源電動車輛有限責任公司的發(fā)明專利。單向離合器在混合動力所有模式下的作用狀態(tài)：純電動模式、起動發(fā)動機模式、加速助力模式、高速巡航發(fā)電模式、滑行和制動模式怠速充電模式。單向離合器圖和其在所有工況下系統(tǒng)能量流見圖，見圖、圖、圖、圖、圖、圖和圖圉單向離臺器武漢理工大學碩士學位論文發(fā)動機圖純電動模式下系統(tǒng)能量流發(fā)動機圖加速助力模式下系統(tǒng)能量流圖高速巡航發(fā)電模式下系統(tǒng)能量流圖滑行和制動模式下系統(tǒng)能量流武漢理工大學碩七學位論文發(fā)動機圖怠速充電模式下系統(tǒng)能量流電機選型電機的選型原則為：高性能、低自重和小尺寸；在較寬的轉速范圍內有較高的效率；電磁輻

30、射盡量?。怀杀镜?；維護方便。另外，對電機的選用還應綜合考慮其控制系統(tǒng)的特點，要求盡可能實現(xiàn)雙向控制，對制動能量可以回收。目前混合動力汽車使用的電動驅動系統(tǒng)主要有直流電機驅動系統(tǒng)和交流電機驅動系統(tǒng)兩種。電機參數(shù)設計根據(jù)我國城市工況和參考相關標準，在設計純電動模式下的常規(guī)車速為，其最高車速設計為。一般來說，電動汽車整車動力性能指標中最高車速對應的則是持續(xù)工作區(qū)，即電動機的額定功率；而最大爬坡度和全力加速時間對應的則是短時工作區(qū)（），即電動機的峰值功率。由于本車型屬于，在純電動模式下對其爬坡度不做要求，所以在設計最大功率時，是按照其全力加速時間來確定的。）、以最高車速確定電機額定功率根據(jù)最高車速計算

31、電機功率時不考慮加速阻力和坡道阻力，電機功率應滿足：而（學。）一（）其中電機輸出功率（），鞏傳動系效率，取最大車重（），取卜滾動摩擦系數(shù)，取風阻系數(shù)，取武漢理工火學碩士學位論文車輛迎風面積（），取僦最高車速（），取根據(jù)式（），可計算出滿足純電動模式下最高車速時，電機輸出功率為。）根據(jù)額定功率來確定電機的最大功率電機的最大功率可以由下式計算得出：磊×見（）式中電機峰值功率，；電機額定功率，；兄電機過載系數(shù)，一般取以上。所以根據(jù)以上公式可以大體上計算出所用電機的最大功率，其數(shù)值應大于。所以初步假設電機的最大功率為。）電機額定轉速和轉速的選擇對電機本身而言，額定功率相同的電機額定轉速越高，

32、體積越小，質量越小，造價越底；而且電機功率恒定時，隨著電機額定轉速和最高轉速的增加，電機的最大轉矩會減小，從而避免造成轉矩過大的不利影響。因此，選擇高速電機是比較有利的。但當電機轉速超過一定程度后，其轉矩降低幅度明顯減小。因此，電機最高轉速過高時，將導致電機及減速裝置的制造成本增加。電機轉速的選擇既要考慮負載的要求，又要考慮電機與傳動機構的經濟性等因素。綜合上述各種因素，根據(jù)車用驅動電機的特點并參考公司電動車輛上采用的電機及發(fā)動機的最大轉速，選定電機的額定轉速為，最高轉速為。根據(jù)公式可以計算出電機的額定轉矩和最大轉矩。：墅墨：三×壘坐：魚××額（）锨五值式中：咯電

33、機的額定功率取磁值電機的峰值功率取電機的額定轉矩乙電機的最大轉矩額電機的額定轉速通過上面公式可以算出電機的最大轉矩為：，額定轉矩為：。通過計算得到的電機參數(shù)如下表所示：武漢理工大學碩上學位論文表電機計算參數(shù)電機種類永磁同步電機峰值功率額定功率最人轉矩額定轉矩最大轉速額定轉速最終公司通過與電機廠商確定的電機參數(shù)如表：表電機實際參數(shù)電機種類永磁同步電機峰值功率額定功率最大轉矩額定轉矩最大轉速額定轉速發(fā)動機選型哈飛汽車現(xiàn)有的發(fā)動機參數(shù)，其中，原型車配置發(fā)動機，功率達到（，；：，）。在設計時，考慮項目的要求，應使混合動力電動汽車的動力性能與原車型的動力性能相近，而混合動力汽車是電機和發(fā)動機都有動力輸出

34、，因此發(fā)動機和電機的功率之和應當和原車型的相近。所以根據(jù)以下公式可以計算出發(fā)動機的功率。匕（）式中：發(fā)動機功率，；電機功率，取。，所以可以計算出發(fā)動機功率為。同時，考慮發(fā)動機的布置空間的限制，又參考哈飛現(xiàn)有的發(fā)動機模型，經過反復考慮之后，決定采用發(fā)動機。其萬有特性圖如下圖所示。武大學頸±學拉論文圖發(fā)動機萬有特性圖同時也可以計算出現(xiàn)在車型所能釋放的最大功率為。其功率比原車型要小，考慮到電機和發(fā)動機之間的匹配問題，可以發(fā)現(xiàn)所設計的混合動力車型的動力性能要比原車型的差。混合動力電池參數(shù)計算動力電池的選擇主要考慮電池電流和電壓是否能維持電機工作的電流和電壓的要求，動力電池充放電功率是否覆蓋電

35、機驅動車輛行駛和車輛再生制動范圍。根據(jù)項目要求混合動力汽車純電動模式下，平均車速為，根據(jù)式（）可計算出此時電機輸出功率為。初步設定電機效率為，控制器效率為，總效率為。則電池輸出功率應為：生式中：電池輸出功率，；電機輸出功率，取總效率，取。由式可以求得電池的輸出功率為電池攜帶的額定總能量為：；（）武攫太學碩士學位論文只只×導式中：等速的續(xù)駛里程，??；車輛等速運行速度，?。击倦姵仡~定總容量，。由式可以求得電池額定總能量為。（）考慮到電機外電壓，初步選擇電池端電壓為則電池的額定容量巴滿足：璣爭式中：以電池的額定容量，：電池端電壓，取。由式可以計算出電池的額定容量為，選用、鋰電池作為該車的動

36、力電池，則需要串聯(lián)的電池組為：組；需要并聯(lián)的電池數(shù)為：組，取組：動力電池的額定容量為：一×；可算出動力電池的總能量為：吼工，。×根據(jù)以上計算可以初步選擇選擇電池組合方式為并電池、串容量為，圖用動力電池包傳動系速比的選擇由于混合動力電動汽車發(fā)動機和電機的轉速比較高實際的車輪加速度比較低，所出電動汽車的動力驅動系統(tǒng)中必須包含變速器和主減速器。因此，進行包括變速器速比和主減速器速比在內的傳動系速比的設計是非常有必要的。傳動系統(tǒng)速比的設計必須遵守以下原則：必須保證實現(xiàn)預期的最高車速；必須保證汽武目大學碗學位論文車的最大爬坡度要求：當汽車以最常用的速度區(qū)間行駛時應盡可能地使發(fā)動機和電

37、機工作在高效區(qū)。傳動系最小傳動比的選擇傳動系最小傳動比是變速器晟高擋的傳動比與主減速器速比的乘積。最小傳動比的。應從滿足汽車行駛最高車速的要求出發(fā)，根據(jù)汽車理論的知識可知：。：（）式中：哪汽車的最高車速取汽車車輪滾動半徑取最高轉速因為是發(fā)動機和電機一起驅動的，所以晟高轉速的選擇是看發(fā)動機和電機兩者之間的揖大值，在這里取。通過計算得出：滿足最高車速不低于，傳動系的最小傳動比為。本車主減速器速比采用原車的即，主減速速比為。那么，變速器最高擋的速比可以得出：。圖是最小傳動比、轉速和汽車最高車速三者之間關系的示意圖。目；¨。墨墨。疆圖一最小傳動比、轉速和汽車最高車速三者之間關系的示意圖傳動系

38、最大傳動比的選擇確定傳動系最大傳動比時，應考慮兩個方面的問題：最大爬坡度以及地面附武漢理大學頇±學位論文著率。最大傳動比是擋的傳動比與主減速器速比的乘積。根據(jù)汽車理論知識可知：二一（，）一式中：（）舡最大傳動比，車輪滾動半徑取目，傳動系效率取最大扭矩取滿載整車質量取鑲動摩擦系數(shù)取口一最大爬坡角（）取根據(jù)式可以做出最大傳動比、最大爬坡角和最大扭矩三者之間的關系圖如下圖一所示。孟帆鐔蝽最大轉動比爬坡度圈最大傳動比、最大爬坡角和最大扭矩三者之間的關系圖通過計算可以得出。主減速器速比為，所以就荷合要求。經課題組研究決定采用原車的變速器。其各擋位的變速比見下表武漢理工大學碩士學位論文表變速器各

39、擋變速比一檔變三檔速器類型手動五檔二檔四檔倒檔本章小結本章介紹了的動力總成結構方案的選定及根據(jù)的整體需求，最終確定采用裝備單向離合器動力分配裝置的雙離合器方案。整車動力系統(tǒng)采用同軸并聯(lián)型的布置形式。同時，根據(jù)項目的要求，從理論知識出發(fā)，初步設計了混合動力系統(tǒng)零部件的參數(shù)。武漢理大±學位論文第章仿真軟件在哈飛賽豹上的應用電動汽車仿真軟件的研究分析混合動力汽車被廣泛看作是傳統(tǒng)汽車向零排放汽車過渡的犀佳現(xiàn)實方案，受到同益廣泛的重視。而有效的丌發(fā)工具對于加快混合動力系統(tǒng)的開發(fā)進度、提高開發(fā)水平，無疑具有重要價值。由于并聯(lián)混合動力系統(tǒng)巾包臺了發(fā)動機、電機、蓄電池、離合器、變速器等，是一個集成了

40、電氣、機械、化學和熱力學系統(tǒng)的非線性動態(tài)系統(tǒng)，各部件之白的協(xié)調工作極其復雜，因此控制策略的設計具有較大的難度，通常須借助計算機仿真來進行控制策略的開發(fā)。仿真分析有助于深入理解混合動力系統(tǒng)的工作過程和分析影響控制荒略的主要動力學凼素，快速驗證控制策略，適應性強，減少不必要的樣車制造和實車試驗，縮短開發(fā)周期，降低開發(fā)成本。但仿真結果的可信性、可用性必須通過其它途徑來檢驗。目前混合動力汽車仿真有兩種基本方法，即前向仿真和后向仿真，分別如圖一和所示。在混合動力汽車中，把從動力裝置到車輪的方向，即動力傳遞的方向稱為正方向，順著這個方向的稱為“正向”或“前向”，其逆方向稱為“反向”或“后向”。前向仿真模型

41、包含駕駛員模型，它可以模擬駕駛員感覺車速并做出加速或制動的操作，由此在驅動系中產生轉矩，并沿著驅動系向前傳遞到車輪，故稱之為前向仿真。后向仿真模型以目標車速（如標準行駛循環(huán)試驗工況）作為輸入，計算驅動系中需要產生多大的轉矩、轉速和功率。因為信息流足沿著驅動系向后傳播的從車輪到驅動橋，再到變速器，如此往上，所以稱其為后向仿真模型?？乇佬畔⒀帕啃畔⒂那跋蚍抡媸疽馊ξ錆h理大學碩±學位論文幽后向仿真示意圖后向仿真軟件（）是由美國國家可再生能源實驗室）管理混合動力汽車計劃（），在軟件環(huán)境下丌發(fā)的電動汽車仿真軟件，用來對純電動汽車、混合動力汽車和傳統(tǒng)內燃機汽車進行仿真分析。是比較常用的電動汽車仿真軟件，該軟件可以在網(wǎng)上下載直接使用。前向仿真軟件（）是為響應美國新一代車輛合作伙伴計劃，以美國阿崗國家實驗室為主，美國三大汽車公司、能源部、國防部等孽位資助支持參與而開發(fā)出的一套完全基于的汽車動力系統(tǒng)分析工具。其基本結構采用前向仿真方法，在模擬仿真中能量流和實際方向相同，這就使得它能夠動態(tài)的處理實際傳動系統(tǒng)中的測量數(shù)據(jù)，使仿真結果更加精確。雖然這也造成了比后向仿真軟件仿真速度慢的缺點，但提供的編譯版本已經加快了其運行速度，能在短時間內連續(xù)運行多個仿真。軟件的系統(tǒng)功能本人使用的的版本為，其基本功能有：）、預測車輛性能，包括燃油經濟性、動力性、爬坡度、最高車速、功率能量平衡