一種并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車傳動(dòng)系設(shè)計(jì)

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1、 一種并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車傳動(dòng)系設(shè)計(jì) 一種并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車傳動(dòng)系設(shè)計(jì) 摘要 近年來(lái)，一些交通機(jī)構(gòu)已經(jīng)測(cè)試了配備混合動(dòng)力系統(tǒng)的公交車。據(jù)報(bào)道，混合動(dòng)力系統(tǒng)在排放和燃油經(jīng)濟(jì)性能方面與傳統(tǒng)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)相比有著顯著的優(yōu)勢(shì)。 在本文中，我們分析了混合動(dòng)力汽車的發(fā)展現(xiàn)狀以及現(xiàn)有混合動(dòng)力電動(dòng)客車傳動(dòng)系的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用效果，參考相關(guān)文獻(xiàn)，綜合考慮各方面因數(shù)，對(duì)城市用并聯(lián)式電動(dòng)客車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析，并以cs6120 混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)客車為基礎(chǔ)，對(duì)其傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行一系列的設(shè)計(jì)。其中包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、參數(shù)選擇、變速器設(shè)計(jì)計(jì)算以及繪圖過(guò)程，

2、并對(duì)各零部件進(jìn)行校核。另外還根據(jù)并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)客車的使用要求，采用類比的方法，選用合適的離合器等其他總成。 關(guān)鍵詞：混合動(dòng)力汽車；CS6120 并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)客車；傳動(dòng)系統(tǒng)；變速器設(shè)計(jì) THE DESIGN OF A TRANSMISSION SYSTEM FOR CS6120 PARALLEL HYBRID ELECTRIC VEHICLE Abstract In recent years, several transit agencies have tested buses equipped with hybr

3、id powertrain systems. It has been reported that hybrid powertrains have significant advantages over conventional diesel engine systems, in the area of emissions and fuel economy performance. In this paper, we analysised on the structural characteristics and application of transmission system for t

4、he existing hybrid electric bus, reference to relevant literature, comprehensive consideration of various factors, to analyze the structural characteristics of the city hybrid electric buses, and based on CS6120 Hybrid Electric Bus , design its transmission system .Including the structural design

5、, preferences, calculation and drawing. In addition, also according to the requirements of using Hybrid Electric Bus, use analog methods, choose the other appropriate assembly such as clutch, and to check all parts and components. Key Words: Hybrid electric vehicle; CS6100 parallel-series hybrid

6、electric vehicle; Transmission system; Transmission design 目錄 1 緒論 1 1.1 引言 1 1.2 混合動(dòng)力汽車的發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.2.1 治理與改善我國(guó)環(huán)境狀況的目標(biāo) 2 1.2.2 石油短缺的壓力 3 1.2.3日本混合動(dòng)力/電動(dòng)汽車發(fā)展概況 4 1.2.4美國(guó)混合動(dòng)力/電動(dòng)汽車發(fā)展概況 5 1.2.5歐洲混合動(dòng)力/電動(dòng)汽車發(fā)展概況 6 1.2.6 我國(guó)發(fā)展概況 7 1.3 關(guān)鍵性技術(shù)的研究 8 1.3.1 整車能量管理系統(tǒng)和控制策略 8 1.3.2 子系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) 10 1.4 本課題的

7、研究?jī)?nèi)容 12 2并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車傳動(dòng)系的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析 13 2.1　混合動(dòng)力汽車動(dòng)力傳動(dòng)系布置方案 13 2.2 并聯(lián)式HEV 動(dòng)力傳動(dòng)系 13 2.3 并聯(lián)式HEV 動(dòng)力傳動(dòng)系結(jié)構(gòu)分析 14 2.3.1　轉(zhuǎn)速合成式PHEV 動(dòng)力傳動(dòng)系 14 2.3.2　扭矩合成式PHEV 動(dòng)力傳動(dòng)系 15 2.3.3　牽引力合成式PHEV 動(dòng)力傳動(dòng)系 18 3 CS6120并聯(lián)式混合動(dòng)力大客車總體設(shè)計(jì) 20 3.1 基本原理 20 3.2 汽車軸數(shù)、驅(qū)動(dòng)形式、布置形式的選擇 21 3.2.1 確定汽車類型 21 3.2.2 確定軸數(shù) 21 3.2.3 驅(qū)動(dòng)形式 21

8、 3.2.4 布置形式 22 3.3 汽車主要參數(shù)確定 22 3.3.1 外廓尺寸 22 3.3.2 一般參數(shù) 22 3.3.3 軸荷分配 22 3.4 汽車輪胎的選擇 22 4 CS6120 并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車傳動(dòng)系參數(shù)的設(shè)計(jì) 24 4.1 發(fā)動(dòng)機(jī)功率的選擇 24 4.2 電動(dòng)機(jī)參數(shù)的選擇 25 4.2.1 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速的選擇 25 4.2.2 電動(dòng)機(jī)額定功率的選擇 27 4.3 傳動(dòng)比的選擇 27 4.2.1 主減速器傳動(dòng)比i0的選擇 27 4.3.2 變速器傳動(dòng)比選擇 29 4.4 電池組容量的選擇 30 4.5 車輛最高車速的校核 31

9、 5 變速器的設(shè)計(jì) 32 5.1 中心距的確定 32 5.2 齒輪參數(shù)的選擇 33 5.2.1 模數(shù)m 33 5.2.2 壓力角α 33 5.2.3 螺旋角β 34 5.2.4 齒寬 35 5.2.5 變位系數(shù) 36 5.3 各檔齒輪參數(shù)的計(jì)算 36 5.3.1 確定一檔的齒數(shù) 36 5.3.2 修正中心距 37 5.3.3 確定常嚙合傳動(dòng)齒輪副的齒數(shù) 37 5.3.4 確定其他檔位的齒數(shù) 37 5.3.5 倒檔齒輪齒數(shù) 38 5.3.6 確定倒檔與中間軸的中心距 38 5.4 齒輪機(jī)構(gòu)的校核 38 5.4.1 變速器齒輪的毀壞形式 38 5.4.2 齒輪強(qiáng)度

10、計(jì)算 39 5.5 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 42 5.5.1 軸的功用及要求 42 5.5.2 軸的尺寸的初選 43 5.5.3 軸的校核 44 6 設(shè)計(jì)總結(jié) 56 參考文獻(xiàn) 致謝 1 緒論 1.1 引言 混合動(dòng)力汽車應(yīng)是我國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化的突破口據(jù)中國(guó)汽車報(bào)報(bào)道，根據(jù)“十五”國(guó)家863計(jì)劃電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)的目標(biāo)定位和技術(shù)路線，結(jié)合我國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，一些專家認(rèn)為，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車應(yīng)成為我國(guó)電動(dòng)汽車發(fā)展的重點(diǎn)和方向，并有希望率先取得產(chǎn)業(yè)化突破。從我國(guó)電動(dòng)車技術(shù)來(lái)看，目前已從實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)試驗(yàn)階段過(guò)渡到商品性試生產(chǎn)階段，我國(guó)電動(dòng)汽車

11、研制開(kāi)發(fā)基本上與國(guó)外同行處于同一起跑線上，技術(shù)水平與產(chǎn)業(yè)化的差距比較小，目前已有一定基礎(chǔ)。在上世紀(jì)90年代中期已推出電動(dòng)汽車樣車，電動(dòng)轎車概念車、燃料電池中型客車已經(jīng)問(wèn)世。 現(xiàn)在世界上的電動(dòng)汽車主要分成純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車和燃料電池汽車三種，專家認(rèn)為選擇混合動(dòng)力電動(dòng)汽車作為現(xiàn)階段我國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化的突破口，符合我國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展要求。原因一是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車承接了傳統(tǒng)汽車的技術(shù)，有利于對(duì)傳統(tǒng)汽車工業(yè)的改造；二是有利于降低制造成本和有利于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。 1.2 混合動(dòng)力汽車的發(fā)展現(xiàn)狀 汽車工業(yè)是大多數(shù)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。美國(guó)國(guó)家工程院評(píng)出的20 世紀(jì)最偉大的20項(xiàng)工程技術(shù)成就中汽

12、車排名第二已足以說(shuō)明這一點(diǎn)。 從“十五”計(jì)劃開(kāi)始, 我國(guó)汽車工業(yè)也進(jìn)入高速發(fā)展和快速增長(zhǎng)時(shí)期。 我國(guó)與世界各國(guó)一樣, 隨著汽車產(chǎn)品與保有量的大量增加, 由此而引發(fā)的環(huán)境和能源問(wèn)題已經(jīng)引起了國(guó)家和社會(huì)的廣泛關(guān)注。污染的嚴(yán)重和能源的匱乏, 對(duì)整個(gè)世界和各國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而言, 無(wú)疑是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)和殘酷的瓶頸。 對(duì)此, 必須積極尋求應(yīng)對(duì)辦法, 認(rèn)真研究解決對(duì)策。 1.2.1 治理與改善我國(guó)環(huán)境狀況的目標(biāo) 汽車尾氣排放有害物質(zhì)對(duì)城市區(qū)域大氣具有嚴(yán)重的危害, 許多國(guó)家相應(yīng)制定了嚴(yán)格的法律法規(guī)、規(guī)范和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn), 違背法律法規(guī)和不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的汽車在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中被淘汰出局。 當(dāng)前我國(guó)汽車工業(yè)面臨著必須達(dá)到的

13、兩個(gè)目標(biāo)是: ①達(dá)到如表1-1 所示的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)要求 表1-1 美國(guó)、歐洲及中國(guó)對(duì)汽車尾氣排放有害氣體的限制法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn) 實(shí)施年代 1992 1994 1996 2000 2002 2005 2008 2010 美國(guó)聯(lián)邦法規(guī) 1990 US EPA法規(guī) 1994 US EPA法規(guī) 2004 US EPA法規(guī) 歐洲標(biāo)準(zhǔn) 歐Ⅰ 歐Ⅱ 歐Ⅲ 歐Ⅳ 歐Ⅴ 中國(guó) GB14716(1-70-93 相當(dāng)于歐Ⅰ 相當(dāng)于歐Ⅱ 相當(dāng)于歐Ⅲ 與國(guó)際同步 ②限制CO2 的排放 越來(lái)越多的證據(jù)表明, 汽車的CO2 排放是破壞環(huán)境最重要的元兇之

14、一。 為此, 聯(lián)合國(guó)“政府間氣候變化專業(yè)委員會(huì)” ( IPCC) 對(duì)其進(jìn)行了評(píng)估,表明: 1996 年世界共排放CO2 等溫室氣體200 億噸, 美國(guó)占25 % , 其中汽車排放占10 % , 中國(guó)排放CO2 占1315 %。1997 年12 月, 全球氣候變化條約國(guó)第三次締約國(guó)會(huì)議(COP3) 在日本京都召開(kāi), 會(huì)議通過(guò)的《京都議定書(shū)》限定了CO2 、NO2 、甲烷等6 種造成溫室的氣體的排放量如表1-2 所示。 表1-2 世界主要國(guó)家需要降低的排放量 歐盟 美國(guó) 日本 加拿大 8% 7% 6% 6% 議定書(shū)還規(guī)定以1990 年為基準(zhǔn)到2012 年止,工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家CO2

15、排放量要降低總量的512 %。 這些數(shù)字看起來(lái)不大, 但考慮到汽車數(shù)量的增加, 需要減少的絕對(duì)量則相當(dāng)可觀, 如日本實(shí)際要降低20 %左右。 目前已有110 多個(gè)國(guó)家批準(zhǔn)了《京都議定書(shū)》, 但排放CO2 最多的美國(guó)卻拒絕執(zhí)行, 并提出排放CO2 要實(shí)行市場(chǎng)化。 《京都議定書(shū)》雖對(duì)發(fā)展中國(guó)家沒(méi)有提出具體要求, 但考慮到每燃燒1kg汽油產(chǎn)生約3kg 的CO2 , 而我國(guó)是石油消耗大國(guó),有不可忽視的CO2 排放量的治理任務(wù)。 1.2.2 石油短缺的壓力 我國(guó)石油資源短缺, 已發(fā)現(xiàn)可開(kāi)采的儲(chǔ)量?jī)H占世界總儲(chǔ)量的4 %左右, 從1993 年開(kāi)始進(jìn)口石油,并以每年兩位數(shù)字的百分比增長(zhǎng), 2000 年進(jìn)口

16、石油7000 萬(wàn)噸,成品油3000 萬(wàn)噸。 到2005 年以后,每年進(jìn)口石油將超過(guò)一億噸, 相當(dāng)于科威特一年的石油總產(chǎn)量, 未來(lái)我國(guó)石油缺口更大。 我國(guó)石油需求與產(chǎn)量如表1-3 所示 表1-3 我國(guó)石油需求與 億噸 年份 需求 產(chǎn)量 缺口 2000年 2.4 1.6 0.7+0.3 2005年 2.8 1.78 1.02 2010年 3.6 1.89 1.71 面對(duì)如此嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題和嚴(yán)峻的能源現(xiàn)狀,世界各國(guó)都在尋找解決的途徑, 經(jīng)過(guò)多年的探索,在科技界比較一致的對(duì)策是:①提高和完善內(nèi)燃機(jī)的性能, 進(jìn)一步提高內(nèi)燃機(jī)的熱效率, 降低能耗, 廣泛

17、采用電噴、智能正時(shí)可變氣閥(VVT2i), 稀薄燃燒、壓縮直噴點(diǎn)火、改進(jìn)燃油品質(zhì)等先進(jìn)技術(shù);②采用替代燃料, 如水煤氣、氫、乙醇、甲醇、合成燃油LN G和L PG等;③鼓勵(lì)和推廣采用電動(dòng)汽車( EV) 、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HEV) 、燃料電池電動(dòng)汽車(FCEV)。目前動(dòng)力電池技術(shù)未取得突破性進(jìn)展 , EV只能在城近郊區(qū)、旅游名勝區(qū)、步行街等有限地區(qū)使用。 FCEV 是利用氫、氧在常溫下產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)發(fā)電作為車輛運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能, 排出的是水, 為零排放, 這是第一優(yōu)勢(shì); 第二優(yōu)勢(shì)是氫在地球上儲(chǔ)存量很多, 可以從水和生物中提取, 不依賴石油資源。雖然現(xiàn)在的一些技術(shù)難題使近期批量使用還有困難, 但這兩大

18、優(yōu)勢(shì)注定了FCEV 是發(fā)展的趨勢(shì)。早在1909 年, 就有人提出了利用內(nèi)燃機(jī)與電動(dòng)機(jī)結(jié)合來(lái)克服純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程短和充電時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn), 并出現(xiàn)了早期的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車HEV , 成為了從內(nèi)燃機(jī)汽車到電動(dòng)汽車的一種過(guò)渡車型。 隨著技術(shù)的進(jìn)步, 電動(dòng)汽車的發(fā)展呼喚新的車型。 這種車型是將技術(shù)上最先進(jìn)(即油耗最低, 排放污染最優(yōu), 體積重量最小) 的內(nèi)燃機(jī)與一種一定容量的高性能儲(chǔ)能裝置(動(dòng)力電池) 相結(jié)合,通過(guò)最先進(jìn)的電子控制系統(tǒng)組成電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng), 這三者的最佳匹配必將大幅度地降低油耗, 實(shí)現(xiàn)更低的排污量 , 滿足更嚴(yán)格的排放要求, 使其成本比較接近于同類汽車的水平。 這種HEV 將會(huì)受到汽車工業(yè)界

19、歡迎, 并成為為市場(chǎng)接受的主流車型。據(jù)最新的資料顯示, 日本已在美國(guó)出售1318 萬(wàn)臺(tái)混合動(dòng)力電動(dòng)轎車 。 總之, EV、HEV、HCEV的發(fā)展是當(dāng)今汽車技術(shù)發(fā)展的一個(gè)新方向, 是尋求解決上述難題的一個(gè)有效途徑。 1.2.3日本混合動(dòng)力/電動(dòng)汽車發(fā)展概況 日本汽車保有量占全球第二位，由于人口密集，國(guó)土狹小，石油100％依賴進(jìn)口。因此，日本對(duì)EV\HEV的研發(fā)十分重視。日本從1965年開(kāi)始電動(dòng)車的研制、通產(chǎn)省正式把電動(dòng)車列入國(guó)家項(xiàng)目，1967年成立了日本電動(dòng)車協(xié)會(huì)，促進(jìn)了電動(dòng)車事業(yè)的發(fā)展，1971年日本通產(chǎn)省就制定了電動(dòng)汽車的開(kāi)發(fā)計(jì)劃，1991年日本通產(chǎn)省又制定了“第三屆電動(dòng)汽車普及計(jì)劃”，

20、提出到2000年日本電動(dòng)汽車的年產(chǎn)量達(dá)到10萬(wàn)輛，保有量達(dá)到20萬(wàn)輛。2001年7月，日本開(kāi)展了“低公害車開(kāi)發(fā)普及行動(dòng)”，將EV\HEV列為重點(diǎn)開(kāi)發(fā)的低公害汽車之列，并制定了專門的政策，以促進(jìn)EV\HEV的普及應(yīng)用；2002年提出從2005年開(kāi)始大幅度限制尾氣排放，制定了《新長(zhǎng)期排放限制》的標(biāo)準(zhǔn)，準(zhǔn)備用于2005年以后銷售新車的一項(xiàng)排放法規(guī)；2002年2月26日，日本中央環(huán)境審議會(huì)大氣環(huán)境領(lǐng)域的一個(gè)專門委員會(huì)（環(huán)境大臣的咨詢機(jī)構(gòu)）提出了一份將要納入這項(xiàng)法規(guī)的尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的咨詢提案。這項(xiàng)提案的內(nèi)容包括將顆粒狀物質(zhì)（PM）含量比現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的要求最大削減85%，將氮氧化物（NOX）削減50%等一些內(nèi)容

21、，該法規(guī)的實(shí)施將進(jìn)一步推動(dòng)EV\HEV的發(fā)展。按照目前的發(fā)展速度，預(yù)計(jì)在2010年將達(dá)到210萬(wàn)輛。 豐田是全世界第一臺(tái)正式批量生產(chǎn)的混合動(dòng)力車的制造者，自從1997年開(kāi)始，Prius就開(kāi)始在日本銷售，2000年起便在北美、歐洲及世界各地公開(kāi)發(fā)售。目前，Prius已經(jīng)在中國(guó)上市。到了2001年，豐田又在日本推出了Estima混合動(dòng)力小貨車、使用弱混合動(dòng)力的皇冠豪華小轎車和Dyna混合動(dòng)力輕型貨車。豐田商業(yè)化的車型已經(jīng)達(dá)到5款。為了在實(shí)現(xiàn)低排放的前提下，提高車輛的動(dòng)力性，在2003年，豐田汽車把新一代的混合動(dòng)力系統(tǒng)Hybrid Synergy Drive引入到了第二代的Prius上面。在200

22、5年，他把這套系統(tǒng)的使用范圍擴(kuò)展到了對(duì)動(dòng)力性能要求更高的SUV車型上——雷克薩斯的RX400h（日本名為Harrier Hybrid）和Highlander Hybrid（日本名為Kluger Hybrid）。 本田公司在混合動(dòng)力車方面也頗有建樹(shù)， 1999年推出“INSIGHT”，2001年推出“CIVIC”。本田還在混合動(dòng)力車的開(kāi)發(fā)上，通過(guò)研究新型發(fā)動(dòng)機(jī)、鎳氫蓄電池等追求動(dòng)力高效化；通過(guò)開(kāi)發(fā)新型輕質(zhì)鋁車身、樹(shù)脂油箱等謀求車輛的輕型化，使汽車達(dá)到每公升汽油可行駛35公里的世界最高水平，并且使汽車尾氣排放達(dá)到世界最嚴(yán)格要求的標(biāo)準(zhǔn)。 1.2.4美國(guó)混合動(dòng)力/電動(dòng)汽車發(fā)展概況 汽車工業(yè)是美國(guó)

23、的支柱產(chǎn)業(yè)，給美國(guó)帶來(lái)了繁榮昌盛，但同時(shí)也帶來(lái)了能源危機(jī)、環(huán)節(jié)污染以及資源的浪費(fèi)。美國(guó)近年來(lái)幾乎要從國(guó)外進(jìn)口全國(guó)消耗量一半以上的石油。為了避免受到石油危機(jī)的沖擊，美國(guó)十分重視對(duì)混合動(dòng)力汽車的研究和開(kāi)發(fā)。1976年卡特總統(tǒng)簽署EV/HEV研究開(kāi)發(fā)和示范法案，授權(quán)美國(guó)能源部執(zhí)行和管理EV/HEV研究計(jì)劃，但是直到九十年代初電動(dòng)車的研究在美國(guó)才真正開(kāi)始。1990年10月布什總統(tǒng)簽署清潔空氣法嚴(yán)格規(guī)定了汽車排放的標(biāo)準(zhǔn)，同月加州政府也有了新的規(guī)定，即要求汽車制造商在加州銷售的車輛中百分之二必須是零排放車輛，而當(dāng)時(shí)只有純電動(dòng)汽車才可能達(dá)到零排放車輛的要求。 1991年美國(guó)通用汽車公司、福特汽車公司和克萊

24、斯勒汽車公司共同協(xié)議，成立了先進(jìn)電池聯(lián)合體(USABC)，共同研究開(kāi)發(fā)新一代電動(dòng)汽車所需要的高能電池。1991年10月USABC與美國(guó)能源部簽訂協(xié)議，在1991-1995年的四年間投資2.26億美元來(lái)資助電動(dòng)汽車用高能電池的研究。1993年，美國(guó)克林頓政府推出了新一代汽車伙伴計(jì)劃即PNGV，要求聯(lián)邦政府部門從1993到1995年度大量購(gòu)買包括EV/HEV的替代燃油車。PNGV制訂了10年開(kāi)發(fā)計(jì)劃，目標(biāo)是80mpg(約3L/100km)的低油耗汽車。 2002年1月9日，10年計(jì)劃尚未結(jié)束，美國(guó)能源部部長(zhǎng)斯潘塞?阿伯拉罕在各大汽車公司首腦參加的會(huì)議上宣布，根據(jù)總統(tǒng)布什的國(guó)家能源計(jì)劃，降低美國(guó)對(duì)

25、進(jìn)口石油依賴性，決定成立一個(gè)新的汽車研究項(xiàng)目，叫做自由車(Freedom CAR)，該項(xiàng)目的長(zhǎng)期目標(biāo)是高效、價(jià)廉、無(wú)污染。研究先進(jìn)、高效的燃料電池技術(shù)，用氫燃料作動(dòng)力，不產(chǎn)生任何污染。改項(xiàng)目繼續(xù)對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行專項(xiàng)研究，但是重點(diǎn)是發(fā)展氫燃料電池電動(dòng)車。 按照PNGV的時(shí)間表，在1999年以前為濃縮并集中技術(shù)目標(biāo)階段，1999～2001為生產(chǎn)概念車階段，2001～2005年為生產(chǎn)性樣車階段。在2000年底特律國(guó)際汽車展上福特和通用汽車公司展示了其柴油復(fù)合動(dòng)力概念車，同年2月22日，戴姆勒克萊斯勒在華盛頓國(guó)家博物館公布了其PNGV復(fù)合動(dòng)力概念車。PNGV計(jì)劃在2002年被終止，原因是80MPG的目

26、標(biāo)很高，而研制的新車在成本上并未取得很好的成果，不能滿足用戶在價(jià)格上的要求，也就是說(shuō)，在短時(shí)期內(nèi)不具有市場(chǎng)價(jià)值。更重要的是，PNGV仍然局限于用石油作為基本能源。因此要求新項(xiàng)目在這方面有新的突破，將著眼于新一代汽車能源，而不囿于現(xiàn)有技術(shù)和當(dāng)前燃料資源。但是PNGV起到了全球EV/HEV技術(shù)開(kāi)發(fā)領(lǐng)頭人的作用，從其建立和執(zhí)行情況來(lái)看，新一代汽車已經(jīng)成為跨國(guó)汽車公司和工業(yè)國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展的重要內(nèi)容。 1.2.5歐洲混合動(dòng)力/電動(dòng)汽車發(fā)展概況 (1)法國(guó) 法國(guó)是一個(gè)缺少石油的國(guó)家，每年要從國(guó)外進(jìn)口大量石油。因此，法國(guó)是全世界最積極研制和推廣電動(dòng)汽車的國(guó)家之一。法國(guó)電力供應(yīng)充沛且多用核能發(fā)電和水力發(fā)

27、電，發(fā)電源干凈且電價(jià)便宜，汽車工業(yè)發(fā)達(dá)。法國(guó)政府鼓勵(lì)開(kāi)發(fā)電動(dòng)汽車和充分利用電力資源，在政策上給予支持，為開(kāi)發(fā)電動(dòng)汽車提供資助。法國(guó)政府、法國(guó)電力公司、標(biāo)致－雪鐵龍汽車公司和雷諾汽車公司共同承擔(dān)開(kāi)發(fā)和推廣電動(dòng)汽車的協(xié)議，共同合資組建了電動(dòng)汽車的電池公司，和薩夫特(SAFT)公司承擔(dān)電動(dòng)汽車的高能電池的研究和開(kāi)發(fā)，以及電池的租賃和維修等工作。 1990年法國(guó)標(biāo)致－雪鐵龍汽車公司所開(kāi)發(fā)的J-5和C-25電動(dòng)貨車投入生產(chǎn)。1995年法國(guó)能源部、標(biāo)致－雪鐵龍汽車公司開(kāi)發(fā)了標(biāo)致－106和SAXO型四座電動(dòng)轎車，用雪鐵龍－AX型轎車改裝的電動(dòng)轎車，雷諾汽車公司的Clio型四座電動(dòng)轎車及其變型車等，并投放在

28、羅切里市進(jìn)行試驗(yàn)。1997年法國(guó)的電動(dòng)汽車產(chǎn)量達(dá)到2000輛左右。 不僅如此，法國(guó)非常鼓勵(lì)使用混合動(dòng)力汽車，使法國(guó)混合動(dòng)力汽車的發(fā)展位居世界前列。四年前法國(guó)政府電力公司與汽車制造商簽訂了協(xié)議，使全國(guó)電動(dòng)汽車保有量達(dá)到10萬(wàn)臺(tái)，在20個(gè)城市推廣混合動(dòng)力汽車。法國(guó)已有十幾個(gè)城市運(yùn)行電動(dòng)汽車且有比較完善的充電站等服務(wù)設(shè)施，政府機(jī)關(guān)帶頭使用混合動(dòng)力汽車。法國(guó)政府為了鼓勵(lì)用戶使用混合動(dòng)力汽車，還宣布企業(yè)購(gòu)買混合動(dòng)力汽車第一年可以免稅。法國(guó)電力公司向電動(dòng)汽車生產(chǎn)廠家每生產(chǎn)一輛電動(dòng)汽車提供1萬(wàn)法郎的補(bǔ)助，以擴(kuò)大電力使用范圍。目前，法國(guó)混合動(dòng)力汽車的普及程度和保有量都位居世界前列。 (2)德國(guó) 德國(guó)

29、政府十分重視環(huán)節(jié)保護(hù)，投入了大量的資金用于EV的研發(fā)，1971年成立了城市電動(dòng)車交通公司(GES)，積極組織EV的研究與開(kāi)發(fā)。1991年在拜爾州投入了300輛EV進(jìn)行運(yùn)行。拜爾州還撥400萬(wàn)馬克，用于資助用戶車價(jià)的30%購(gòu)買電動(dòng)汽車。另外，漢堡市也采取資助用戶車價(jià)的25%來(lái)鼓勵(lì)用戶購(gòu)買電動(dòng)汽車。德國(guó)政府指定奔馳汽車公司和大眾合資建立的德國(guó)汽車工業(yè)有限公司的科技開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)，1992年德國(guó)政府撥款2200萬(wàn)馬克，在呂根(Rugen)島建立歐洲EV試驗(yàn)基地，組織了四大公司62輛各類電動(dòng)車在呂根半島城運(yùn)行試驗(yàn)，對(duì)64輛電動(dòng)汽車和電動(dòng)汽車的系統(tǒng)工程進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)4年的大規(guī)模試驗(yàn)，并有很多國(guó)家和城市都派有EV參加

30、呂根島的實(shí)驗(yàn)。1994年展示出了19種轎車，13種面包車，4種大客車，都進(jìn)入了實(shí)用階段。20世紀(jì)70年代末期，德國(guó)戴姆勒－奔馳汽車公司生產(chǎn)了一批LE306電動(dòng)汽車，采用鉛酸電池。20世紀(jì)80年代初期，德國(guó)奔馳汽車公司生產(chǎn)了電動(dòng)大客車，也生產(chǎn)了商用電動(dòng)汽車，奔馳公司還宣布投資4.7億美元研究開(kāi)發(fā)燃料電池，計(jì)劃2005年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。歐寶公司在1972年開(kāi)始研制新型電動(dòng)汽車。1981年與BBC公司(現(xiàn)在的ABB公司)合作研制了電動(dòng)轎車。 1.2.6 我國(guó)發(fā)展概況 我國(guó)目前也非常重視混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的研究與開(kāi)發(fā)，一些單位的起步研究工作正在展開(kāi)，國(guó)家科技部已將其作為“十五”863 重大專項(xiàng)的內(nèi)容。

31、我國(guó)有關(guān)電動(dòng)汽車的研制開(kāi)始于20世紀(jì)90年代。從1996 年開(kāi)始，廣東省科委統(tǒng)一協(xié)調(diào)組織研制電動(dòng)汽車，并取得了可喜的進(jìn)展。清華大學(xué)研制了電動(dòng)中型客車。中國(guó)遠(yuǎn)望(集團(tuán))總公司與北京理工大學(xué)、國(guó)防科技大學(xué)和河北勝利客車廠等單位聯(lián)合，于1996 年3月研制成功了51 座YW6120 型電動(dòng)大客車。 在此基礎(chǔ)上，我國(guó)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的研制也有了一定的進(jìn)展。1998 年，清華大學(xué)與廈門金龍公司合作研制了混合動(dòng)力電動(dòng)客車；同年，江蘇理工大學(xué)承擔(dān)了江蘇省科委下達(dá)的重點(diǎn)工業(yè)科技攻關(guān)項(xiàng)目——混合動(dòng)力電動(dòng)公交輕型客車ZJK 6700HEV 串聯(lián)式混合動(dòng)力的研制，目前樣車的研制工作已經(jīng)結(jié)束。一汽在2001 年4

32、月19 日閉幕的第3 屆北京國(guó)際清潔車展上推出一款混合動(dòng)力電動(dòng)轎車——紅旗CA7180AE。該轎車是由一汽研究所、美國(guó)電動(dòng)車亞洲7公司、汕頭國(guó)家電動(dòng)汽車試驗(yàn)示范區(qū)三方共同合作完成的，屬串聯(lián)式結(jié)構(gòu)的中高檔車型。清華大學(xué)與沈陽(yáng)金杯客車制造有限公司在2001 年3月簽訂了“SY6480 混合動(dòng)力電動(dòng)客車的研制與開(kāi)發(fā)”合作項(xiàng)目的合同。深圳明華環(huán)保汽車有限公司于2001 年4月推出了混合動(dòng)力電動(dòng)環(huán)保汽車MH6720，引起社會(huì)各界關(guān)注; 該車采用的是并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)為87kw ；電機(jī)為312V、充電次數(shù)大于500 次；異步交流電機(jī)平均功率為36kW; 滿載最高車速 為90 km/h; 最大爬坡度

33、為33％; 續(xù)駛行程可達(dá)1080 km，純電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)為100km；百公里等速油耗7.69L; 乘客數(shù)為22; 其尾氣排放達(dá)歐洲標(biāo)準(zhǔn)，噪聲指標(biāo)也大大低于國(guó)產(chǎn)普通中巴車。東風(fēng)汽車公司承接“863”混合動(dòng)力研制項(xiàng)目現(xiàn)已完成, 并已于最近推出混合動(dòng)力電動(dòng)客車樣車，整車性能良好。我國(guó)通過(guò)國(guó)家“八五”、“九五”甚至“十五”電動(dòng)汽車的科技攻關(guān)，在HEV方面已經(jīng)積累了一定的技術(shù)基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn) 1.3 關(guān)鍵性技術(shù)的研究 1.3.1 整車能量管理系統(tǒng)和控制策略 要實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車性能的提高，就必須對(duì)整車，尤其是動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行控制，使各個(gè)部件能夠協(xié)調(diào)工作。這一任務(wù)由整車能量管理系統(tǒng)來(lái)完成。 (1) 整車能量管

34、理系統(tǒng) 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的能量管理系統(tǒng)和工業(yè)上用到的復(fù)雜系統(tǒng)一樣，普遍采用分級(jí)分布式結(jié)構(gòu)，如圖1.1所示。最上層為能量管理系統(tǒng)的決策單元(Decision—making Unit)，統(tǒng)一協(xié)調(diào)和控制各個(gè)低端控制器；中間一層包括多個(gè)低端控制器；最下層為各個(gè)執(zhí)行器。能量管理系統(tǒng)的決策單元接受駕駛員輸入的指令、各個(gè)執(zhí)行器的信息和環(huán)境信息,協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)的工作。 圖1.1 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車整車能量管理系統(tǒng) (2) 整車能量管理策略 混合動(dòng)力系統(tǒng)的整車控制策略(能量管理策略)可以從不同的角度出發(fā)進(jìn)行分析。無(wú)論是串聯(lián)、并聯(lián)還是混聯(lián)HEV系統(tǒng)，控制策略要解決的問(wèn)題主要有兩個(gè)：系統(tǒng)運(yùn)行模式的切換和混合

35、模式下功率的分配?；旌蟿?dòng)力系統(tǒng)有多種運(yùn)行(能量流動(dòng))模式。根據(jù)不同的工況要求，以優(yōu)化各部件工作點(diǎn)為目的，可以在這些運(yùn)行模式中進(jìn)行切換。串聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)有11種可能的工作模式及多種模式切換策略，如發(fā)動(dòng)機(jī)ON/OFF策略和“轉(zhuǎn)換輸出功率”策略。并聯(lián)系統(tǒng)的運(yùn)行模式較少，混聯(lián)系統(tǒng)則可以設(shè)計(jì)得較多，以適應(yīng)不同的工況。 功率分配是系統(tǒng)能量管理策略研究的關(guān)鍵。通常功率分配都被看作是一個(gè)以減小油耗和改善排放為目標(biāo)的優(yōu)化闊題，功率分配決定了混合動(dòng)力系統(tǒng)中發(fā)動(dòng)機(jī)的工作區(qū)域。根據(jù)優(yōu)化程度(或者說(shuō)發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)選擇方式)的不同，目前被廣泛采用或研究的功率分配策略大體上可以分為：恒定工作點(diǎn)策略、優(yōu)化工作區(qū)策略、ICE優(yōu)

36、化曲線策略、瞬時(shí)優(yōu)化策略和全局優(yōu)化策略。 隨著對(duì)混合動(dòng)力系統(tǒng)控制策略研究的深人，諸如自適應(yīng)控制、模糊邏輯控制、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制等方法也得到有效的運(yùn)用。這些方法可以改善實(shí)時(shí)控制的性能，提高HEV對(duì)各種工況的適應(yīng)能力。 1.3.2 子系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) 為了充分發(fā)揮混合動(dòng)力系統(tǒng)的潛力，應(yīng)當(dāng)對(duì)部件進(jìn)行優(yōu)化，使其適應(yīng)混合動(dòng)力系統(tǒng)的工作特點(diǎn)。 (1) 電池和電池管理系統(tǒng) 一般情況下，混合動(dòng)力系統(tǒng)的動(dòng)力電池進(jìn)行的是頻繁、淺度的充放電循環(huán)：在充放電過(guò)程中，電壓、電流可能有較大變化。針對(duì)這種使用特點(diǎn)，混臺(tái)動(dòng)力系統(tǒng)對(duì)電池有如下幾方面的特別要求： ① 大功率充放電的能力。質(zhì)量比功率和體積比功率是衡量電池快速

37、放電能力的指標(biāo)，相對(duì)于能量要求，混合動(dòng)力系統(tǒng)的電池對(duì)比功率的要求更高。同時(shí)，混合動(dòng)力系統(tǒng)在制動(dòng)能量回收或低功率調(diào)峰時(shí)要求電池能夠在短時(shí)間內(nèi)接受大量的能量，目前的高功率電池往往存在快速充電接受能力差的問(wèn)題。提高電池快速充電接受能力比提高電池的比功率更加緊迫和關(guān)鍵。 ② 充放電效率?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車中內(nèi)燃機(jī)發(fā)出的相當(dāng)一部分能量須經(jīng)歷充電——放電的能量循環(huán)，高的充放電效率對(duì)保證整車效率具有至關(guān)重要的作用。 ③ 混合動(dòng)力系統(tǒng)的電池應(yīng)當(dāng)在快速充放電和充放電過(guò)程變工況的條件下保持性能的相對(duì)穩(wěn)定?；旌蟿?dòng)力系統(tǒng)使用條件下能達(dá)到足夠的充放電循環(huán)次數(shù)也是對(duì)電池的基本要求。 此外，作為車用動(dòng)力電池，還有一些基

38、本要求：電壓、質(zhì)量比能量和體積比能量、免維護(hù)性以及成本。 HEV發(fā)展的其它儲(chǔ)能技術(shù) ① 飛輪電池 飛輪電池有比能量高、比功率大、充電快、壽命長(zhǎng)、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，但目前技術(shù)難度和成本都較高。 ② 超級(jí)電容 超級(jí)電容雖然能量密度較低，卻擁有很高的功率密度，能在瞬時(shí)提供很大的電流和功率，同時(shí)壽命長(zhǎng)、效率高、充電快，是混臺(tái)動(dòng)力系統(tǒng)中很有前途的一種瞬時(shí)供能裝置。 電池管理系統(tǒng) 電池管理系統(tǒng)是整車能量管理系統(tǒng)的一部分整車能量管理策略的實(shí)施要依賴電池管理系統(tǒng)對(duì)電池狀態(tài)的判別和對(duì)電池性能的維護(hù) 電池管理系統(tǒng)的主要功能有：防止電池過(guò)充電或過(guò)放電；判定荷電狀態(tài)SOC：選擇適當(dāng)?shù)某潆娀蚍烹娔Ｊ剑粚?duì)電池

39、進(jìn)行均衡充電；控制并平衡電池組的工作溫度。 (1) 電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) HEV對(duì)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求： ① 串聯(lián)系統(tǒng)對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的要求與純電動(dòng)車相似，發(fā)電機(jī)則要求小體積、高效率、控制性能良好。 ② 并聯(lián)和混聯(lián)系統(tǒng)要求電機(jī)能適應(yīng)頻繁的起停和電動(dòng)/發(fā)電狀態(tài)之間的切換。在并聯(lián)系統(tǒng)“輕度復(fù)合”的結(jié)構(gòu)中，電機(jī)功率要求較小，可采用與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸同軸的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步減小了電機(jī)尺寸和質(zhì)量。目前發(fā)展中的“42 V系統(tǒng)”實(shí)際上就是一種“輕度復(fù)合”方案：目前適合HEV使用的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要是異步電機(jī)(感應(yīng)電機(jī))驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) (3) 動(dòng)力復(fù)合裝置 在并聯(lián)和混聯(lián)系統(tǒng)中，機(jī)械的動(dòng)力復(fù)臺(tái)裝置是耦合發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)功率

40、的關(guān)鍵部件。它不僅具有很大的機(jī)械復(fù)雜性，而且直接影響整車控制策略，因而成為混合動(dòng)力系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。目前采用的動(dòng)力復(fù)合方式有轉(zhuǎn)矩復(fù)合、速度復(fù)合和雙橋動(dòng)力復(fù)合。 (4) 混臺(tái)動(dòng)力系統(tǒng)專用發(fā)動(dòng)機(jī) HEV系統(tǒng)中，由于發(fā)動(dòng)機(jī)的工況可以控制在一定范圍內(nèi)，因而可以進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)一步提高其燃油經(jīng)濟(jì)性，降低排放。 ① 對(duì)內(nèi)燃機(jī)的改進(jìn) 目前采用內(nèi)燃機(jī)的混合動(dòng)力系統(tǒng)基本上都對(duì)其發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)或重大改進(jìn)。例如豐田Prius的1.5 L汽油機(jī)采用Atkinson的高效率、高膨脹比、工作循環(huán)、緊湊型傾斜式擠氣燃燒室以及鋁合金缸體。其主要目的是追求高效率而不是高功率。由于電機(jī)承擔(dān)了功率調(diào)峰的作用，發(fā)動(dòng)機(jī)

41、町以舍棄非經(jīng)濟(jì)工作區(qū)的性能而追求經(jīng)濟(jì)工作區(qū)的更高效率。 ② 混合動(dòng)力系統(tǒng)中使用的其它熱機(jī) 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車還可以選用燃?xì)廨啓C(jī)、斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)或燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)等其它熱機(jī)，利用它們各自的優(yōu)勢(shì)，可以構(gòu)成不同特點(diǎn)的混合動(dòng)力系統(tǒng)。 1.4 本課題的研究?jī)?nèi)容 (1) 并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車傳動(dòng)系的特點(diǎn)分析 (2) CS6100并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車傳動(dòng)系的設(shè)計(jì) 2并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車傳動(dòng)系的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析 2.1　混合動(dòng)力汽車動(dòng)力傳動(dòng)系布置方案 由于混合動(dòng)力汽車采用2 種動(dòng)力源作為動(dòng)力裝置, 它的各個(gè)組成部件、布置方式及控制策略的不同, 因

42、而形成了各式各樣的結(jié)構(gòu)型式?；旌蟿?dòng)力汽車的分類方法也有多種。根據(jù)動(dòng)力源的數(shù)量及動(dòng)力傳遞方式的不同, 分為串聯(lián)型、并聯(lián)型和混聯(lián)型; 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的功率比的大小, 分為里程延長(zhǎng)型、動(dòng)力輔助型和雙模式型; 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行模式的不同, 分為發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)/關(guān)模式和發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行模式; 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)是否布置在同一軸線上, 分為單軸式和雙軸式; 根據(jù)蓄電池組的荷電狀態(tài)SOC (State of charge) 的變化情況, 又可分為荷電消耗型和荷電維持型。 2.2 并聯(lián)式HEV 動(dòng)力傳動(dòng)系 并聯(lián)式HEV 動(dòng)力傳動(dòng)系(Parallel Schedule, 又稱PHEV ) 的結(jié)構(gòu)組成如圖2.1所示

43、。在并聯(lián)式HEV 動(dòng)力傳動(dòng)系中, 發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)可以分別獨(dú)立地為汽車驅(qū)動(dòng)輪提供動(dòng)力, 沒(méi)有串聯(lián)式HEV 動(dòng)力傳動(dòng)系中的發(fā)電機(jī), 因此更像傳統(tǒng)的汽車動(dòng)力傳動(dòng)系, 并具有了許多顯著的優(yōu)點(diǎn): ① 由于發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能可直接輸出到汽車驅(qū)動(dòng)橋, 中間沒(méi)有能量的轉(zhuǎn)換, 與串聯(lián)式布置相比, 系統(tǒng)效率較高, 燃油消耗也較少。② 電動(dòng)機(jī)同時(shí)又可作為發(fā)電機(jī)使用, 系統(tǒng)僅有發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩個(gè)動(dòng)力總成, 整車質(zhì)量和成本大大減小。③ 假定汽車所要求的最大功率為P , 則每臺(tái)動(dòng)力總成的功率總和往往是在P～ 2P 之間, 由于設(shè)備功率較小, 所需的設(shè)備費(fèi)用也較小。但由于發(fā)動(dòng)機(jī)與車輛驅(qū)動(dòng)輪間有直接的機(jī)械連接, 發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況不

44、可避免地要受到汽車具體行駛工況的影響, 要維持發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳工作區(qū)工作, 則控制系統(tǒng)和控制策略較復(fù)雜。 圖 2.1 并聯(lián)式HEV動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 2.3 并聯(lián)式HEV 動(dòng)力傳動(dòng)系結(jié)構(gòu)分析 2.3.1　轉(zhuǎn)速合成式PHEV 動(dòng)力傳動(dòng)系 轉(zhuǎn)速合成式PHEV 動(dòng)力傳動(dòng)系的動(dòng)力合成裝置為轉(zhuǎn)速合成裝置, 其工作原理如圖2.2 所示。 圖 2.2 轉(zhuǎn)速合成裝置工作原理簡(jiǎn)圖 如果用i1、i2 分別表示轉(zhuǎn)速合成裝置對(duì)應(yīng)于1 輸入、2 輸入的機(jī)械傳動(dòng)比, 則存在下述關(guān)系式： Tout=i1·Tin1=i2˙Tin2

45、 (2-1) Vout=Vin1i1+Vin2i2 (2-2) 式中　T、V —— 扭矩和轉(zhuǎn)速 in、out——輸入和輸出 此結(jié)構(gòu)有2 套結(jié)構(gòu)機(jī)械變速器, 內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)各自與一套變速結(jié)構(gòu)相聯(lián), 然后通過(guò)齒輪進(jìn)行復(fù)合。在此種結(jié)構(gòu)中, 可以通過(guò)變速機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)機(jī)之間的轉(zhuǎn)速關(guān)系, 使發(fā)動(dòng)機(jī)的工況調(diào)節(jié)變得更靈活。此種結(jié)構(gòu)目前是最有生命力的結(jié)構(gòu), 主要采用行星差動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。 行星齒輪動(dòng)力復(fù)合機(jī)構(gòu), 可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)部件轉(zhuǎn)速的復(fù)合, 即各個(gè)部件間的轉(zhuǎn)矩保持一定的比例關(guān)系。這種功率復(fù)合形式被稱

46、為速度復(fù)合。行星機(jī)構(gòu)有2 個(gè)自由度, 通過(guò)不同離合器和制動(dòng)器的作用, 可以實(shí)現(xiàn)單自由度、固定傳動(dòng)比的傳動(dòng)。 在此機(jī)構(gòu)中發(fā)動(dòng)機(jī)與行星架相聯(lián), 通過(guò)行星齒輪將動(dòng)力傳遞給外齒圈和太陽(yáng)輪, 齒圈軸與電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)軸相聯(lián), 太陽(yáng)輪軸與發(fā)電機(jī)相聯(lián)。動(dòng)力分配裝置將發(fā)動(dòng)機(jī)大部分轉(zhuǎn)矩直接傳遞到驅(qū)動(dòng)軸上, 將另一小部分轉(zhuǎn)矩傳給發(fā)電機(jī), 發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能根據(jù)指令給電池充電或用于電動(dòng)機(jī)以增加驅(qū)動(dòng)力。 通過(guò)對(duì)行星機(jī)構(gòu)的變速比和受力分析可以得到 1+ρ·ne=ρ·ng+nrη·Te=1+1ρ·Tg=1+ρ·Trnm=nrTw=Tm+Tr=Tm+η·T1+ρnw=nrK=1+ρ·ne-ρ·ngK

47、 (2-3) 式中　ρ——太陽(yáng)輪齒數(shù)與齒圈齒數(shù)之比(0<ρ< 1) ne、ng、nr、nm、nw ——分別為發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、齒圈、電機(jī)和驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速 Te、Tg、Tr、Tm、Tw——分別為發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、齒圈、電機(jī)和驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)矩 K ——齒圈與驅(qū)動(dòng)軸間的傳動(dòng)比 這種結(jié)構(gòu)可以通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速產(chǎn)生變化, 此外, 發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與作用在齒圈上的轉(zhuǎn)矩是成一定比例的, 傳到驅(qū)動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)矩是從齒圈上得到的轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩(為負(fù)時(shí)代表制動(dòng)能量回收) 的和, 這種結(jié)構(gòu)可以有非常靈活的控制策略, 可實(shí)現(xiàn)對(duì)混合動(dòng)力能量流的最優(yōu)控制。目前，應(yīng)用這種結(jié)構(gòu)最成功的是

48、豐田公司Prius 的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。 2.3.2　扭矩合成式PHEV 動(dòng)力傳動(dòng)系 扭矩合成式PHEV 動(dòng)力傳動(dòng)系的動(dòng)力合成裝置為扭矩合成裝置, 其工作原理如圖2.3 所示。 圖 2.3 扭矩合成裝置工作原理圖 如果用i1、i2分別表示扭矩合成裝置對(duì)應(yīng)于1 輸入、2 輸入的機(jī)械傳動(dòng)比, 則存在下述關(guān)系式 Tout=i1·Tin1+i2·Tin2 (2-4) Vout=Vin1i1+Vin2i2 (2-5) 　由于兩

49、動(dòng)力總成通過(guò)扭矩合成裝置(嚙合齒輪傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、傳動(dòng)帶及CV T 傳動(dòng)等) 直接驅(qū)動(dòng)車輛, 因此它們的輸出特性總和應(yīng)能滿足車輛的牽引需求, 否則, 應(yīng)在傳動(dòng)系中適當(dāng)?shù)奈恢貌贾米兯傧?。另? 由于所采用的扭矩合成裝置結(jié)構(gòu)以及傳動(dòng)軸數(shù)目的不同, 扭矩合成式PHEV 動(dòng)力傳動(dòng)系又具有以下幾種典型的結(jié)構(gòu)型式。 （1）　單軸扭矩合成式PHEV 動(dòng)力傳動(dòng)系 如圖2.4 所示, 圖 2.4 單扭矩合成式PHEV動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)主傳動(dòng)軸與變速器相聯(lián), 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩通過(guò)齒輪與內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)矩在變速器前進(jìn)行復(fù)合, 傳到驅(qū)動(dòng)軸上的功率是兩者之和。關(guān)系式如下： T

50、s=Te+K·Tm·ηns=ne=nmK (2-6) 式中Te、Tm、Ts—— 分別為發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)和變速器輸入轉(zhuǎn)矩 ns、ne、nm—— 分別為變速器輸入軸轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 η、K —— 傳動(dòng)效率和傳動(dòng)比 在此結(jié)構(gòu)中, 發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)和變速器輸入軸之間的轉(zhuǎn)速成一定的比例關(guān)系,隨著路況和車速的變化, 這些轉(zhuǎn)速會(huì)隨著變化。輸出轉(zhuǎn)矩的變化, 可以通過(guò)式中的轉(zhuǎn)矩關(guān)系, 在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩保持恒定的條件下, 通過(guò)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩而獲得。 (2)　雙軸扭矩合成式PHEV 動(dòng)力傳動(dòng)系 依據(jù)變速箱的具體位置不

51、同, 雙軸扭矩合成式PHEV 動(dòng)力傳動(dòng)系具有2 種布置方案, 分別如圖2.5、圖2.6 所示。在圖2.5 中, 變速箱布置于動(dòng)力元件和扭矩合成裝置之間, 變速箱的具體選擇可以是多速、單一速比或CV T 傳動(dòng), 變速箱幾種可行的組合方案確定的傳動(dòng)系特點(diǎn), 如表2-1 所列。 圖 2.5 雙軸扭矩合成式PHEV動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)之一 圖 2.6 雙軸扭矩合成式PHEV動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)之二 在圖2.6 中, 變速箱布置于扭矩合成裝置與主減速器之間, 變速箱的設(shè)置同等比例地提高了內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)的輸出扭矩, 改善了汽車的動(dòng)力性能, 使系統(tǒng)采用小型內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)成為可能。 表

52、 2-1　雙軸扭矩合成式PHEV 動(dòng)力傳動(dòng)系之一中變速箱選擇方案對(duì)比 變速箱1 變速箱2 動(dòng)力傳動(dòng)系特點(diǎn) 多前進(jìn)檔變速箱 多前進(jìn)檔變速箱 提高了整車的加速能力和爬坡能力; 提高了驅(qū)動(dòng)系的總效率; 傳動(dòng)系復(fù)雜, 難于同時(shí)控制內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)機(jī)和變速箱 多前進(jìn)檔變速箱 單前進(jìn)檔變速箱 仍充分利用了牽引電機(jī)的恒功率特性并改善了內(nèi)燃機(jī)的扭矩特性; 提高了內(nèi)燃機(jī)的效率, 減小了電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)汽車的車速范圍, 從而減少了電池組的放電量。 單前進(jìn)檔變速箱 單前進(jìn)檔變速箱 驅(qū)動(dòng)系的結(jié)構(gòu)和控制都比較簡(jiǎn)單; 汽車的行駛功率需求難于同時(shí)滿足, 因此其動(dòng)力元件參數(shù)的選擇應(yīng)充分考慮汽車的動(dòng)力性需求。

53、 2.3.3　牽引力合成式PHEV 動(dòng)力傳動(dòng)系 牽引力合成式PHEV 動(dòng)力傳動(dòng)系的具體結(jié)構(gòu)如圖2.7 所示。發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)之間無(wú)任何機(jī)械連接, 它們通過(guò)各自的傳動(dòng)軸分別驅(qū)動(dòng)車輛的前輪和后輪。 5 圖 2.7 牽引力合成式PHEV動(dòng)力傳動(dòng)系 該動(dòng)力傳動(dòng)系的顯著優(yōu)點(diǎn)是: 汽車的驅(qū)動(dòng)力由2 個(gè)驅(qū)動(dòng)軸承擔(dān), 因此作用于每一驅(qū)動(dòng)軸上的驅(qū)動(dòng)力不會(huì)超出其輪胎地面附著極限; 在標(biāo)準(zhǔn)的混合模式下, 汽車主要由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng); 在“零排放”模式下只使用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng); 當(dāng)汽車需要加速或爬坡, 發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng); 該種結(jié)構(gòu)的混合動(dòng)力汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性均超過(guò)了傳統(tǒng)汽車, 但由于電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)

54、系統(tǒng)分離, 結(jié)構(gòu)不緊湊, 給動(dòng)力傳動(dòng)系的具體布置帶來(lái)困難。 本設(shè)計(jì)選用的是單軸扭矩合成式PHEV 動(dòng)力傳動(dòng)系結(jié)構(gòu)。 3 CS6120并聯(lián)式混合動(dòng)力大客車總體設(shè)計(jì) 3.1 基本原理 混合動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中并聯(lián)式結(jié)構(gòu)的實(shí)質(zhì)是在傳統(tǒng)汽車中加裝一套電力驅(qū)動(dòng)裝置，本設(shè)計(jì)選用的是單軸扭矩合成式PHEV 動(dòng)力傳動(dòng)系結(jié)構(gòu)，其基本結(jié)構(gòu)如圖3.1。 圖 3.1 并聯(lián)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)布置圖 該系統(tǒng)利用發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)車輪,由于發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)車輪之間直接相連, 所以發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)受驅(qū)動(dòng)工況的影響. 該系統(tǒng)不需要發(fā)電機(jī), 因此提高了能量轉(zhuǎn)化

55、效率。 由于電機(jī)的數(shù)量和種類的不同、變速裝置類型的多樣、部件的數(shù)量（如離合器的數(shù)量）和位置關(guān)系（如電機(jī)和離合器的位置關(guān)系）的差別，并聯(lián)式結(jié)構(gòu)具有明顯的多樣性。 并聯(lián)式結(jié)構(gòu)中發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)是相互獨(dú)立的：可以只利用發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)富余的功率還可以通過(guò)動(dòng)力復(fù)合裝置和電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能，對(duì)電池進(jìn)行充電；在高速運(yùn)行和加速是，可以利用動(dòng)力復(fù)合裝置對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的輸出動(dòng)力進(jìn)行疊加。在市郊和城間運(yùn)行時(shí)，汽車經(jīng)常處于高速平穩(wěn)運(yùn)行狀態(tài)，而且對(duì)排放沒(méi)有苛刻要求，并聯(lián)式動(dòng)力系統(tǒng)可以關(guān)閉效率較低、經(jīng)常對(duì)電池進(jìn)行管理的電驅(qū)動(dòng)部分從而使系統(tǒng)具有更好的經(jīng)濟(jì)性。 在并聯(lián)式動(dòng)力傳動(dòng)系中, 發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)可以分別獨(dú)立

56、地向汽車驅(qū)動(dòng)輪提供動(dòng)力, 沒(méi)有串聯(lián)式HEV 動(dòng)力傳動(dòng)系中的發(fā)電機(jī), 因此更像傳統(tǒng)的汽車動(dòng)力傳動(dòng)系, 并具有了許多顯著的優(yōu)點(diǎn): ① 由于發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能可直接輸出到汽車驅(qū)動(dòng)橋, 中間沒(méi)有能量的轉(zhuǎn)換, 與串聯(lián)式布置相比, 系統(tǒng)效率較高, 燃油消耗也較少。② 電動(dòng)機(jī)同時(shí)又可作為發(fā)電機(jī)使用, 系統(tǒng)僅有發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)2 個(gè)動(dòng)力總成, 整車質(zhì)量和成本大大減小。③ 假定汽車所要求的最大功率為P , 則每臺(tái)動(dòng)力總成的功率總和往往是在P～ 2P 之間, 由于設(shè)備功率較小, 所需的設(shè)備費(fèi)用也較小。但由于發(fā)動(dòng)機(jī)與車輛驅(qū)動(dòng)輪間有直接的機(jī)械連接, 發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況不可避免地要受到汽車具體行駛工況的影響, 要維持發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳

57、工作區(qū)工作, 則控制系統(tǒng)和控制策略較復(fù)雜。 3.2 汽車軸數(shù)、驅(qū)動(dòng)形式、布置形式的選擇 3.2.1 確定汽車類型 由汽車的設(shè)計(jì)型號(hào)cs6120，查文獻(xiàn)確定該車屬于總長(zhǎng)度為12m 的客車。一般客車按照長(zhǎng)度可分為：大型客車、中型客車、輕型客車、微型客車。如圖表3-1 所示。因此，該設(shè)計(jì)車型屬于大、中型客車，預(yù)設(shè)載客量50 ~ 60 人，總質(zhì)量約15000kg。 表 3-1 客車分類 車身總長(zhǎng)度(m) 客車類型 > 10 大型客車 7 ~ 10 中型客車 3.5 ~ 7 輕型客車 < 3.5 微型客車 3.2.2 確定軸數(shù)

58、 根據(jù)國(guó)家道路法規(guī)規(guī)定，單軸最大允許軸載質(zhì)量為10 t，又因該車總質(zhì)量小于19 t，故采用兩軸方案。另外，兩軸方案有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。 3.2.3 驅(qū)動(dòng)形式 根據(jù)汽車用途及最大總質(zhì)量，確定采用6×4 驅(qū)動(dòng)形式。 3.2.4 布置形式 綜合各種客車布置形式的優(yōu)缺點(diǎn)，確定采用發(fā)動(dòng)機(jī)后置后橋驅(qū)動(dòng)布置。 3.3 汽車主要參數(shù)確定 整體式客車總長(zhǎng)一般不超過(guò)12000 mm，根據(jù)設(shè)計(jì)要求并參照福田BJ6123PHEV-1混合動(dòng)力城市客車參數(shù)， 可選定所設(shè)計(jì)的客車總體參數(shù): 3.3.1 外廓尺寸 總長(zhǎng)La = 12000 mm 總寬Ba = 2550 mm 總高Ha

59、= 3150 mm 3.3.2 一般參數(shù) 軸距L： L = 5450 mm 輪距B：前輪距為2098mm，后輪距為1840 mm 前懸LF：取2670 mm 后懸LR：取3445 mm 3.3.3 軸荷分配 對(duì)于6×4 驅(qū)動(dòng)、后輪雙胎： 滿載前軸19%~25%，后軸75%~81%；空載前軸31%~37%，后軸63%~69% 取滿載時(shí)， 前軸：17950kg × 25% = 4500 kg 后軸：17950kg × 75% = 13500 kg 空載時(shí)， 前軸：13700kg × 37% = 5069 kg 后軸：13700kg × 63% = 8631 kg 3.4

60、汽車輪胎的選擇 根據(jù)汽車的用途及軸荷、最高車速并參考同類汽車，查GB9744—1997 選取 輪胎規(guī)格為7.50—15LT 的子午線輪胎，前后輪胎分別選用275/70R22.5、295/80R22.5 。 該型號(hào)輪胎主要參數(shù)： 新胎充氣后 前胎： 斷面寬度B：275 mm 輪輞直徑D：22.5 英寸 高寬比H/B：70% 后胎： 斷面寬度B：295 mm 輪輞直徑D：22.5 英寸 高寬比H/B：80% 綜合以上將本設(shè)計(jì)所選參數(shù)列表如下： 車輛名稱：CS6120并聯(lián)式混合動(dòng)力客車 車輛類別：客車 總質(zhì)量（Kg）:17950 外型尺寸(長(zhǎng)×寬×高)(mm)：12

61、000×2550×3150 整備質(zhì)量(kg)：13700 燃燒種類：柴油 額定載客(含駕駛員)(人)：95/23-46,95/23-40 前懸/后懸(mm)：2670/3445 接近角/離去角(°)：7/7 軸荷：6450 11500 軸距(mm)：5450 最高車速 (km/h)：80 軸數(shù)：2 彈簧片數(shù)：4/5,—/— 輪胎數(shù)：6 輪胎規(guī)格：275/70R22.5 ； 295/80R22.5 前輪距：2098 后輪距：1840 4 CS6120 并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車傳動(dòng)系參數(shù)的設(shè)計(jì) 4.1 發(fā)動(dòng)機(jī)功率的選擇 混合動(dòng)力汽車動(dòng)力傳動(dòng)裝

62、置參數(shù)(包括發(fā)動(dòng)機(jī)功率、電動(dòng)機(jī)功率、傳動(dòng)系速比等) ,對(duì)車輛的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能有顯著影響?；旌蟿?dòng)力汽車動(dòng)力傳動(dòng)系主要有并聯(lián)式和串聯(lián)式兩種典型結(jié)構(gòu)。本設(shè)計(jì)主要針對(duì)并聯(lián)混合動(dòng)力汽車傳動(dòng)系進(jìn)行參數(shù)選擇和匹配分析。發(fā)動(dòng)機(jī)功率的選擇對(duì)并聯(lián)混合動(dòng)力傳動(dòng)系的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。發(fā)動(dòng)機(jī)功率偏大,車輛燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能就差;發(fā)動(dòng)機(jī)功率偏小,后備功率就小,電動(dòng)機(jī)只有提供更多的驅(qū)動(dòng)功率,才能滿足一定的車輛行駛性能要求, 這勢(shì)必引起電動(dòng)機(jī)和電池組容量取值的增大和車輛成本的增加。另外,電池組數(shù)目增多,在車輛上布置困難,車重增加,僅依靠發(fā)動(dòng)機(jī)的富裕功率難以維持電池組的額定電量,限制了車輛的續(xù)行里程。由于并聯(lián)混合動(dòng)

63、力汽車通常都采用由發(fā)動(dòng)機(jī)提供車輛平均行駛功率,由電動(dòng)機(jī)提供峰值功率的控制策略,因此其功率值的選擇主要應(yīng)考慮車輛勻速行駛時(shí)的功率需求,通常按下式初選發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 Pemax=13600ηmgf+CdAV*221.15V* (4-1) 式中Pemax為發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率; nV*為車輛最大行駛速度80 km/h; Cd為空氣阻力系數(shù)客車取0.6～0.7; A 為迎風(fēng)面積，A=Ba×Ha=8.03 m2; m 為整車質(zhì)量17950kg;h η為傳動(dòng)系效率取0.9; f為滾動(dòng)阻力系數(shù)取0.0195。 故Pe =126.7kw 上

64、式所求Pemax應(yīng)為發(fā)動(dòng)機(jī)裝有全部附件下測(cè)得的最大有效功率或凈輸出功率。它比一般發(fā)動(dòng)機(jī)外特性低12%~20%。即： Pe=141.9kw ~152.04kw 發(fā)動(dòng)機(jī)功率參數(shù)的選擇以滿足車輛勻速行駛功率為依據(jù),即略低于車輛以最高速度行駛時(shí)的功率需求為宜。選取康明斯ISBE4+225B發(fā)動(dòng)機(jī) 發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)： ISBE4+225B 發(fā)動(dòng)機(jī)排量：6700 發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)商：康明斯公司 發(fā)動(dòng)機(jī)功率（Kw）：165 最大功率時(shí)轉(zhuǎn)速(r/min)：2300 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（N·m）：825 型式 立式、直列、水冷、四沖程、直噴 進(jìn)氣方式 增壓中冷 4.2 電動(dòng)機(jī)參數(shù)的選擇 通常

65、,適用于電動(dòng)車輛使用的電動(dòng)機(jī)外特性為:在額定轉(zhuǎn)速Nmr以下,電動(dòng)機(jī)以恒扭矩模式工作,在Nmr以上,以恒功率模式工作。相應(yīng)參數(shù)選擇包括:電動(dòng)機(jī)額定功率Pmr、電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速Nmr、電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速Nm,max。 4.2.1 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速的選擇 電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速對(duì)傳動(dòng)系的尺寸、電動(dòng)機(jī)的額定扭矩都有影響。在電動(dòng)機(jī)功率一定的前提下,其額定扭矩與最高轉(zhuǎn)速間的關(guān)系如圖4.1所示。圖中, y 坐標(biāo)表示電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速的比值,也稱電動(dòng)機(jī)擴(kuò)大恒功率區(qū)系數(shù)β。由圖4.2 知,隨β 值增大,轉(zhuǎn)速越低,對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩越高,因此對(duì)電機(jī)支撐要求就越高。另外,高扭矩需較大的電機(jī)電流和電子設(shè)備,

66、增加了功率變換器矽鋼片的尺寸和損耗,但大β值又是車輛起步加速和穩(wěn)定運(yùn)行所必需的,所以β電機(jī)傳動(dòng)軸額定扭矩的減小只能通過(guò)選用高速電機(jī)來(lái)解決。但這又影響傳動(dòng)比,所以必須協(xié)調(diào)考慮電機(jī)最高轉(zhuǎn)速和傳動(dòng)系尺寸。另一方面,增大β值也會(huì)使驅(qū)動(dòng)軸扭矩和齒輪應(yīng)力增大,選擇時(shí)還要協(xié)調(diào)考慮β值和齒輪應(yīng)力。就目前來(lái)看,一般都傾向于選擇中高速電機(jī)(最高轉(zhuǎn)速在9 000～15 000 r/ min 之間) ,擴(kuò)大恒功率區(qū)系數(shù)β一般選擇在4～6 之間,相應(yīng)地,電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速 Nmr=Nm,maxβ (4-2) 圖 4.1 電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩與最高轉(zhuǎn)速間的關(guān)系曲線 圖 4.2 并聯(lián)混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)力-車速圖 4.2.2 電動(dòng)機(jī)額定功率的選擇 對(duì)于并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車傳動(dòng)系，其功率由電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)汽車的最高車速以及低速行駛使具有克服最小道路坡度的能力來(lái)確定，以保證電動(dòng)機(jī)的效率。若給出了期望的最高車速，選擇的電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)大體上等于但不小于最高車速行駛時(shí)的行駛阻力功率之和。 當(dāng)以20 km/ h 連續(xù)爬2%坡道時(shí) Pe