【文章內(nèi)容簡介】 求, 否則, 應(yīng)在傳動系中適當(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)以及傳動軸數(shù)目的不同, 扭矩合成式PHEV 動力傳動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 動力傳動系 所示,圖 單扭矩合成式PHEV動力傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖發(fā)動機通過主傳動軸與變速器相聯(lián), 電動機的轉(zhuǎn)矩通過齒輪與內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)矩在變速器前進行復(fù)合, 傳到驅(qū)動軸上的功率是兩者之和。關(guān)系式如下：Ts=Te+KTmηns=ne=nmK(26)式中Te、Tm、Ts—— 分別為發(fā)動機、電動機和變速器輸入轉(zhuǎn)矩ns、ne、nm—— 分別為變速器輸入軸轉(zhuǎn)速、發(fā)動機轉(zhuǎn)速和電動機轉(zhuǎn)速η、K —— 傳動效率和傳動比在此結(jié)構(gòu)中, 發(fā)動機、電動機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)速會隨著變化。輸出轉(zhuǎn)矩的變化, 可以通過式中的轉(zhuǎn)矩關(guān)系, 在發(fā)動機轉(zhuǎn)矩保持恒定的條件下, 通過調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)矩而獲得。(2)　雙軸扭矩合成式PHEV 動力傳動系依據(jù)變速箱的具體位置不同, 雙軸扭矩合成式PHEV 動力傳動系具有2 種布置方案, 、 所示。 中, 變速箱布置于動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, 變速箱幾種可行的組合方案確定的傳動系特點, 如表21 所列。 雙軸扭矩合成式PHEV動力傳動系統(tǒng)之一 雙軸扭矩合成式PHEV動力傳動系統(tǒng)之二 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)燃機和電動機的輸出扭矩, 改善了汽車的動力性能, 使系統(tǒng)采用小型內(nèi)燃機和電動機成為可能。表 21　雙軸扭矩合成式PHEV 動力傳動系之一中變速箱選擇方案對比變速箱1變速箱2動力傳動系特點多前進檔變速箱多前進檔變速箱提高了整車的加速能力和爬坡能力。 提高了驅(qū)動系的總效率。 傳動系復(fù)雜, 難于同時控制內(nèi)燃機、電動機和變速箱多前進檔變速箱單前進檔變速箱仍充分利用了牽引電機的恒功率特性并改善了內(nèi)燃機的扭矩特性。 提高了內(nèi)燃機的效率, 減小了電動機單獨驅(qū)動汽車的車速范圍, 從而減少了電池組的放電量。單前進檔變速箱單前進檔變速箱驅(qū)動系的結(jié)構(gòu)和控制都比較簡單。 汽車的行駛功率需求難于同時滿足, 因此其動力元件參數(shù)的選擇應(yīng)充分考慮汽車的動力性需求?！恳铣墒絇HEV 動力傳動系牽引力合成式PHEV 。發(fā)動機和電動機之間無任何機械連接, 它們通過各自的傳動軸分別驅(qū)動車輛的前輪和后輪。5 牽引力合成式PHEV動力傳動系該動力傳動系的顯著優(yōu)點是: 汽車的驅(qū)動力由2 個驅(qū)動軸承擔(dān), 因此作用于每一驅(qū)動軸上的驅(qū)動力不會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)動機驅(qū)動。 在“零排放”模式下只使用電動機驅(qū)動。 當(dāng)汽車需要加速或爬坡, 發(fā)動機和電動機同時驅(qū)動。 該種結(jié)構(gòu)的混合動力汽車的燃料經(jīng)濟性和動力性均超過了傳統(tǒng)汽車, 但由于電機驅(qū)動系統(tǒng)與內(nèi)燃機驅(qū)動系統(tǒng)分離, 結(jié)構(gòu)不緊湊, 給動力傳動系的具體布置帶來困難。本設(shè)計選用的是單軸扭矩合成式PHEV 動力傳動系結(jié)構(gòu)。3 CS6120并聯(lián)式混合動力大客車總體設(shè)計 基本原理混合動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中并聯(lián)式結(jié)構(gòu)的實質(zhì)是在傳統(tǒng)汽車中加裝一套電力驅(qū)動裝置，本設(shè)計選用的是單軸扭矩合成式PHEV 動力傳動系結(jié)構(gòu)。 并聯(lián)系統(tǒng)驅(qū)動布置圖該系統(tǒng)利用發(fā)動機和電機共同驅(qū)動車輪,由于發(fā)動機與驅(qū)動車輪之間直接相連, 所以發(fā)動機的運轉(zhuǎn)受驅(qū)動工況的影響. 該系統(tǒng)不需要發(fā)電機, 因此提高了能量轉(zhuǎn)化效率。由于電機的數(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)動機和電動機是相互獨立的：可以只利用發(fā)動機進行驅(qū)動，此時發(fā)動機富余的功率還可以通過動力復(fù)合裝置和電機轉(zhuǎn)換為電能，對電池進行充電；在高速運行和加速是，可以利用動力復(fù)合裝置對發(fā)動機和電動機的輸出動力進行疊加。在市郊和城間運行時，汽車經(jīng)常處于高速平穩(wěn)運行狀態(tài)，而且對排放沒有苛刻要求，并聯(lián)式動力系統(tǒng)可以關(guān)閉效率較低、經(jīng)常對電池進行管理的電驅(qū)動部分從而使系統(tǒng)具有更好的經(jīng)濟性。在并聯(lián)式動力傳動系中, 發(fā)動機與電動機可以分別獨立地向汽車驅(qū)動輪提供動力, 沒有串聯(lián)式HEV 動力傳動系中的發(fā)電機, 因此更像傳統(tǒng)的汽車動力傳動系, 并具有了許多顯著的優(yōu)點: ①由于發(fā)動機的機械能可直接輸出到汽車驅(qū)動橋, 中間沒有能量的轉(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電動機同時又可作為發(fā)電機使用, 系統(tǒng)僅有發(fā)動機和電動機2 個動力總成, 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 , 則每臺動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)備費用也較小。但由于發(fā)動機與車輛驅(qū)動輪間有直接的機械連接, 發(fā)動機運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)動機在最佳工作區(qū)工作, 則控制系統(tǒng)和控制策略較復(fù)雜。、驅(qū)動形式、布置形式的選擇 確定汽車類型由汽車的設(shè)計型號cs6120，查文獻確定該車屬于總長度為12m 的客車。一般客車按照長度可分為：大型客車、中型客車、輕型客車、微型客車。如圖表31 所示。因此，該設(shè)計車型屬于大、中型客車，預(yù)設(shè)載客量50 ~ 60 人，總質(zhì)量約15000kg。表31 客車分類車身總長度(m)客車類型 10大型客車7 ~ 10中型客車 ~ 7輕型客車 微型客車 確定軸數(shù)根據(jù)國家道路法規(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)簡單、制造成本低廉等優(yōu)點。 驅(qū)動形式根據(jù)汽車用途及最大總質(zhì)量，確定采用64 驅(qū)動形式。 布置形式綜合各種客車布置形式的優(yōu)缺點，確定采用發(fā)動機后置后橋驅(qū)動布置。整體式客車總長一般不超過12000 mm，根據(jù)設(shè)計要求并參照福田BJ6123PHEV1混合動力城市客車參數(shù)，可選定所設(shè)計的客車總體參數(shù): 外廓尺寸總長La = 12000 mm總寬Ba = 2550 mm總高Ha = 3150 mm 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 軸荷分配對于64 驅(qū)動、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，前軸：17950kg 25% = 4500 kg后軸：17950kg 75% = 13500 kg空載時，前軸：13700kg 37% = 5069 kg后軸：13700kg 63% = 8631 kg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—15LT 的子午線輪胎，前后輪胎分別選用275/、295/ 。該型號輪胎主要參數(shù)：新胎充氣后前胎：斷面寬度B：275 mm輪輞直徑D： 英寸高寬比H/B：70%后胎：斷面寬度B：295 mm輪輞直徑D： 英寸高寬比H/B：80%綜合以上將本設(shè)計所選參數(shù)列表如下：車輛名稱：CS6120并聯(lián)式混合動力客車車輛類別：客車總質(zhì)量（Kg）:17950外型尺寸(長寬高)(mm)：1200025503150整備質(zhì)量(kg)：13700 燃燒種類：柴油額定載客(含駕駛員)(人)：95/2346,95/2340前懸/后懸(mm)：2670/3445接近角/離去角(176。)：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/ ；295/前輪距：2098后輪距：18404 CS6120 并聯(lián)式混合動力電動汽車傳動系參數(shù)的設(shè)計 發(fā)動機功率的選擇混合動力汽車動力傳動裝置參數(shù)(包括發(fā)動機功率、電動機功率、傳動系速比等) ,對車輛的動力性、燃油經(jīng)濟性和排放性能有顯著影響?；旌蟿恿ζ噭恿鲃酉抵饕胁⒙?lián)式和串聯(lián)式兩種典型結(jié)構(gòu)。本設(shè)計主要針對并聯(lián)混合動力汽車傳動系進行參數(shù)選擇和匹配分析。發(fā)動機功率的選擇對并聯(lián)混合動力傳動系的設(shè)計至關(guān)重要。發(fā)動機功率偏大,車輛燃油經(jīng)濟性和排放性能就差。發(fā)動機功率偏小,后備功率就小,電動機只有提供更多的驅(qū)動功率,才能滿足一定的車輛行駛性能要求, 這勢必引起電動機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)動機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)混合動力汽車通常都采用由發(fā)動機提供車輛平均行駛功率,由電動機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的功率需求,通常按下式初選發(fā)動機最大功率Pemax=13600ηmgf+CdAV** (41)式中Pemax為發(fā)動機最大功率。 nV*為車輛最大行駛速度80 km/h。 ～。 A 為迎風(fēng)面積，A=BaHa= m2。 m 為整車質(zhì)量17950kg。h 。 。故Pe =上式所求Pemax應(yīng)為發(fā)動機裝有全部附件下測得的最大有效功率或凈輸出功率。它比一般發(fā)動機外特性低12%~20%。即：Pe= ~發(fā)動機功率參數(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的功率需求為宜。選取康明斯ISBE4+225B發(fā)動機發(fā)動機型號： ISBE4+225B發(fā)動機排量：6700發(fā)動機生產(chǎn)商：康明斯公司發(fā)動機功率（Kw）：165最大功率時轉(zhuǎn)速(r/min)：2300發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩（Nm）：825型式立式、直列、水冷、四沖程、直噴進氣方式增壓中冷 電動機參數(shù)的選擇通常,適用于電動車輛使用的電動機外特性為:在額定轉(zhuǎn)速Nmr以下,電動機以恒扭矩模式工作,在Nmr以上,以恒功率模式工作。相應(yīng)參數(shù)選擇包括:電動機額定功率Pmr、電動機額定轉(zhuǎn)速Nmr、電動機最大轉(zhuǎn)速Nm,max。 電動機額定轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速的選擇電動機的最高轉(zhuǎn)速對傳動系的尺寸、電動機的額定扭矩都有影響。在電動機功率一定的前提下,。圖中, y 坐標(biāo)表示電動機的最高轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速的比值,也稱電動機擴大恒功率區(qū)系數(shù)β。 知,隨β 值增大,轉(zhuǎn)速越低,對應(yīng)的電動機額定轉(zhuǎn)矩越高,因此對電機支撐要求就越高。另外,高扭矩需較大的電機電流和電子設(shè)備,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)定運行所必需的,所以β電機傳動軸額定扭矩的減小只能通過選用高速電機來解決。但這又影響傳動比,所以必須協(xié)調(diào)考慮電機最高轉(zhuǎn)速和傳動系尺寸。另一方面,增大β值也會使驅(qū)動軸扭矩和齒輪應(yīng)力增大,選擇時還要協(xié)調(diào)考慮β值和齒輪應(yīng)力。就目前來看,一般都傾向于選擇中高速電機(最高轉(zhuǎn)速在9 000～15 000 r/ min 之間) ,擴大恒功率區(qū)系數(shù)β一般選擇在4～6 之間,相應(yīng)地,電動機額定轉(zhuǎn)速Nmr=Nm,maxβ (42)圖 電機額定轉(zhuǎn)矩與最高轉(zhuǎn)速間的關(guān)系曲線圖 并聯(lián)混合動力汽車驅(qū)動力車速圖 電動機額定功率的選擇對于并聯(lián)式混合動力汽車傳動系，其功率由電動機單獨驅(qū)動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確定，以保證電動機的效率。若給出了期望的最高車速，選擇的電動機功率應(yīng)大體上等于但不小于最高車速行駛時的行駛阻力功率之和。當(dāng)以20 km/ h 連續(xù)爬2%坡道時Pe=1ηmgf3600V+CdA76140V3+mgi3600V (43)當(dāng)以純電動帶動時，最高車速v=30 km/ h 在水平路面上行駛，則Pe=1ηmgf3600Vmax+CdA76140Vmax3 (44)把m=17950kg，f=+=，A= ㎡，Cd=，η=， i 坡度阻力系數(shù)； i=tan?α =(42) (43) 得Pmr=，Pmr = 系列（ZP44）電動機Y255M2 驅(qū)動電機額定功率Pmr=45kw,峰值功率Pm,max =60kw。滿載轉(zhuǎn)速2800rpm，最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩=Tmr=(955045／2800)= NmTf=G f Rr=15900= NmTmrTf故混合動力傳動系可以采用電動機單獨驅(qū)動。 主減速器傳動比i0的選擇i0的選擇首先應(yīng)滿足車輛最高行駛速度要求,即i0≤,maxVmax (45)式中Ne,max為發(fā)動機最高穩(wěn)定轉(zhuǎn)速( r/ min) 。Rr為車輪滾動半徑(m) 。另外,為使發(fā)動機在最高車速時仍能發(fā)揮出最大功率, i0的選擇還應(yīng)滿足i0≥ (46)式中Nep為發(fā)動機最大功率點對應(yīng)的轉(zhuǎn)速( r/ min) 。, 當(dāng)i0= i03時, 車輛低速行駛具有較大的后備功率,但滿足不了最高車速的要求,這就需要電動機具有更大的額定功率, 電池組具有更大的容量。 當(dāng)i0=i01時, 雖可以稍微減小高速行駛時的電動機供應(yīng)功率( PA PB) ,但卻顯著減小了車輛低速行駛時的后備功率,得不償失。而當(dāng)i0= i02時,即可以滿足最高車速的要求, 同時, 車輛低速行駛時又具有相當(dāng)大的后備功率, 但前提條件是最高車速行駛時電動機必須提供更大的輸出功率( Pa Pc) 。實際上,車輛以最高速度行駛時的功率并不高,而車輛低速行駛時,發(fā)動機具有較高的后備功率, 從而使其有富裕的功率為電池組充電,有助于減小車輛攜帶的電池組的容量。因此,為獲得比較好的綜合性能,i0的選擇應(yīng)符合式(45) 中的等號要求。圖 不同i0時車輛的功率平衡圖理論上主減速器速比取得越大越好,但應(yīng)以保證車輛能達到最高車速為界限。由于輪胎為子午線輪Rr胎F=,d 為輪胎自由直徑d==／2=i01=,maxVmax= i02==取主減速器傳動比i0= 變速器傳動比選擇傳動比范圍