【文章內(nèi)容簡介】 9 所示，制動器 B1 和離合器 C2 接合，利用了行星機(jī)構(gòu)的換向特性，耦合輸出軸隨太陽輪反轉(zhuǎn)，電機(jī)轉(zhuǎn)子隨太陽輪空轉(zhuǎn)；當(dāng)?shù)管嚻露容^大且電量充足時采用助力倒車模式，實現(xiàn)電機(jī)和發(fā)動機(jī)的扭矩合成。 （3）汽車起步工況汽車起步可以通過純電動直接傳動起步、純電動減速傳動起步和電力變矩起步三種模式實現(xiàn)。純電動直接傳動起步模式動力傳遞路線與圖 26 電機(jī)直接 圖 25 單自由度減速傳動模式 圖 26 電機(jī)直接傳動模式傳動模式相同；純電動減速傳動起步模式與 27 電機(jī)減速傳動模式相同；此兩種起步模式均利用了電機(jī)低轉(zhuǎn)速、大扭矩特性；底盤動力傳遞簡圖如圖 210 所示；當(dāng)電池組電量不足時采用電力變矩起步模式，動力傳遞路線如圖 28 所示，電機(jī)不僅充當(dāng)了液力變矩器的作用，還將發(fā)動機(jī)起步時的盈余功轉(zhuǎn)化為電能為電池組充電。電力變矩起步開始時耦合輸出軸與 CVT 轉(zhuǎn)速為零，結(jié)束時汽車達(dá)到行駛車速。 （4）發(fā)動機(jī)起動工況第 2 章 傳動系統(tǒng)及動力耦合系統(tǒng)設(shè)計 11 新型傳動系統(tǒng)可以使用停車起動發(fā)動機(jī)模式、行車電機(jī)起動發(fā)動機(jī)模式、直接拖起動發(fā)動機(jī)模式和增速拖起動發(fā)動機(jī)模式四種方式起動發(fā)動機(jī)，從而有更多的機(jī)會避免發(fā)動機(jī)在惡劣工況下工作。停車狀態(tài)下欲起動發(fā)動機(jī)時，接合制動器 B1，電機(jī)轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)，通過行星機(jī)構(gòu)換向，齒圈帶動發(fā)動機(jī)曲軸正轉(zhuǎn)，此模式動力傳遞路線如圖 211 所示；汽車在純電動行駛過程中欲起動發(fā)動機(jī)，接合離合器 C1 和 C2。電機(jī)在驅(qū)動圖 27 電機(jī)減速傳動模式 圖 28 兩自由度混合傳動模式 圖 29 發(fā)動機(jī)倒車/助力模式 　圖 210 共同驅(qū)動底盤動力傳動簡圖汽車行駛的同時帶動發(fā)動機(jī)曲軸至啟動車速，即為行車電機(jī)起動發(fā)動機(jī)模式；佳木斯大學(xué)工學(xué)士學(xué)位論文 12 當(dāng)電池組電量不足時，電機(jī)停止驅(qū)動，由汽車行駛慣性拖動發(fā)動機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)，即為直接拖起動發(fā)動機(jī)模式，傳遞路線如圖 212 所示；電池組電量不足時也可以采用增速拖起動發(fā)動機(jī)模式，如圖 213 所示，接合離合器 C1 和制動器 B2，此模式可在汽車較低車速行駛時依靠汽車行駛慣性將發(fā)動機(jī)曲軸拖至較高的啟動轉(zhuǎn)速。 （5）駐車發(fā)電工況汽車駐車時若電池電量不足，可以運行發(fā)動機(jī)帶動電機(jī)發(fā)電，為電池組充電，此時制動器 B1 接合，能量傳遞路線與圖 211，底盤動力傳遞簡圖如圖 214 所示。 停車起動發(fā)動機(jī)模式傳遞路線相反。 （6）汽車減速/制動工況新型動力傳動系統(tǒng)具有無發(fā)動機(jī)反拖的再生制動和有發(fā)動機(jī)反拖的再生制動兩種制動回饋工作模式。圖 215 所示為無發(fā)動機(jī)反拖的再生制動模式動力傳遞路線，離合器 C2 接合，耦合輸出軸帶動電機(jī)轉(zhuǎn)子正向旋轉(zhuǎn)，電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，并提供反向阻力距使汽車減速行駛，同時齒圈具有發(fā)轉(zhuǎn)趨勢使單向離合器 F 鎖止，防止發(fā)動機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)。此模式可以避免由于發(fā)動機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)造的能量消耗，既減少氣缸磨損，又增加了再生制動能量回收量。當(dāng)緊急剎車或電機(jī)提供的制動力不能滿足車輛制動要求時，可讓汽車剎車制動器同時參與制動。圖 211 停車起動發(fā)動機(jī)圖 212 行車電機(jī)起動/ 直接拖起動發(fā)動機(jī)圖 213 增速拖起動發(fā)動機(jī)第 2 章 傳動系統(tǒng)及動力耦合系統(tǒng)設(shè)計 13 圖 214 駐車發(fā)電底盤動力傳遞簡圖　圖 215 無發(fā)動機(jī)反拖的再生制動　 圖 216 有發(fā)動機(jī)反拖的再生制動圖 216 所示為有發(fā)動機(jī)反拖的再生制動模式動力傳遞路線，離合器 CC2均接合，電機(jī)轉(zhuǎn)子、發(fā)動機(jī)曲軸和行星機(jī)構(gòu)作為一個整體隨耦合輸出軸旋轉(zhuǎn)。電機(jī)和發(fā)動機(jī)同時提供反向阻力距，底盤動力傳遞如圖 217 所示。汽車在陡坡路面上減速/制動時，可避免頻繁使用剎車制動器，延長制動器摩擦片使用壽命。同樣，汽車緊急剎車時，可讓剎車制動器同時參與制動。佳木斯大學(xué)工學(xué)士學(xué)位論文 14 圖 217 電機(jī)產(chǎn)生阻力矩并向蓄電池充電動力傳遞簡圖 本 章 小 結(jié)　　（1）根據(jù)行星齒輪機(jī)構(gòu)的差動動力耦合特性和機(jī)械無級變速器的連續(xù)速比調(diào)節(jié)特性，提出了集行星齒輪機(jī)構(gòu)與 CVT 于一體的混合動力傳動系統(tǒng)設(shè)計思路；　　（2）對單級行星齒輪機(jī)構(gòu)可能連接方案進(jìn)行了分析，確定了一種結(jié)構(gòu)緊湊、能滿足混合動力汽車多種工作模式需要的新型動力傳動系統(tǒng)設(shè)計方案。　?。?）針對新型混合動力傳動系統(tǒng)設(shè)計方案，對其在汽車行駛驅(qū)動、倒車驅(qū)動、汽車起步、發(fā)動機(jī)起動、駐車發(fā)電、減速/制動等工況下的工作模式進(jìn)行了詳細(xì)分析，并分析了新型傳動系統(tǒng)的耦合特性，全面地表達(dá)出各工作模式的動力傳遞和傳動構(gòu)件間的動力學(xué)關(guān)系。第 3 章 關(guān)鍵部件參數(shù)匹配設(shè)計 15 第 3 章 關(guān)鍵部件參數(shù)匹配設(shè)計 整 車 基 本 參 數(shù) 和 設(shè) 計 要 求 原型車的結(jié)構(gòu)參數(shù)及技術(shù)參數(shù)長安志翔原型車的主要結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)如表 所示。表 長安志翔原型轎車的主要結(jié)構(gòu)及技術(shù)參數(shù)名稱 項目 數(shù)值 單位發(fā)動機(jī)型號 JL475Q3排量 L最大功率/最大功率轉(zhuǎn)矩69/5600 kw/rpm最大扭矩/最大扭矩轉(zhuǎn)速140/3500~4500Nm/rpm發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)速 6000 rpmⅠ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 各擋傳動比Ⅵ 變速器主減速器速比 整車 空載裝備質(zhì)量 1450 kg質(zhì)量 滿載裝備質(zhì)量 1825 kg型號 195/65R 15滾動半徑 177。 m自由半徑 m車輪參數(shù)自由半徑 m風(fēng)阻系數(shù) C 迎風(fēng)面積 A m*m整車基本參數(shù)滾動阻力系數(shù) 佳木斯大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 16 最高車速 160 km/h0 100km/h 加~速≤17 s動力性最大爬坡度 30%NEDC 工況 L/100kmUDDS 工況 L/100km整車主要性能經(jīng)濟(jì)型1015工況 L/100km最高車速 160km/h0 100km/h 加~速≤17s混合驅(qū)動最大爬坡度 30%最高車速 80km/h0 50km/h 加~速≤6s動力性純電動最大爬坡度 30%經(jīng)濟(jì)性 提高35%續(xù)駛里程 純電動 ≥30km 設(shè)計要求根據(jù)本論文設(shè)計目標(biāo)——在滿足原型轎車動力性情況下，將燃油經(jīng)濟(jì)性提高。整車基本參數(shù)不變，結(jié)合原型轎車性能和國家有關(guān)混合動力電動汽車的性%35能標(biāo)準(zhǔn)制定設(shè)計要求如表 所示。 動 力 系 統(tǒng) 參 數(shù) 設(shè) 計動力系統(tǒng)參數(shù)包括動力源總功率、發(fā)動機(jī)相關(guān)參數(shù)、電機(jī)相關(guān)參數(shù)和電池組的相關(guān)參數(shù)。第 3 章 關(guān)鍵部件參數(shù)匹配設(shè)計 17 表 設(shè)計要求最高車速 160km/h0 100km/h 加速~≤17s混合驅(qū)動最大爬坡度 30%最高車速 80km/h0 50km/h 加速~≤6s 動 力 性 純電動最大爬坡度 30%經(jīng)濟(jì)性 提高 35%續(xù)駛里程 純電動 ≥30km 動力源總功率的初步確定混合動力汽車動力源總功率要滿足整車動力性要求，汽車動力性包括汽車的最高車速 、 的加速時間 T 和汽車的最大爬坡度 。maxut~0 maxi]16,5[ (1)根據(jù)汽車行駛的最高車速確定動力源總功率： P = （ ） （31maxT?max360ugfmax37140ACD?1）式中：m —汽車質(zhì)量(包括電池組、電機(jī)的質(zhì)量 )，目前已量產(chǎn)的重度混合動力a電動汽車中電池組和電機(jī)所占的質(zhì)量比重約為 5% ，根據(jù)原型車的空載 裝]17[備質(zhì)量 1450kg 計算約為 70 kg ，則 計算：kgma520)14(??g—重力加速度，取 10N/kg；f—滾動阻力系數(shù)，為 ；C —風(fēng)阻系數(shù)，為 ；DA—汽車迎風(fēng)面積，為 ；2m—傳動效率，這里取 ；T?佳木斯大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 根據(jù)技術(shù)要求最高車速 ，把以上數(shù)據(jù)代入公式 31，計算得到：hkmu/160ax?。?(2)根據(jù)加速時間確定動力源總功率：汽車由起步加速的過程可用下面經(jīng)驗公式表示 ：]18[ （32）xmtv)(?式中：x—擬合系數(shù)，一般取值 左右； —整個起步加速過成所用時間， ；mt s/ —加速過程中 t 時刻時的車速， ；v 則 t 時刻的加速度為： （33）1)(])([??xmxmtvdtvt由于汽車在起步加速的整個過程中，加速過程末時刻時需求功率最大，因此，動力源總功率只要大于加速過程末時刻時的需求功率，就能滿足整個加速過程的功率需求。據(jù)此根據(jù) 0 100 km/h 加速時間 T ≤ 17s 要求計算動力源總功率。~ （3)76140360sin360cos(1 3maxmax3max iDiaia uACgugfP??????4）式中： —汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量系數(shù)，取值 ；2021riIrTgfW???　　　 —車輪的轉(zhuǎn)動慣量， ；I 2km?　　　 —飛輪的轉(zhuǎn)動慣量， ；f 2g?　　　 時的加速度， 。hkudtT/10??2/s根據(jù)式（),可得：第 3 章 關(guān)鍵部件參數(shù)匹配設(shè)計 19 （35)Txuxudt tTT???1)(取擬合系數(shù) x=, ，217 /?則代入式（）計算得： 。?(3)根據(jù)汽車的最大爬坡度確定動力源總功率: （36）)76140360sin360cos(1maxax3max iDiaiaT uACgugfP??????式中： 為汽車最大爬坡度時的穩(wěn)定車速，一般為 25 ，最大爬坡角度iu hk/為　 。 ??i??代入公式（36）計算得： 。根據(jù)上面三項動力性指標(biāo)的計算結(jié)果，動力源總功率 P 必須滿足 ：toal ]19[ （37）),ax(3max21tol?一般汽車內(nèi)的空調(diào)等附件消耗的功率為 10 20% ，則：~]20[ （38）),().~( 3ax1axPtoal ?? kw896153則確定動力源總功率為： = 69kW。toal 發(fā)動機(jī)參數(shù)設(shè)計發(fā)動機(jī)參數(shù)的設(shè)計主要是發(fā)動機(jī)功率的選擇，選擇發(fā)動機(jī)功率的原則是：汽車在發(fā)動機(jī)單獨驅(qū)動工作模式下以經(jīng)濟(jì)巡航車速行駛時，發(fā)動機(jī)工作在萬有特性圖上經(jīng)濟(jì)性最佳的區(qū)域，并能擔(dān)負(fù)一定的附件功率消耗和充電功率等。汽車在平坦路面以經(jīng)濟(jì)巡航車速 時的行駛阻力功率 為：cucP佳木斯大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 20 (39))761403(13cDcaTc uACgfmP???經(jīng)濟(jì)巡航車速 取 80 通過式(39) 計算可得 ，也就是汽車在cuhk/ kwPc52.?經(jīng)濟(jì)巡航車速下所需的最小功率。計算經(jīng)濟(jì)巡航功率 時，還需要考慮經(jīng)濟(jì)巡航?c車速時 的爬坡功率裕量 、發(fā)動機(jī)附件(特別是空調(diào))消耗的功率%2~1iPacP和為電池充電的功率裕量 。]20[chr （310）chraicP???式中： ，其中取 ，計算得到 ；cagiivmP360?%2kwpi76.?　　 一般為 ；ackw5　　 按動力源總功率的 計算，為 。hr 則代入公式（310）得經(jīng)濟(jì)巡航功率 。~??根據(jù)發(fā)動機(jī)萬有特性曲線可知，該發(fā)動機(jī)在 的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)min/4r工作時，巡航功率 對應(yīng)發(fā)動機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性比較好。~??用最大功率為 51 的 發(fā)動機(jī)，最大功率是轉(zhuǎn)速為 ，最高穩(wěn)kw46QJL i/560r定轉(zhuǎn)速 ，最大扭矩為 ，最大扭矩對應(yīng)轉(zhuǎn)速為 。min/60rNmn4 電機(jī)參數(shù)設(shè)計電機(jī)是混合動力電動汽車兩大心臟之一，本車型選用兩個電動機(jī)分別對前輪和后輪進(jìn)行驅(qū)動，其工作特性對汽車的性能有重要影響。(1)電機(jī)峰值功率和額定功率的確定電機(jī)的峰值功率應(yīng)當(dāng)滿足以下幾個條件：①電機(jī)峰值功率加上發(fā)動機(jī)最大功率應(yīng)滿足動力源總功率要求即：第 3 章 關(guān)鍵部件參數(shù)匹配設(shè)計 21 　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　?。?11)maxmaxetolP?? 由 則電機(jī)峰值功率 。,51,69axkwPketoal ?kw18?②滿足 節(jié)設(shè)計要求中純電動最高車速 的要求hum/0ax? P = （ ） （31maxT?a360gfmax3714ACD?12） 式中： 為電機(jī)效率，取 ? 計算得： 。?③滿足 節(jié)設(shè)計要求中 純電動加速時間≤6ｓ的要求h/~　　　　　 　 　　　　 （313))360714360(2max dtumACugfTaDTae ??? 時的加速度： 。hkuT/50? 2/1574./5. sxvdt ???? 根據(jù)公式（313）計算得： 。 ④滿足 節(jié)設(shè)計要求中純電動最大爬坡度要求 （314）