【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 平還不能滿足適用的總體要求或尚無(wú)法生產(chǎn)。進(jìn)行實(shí)際的產(chǎn)品開發(fā)總會(huì)有一定的進(jìn)度要求,如果技術(shù)條件無(wú)法保一證,就難于實(shí)現(xiàn)開發(fā)目標(biāo)。(4)開放性:開放性是指動(dòng)力系統(tǒng)需要進(jìn)一步的完善空間產(chǎn)品性能續(xù)需要有一個(gè)逐漸完善的過(guò)程,同樣開發(fā)工作也不可能一步到位,也需要不斷進(jìn)行完善。在具體開發(fā)工作中應(yīng)遵循從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從易到難得思路,先選擇對(duì)技術(shù)條件要求較低、相對(duì)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)進(jìn)行開發(fā)。(5)成本使用和維護(hù)費(fèi)用:動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)對(duì)HEV的成本影響很大,這是因?yàn)椴煌瑒?dòng)力系統(tǒng)對(duì)部件的種類、數(shù)量和性能要求差別很大。而部件的種類、數(shù)量和性能指標(biāo)是影響HEV的主要因素。選型時(shí)還應(yīng)考慮使用、維護(hù)費(fèi)用,結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,故障率越高,使用和維護(hù)費(fèi)用也越高。價(jià)格及使用維護(hù)費(fèi)用直接關(guān)系道HEV的產(chǎn)業(yè)化,如果不能產(chǎn)業(yè)化,就不能為進(jìn)一步開發(fā)提供必要的資金,也就難以促進(jìn)技術(shù)水平的提高和改善。事實(shí)上,性能優(yōu)良但因價(jià)格過(guò)高而無(wú)法商業(yè)化、甚至被迫放棄的HEV開發(fā)實(shí)例并不鮮見,我們不應(yīng)重蹈覆轍。因此HEV的選型策略可以概括為:綜合協(xié)調(diào)系統(tǒng)性能先進(jìn)性、技術(shù)復(fù)雜性和成本和維護(hù)費(fèi)用之間的關(guān)系,根據(jù)車輛的使用條件和自己的技術(shù)條件,選擇既能夠滿足一定的性能先進(jìn)性,又不超出目前技術(shù)條件,并且價(jià)格和維護(hù)費(fèi)用能為市場(chǎng)所接受的動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類型?；谏鲜鰧?duì)混合動(dòng)力系統(tǒng)的分析,和我國(guó)HEV目前發(fā)展的現(xiàn)狀,建議加強(qiáng)對(duì)并聯(lián)式HEV的開發(fā)與研究。并聯(lián)式混合動(dòng)力車除了具有較好的綜合性能外,還避開了類似于豐田Prius方案的復(fù)雜的動(dòng)力分配器的設(shè)計(jì)與控制問(wèn)題,而把重點(diǎn)放在我國(guó)己有的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)與控制技術(shù)、電機(jī)及其控制技術(shù)、蓄電池及其能量管理技術(shù)、變速器控制技術(shù)、ABS技術(shù)的集成與提高上面,可以比較快的推出具有競(jìng)爭(zhēng)力的車型。第三章 并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)初步匹配PHEV動(dòng)力系統(tǒng)主要部件參數(shù)有發(fā)動(dòng)機(jī)功率、電機(jī)功率、鎳氫電池容量和傳動(dòng)系參數(shù)，合理匹配以上參數(shù)關(guān)系到整車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性以及排放性能。具體匹配原則如下：(1)發(fā)動(dòng)機(jī)的參數(shù)選擇要保證其能夠單獨(dú)驅(qū)動(dòng)汽車，并能夠使汽車正常運(yùn)行。(2)電機(jī)的參數(shù)選擇要滿足汽車加速或爬坡時(shí)的動(dòng)力要求；電機(jī)的高效區(qū)要處于發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)區(qū)。(3)在汽車正常運(yùn)行的前提下，鎳氫電池充、放電電流不能超過(guò)其允許范圍。(4)整車各部件質(zhì)量總和最小化；性能提升；性價(jià)比最大化。 混合動(dòng)力客車基本參數(shù)和性能指標(biāo) 整車基本參數(shù)表31 PHEV的整車基本參數(shù)序號(hào)項(xiàng) 目參數(shù)和指標(biāo)1整車整備質(zhì)量（kg）19352最大總質(zhì)量（kg）24903前輪距（mm）15624長(zhǎng)寬高（mm）4576185016815軸距(mm)27076車輛迎風(fēng)面積（m2）7滾動(dòng)阻力系數(shù)8風(fēng)阻系數(shù)9最小離地間隙(mm)17510接近角（176。）11離去角（176。）12質(zhì)量分布（%,前/后）58/42(1)城市工況UDDS下能夠?qū)崿F(xiàn)純電動(dòng)工作模式，并且純電動(dòng)續(xù)駛里程不少于32km 。(2)0～100km/ 。(3)車速在100km/% 。(4)最高車速大于160km/h 。(5),。 發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)模式下發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)匹配本車要求在沒有電機(jī)輔助驅(qū)動(dòng)下仍然能夠正常運(yùn)行，則發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)匹配與傳動(dòng)汽車匹配一樣，具體匹配過(guò)程如下： 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率和相應(yīng)的轉(zhuǎn)速 根據(jù)所設(shè)計(jì)汽車應(yīng)達(dá)到的最高車速（km/h），用下式估算發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率： (31)式中：為發(fā)動(dòng)機(jī)的最大輸出功率,KW；為整車總重量，kg；為重力加速度，N/kg；為滾動(dòng)阻力系數(shù)；為空氣阻力系數(shù)；A為迎風(fēng)面積，；為整車傳動(dòng)系效率；為車輛的最高車速，km/h 。取車速 =160km/h ，并把整車的參數(shù)代入式(31)中得：= = KW由式（31） 。因?yàn)榇塑囀腔旌蟿?dòng)力轎車，而且使用的是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，所以根據(jù)參考資料可選擇=5750r/min 。又因?yàn)楸拒嚊]有給定具體最高車速，所以用滿足在車速=100km/h最大爬坡度要求的功率來(lái)修正由式（31）所得發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率。 滿足最大爬坡度的功率需求汽車的最大爬坡度是指在汽車滿載車況下，在良好路面上勻速行駛所能爬上的最大坡度。這種情況下，整車動(dòng)力系統(tǒng)除克服滾動(dòng)阻力和空氣阻力外的其他驅(qū)動(dòng)力全部用來(lái)克服坡度阻力，此時(shí)其加速阻力可忽略不計(jì)。因此，當(dāng)汽車總動(dòng)力滿足最大爬坡度要求時(shí)，其輸出功率為： (32)取=100km/h，并把整車的參數(shù)代入式（32）中得： = 75 KW 經(jīng)修正的75KW 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩及相應(yīng)轉(zhuǎn)速一般使用下公式來(lái)計(jì)算： (33)式中：發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，Nm ； 為轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)（—）； 為最大功率轉(zhuǎn)速，r/min 。 取 =，=2100r/min ，計(jì)算得： Nm 要求與之間有一定差值，如果它們很接近，將導(dǎo)致直接檔的最低穩(wěn)定車速偏高，使汽車通過(guò)十字路口時(shí)換擋次數(shù)增多。因此，要求/～。根據(jù)此關(guān)系可得=2875～4107r/min 之間。參考相似車型及根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可暫定此車所需要功率為75kW，再考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)還要有10%的裕量功率，以及車載電器（空調(diào)，娛樂(lè)設(shè)施等）對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)有10KW的需求，可得此車發(fā)動(dòng)機(jī)需求功率為100KW。參考市場(chǎng)上現(xiàn)有型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)最后可選擇功率為102的奇瑞SQR48F汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。其技術(shù)參數(shù)詳見表32。表32 發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)型 號(hào)奇瑞SQR48F排 量標(biāo)定功率102KW(5750r/min)最大扭矩182 Nm(4300—4500r/min) 傳動(dòng)系參數(shù)匹配傳動(dòng)系參數(shù)主要是指變速器和主減速器速比。整車的最大爬坡度決定了最大速比，而整車的最高車速則制約了最小速比。當(dāng)汽車以常用的車速勻速行駛時(shí)，盡可能保證發(fā)動(dòng)機(jī)處于高效狀態(tài)。 主減速器速比的確定的選擇首先應(yīng)滿足車輛最高行駛速度要求，即： (34)式中：為發(fā)動(dòng)機(jī)最高穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，r/min ； 為車輪滾動(dòng)半徑，m 。取=5750r/min , = , =160km/h ,經(jīng)計(jì)算得： 為了保證車子在最高車速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)仍能發(fā)揮出最大功率，的選擇還應(yīng)滿足： (35)其中，=4850r/min，經(jīng)計(jì)算得： 根據(jù)以上所得范圍及參考其他車輛選擇：主減速比為：= 最小傳動(dòng)比的確定最小傳動(dòng)比可以依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輛時(shí)，最高車速的功率平衡點(diǎn)來(lái)進(jìn)行計(jì)算，即當(dāng)最高車速達(dá)到100km/h時(shí)，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最大功率點(diǎn)。 (36)所以， (37)根據(jù)表31以及其他已知數(shù)據(jù)可求得： 最大傳動(dòng)比的確定 最大傳動(dòng)比是變速器的頭檔速比與主減速比的乘積。該速比要滿足以下兩方面的要求。（1）滿足最大爬坡度的要求：汽車想要達(dá)到最大爬坡度時(shí)，車速必然較低，此時(shí)可忽略空氣阻力，最大傳動(dòng)比應(yīng)滿足： (38) 所以， (39)由技術(shù)要求可知，=100km/h , ,代入已知參數(shù)可得： = 6（2）滿足附著條件的要求，即牽引力要小于附著力: (310)式中：為前驅(qū)動(dòng)橋質(zhì)量，kg； 為附著系數(shù)。所以， (311)其中，=249058%=,=,代入已知參數(shù)可得：由計(jì)算結(jié)果可知，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)時(shí)最大傳動(dòng)比應(yīng)該處于6～，但是實(shí)際運(yùn)行中的是發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)的，所以最大傳動(dòng)比要滿足發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)混合驅(qū)動(dòng)時(shí)的附著條件。綜合上述，=。 變速器檔位數(shù)以及各檔傳動(dòng)比的確定變速器檔位的多少主要從整車動(dòng)力性能、燃油經(jīng)濟(jì)性、操控穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度等方面進(jìn)行考慮。檔位數(shù)越多會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)更長(zhǎng)時(shí)間工作在高功率區(qū)內(nèi)，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的功率利用率。這樣既增加了車輛的動(dòng)力性，也加大了發(fā)動(dòng)機(jī)工作在低油耗區(qū)的可能性，提高了燃油經(jīng)濟(jì)性。但是由于檔位的增加會(huì)使變速器結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，特別是操縱機(jī)構(gòu)會(huì)很復(fù)雜。所以在選擇變速器檔位數(shù)時(shí)應(yīng)綜合考慮這兩方面的因素。根據(jù)表31參數(shù)，本文設(shè)計(jì)變速器檔位數(shù)為5檔，且各檔比以等比級(jí)數(shù)分配。因?yàn)閼?yīng)用等比級(jí)數(shù)分配傳動(dòng)比的變速器在換擋過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)總是在同一個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)工作，因此駕駛起來(lái)就方便多了。其次按等比級(jí)數(shù)分配傳動(dòng)比的的變速器在換擋過(guò)程中可以充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)提供的功率，提高汽車的動(dòng)力性。根據(jù)以上分析，設(shè)計(jì)各速比如下表：表33 擋位數(shù)及其傳動(dòng)比一擋二擋三擋四擋五擋倒擋 電機(jī)參數(shù)匹配由前面可求得此車的發(fā)動(dòng)機(jī)需求功率為102KW。并選擇了功率為102KW的奇瑞SQR48F發(fā)動(dòng)機(jī)。根據(jù)奇瑞SQR48F外特性圖我們分析可得如下結(jié)果：(1)發(fā)動(dòng)機(jī)在2760～3910r/min的范圍內(nèi)油耗比較低，在3220r/min時(shí)達(dá)到最低油耗；(2)在此轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)功率在63～94KW內(nèi)變化。在3220r/min時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)功率為=75KW,完全能滿足此車正常行駛功率需求；(3)在上述轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩基本不變，而且輸出最大扭矩；(4)在上述范圍內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)的和值都處于相對(duì)較低的范圍，有利于發(fā)動(dòng)工作性能和壽命。通過(guò)上面分析可得：如果發(fā)動(dòng)機(jī)在任何工況下都能在上述轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)工作，則發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性很好，且動(dòng)力性也很好?；谏鲜龇治鰟t初步可以確定電動(dòng)機(jī)的功率=10275=27KW。 超級(jí)電容的參數(shù)匹配超級(jí)電容容量的選擇并非容量越大性能就越好，超級(jí)電容的容量越大，其儲(chǔ)能能力自然就越強(qiáng)，汽車持續(xù)爬坡和加速能力也就越強(qiáng)。但如果超級(jí)電容容量越大，重量也就會(huì)隨之變大，會(huì)影響到汽車的動(dòng)力性能，所以，確定超級(jí)電容的容量要注意權(quán)衡以上一些因素，做到同時(shí)兼顧汽車的動(dòng)力性要求，又要滿足其提供電功率的需要。超級(jí)電容的參數(shù)主要包括兩個(gè)方面：功率和容量。功率通過(guò)電動(dòng)機(jī)的參數(shù)可以計(jì)算出。容量一般根據(jù)設(shè)計(jì)要求以及在特定循環(huán)工況下計(jì)算得出。本文匹配根據(jù)電動(dòng)機(jī)的主要功能—城市工況UDDS下能夠?qū)崿F(xiàn)純電動(dòng)工作模式，并且純電動(dòng)行駛里程不少于32km來(lái)進(jìn)行計(jì)算。 功率的確定超級(jí)電容的功率設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單而直接，主要滿足電機(jī)的輸入功率需求，即 (312)式中：；為超級(jí)電容功率，KW； 為電動(dòng)機(jī)額定功率，KW； 為電動(dòng)機(jī)效率。取=27KW，=，代入式312得： 容量的確定假設(shè)在城市工況UDDS下純電動(dòng)行駛時(shí)，電機(jī)一直以功率=，則有如下計(jì)算公式： (313) (314)式中：E為電容容量，KWh； T為行駛時(shí)間，h； S為純電動(dòng)最大行駛里程，km； 為UDDS下平均車速，km/h。由式313和314可求得： (315)取=20km/h，代入數(shù)據(jù)得： 本章小結(jié)本章確定了并聯(lián)式混合動(dòng)力傳動(dòng)系中各個(gè)部件的參數(shù)匹配原則和計(jì)算方法，并結(jié)合混合動(dòng)力汽車整車參數(shù)和性能指標(biāo)，進(jìn)行了動(dòng)力力參數(shù)匹配和計(jì)算。第四章 并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的仿真分析如今汽車設(shè)計(jì)技術(shù)的最大特點(diǎn)是計(jì)算機(jī)模擬在汽車設(shè)計(jì)中的大量應(yīng)用，它不僅縮短了新車型的研發(fā)周期，還可以驗(yàn)證、評(píng)價(jià)新穎設(shè)計(jì)方法的合理性、有效性，如應(yīng)用于HEV技術(shù)開發(fā)方面的仿真軟件有：美國(guó)國(guó)家再生能源實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的高級(jí)汽車仿真器ADVISOR、Argonne國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的MARVEL和DURHAM大學(xué)開發(fā)的JANUS等。其中，ADVISOR是目前使用者數(shù)量最多的HEV仿真軟件，它是基于Matlab/Simnulink平臺(tái)所開發(fā)出來(lái)的混合仿真軟件，主要可分為前向仿真與后向仿真方法。ADVISOR通過(guò)設(shè)計(jì)者所建立的物理模型，結(jié)合各種行駛工況和經(jīng)過(guò)測(cè)試的各總成來(lái)建立的實(shí)際的或研發(fā)的HEV模型。仿真軟件ADVISOR具有以下一些特點(diǎn):(1)估算所設(shè)計(jì)混合動(dòng)力汽車在各種循環(huán)工況下的的燃油消耗以及排放；(2)對(duì)傳統(tǒng)汽車、混合動(dòng)力汽車和純電動(dòng)汽車的能量利用與損失進(jìn)行評(píng)估；(3)