【文章內(nèi)容簡介】 平還不能滿足適用的總體要求或尚無法生產(chǎn)。進行實際的產(chǎn)品開發(fā)總會有一定的進度要求,如果技術條件無法保一證,就難于實現(xiàn)開發(fā)目標。(4)開放性:開放性是指動力系統(tǒng)需要進一步的完善空間產(chǎn)品性能續(xù)需要有一個逐漸完善的過程,同樣開發(fā)工作也不可能一步到位,也需要不斷進行完善。在具體開發(fā)工作中應遵循從簡單到復雜、從易到難得思路,先選擇對技術條件要求較低、相對簡單的結構進行開發(fā)。(5)成本使用和維護費用:動力系統(tǒng)的結構對HEV的成本影響很大,這是因為不同動力系統(tǒng)對部件的種類、數(shù)量和性能要求差別很大。而部件的種類、數(shù)量和性能指標是影響HEV的主要因素。選型時還應考慮使用、維護費用,結構越復雜,故障率越高,使用和維護費用也越高。價格及使用維護費用直接關系道HEV的產(chǎn)業(yè)化,如果不能產(chǎn)業(yè)化,就不能為進一步開發(fā)提供必要的資金,也就難以促進技術水平的提高和改善。事實上,性能優(yōu)良但因價格過高而無法商業(yè)化、甚至被迫放棄的HEV開發(fā)實例并不鮮見,我們不應重蹈覆轍。因此HEV的選型策略可以概括為:綜合協(xié)調系統(tǒng)性能先進性、技術復雜性和成本和維護費用之間的關系,根據(jù)車輛的使用條件和自己的技術條件,選擇既能夠滿足一定的性能先進性,又不超出目前技術條件,并且價格和維護費用能為市場所接受的動力系統(tǒng)結構類型。基于上述對混合動力系統(tǒng)的分析,和我國HEV目前發(fā)展的現(xiàn)狀,建議加強對并聯(lián)式HEV的開發(fā)與研究。并聯(lián)式混合動力車除了具有較好的綜合性能外,還避開了類似于豐田Prius方案的復雜的動力分配器的設計與控制問題,而把重點放在我國己有的發(fā)動機設計與控制技術、電機及其控制技術、蓄電池及其能量管理技術、變速器控制技術、ABS技術的集成與提高上面,可以比較快的推出具有競爭力的車型。第三章 并聯(lián)式混合動力汽車動力系統(tǒng)參數(shù)初步匹配PHEV動力系統(tǒng)主要部件參數(shù)有發(fā)動機功率、電機功率、鎳氫電池容量和傳動系參數(shù)，合理匹配以上參數(shù)關系到整車動力性、經(jīng)濟性以及排放性能。具體匹配原則如下：(1)發(fā)動機的參數(shù)選擇要保證其能夠單獨驅動汽車，并能夠使汽車正常運行。(2)電機的參數(shù)選擇要滿足汽車加速或爬坡時的動力要求；電機的高效區(qū)要處于發(fā)動機的經(jīng)濟區(qū)。(3)在汽車正常運行的前提下，鎳氫電池充、放電電流不能超過其允許范圍。(4)整車各部件質量總和最小化；性能提升；性價比最大化。 混合動力客車基本參數(shù)和性能指標 整車基本參數(shù)表31 PHEV的整車基本參數(shù)序號項 目參數(shù)和指標1整車整備質量（kg）19352最大總質量（kg）24903前輪距（mm）15624長寬高（mm）4576185016815軸距(mm)27076車輛迎風面積（m2）7滾動阻力系數(shù)8風阻系數(shù)9最小離地間隙(mm)17510接近角（176。）11離去角（176。）12質量分布（%,前/后）58/42(1)城市工況UDDS下能夠實現(xiàn)純電動工作模式，并且純電動續(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)動機單獨驅動模式下發(fā)動機參數(shù)匹配本車要求在沒有電機輔助驅動下仍然能夠正常運行，則發(fā)動機參數(shù)匹配與傳動汽車匹配一樣，具體匹配過程如下： 發(fā)動機最大功率和相應的轉速 根據(jù)所設計汽車應達到的最高車速（km/h），用下式估算發(fā)動機最大功率： (31)式中：為發(fā)動機的最大輸出功率,KW；為整車總重量，kg；為重力加速度，N/kg；為滾動阻力系數(shù)；為空氣阻力系數(shù)；A為迎風面積，；為整車傳動系效率；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） 。因為此車是混合動力轎車，而且使用的是汽油發(fā)動機，所以根據(jù)參考資料可選擇=5750r/min 。又因為本車沒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修正由式（31）所得發(fā)動機最大功率。 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，整車動力系統(tǒng)除克服滾動阻力和空氣阻力外的其他驅動力全部用來克服坡度阻力，此時其加速阻力可忽略不計。因此，當汽車總動力滿足最大爬坡度要求時，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)動機最大轉矩及相應轉速一般使用下公式來計算： (33)式中：發(fā)動機最大轉矩，Nm ； 為轉矩適應性系數(shù)（—）； 為最大功率轉速，r/min 。 取 =，=2100r/min ，計算得： Nm 要求與之間有一定差值，如果它們很接近，將導致直接檔的最低穩(wěn)定車速偏高，使汽車通過十字路口時換擋次數(shù)增多。因此，要求/～。根據(jù)此關系可得=2875～4107r/min 之間。參考相似車型及根據(jù)經(jīng)驗可暫定此車所需要功率為75kW，再考慮到發(fā)動機還要有10%的裕量功率，以及車載電器（空調，娛樂設施等）對發(fā)動機有10KW的需求，可得此車發(fā)動機需求功率為100KW。參考市場上現(xiàn)有型號發(fā)動機最后可選擇功率為102的奇瑞SQR48F汽油發(fā)動機。其技術參數(shù)詳見表32。表32 發(fā)動機參數(shù)型 號奇瑞SQR48F排 量標定功率102KW(5750r/min)最大扭矩182 Nm(4300—4500r/min) 傳動系參數(shù)匹配傳動系參數(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。當汽車以常用的車速勻速行駛時，盡可能保證發(fā)動機處于高效狀態(tài)。 主減速器速比的確定的選擇首先應滿足車輛最高行駛速度要求，即： (34)式中：為發(fā)動機最高穩(wěn)定轉速，r/min ； 為車輪滾動半徑，m 。取=5750r/min , = , =160km/h ,經(jīng)計算得： 為了保證車子在最高車速時，發(fā)動機仍能發(fā)揮出最大功率，的選擇還應滿足： (35)其中，=4850r/min，經(jīng)計算得： 根據(jù)以上所得范圍及參考其他車輛選擇：主減速比為：= 最小傳動比的確定最小傳動比可以依據(jù)發(fā)動機單獨驅動車輛時，最高車速的功率平衡點來進行計算，即當最高車速達到100km/h時，此時發(fā)動機工作在最大功率點。 (36)所以， (37)根據(jù)表31以及其他已知數(shù)據(jù)可求得： 最大傳動比的確定 最大傳動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：汽車想要達到最大爬坡度時，車速必然較低，此時可忽略空氣阻力，最大傳動比應滿足： (38) 所以， (39)由技術要求可知，=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：為前驅動橋質量，kg； 為附著系數(shù)。所以， (311)其中，=249058%=,=,代入已知參數(shù)可得：由計算結果可知，當發(fā)動機單獨驅動時最大傳動比應該處于6～，但是實際運行中的是發(fā)動機和電動機共同驅動的，所以最大傳動比要滿足發(fā)動機、電動機混合驅動時的附著條件。綜合上述，=。 變速器檔位數(shù)以及各檔傳動比的確定變速器檔位的多少主要從整車動力性能、燃油經(jīng)濟性、操控穩(wěn)定性和結構復雜程度等方面進行考慮。檔位數(shù)越多會使發(fā)動機更長時間工作在高功率區(qū)內(nèi)，提高了發(fā)動機的功率利用率。這樣既增加了車輛的動力性，也加大了發(fā)動機工作在低油耗區(qū)的可能性，提高了燃油經(jīng)濟性。但是由于檔位的增加會使變速器結構變得復雜，特別是操縱機構會很復雜。所以在選擇變速器檔位數(shù)時應綜合考慮這兩方面的因素。根據(jù)表31參數(shù)，本文設計變速器檔位數(shù)為5檔，且各檔比以等比級數(shù)分配。因為應用等比級數(shù)分配傳動比的變速器在換擋過程中，發(fā)動機總是在同一個轉速范圍內(nèi)工作，因此駕駛起來就方便多了。其次按等比級數(shù)分配傳動比的的變速器在換擋過程中可以充分利用發(fā)動機提供的功率，提高汽車的動力性。根據(jù)以上分析，設計各速比如下表：表33 擋位數(shù)及其傳動比一擋二擋三擋四擋五擋倒擋 電機參數(shù)匹配由前面可求得此車的發(fā)動機需求功率為102KW。并選擇了功率為102KW的奇瑞SQR48F發(fā)動機。根據(jù)奇瑞SQR48F外特性圖我們分析可得如下結果：(1)發(fā)動機在2760～3910r/min的范圍內(nèi)油耗比較低，在3220r/min時達到最低油耗；(2)在此轉速范圍內(nèi)發(fā)動機功率在63～94KW內(nèi)變化。在3220r/min時發(fā)動機功率為=75KW,完全能滿足此車正常行駛功率需求；(3)在上述轉速范圍內(nèi)，發(fā)動機的扭矩基本不變，而且輸出最大扭矩；(4)在上述范圍內(nèi)發(fā)動機的和值都處于相對較低的范圍，有利于發(fā)動工作性能和壽命。通過上面分析可得：如果發(fā)動機在任何工況下都能在上述轉速范圍內(nèi)工作，則發(fā)動機經(jīng)濟性很好，且動力性也很好?；谏鲜龇治鰟t初步可以確定電動機的功率=10275=27KW。 超級電容的參數(shù)匹配超級電容容量的選擇并非容量越大性能就越好，超級電容的容量越大，其儲能能力自然就越強，汽車持續(xù)爬坡和加速能力也就越強。但如果超級電容容量越大，重量也就會隨之變大，會影響到汽車的動力性能，所以，確定超級電容的容量要注意權衡以上一些因素，做到同時兼顧汽車的動力性要求，又要滿足其提供電功率的需要。超級電容的參數(shù)主要包括兩個方面：功率和容量。功率通過電動機的參數(shù)可以計算出。容量一般根據(jù)設計要求以及在特定循環(huán)工況下計算得出。本文匹配根據(jù)電動機的主要功能—城市工況UDDS下能夠實現(xiàn)純電動工作模式，并且純電動行駛里程不少于32km來進行計算。 功率的確定超級電容的功率設計相對簡單而直接，主要滿足電機的輸入功率需求，即 (312)式中：；為超級電容功率，KW； 為電動機額定功率，KW； 為電動機效率。取=27KW，=，代入式312得： 容量的確定假設在城市工況UDDS下純電動行駛時，電機一直以功率=，則有如下計算公式： (313) (314)式中：E為電容容量，KWh； T為行駛時間，h； S為純電動最大行駛里程，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： 本章小結本章確定了并聯(lián)式混合動力傳動系中各個部件的參數(shù)匹配原則和計算方法，并結合混合動力汽車整車參數(shù)和性能指標，進行了動力力參數(shù)匹配和計算。第四章 并聯(lián)式混合動力汽車傳動系統(tǒng)的仿真分析如今汽車設計技術的最大特點是計算機模擬在汽車設計中的大量應用，它不僅縮短了新車型的研發(fā)周期，還可以驗證、評價新穎設計方法的合理性、有效性，如應用于HEV技術開發(fā)方面的仿真軟件有：美國國家再生能源實驗室開發(fā)的高級汽車仿真器ADVISOR、Argonne國家實驗室開發(fā)的MARVEL和DURHAM大學開發(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平臺所開發(fā)出來的混合仿真軟件，主要可分為前向仿真與后向仿真方法。ADVISOR通過設計者所建立的物理模型，結合各種行駛工況和經(jīng)過測試的各總成來建立的實際的或研發(fā)的HEV模型。仿真軟件ADVISOR具有以下一些特點:(1)估算所設計混合動力汽車在各種循環(huán)工況下的的燃油消耗以及排放；(2)對傳統(tǒng)汽車、混合動力汽車和純電動汽車的能量利用與損失進行評估；(3)