【文章內(nèi)容簡介】 最大扭矩氣缸排列形式及缸數(shù)氣門數(shù)噴油方式1498ml68/6000(kw/rpm)124NM直列四缸16氣門電控(1 ) 最大車速=178km/h(純發(fā)動機(jī)驅(qū)動)。(2 ) 在車速v=90km/h時(shí)爬坡度i 5% (純發(fā)動機(jī)驅(qū)動)。 圖24 耦合系統(tǒng)在整車中的布置方案圖在混合動力汽車上,電動機(jī)的選用原則為:(1)高性能、低自重和小尺寸。(2)在較寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)有較高的效率。(3)電磁輻射盡量小。(4)成本低:(5)維護(hù)方便。另外,對電動機(jī)的選用還應(yīng)綜合考慮其控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，要求能盡可能實(shí)現(xiàn)雙向控制，對制動能量可以回收。目前混合動力汽車使用的電動驅(qū)動系統(tǒng)主要有直流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)和交流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)兩種。直流電動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)械性能好，調(diào)速方便而且性能好。通常采用晶體管斬波器寬脈沖調(diào)制方法實(shí)現(xiàn)對電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。由于直流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)具有成本低、易于平滑調(diào)速、控制器簡單、技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，曾在電動汽車上得到廣泛應(yīng)用，但由于直流電動機(jī)在運(yùn)行過程中需要電刷和換向器換向限制了電機(jī)轉(zhuǎn)速的進(jìn)一步提高(最高轉(zhuǎn)速6,0008,000r/min)，另外，電機(jī)本身效率較低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且體積大、重量大、價(jià)格高、維護(hù)不方便決定了它必然會被其他先進(jìn)的電機(jī)比如交流電機(jī)所取代?；?合 動 力汽車上用交流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)主要有采用異步電機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)和永磁電機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng),也有部分電動機(jī)采用了開關(guān)磁阻電機(jī)組成的交流驅(qū)動系統(tǒng)。交流異步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)主要選用三相鼠籠異步電動機(jī)，該電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固耐用、成本低廉、轉(zhuǎn)速極限極高，采用先進(jìn)的控制技術(shù)，其動態(tài)性能可與直流電機(jī)調(diào)速相媲美。隨著電力電子技術(shù)、控制理論的發(fā)展以及感應(yīng)電動機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)日趨成熟，阻礙使用交流異步電機(jī)的控制技術(shù)已不存在。永 磁 電 機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)主要選用永磁無刷同步電機(jī)，該電機(jī)沒有激磁銅耗、效率較高(最大效率可達(dá)95%)、功率因數(shù)高、體積小、功率密度大，其主要不足是永磁材料昂貴，制造工藝復(fù)雜，性能受溫度影響較大，大功率輸出困難。開關(guān) 磁 阻 電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)中的開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)十分簡單、成本較低、可靠性高、起動性能好、調(diào)速性能好，控制裝置也比較簡單，主要缺點(diǎn)為轉(zhuǎn)矩脈動達(dá)、噪聲大、必須使用位置監(jiān)測器、按照定子的凸極數(shù)來確定逆變器和電機(jī)的引出線等，實(shí)際上，開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)目前只被少數(shù)公司使用，但開關(guān)磁阻電機(jī)由于其性能特點(diǎn)和制造優(yōu)勢，隨著技術(shù)的成熟也有著較好的應(yīng)用前景?？傊?，考慮到技術(shù)發(fā)展趨勢和性能要求，驅(qū)動系統(tǒng)成了混合動力汽車的主要選擇，其中異步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)和永磁電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)更具應(yīng)用潛力，而其它電機(jī)比如開關(guān)磁阻電機(jī)隨著技術(shù)的不斷完善也將具有一定的應(yīng)用前景。本論文采用交流感應(yīng)式異步電機(jī)，額定轉(zhuǎn)矩90Nm，額定功率17kw，峰值功率30kw.在混合動力汽車中,儲能元件起著向電動機(jī)供能以及向動力傳動系輸出峰值功率的作用，另外還接收制動再生能量并將其存儲起來。能量回收對提高混合動力汽車的總效率是非常有意義的，據(jù)文獻(xiàn)介紹，對應(yīng)EPA混合燃油循環(huán)，能量回收制動可減少車輛驅(qū)動能量需求的14%。因此在混合動力汽車上要求儲能裝置應(yīng)在長時(shí)間內(nèi)能夠接收制動功率，為使儲能裝置不致太龐大和過重，要求其應(yīng)具有比較高的比功率和比能量。同時(shí)混合動力汽車上的儲能元件需要頻繁地充放電，因此還要求它的充放電特性較好，自放電率較低，輸出效率較高，其使用壽命即循環(huán)充放電的次數(shù)應(yīng)較長。另外為降低整車的價(jià)格，儲能元件的成本亦不能太高。目前 應(yīng) 用 較為廣泛的儲能裝置有飛輪電池、超級電容、電化學(xué)電池、燃料電池四種。飛輪電池具有24kw/kg的比功率和125wh/kg的比能量并且?guī)缀趺饩S護(hù)，具有較低的壽命周期成本，使之十分適合作重型卡車混合動力傳動系的儲能元件，目前，飛輪電池難以推廣應(yīng)用的原因是其昂貴的價(jià)格以及使用過程中的安全可靠性能。超級電容由于其比能量較低，只適合于比能量需求較低的輕度混合動力汽車，俄羅斯有關(guān)專家也指出在輕度混合動力汽車采用電容儲能器將更加合理。當(dāng)前在中度及其以上的混合動力汽車中使用較多、技術(shù)較為成熟的是電化學(xué)電池即蓄電池，它包含了鉛酸電池、鎳氫電池和銼離子電池等。鉛酸電池是汽車儲能動力源中較為成熟的一種，它的比能量一般為3040wh/kg，比功率一般為150200w/kg，循環(huán)使用壽命一般為500700次。它具有可靠性高、原料易得、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn),比功率也較高，基本上能滿足混合動力汽車加速度和爬坡要求。但常規(guī)的鉛酸電池比能量低、難于快速充電、使用壽命不夠長。另外,過放電和過充電時(shí),鉛酸電池的使用壽命將顯著縮短，深度放電以及環(huán)境溫度也對電池性能影響很大。這限制了它在混合動力汽車上的廣泛應(yīng)用。綜上我們選取的電池為NiMH電池，標(biāo)稱容量16A．h，總電壓288V：對于裝備CVT的并聯(lián)式混合動力汽車，原則上應(yīng)盡可能選取較大的主減速器速比, 越大，汽車的加速和爬坡能力越強(qiáng)，所需的電機(jī)、電池組容量就越小。的大小要滿足以下兩個限制條件。(1)保證發(fā)動機(jī)按最小燃油消耗特性運(yùn)行當(dāng)汽車在純發(fā)動機(jī)驅(qū)動工況勻速行駛時(shí)，的最大值應(yīng)能保證當(dāng)CVT速比調(diào)到最小值時(shí)，發(fā)動機(jī)在最低限制轉(zhuǎn)速時(shí)也能按最小燃油消耗特性工作。由于無論當(dāng)汽車空載或滿載時(shí)均要求使發(fā)動機(jī)按照最小燃油消耗特性來工作，所以汽車阻力功率按空載工況計(jì)算。設(shè)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速n=1500r/min所對應(yīng)的功率等于車速為時(shí)的阻力功率，則得到以下不等式: (212)式中為發(fā)動機(jī)最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速=1500r/min. 為CVT最小速比.車速由下式?jīng)Q定: (213)(2) 保證純發(fā)動機(jī)驅(qū)動工況的最高車速設(shè)汽車以最大速比原地起步加速，油門全開,當(dāng)發(fā)動機(jī)運(yùn)行到最大功率點(diǎn)B時(shí)()所示，控制發(fā)動機(jī)保持在最大功率點(diǎn)工作,并減少CVT速比使車速增加，直至達(dá)到最高車速C點(diǎn)。i0的大小應(yīng)能保證當(dāng)CVT速比調(diào)到最大值時(shí)，汽車的計(jì)算車速不低于設(shè)計(jì)所要求的最高車速，即: (214)式中: 為發(fā)動機(jī)最大功率所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速. 最后配合程序計(jì)算的主減速器的速比為=4 .045. 3 金屬帶傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 金屬帶式CVT 的無級變速原理金屬帶式CVT 主要由金屬帶和主、從動輪組成，主、從動帶輪均為組合結(jié)構(gòu)，都是由可動錐盤和固定錐盤組成，與油缸靠近的一側(cè)可動錐盤可以在軸上移動。另一錐盤與軸固定?？?、從動錐盤都是楔形面結(jié)構(gòu)，當(dāng)動力傳到主動輪上，液壓缸在控制下對主動帶輪可動錐盤產(chǎn)生軸向夾緊力，金屬帶的V 型金屬塊的側(cè)邊接觸產(chǎn)生摩擦力向前帶動金屬塊，這樣使后面的金屬塊擠壓前面的金屬塊，在二者之間產(chǎn)生擠推力，由于金屬帶的帶長一定，在金屬帶張力的作用下，金屬帶推動從動帶輪可動錐盤，產(chǎn)生軸向移動，從而改變了金屬帶在主、從動輪上作用半徑，實(shí)現(xiàn)無級變速傳動。如圖31 所示。圖31 金屬帶式CVT 的無級變速原理 金屬帶式CVT 的關(guān)鍵部件金屬帶式CVT 的快速發(fā)展得益于金屬帶制造技術(shù)的成熟，在金屬帶式CVT 中，金屬帶帶輪是其核心部分。金屬帶要允許兩個帶輪之間進(jìn)行高扭矩傳遞，金屬帶組件因承受主動輪和從動輪的運(yùn)動載荷而被壓縮在一起，金屬帶的組件將產(chǎn)生擠推作用,而不像其它傳動帶那樣產(chǎn)生的是拉伸作用，這種結(jié)構(gòu)的效果就是，增加了帶輪表面的摩擦力，減少打滑。金屬帶是一套非常精密的組件，金屬塊和金屬環(huán)的加工制造都有嚴(yán)格的精度和性能要求。金屬帶中的金屬鋼環(huán)組的各層金屬環(huán)應(yīng)均載，否則會出現(xiàn)一層斷，整體斷的嚴(yán)重事故，另外形位公差、尺寸公差和配合公差的要求相當(dāng)高，所以加工精度高，材料、工藝要求苛刻，綜合成本極高，只有少數(shù)國家可以生產(chǎn).目前金屬帶(圖32) 寬度為24mm或30mm的300400片鋼片以及兩匝各612層的鋼環(huán)構(gòu)成.圖32 目前金屬帶的結(jié)構(gòu)圖 金屬鋼環(huán)組兩束金屬鋼環(huán)組夾在金屬塊兩側(cè)的狹槽內(nèi)。金屬鋼環(huán)組的功能一是引導(dǎo)V 型的金屬塊運(yùn)動，二是承擔(dān)金屬帶中的全部預(yù)緊力。金屬鋼環(huán)組要承受一個相當(dāng)高的張力，當(dāng)金屬帶工作在相對較小半徑時(shí)，將產(chǎn)生較大彎曲應(yīng)力，這極大的降低金屬帶的壽命，因此金屬鋼環(huán)組通常采用多層薄金屬環(huán)組成以降低彎曲應(yīng)力的影響。金屬環(huán)的最小厚度還受到加工條件的限制。金屬環(huán)要有較高的韌性，須能抗數(shù)億次彎曲循環(huán)次數(shù)，此外金屬鋼環(huán)組中的各層金屬環(huán)還必須均載，～，且兩個連續(xù)金屬環(huán)之間的應(yīng)力差不超過30～60MPa，最里層與最外層金屬環(huán)之間的應(yīng)力差為30～60MPa，否則金屬帶在傳動中極易損壞，嚴(yán)重影響CVT的壽命。金屬環(huán)的層數(shù)和尺寸對V 型金屬帶的韌性和傳遞轉(zhuǎn)矩起著重要作用，特別是金屬環(huán)的厚度是非常重要。見表2金屬環(huán)的材料通常采用高強(qiáng)度合金，抗沖擊，冷軋收縮量等符合要求的馬氏體時(shí)效鋼帶，屬很純的低碳鋼，約含18%的Ni 及Co、Mo 等，例如采用薄鋼板馬氏體鋼帶，. 金屬塊如下圖所示為V 型金屬塊的幾何尺寸圖，其楔角為11。V 型金屬塊的主要功能是傳遞轉(zhuǎn)矩，由于高效、低噪音的要求，金屬塊必須能夠保持在金屬環(huán)張力引起的預(yù)緊力下工作。V型金屬塊之間的接觸面是曲面，金屬塊側(cè)面槽里的支撐面是雙曲面?；趶椥蕴匦?、強(qiáng)度及低噪音的要求，～. 凸凹和孔結(jié)構(gòu)能防止金屬塊的偏移，在傳動帶直線部分的凸凹可以防止金屬塊之間相互錯位，當(dāng)傳動帶回轉(zhuǎn)在曲線部分（帶輪之間），因?yàn)榻饘賶K間相互自由位移，上述的錯位也因此不會產(chǎn)生。金屬塊的材料采用是滾動軸承鋼。 主、從動帶輪金屬帶式CVT 中只有兩個工作帶輪：主動帶輪和從動帶輪[。兩者之間是