并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車動(dòng)力參數(shù)設(shè)計(jì)及性能仿真課程設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-26 12:24 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 機(jī)避免了怠速和低速運(yùn)轉(zhuǎn)的工況，從而提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，減少了廢氣排放。但是它的缺點(diǎn)是能量幾經(jīng)轉(zhuǎn)換，機(jī)械效率較低。 并聯(lián)式并聯(lián)式動(dòng)力：并聯(lián)式裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)汽車，發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)分屬兩套系統(tǒng)，可以分別獨(dú)立地向汽車傳動(dòng)系提供扭矩，在不同的路面上既可以共同驅(qū)動(dòng)又可以單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。當(dāng)汽車加速爬坡時(shí)，電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)能夠同時(shí)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力，一旦汽車車速達(dá)到巡航速度汽車將僅僅依靠發(fā)動(dòng)機(jī)維持該速度。電動(dòng)機(jī)既可以作電動(dòng)機(jī)又可以作發(fā)電機(jī)使用，又稱為電動(dòng)－發(fā)電機(jī)組。由于沒有單獨(dú)的發(fā)電機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)可以直接通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)車輪，這種裝置更接近傳統(tǒng)的汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，機(jī)械效率損耗與普通汽車差不多，因此得到比較廣泛的應(yīng)用。例如大眾汽車公司的高爾夫PHEV，發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)離合器１帶動(dòng)電動(dòng)－發(fā)電機(jī)，輸出扭力再通過(guò)另一邊離合器２驅(qū)動(dòng)車輛行駛。靜止啟動(dòng)時(shí)，電池向電動(dòng)－發(fā)電機(jī)供電，此時(shí)電動(dòng)－發(fā)電機(jī)就是發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，發(fā)動(dòng)機(jī)一方面作為車輛單獨(dú)的動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)車輪，另一方面又帶動(dòng)電動(dòng)－發(fā)電機(jī)發(fā)電向電池充電，此時(shí)與傳統(tǒng)汽車一樣。在市區(qū)行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，離合器１脫開，離合器２接合，電池做為唯一能源向電動(dòng)機(jī)供電，由電動(dòng)機(jī)取代發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪。當(dāng)電動(dòng)車需要高速或高負(fù)荷時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)離合器１閉合，發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)－發(fā)電機(jī)系統(tǒng)組成復(fù)合驅(qū)動(dòng)形式，以最大功率驅(qū)動(dòng)車輛。 混聯(lián)式混聯(lián)式動(dòng)力：混聯(lián)式裝置包含了串聯(lián)式和并聯(lián)式的特點(diǎn)。動(dòng)力系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)，根據(jù)助力裝置不同，它又分為發(fā)動(dòng)機(jī)為主和電機(jī)為主兩種。以發(fā)動(dòng)機(jī)為主的形式中，發(fā)動(dòng)機(jī)作為主動(dòng)力源，電機(jī)為輔助動(dòng)力源；以電機(jī)為主的形式中，發(fā)動(dòng)機(jī)作為輔助動(dòng)力源，電機(jī)為主動(dòng)力源。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是控制方便，缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。豐田的Prius屬于以電機(jī)為主的形式。第二章 并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車總成參數(shù)設(shè)計(jì)與匹配并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)（發(fā)動(dòng)機(jī)功率、電動(dòng)機(jī)功率、扭矩及傳動(dòng)系速比等）對(duì)車輛的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能均有顯著影響，其動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)之間是否協(xié)調(diào)匹配將直接決定混合動(dòng)力汽車能否達(dá)到節(jié)能和環(huán)保的要求。所以在研制混合動(dòng)力汽車的過(guò)程中，混合動(dòng)力車的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)的研究在車型開發(fā)和仿真分析中都有著舉足輕重的作用。 原車型各參數(shù)動(dòng)力性要求及性能仿真本文所選的某常規(guī)車型的各參數(shù)及動(dòng)力性要求見表１。選用ECER15城市循環(huán)工況，對(duì)其進(jìn)行性能仿真，得到相應(yīng)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性結(jié)果（表２）。表1 常規(guī)車型各參數(shù)及動(dòng)力性要求整備質(zhì)量(kg)總質(zhì)量(kg)迎風(fēng)面積(m2)風(fēng)阻系數(shù)滾動(dòng)半徑（m）592984發(fā)動(dòng)機(jī)功率（kw）主減速器速比變速器Ⅰ～Ⅴ檔速比最高車速（km/h）最大爬坡度41≥130≥30％表2 常規(guī)車型性能仿真結(jié)果原車型最大爬坡度（％）最高車速（km/h）百公里油耗（L/100km）空載（整備質(zhì)量＋75kg）滿載本文主要以燃油經(jīng)濟(jì)性為設(shè)計(jì)目標(biāo)，所以排放性結(jié)果在這里并未給出。這些仿真結(jié)果在這里只起個(gè)參照物的作用，本次課題的目的是設(shè)計(jì)并優(yōu)化并聯(lián)混合動(dòng)力汽車傳動(dòng)系統(tǒng)各參數(shù)，得到的PHEV仿真結(jié)果與這里的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，判斷設(shè)計(jì)的參數(shù)是否合理匹配。 PHEV布置方案和能量管理策略混合動(dòng)力汽車不同于純電動(dòng)汽車,它要求電池電量在循環(huán)工況的始末能夠?qū)崿F(xiàn)基本平衡,而不需要外界對(duì)其進(jìn)行能量補(bǔ)充,電動(dòng)機(jī)的作用主要是協(xié)調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)不合理的工況而使發(fā)動(dòng)機(jī)盡量工作在最佳經(jīng)濟(jì)區(qū)域+ 從而降低發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗率和減少排放。在車輛制動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)回收制動(dòng)能量給電池充電。混合動(dòng)力汽車有串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)3種布置方式，本文采用發(fā)動(dòng)機(jī)軸組合式并聯(lián)混合動(dòng)力汽車的布置方案。本文所采用的能量管理策略與Honda Insight混合動(dòng)力汽車類似。在車輛起動(dòng)或節(jié)氣門全開加速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)同時(shí)工作，共同分擔(dān)驅(qū)動(dòng)車輛所需的動(dòng)力；車輛正常行駛時(shí)，電動(dòng)機(jī)關(guān)閉，僅由發(fā)動(dòng)機(jī)工作提供車輛行駛所需動(dòng)力，若車輛輕載，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率可以一部分通過(guò)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)化為電能給蓄電池充電；車輛制動(dòng)或減速行駛時(shí)，電動(dòng)機(jī)工作于發(fā)電機(jī)模式，通過(guò)功率轉(zhuǎn)換器給蓄電池充電。 動(dòng)力元件的選擇及參數(shù)匹配原則各參數(shù)匹配的基本步驟是：1）發(fā)動(dòng)機(jī)功率；2）電機(jī)各參數(shù)（包括電動(dòng)機(jī)額定功率Pmr、額定轉(zhuǎn)速Nmr、最高轉(zhuǎn)速Nmmax）；3）電池參數(shù)選擇（功率及容量）；4）傳動(dòng)系的傳動(dòng)比。 發(fā)動(dòng)機(jī)功率的選擇原則選擇發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是很關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。如果發(fā)動(dòng)機(jī)功率選擇過(guò)大，車輛燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能就得不到改善；發(fā)動(dòng)機(jī)功率偏小，
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