【正文】 變速驅(qū)動橋的總體布置 變速驅(qū)動橋的總體設(shè)計要求結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，布置簡單，維修方便的原則進(jìn)行設(shè)計。在混合動力電動汽車動力總成元件確定后，確定了混聯(lián)式混合動力電動汽車總成的構(gòu)型方案。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 (2) 最大傳動比的選擇確定最大傳動比時，要考慮最大驅(qū)動力或附著力、最大 爬坡度和汽車最低穩(wěn)定車速三個方面。 主減速比對汽車的動力性及燃油經(jīng)濟(jì)性均有重要影響。 圖 SOC關(guān)系曲線 傳動比的選擇 車輛傳動比的選擇包括最小傳動比的選擇、最大傳動比的選擇和傳動系檔數(shù)與各檔傳動比的選擇，傳動比選擇的是否合適對車輛的動力性和經(jīng)濟(jì)性有很大的影響。對于鎳氫蓄電池， SOC可定義為： () 上式中， Cr為某時刻蓄電池的剩余電量，單位為 Ah； Cn是蓄電池以某放電電流放電時的初始總能量，單位是 Ah。實際容量的計算方法為： 恒定電流放電時： C=I （二）蓄電池實際容量 蓄電池的容量是指在一定的放電條件下可以從蓄電池中獲得的電量。電動勢的大小由電池中所進(jìn)行的電化學(xué)反應(yīng)的性質(zhì)和反應(yīng)條件決定，與電池的形狀、尺寸無關(guān)。 在水平良好路面上，車輛的行駛加速度為： () 式中： Ft—車輛行駛驅(qū)動力 (N)； Fw—車輛行駛空氣阻力 (N)； Ff—車輛行駛滾動阻力 (N)； —轉(zhuǎn)動質(zhì)量換算系數(shù)， 對混聯(lián)混合動力汽車其計算式為： () 式中： Iw—車輪總轉(zhuǎn)動慣量； Ig—與發(fā)動機(jī)輸出軸相連的所有發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動部件轉(zhuǎn)動慣量之和； Im—與電動機(jī)輸出軸相連的所有電動機(jī)轉(zhuǎn)動部件轉(zhuǎn)動慣量之和； im—動力合成裝置速比； ig—變速器速比?；旌蟿恿ζ嚢l(fā)動機(jī)最大輸出功率 Pmax的取值一般要依據(jù)車輛勻速行駛時的功率要求，即滿足下式： () 式中， η—為傳動效率 (km／ h)； m—為汽車質(zhì)量 (kg)； g—為重力加速度 (m/s 2)； f—為滾動阻力系數(shù)； C—為風(fēng)阻系數(shù)； A—為迎風(fēng)面積 (m)； v—為最高車速 (m/s)。對于本項目將采用技術(shù)較成熟的鎳氫電池作為儲能元件。 (5) 為降低整車的價格，應(yīng)盡可能降低儲能元件的成本。表 3． 2是幾種電動機(jī)性能比較。與相同功率的其它類型的電動機(jī)相比，永磁電動機(jī)的體積更小，質(zhì)量更輕，更加適合作為電動汽車的驅(qū)動電動機(jī)。目前最常用的是 1200導(dǎo)通型 PWM斬波控制 IGBT逆變器，而且為了更好地改善轉(zhuǎn)矩控制，增加電池調(diào)節(jié)控制減小轉(zhuǎn)矩波動。 (3) 交流異步電機(jī) 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 交流異步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)主要選用三相鼠籠型異步電動機(jī)，該電動 機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用、成本低廉、轉(zhuǎn)速極限極高，采用矢量控制技術(shù)，其動態(tài)性能可與直流電機(jī)調(diào)速相媲美。 圖 圖 (2) 感應(yīng)電動機(jī) 交流感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)式 90年代發(fā)展起來的，有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、價格低和堅固耐用等特點，較適用于混合動力電動汽車，其控制可采用磁場定向矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制。 圖 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 動系統(tǒng)的效率特性圖。 目前，國內(nèi)外市場上混合動力汽車常用的電動機(jī)類型為 HEV通用型電機(jī)；該電動機(jī)主要有直流電動機(jī)和交流電動機(jī)，它們有很多種型號、規(guī)格、結(jié)構(gòu)形式和控制方法，在電動汽車上通常采用的電動機(jī)有直流電動機(jī)、交流三相感應(yīng)電動機(jī)、永磁電動機(jī)和開關(guān)磁阻電動機(jī)等。高轉(zhuǎn)速電機(jī)體積較小，質(zhì)量較輕，有利于降低整車的整備質(zhì)量； (c) 質(zhì)量輕。 混合動力電動汽車用電動機(jī)選型 在混合動力汽車應(yīng)用中，電動機(jī)的選用應(yīng)滿足下列原則： (a) 高性能、低重量和小尺寸； (b) 在較寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)有較高的效率； (c) 電磁輻射盡量??； (d) 成本低。 缺點：排放較差，噪聲和振動大，但采取技術(shù)后，上述缺點可以得到改善 。 缺點：廢氣排放量較高 串聯(lián) 燃?xì)廨啓C(jī) 優(yōu)點： (1)尺寸小、維護(hù)成本低、噪聲和振動小、在低轉(zhuǎn)速時能產(chǎn)生較大的扭矩，熱效率高，可采用多種燃料并且設(shè)計簡單： (2)排 放水平低，通過使用后處理器或者采用催化燃燒室還可達(dá)到準(zhǔn)零排放水平。 此外，在選用混合動力汽車用發(fā)動機(jī)時還要考慮到整車總布置問題，這是因為在混合動力汽車上采用了多種動力部件，而汽車的可用空間又非常有限，所選用的發(fā)動機(jī)應(yīng)有利于動力傳動系的合理布置。在混合動力汽車中，為了達(dá)到某些特定目標(biāo) (最小排放、最小油耗、最小成本或以上目標(biāo)的綜合 )，必須設(shè)計一個合理的控制策略，根據(jù)車輛的行駛工況和動力部件的狀態(tài)，確定動力系統(tǒng)的驅(qū)動方式。接下來，主要根據(jù)第二章所確定的混合類型，以整車動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性為主要目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計，最終得到混合動力電動汽車參數(shù)設(shè)計結(jié)果。 本章小結(jié) 本章介紹了混合動力電動汽車不同的分類方法和動力總成結(jié)構(gòu)形式，并重點介紹了串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式三種混合動力汽車的驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和特點，然后詳細(xì)分析了各自的優(yōu)缺點，最后通過綜合考慮，本文確定混合動力電動汽車模型采用行星齒輪組混聯(lián)結(jié)構(gòu)，因為它在穩(wěn)定的高速行駛下發(fā)動機(jī)具有比較高的效率和相對較小的質(zhì)量，而且具有比較好的燃油經(jīng)濟(jì)性，技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛。這種機(jī)構(gòu)有兩個自由度，可以自由的控制兩個不同的速度 (例如：發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速與差速器輸入的轉(zhuǎn)速 )。根據(jù)不同的驅(qū)動條件來選擇具有優(yōu)勢的那一種驅(qū)動方式。 因此，并聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)最適合在城市間道路和高速公路上行駛，工況穩(wěn)定，發(fā)動機(jī)經(jīng)濟(jì)性和排放性都會有所改善 ,和混聯(lián)式混合動力電動汽車相比較而言結(jié)構(gòu)簡單，價格也容易被廣大消費者接受，在電池技術(shù)問題沒有得到很好的解決的情況下，它將可能被廣泛應(yīng)用，但當(dāng)電池技術(shù)攻克，其優(yōu)越性較混聯(lián) 混合動力系統(tǒng)落后。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 可以利用普通內(nèi)燃機(jī)汽車的大部分傳動系統(tǒng)的總成，電動機(jī)只需通過 “ 動力組合器 ” 與傳動系統(tǒng)連接，結(jié)構(gòu)簡單，改制容易，維修方便。此種混合動力電動汽車具有四輪驅(qū)動的特性。這種設(shè)計方式可以使其以純電動汽車，或低排放汽車的狀態(tài)運(yùn)行，但是此時不能提供全部的動力能源。電動機(jī)可以用來平衡發(fā)動機(jī)所受的載荷，使其能在高效率區(qū)域工作，因為通常發(fā)動機(jī)工作在滿負(fù)荷 (中等轉(zhuǎn)速 )下，燃油經(jīng)濟(jì)性最好。因此發(fā)動機(jī)輸出的能量利用率要比內(nèi)燃機(jī)汽車低。另外電池還可以單獨向電動機(jī)提供電能來驅(qū)動電動汽車，使混合動力電動汽車在零污染狀態(tài)下行駛。 串聯(lián)混合動力系統(tǒng) 串聯(lián)混合動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)見圖 21。電機(jī)功率為內(nèi)燃機(jī)最 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 大功率的 40%左右，其節(jié)油效果達(dá) 30%~50%，但實際節(jié)油效果隨車輛結(jié)構(gòu)設(shè)計、行駛工況、開車操作細(xì)節(jié)而變化。 (2) 輕混合系統(tǒng) 與微混合系統(tǒng)相比，驅(qū)動車輛的兩種動力源中依靠電池 電機(jī)功率的比例增大，內(nèi)燃機(jī)的功率的比例相對減小。 混合動力車還可以在停車、滑行、低負(fù)荷、制動或蓄電池 SOC 到最大值時關(guān)掉發(fā)動機(jī)，取消發(fā)動機(jī)怠速，而當(dāng)需要發(fā)動機(jī)輸出力矩時重新啟動，這樣可以取消怠速時的排放，降低整車排放污染。 (1) 純電動模式運(yùn)行 混合動力汽車一般設(shè)計成具有純電動運(yùn)行模式。 (2) 通過控制能使發(fā)動機(jī)工作點盡量靠近或在發(fā)動機(jī)最優(yōu)經(jīng)濟(jì)區(qū)域，提高發(fā)動機(jī)工作效率，不足動力由電機(jī)補(bǔ)充。將產(chǎn)生動力的部件與電能儲存元件與不同的方式 結(jié)合起來，可以形成不同類型的混合動力汽車。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 第 2 章 混合電 動車的概述 混合動力汽車概念 汽車已與人們的日常生活和生產(chǎn)密不可分。當(dāng)前世界汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入成熟發(fā)展期，隨著世界汽車保有量的越來越大，而減少汽車尾氣排放，不僅關(guān)系到氣候變化，同時也是未來汽車企業(yè)增加競爭力的重要手段，誰能占據(jù)主動，誰就可能成為行業(yè)的領(lǐng)跑者。也就是說， 8年之后，歐盟行駛的各類汽車，氮氧化物排放量將比現(xiàn)在減少三分之二以上。 雖然，國外混合動力汽車技術(shù)成熟、設(shè)備先進(jìn)。 歐洲，最具代表的 HEV是法國的 Berlinge，在性價比上能與一般汽車相抗衡，代表了國際實用先進(jìn)水平。美國政府于 1997年與克萊斯勒公司、福特公司和通用汽車公司合作，實施新型汽車合作計劃 (PNGV)，該計劃制定的混合動力電動汽車開發(fā)的目標(biāo)是： 2021年進(jìn)行試驗性推廣， 2021年 達(dá)到全面商業(yè)化生產(chǎn)。國 III標(biāo)準(zhǔn)實施后，上述車型將暫時推出市場，但是其中只有小部分車型會停產(chǎn)，大部分車型還是會經(jīng)過廠家對發(fā)動機(jī)的升級后重新回到市場。研制的混 ISG型混合動力轎車SC7130(羚羊 )轎車的平臺上開發(fā)，最高時速可達(dá) 160Km／ h，加速性能與同檔次的傳統(tǒng)汽車相當(dāng)，續(xù)駛里程大于 500Km，最大爬坡度 25％，節(jié)油 30％。為應(yīng)對能源緊缺問題問題，實現(xiàn)社會可持續(xù)性發(fā)展，我國政府很早就開始重視清潔高效汽車技術(shù)的開發(fā)。此外，從 2021至 2021年，歐洲汽車尾氣排放控制將逐漸過渡到更加嚴(yán)格的歐洲 6號標(biāo)準(zhǔn)。 另一方面，混合動力汽車在降低汽車有害排放方面的貢獻(xiàn)是顯而易見的，然而隨著人們對環(huán)境保護(hù)力度的加大，更嚴(yán)格的汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)運(yùn)而生。其中，混合動力汽車就是最杰出的代表成果之一。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 混合動力汽車的研究始于上世界 90年代。 在這種情況下，混合動力汽車異軍突起，是目前新型清潔動力汽車中最具有產(chǎn)業(yè)化和市場化前景的車輛。 氫燃料電池動力汽車 (Fuel Cell Electric Vehicle，簡稱 FCEV)，燃料電池是一種將氫和氧的化學(xué)能通過電極反應(yīng)直接轉(zhuǎn)換電能的裝置，其最大特點是反應(yīng)過程不涉及燃燒和熱機(jī)做功。為此，全球的汽車制造商都尋找新的解決辦法，把主要精力放在研究開發(fā)新型節(jié)能無污染的綠色汽車。 pletion of the hybrid system, through the operation mode of analysis, and reference series hybrid system and a parallel hybrid system control strategy, design its control system. Key Word: hybrid cars。 the hybrid electric vehicle design of the dynamical system for analysis, and select the type of hybrid electric system。從整車效率、動力性能、續(xù)駛里程和城市運(yùn)行工況等多方面綜合考慮，混聯(lián)式混合動力電動汽車為首選方案?；旌蟿恿ζ噭恿偝蓞?shù)匹配技術(shù)是混合動力汽車的核心技術(shù)之一，而一個良好的控制策略則是保證低油耗、低排放的關(guān)鍵。 determining the need to determine on the basis of a mixture containing electric vehicle powertrain of match, at the same time meet the emission standards for determining glutamateis power performance and fuel economy, and preliminary validation of parameters match parameters reasonability。PSHEV。 目前，世界各國都在開發(fā)新型節(jié)能無污染汽車，包括純電動汽車 EV(electric vehicle)、混合動力電動汽車 HEV(hybrid electric vehicle)和燃料電池汽車 FCV(fuel cell vehicle)。氫燃料電池動力系統(tǒng)不僅高效、低噪音，而且無污染、無二氧化碳排放，是一種新型的環(huán)保動力源，另外，由于氫在地球中的蘊(yùn)藏十分豐富，氫氣來源 極 其廣泛，可以說是取之不盡，用之不竭的能源?；旌蟿恿ζ噷煞N或更多能量轉(zhuǎn)換技術(shù)和一種或更多的能量存儲技術(shù)集合為一體，使得混合動力汽車能夠明顯減少汽車排放和降低油耗，難能可貴的是可以達(dá)到與傳統(tǒng)汽車同樣的行駛里程，另外混合動力汽車燃料補(bǔ)充便利，節(jié)能、環(huán)保也是混合動力汽車的主要特點，表 1． 1是四種車型的比較。其中，較早地提出采用大速比變化范圍的 混合動力汽車 傳動系統(tǒng)設(shè)計的研究論文始見于 1994年在英國召開的International Gearing Conference?；旌蟿恿ζ嚥捎昧税l(fā)動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)和電機(jī)系統(tǒng)通過機(jī)械傳動裝置耦合在一起來驅(qū)動車輛 行駛，使得車輛降低燃料消耗量，同時通過整車控制策略控制發(fā)動機(jī)、電池和電機(jī)在不同工況條件下，處于不同的工作模式，從而盡可能多的工作在各自的高效率區(qū)域，甚至還可以控制發(fā)動機(jī)的起停來取消發(fā)動機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到明顯節(jié)能的目的。發(fā)達(dá)國家混合動力汽車技術(shù)比較成熟，同時它們還是加快尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的制定與頒布。 我國也在近期出臺國 III標(biāo)準(zhǔn)，未達(dá)到國 III標(biāo)準(zhǔn)的新車均不能在市場上銷售，也就是說有部分車型 正 面臨著退出汽車市場。我國在