【正文】 變速驅(qū)動(dòng)橋的總體布置 變速驅(qū)動(dòng)橋的總體設(shè)計(jì)要求結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，布置簡(jiǎn)單，維修方便的原則進(jìn)行設(shè)計(jì) 。在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車動(dòng)力總成元件確定后，確定了混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)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(jì)（論文） 23 (2) 最大傳動(dòng)比的選擇確定最大傳動(dòng)比時(shí)，要考慮最大驅(qū)動(dòng)力或附著力、最大爬坡度和汽車最低穩(wěn)定車速三個(gè)方面。 主減速比對(duì)汽車的動(dòng)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(dòng)比的選擇 車輛傳動(dòng)比的選擇包括最小傳動(dòng)比的選擇、最大傳動(dòng)比的選擇和傳動(dòng)系 檔數(shù)與各檔傳動(dòng)比的選擇，傳動(dòng)比選擇的是否合適對(duì)車輛的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性有很大的影響。對(duì)于鎳氫蓄電池， SOC可定義為： () 上式中， Cr為某時(shí)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(shí)的初始總能量，單位是 Ah。實(shí)際容量的計(jì)算方法為： 恒定電流放電時(shí)： C=I （二）蓄電池實(shí)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(dòng)勢(shì)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(wú)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(dòng)力 (N)； Fw—車輛行駛空氣阻力 (N)； Ff—車輛行駛滾動(dòng)阻力 (N)； —轉(zhuǎn)動(dòng)質(zhì)量換算系數(shù)， 對(duì)混聯(lián)混合動(dòng)力汽車其計(jì)算式為： () 式中： Iw—車輪總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； Ig—與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸相連的所有發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之和； Im—與電動(dòng)機(jī)輸出軸相連的所有電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之 和； im—?jiǎng)恿铣裳b置速比； ig—變速器速比?；旌蟿?dòng)力汽車發(fā)動(dòng)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(shí)的功率要求，即滿足下式： () 式中， η—為傳動(dòng)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(dòng)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(duì)于本項(xiàng)目將采用技術(shù)較成熟的鎳氫電池作為儲(chǔ)能元件。 (5) 為降低整車的價(jià)格，應(yīng)盡可能降 低儲(chǔ)能元件的成本。表 3． 2是幾種電動(dòng)機(jī)性能比較 。與相同功率的其它類型的電動(dòng)機(jī)相比，永 磁電動(dòng)機(jī)的體積更小，質(zhì)量更輕，更加適合作為電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)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(dòng)。 (3) 交流異步電機(jī) 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要選用三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)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(dòng)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(dòng)機(jī) 交流感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)式 90年代發(fā)展起來(lái)的，有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、價(jià)格低和堅(jiān)固耐用等特點(diǎn)，較適用于混合動(dòng)力電動(dòng)汽車，其控制可采用磁場(chǎng)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(jì)（論文） 15 動(dòng)系統(tǒng)的效率特性圖。 目前，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上混合動(dòng)力汽車常用的電動(dòng)機(jī)類型為 HEV通用型電機(jī)；該電動(dòng)機(jī)主要有直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)，它們有很多種型號(hào)、規(guī)格、結(jié)構(gòu)形式和控制方法，在電動(dòng)汽車上通常采用的電動(dòng)機(jī)有直流電動(dòng)機(jī)、交流三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、永磁電動(dòng)機(jī)和開關(guān)磁阻電動(dòng)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(dòng)力電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)選型 在混合動(dòng)力汽車應(yīng)用中，電動(dòng)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(diǎn)：排放較差，噪聲和振動(dòng)大，但采取技術(shù)后，上述缺點(diǎn)可以得到改善 。 缺點(diǎn)：廢氣排放量較高 串聯(lián) 燃?xì)廨啓C(jī) 優(yōu)點(diǎn)： (1)尺寸小、維護(hù)成本低、噪聲和振動(dòng)小、在低轉(zhuǎn)速時(shí)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(jì)簡(jiǎn)單： (2)排放水平低，通過(guò)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(dòng)力汽車用發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)還要考慮到整車總布置問(wèn)題，這是因?yàn)樵诨旌蟿?dòng)力汽車上采用了多種動(dòng)力部件，而汽車的可用空間又非常有限，所選用的發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)有利于動(dòng)力傳動(dòng)系的合理布置。在混合動(dòng)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(jì)一個(gè)合理的控制策略，根據(jù)車輛的行駛工況和動(dòng)力部件的狀態(tài)，確定動(dòng)力系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式。接下來(lái)，主要根據(jù)第二章所確定的混合 類型，以整車動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性為主要目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)，最終得到混合動(dòng)力電動(dòng)汽車參數(shù)設(shè)計(jì)結(jié)果。 本章小結(jié) 本章介紹了混合動(dòng)力電動(dòng)汽車不同的分類方法和動(dòng)力總成結(jié)構(gòu)形式，并重點(diǎn)介紹了串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式三種混合動(dòng)力 汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，然后詳細(xì)分析了各自的優(yōu)缺點(diǎn)，最后通過(guò)綜合考慮，本文確定混合動(dòng)力電動(dòng)汽車模型采用行星齒輪組混聯(lián)結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗诜€(wěn)定的高速行駛下發(fā)動(dòng)機(jī)具有比較高的效率和相對(duì)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(gè)自由度，可以自由的控制兩個(gè)不同的速度 (例如：發(fā)動(dòng)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(dòng)條件來(lái)選擇具有優(yōu)勢(shì)的那一種驅(qū)動(dòng)方式。 因此，并聯(lián)式驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性和排放性都會(huì)有所改善 ,和混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車相比較而言結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格也容易被廣大消費(fèi)者接受，在電池技術(shù)問(wèn)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(dòng)力系統(tǒng)落后。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 可以利用普通內(nèi)燃機(jī)汽車的大部分傳動(dòng)系統(tǒng)的總成，電動(dòng)機(jī)只需通過(guò) “ 動(dòng)力組合器 ” 與傳動(dòng)系統(tǒng)連接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，改制容易，維修方便。此種混合動(dòng)力電動(dòng)汽車具有四輪驅(qū)動(dòng)的特性。這種設(shè)計(jì)方式可以使其以純電動(dòng)汽車，或低排放汽車的狀態(tài)運(yùn)行，但是此時(shí)不能提供全部的動(dòng)力能源。電動(dòng)機(jī)可以用來(lái)平衡發(fā)動(dòng)機(jī)所受的載荷，使其能在高效率區(qū)域工作，因?yàn)橥ǔ０l(fā)動(dòng)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(dòng)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(dú)向電動(dòng)機(jī)提供電能來(lái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車，使混合動(dòng)力電動(dòng)汽車在零污染狀態(tài)下行駛。 串聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng) 串聯(lián)混合動(dòng)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(jì)（論文） 8 大功率的 40%左右，其節(jié)油效果達(dá) 30%~50%，但實(shí)際節(jié)油效果隨車輛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、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(dòng)車輛的兩種動(dòng)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(duì)減小。 混合動(dòng)力車還可以在停車、滑行、低負(fù)荷、制動(dòng)或蓄電池 SOC 到最大值時(shí)關(guān)掉發(fā)動(dòng)機(jī)，取消發(fā)動(dòng)機(jī)怠速，而當(dāng)需要發(fā)動(dòng)機(jī)輸出力矩時(shí)重新啟動(dòng)，這樣可以取消怠速時(shí)的排放，降低整車排放污染。 (1) 純電動(dòng)模式運(yùn)行 混合動(dòng)力汽車一般設(shè)計(jì)成具有純電動(dòng)運(yùn)行模式。 (2) 通過(guò)控制能使發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)盡量靠近或在發(fā)動(dòng)機(jī)最優(yōu)經(jīng)濟(jì)區(qū)域，提高發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率，不足動(dòng)力由電機(jī)補(bǔ)充。將產(chǎn)生動(dòng)力的部件與電能儲(chǔ)存元件與不同的方式結(jié)合起來(lái)，可以形成不同類型的混合動(dòng)力汽車。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第 2 章 混合電動(dòng)車的概述 混合動(dòng)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(lái)越大，而減少汽車尾氣排放，不僅關(guān)系到氣候變化，同時(shí)也是未來(lái)汽車企業(yè)增加競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段，誰(shuí)能占據(jù)主動(dòng)，誰(shuí)就可能成為行業(yè)的領(lǐng)跑者。也就是說(shuō)， 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(guó)外混合動(dòng)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(guó)的 Berlinge，在性價(jià)比上能與一般汽車相抗衡，代表了國(guó)際實(shí)用先進(jìn)水平。美國(guó)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(shí)施新型汽車合作計(jì)劃 (PNGV)，該計(jì)劃制定的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車開發(fā)的目標(biāo)是： 2022年進(jìn)行試驗(yàn)性推廣， 2022年達(dá)到全面商業(yè)化生產(chǎn)。國(guó) III標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后，上述車型將暫時(shí)推出市場(chǎng)，但是其中只有小部分車型會(huì)停產(chǎn)，大部分車型還是會(huì)經(jīng)過(guò)廠家對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的升級(jí)后重新回到市場(chǎng)。研制的混 ISG型混合動(dòng)力轎車SC7130(羚羊 )轎車的平臺(tái)上開發(fā)，最高時(shí)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(duì)能源緊缺問(wèn)題問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)社會(huì)可持續(xù)性發(fā)展，我國(guó)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 2022至 2022年，歐洲汽車尾氣排放控制將逐漸過(guò)渡到更加嚴(yán)格的歐洲 6號(hào)標(biāo)準(zhǔn)。 另一方面，混合動(dòng)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(duì)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(dòng)力汽車就是最杰出的代表成果之一。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 混合動(dòng)力汽車的研究始于上世界 90年代。 在這種情況下，混合動(dòng)力汽車異軍突起，是目前新型清潔動(dòng)力汽車中最具有產(chǎn)業(yè)化和市場(chǎng)化前景的車輛。 氫燃料電池動(dòng)力汽車 (Fuel Cell Electric Vehicle，簡(jiǎn)稱 FCEV)，燃料電池是一種將氫和氧的化學(xué)能通過(guò)電極反應(yīng)直接轉(zhuǎn)換電能的 裝置，其最大特點(diǎn)是反應(yīng)過(guò)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(wú)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(dòng)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(dòng)力電動(dòng)汽車為首選方案?；旌蟿?dòng)力汽車動(dòng)力總成參數(shù)匹配技術(shù)是混合動(dòng)力汽車的核心技術(shù)之一，而一個(gè)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(guó)都在開發(fā)新型節(jié)能無(wú)污染汽車，包括純電動(dòng)汽車 EV(electric vehicle)、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 HEV(hybrid electric vehicle)和燃料電池汽車 FCV(fuel cell vehicle)。氫燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)不僅高效、低噪音，而且無(wú)污染、無(wú)二氧化碳排放，是一種新型的環(huán)保動(dòng)力源，另外，由于氫在地球中的蘊(yùn)藏十分豐富，氫氣來(lái)源 極 其廣泛，可以說(shuō)是取之不盡，用之不竭的能源?；旌蟿?dòng)力汽車將兩種或更多能量轉(zhuǎn)換技術(shù)和一種或更多的能量存儲(chǔ)技術(shù)集合為一體，使得混合動(dòng)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(dòng)力汽車燃料補(bǔ)充便利，節(jié)能、環(huán)保也是混合動(dòng)力汽車的主要特點(diǎn)，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(dòng)力汽車 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究論文始見于 1994年在英國(guó)召開的International Gearing Conference?；旌蟿?dòng)力汽車采用了發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和電機(jī)系統(tǒng)通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)裝置耦合在一起來(lái)驅(qū)動(dòng)車輛行駛，使得車輛降低燃料消耗量，同時(shí)通過(guò)整車控制策略控制發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)的起停來(lái)取消發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到明顯節(jié)能的目的。發(fā)達(dá)國(guó)家混合動(dòng)力汽車技術(shù)比較成熟，同時(shí)它們還是加快尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的制定與頒布。 我國(guó)也在近期 出臺(tái)國(guó) III標(biāo)準(zhǔn)，未達(dá)到國(guó) III標(biāo)準(zhǔn)的新車均不能在市場(chǎng)上銷售，也就是說(shuō)有部分車型 正 面臨著退出汽車