【正文】 中型轎車設(shè)計(jì)的包含一個(gè)手動(dòng)換檔模式的 CVT。 1958年，荷蘭的 DAF公司 Doorne博士研制成功了名為 Variomatic的雙 V型橡膠帶式 CVT，并裝備于 DAF公司制造的 Daffodil轎車上，其銷量超過(guò)了 100萬(wàn)輛。 無(wú)級(jí)變速器 CVT技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)有了一百多年的歷史。通過(guò)電子控制技術(shù)，將電 機(jī)的驅(qū)動(dòng)源和CVT 結(jié)合在一起實(shí)現(xiàn)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合控制，能夠使動(dòng)力源與傳動(dòng)系統(tǒng)形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能通過(guò)變化器存儲(chǔ)在蓄電池中。 試驗(yàn)臺(tái)通過(guò)機(jī)械和電氣連接，主要完成把發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)能和蓄電池的電能轉(zhuǎn)換為飛輪的動(dòng)能和把飛輪的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為蓄電池的電能，由此模擬能量回收過(guò)程。 實(shí)驗(yàn)臺(tái)整體布置 再生制動(dòng)理論主要是研究回收制動(dòng)能量方法、回收制動(dòng)能量的效率、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)與功率轉(zhuǎn)換器的控制技術(shù)、再生制動(dòng)控制策略、機(jī)電復(fù)合制動(dòng)的協(xié)調(diào)等。 作為汽車三大功能 (行駛 ,制動(dòng)和轉(zhuǎn)向 )之一的制動(dòng)性能，也是汽車安全性能中的重要指標(biāo)之一。 所以 ,本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用蓄電池加超級(jí)電容的電化學(xué)儲(chǔ)能形式 。電儲(chǔ)能形式的再生制動(dòng)系統(tǒng)使用的蓄電池作周勐：混聯(lián)式電動(dòng)汽車再生制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì) 6 為蓄能器 ,相對(duì)其他儲(chǔ)能方式而言 ,具有儲(chǔ)能時(shí)間長(zhǎng) ,一次儲(chǔ)能量大 ,儲(chǔ)能穩(wěn)定性好 ,維護(hù)次數(shù)少 ,使用方便等優(yōu)點(diǎn) 理論上講 ,電化學(xué)儲(chǔ)能方式再生制動(dòng)方法適用于各種車輛 近年來(lái)正在開發(fā)和研制的電動(dòng)汽車上普遍考慮采用這種方法實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng) ,以節(jié)約能源 ,增加汽車連續(xù)行駛能力 制約這一方法應(yīng)用的技術(shù)瓶頸仍是缺乏高性能 !低成本的電化學(xué)儲(chǔ)能器 當(dāng)前作為電化學(xué)儲(chǔ)能器主要是各種可充電電池和超級(jí)電容 。加速或爬坡時(shí) ,液控離合器接合 ,液壓蓄能器與連動(dòng)變速箱連接 ,液壓蓄能器中的液壓勢(shì)能通過(guò)泵 /馬達(dá)轉(zhuǎn)化為車輛動(dòng)能 ,用來(lái)輔助發(fā)動(dòng)機(jī)滿足驅(qū)動(dòng) 汽車所要求的峰值功率 .減速時(shí) ,電控元件發(fā)出信號(hào) ,使系統(tǒng)處于蓄能狀態(tài) ,將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓力能儲(chǔ)存在液壓蓄能器內(nèi) ,這時(shí)車輛行駛阻力增大 ,車速降低直至停車 在緊急制動(dòng)或初始車速較高時(shí) ,再生制動(dòng)系統(tǒng)不工作 ,不影響原車制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)揮效能。 (4)飛輪的高速旋轉(zhuǎn)不可避免的會(huì)產(chǎn)生熱量 ,完全消除熱量是不可能的 ,于是這個(gè)熱量怎么回收利用 ,才能使得整個(gè)回收系統(tǒng)回收到更多的能量。 (2)安全問(wèn)題 飛輪要儲(chǔ)存能量就要高速旋轉(zhuǎn) ,一旦應(yīng)力超過(guò)材料的極限應(yīng)力 ,飛輪破裂 ,后果不堪設(shè)想 于是要求 ,首先飛輪的質(zhì)量盡可能輕 ,儲(chǔ)存能量盡可能多 ,可承受的應(yīng)力盡可能的大 最關(guān)鍵的是外面的殼體能承受飛輪在最高速旋轉(zhuǎn)時(shí)破裂所帶來(lái)的沖擊 汽車應(yīng)該有應(yīng)急系統(tǒng) ,在飛輪出現(xiàn)故障后 ,能按普通模式正常運(yùn)行。 圖 22 飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng) 飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)需要解決的問(wèn)題： 驅(qū)動(dòng)輪（軸） 能量轉(zhuǎn)換 再生能量 儲(chǔ)能裝置 安徽工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 (1)飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)不能長(zhǎng)時(shí)間的儲(chǔ)能 ,只能是在汽車運(yùn)行時(shí)靠飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)暫時(shí)儲(chǔ)存能量 ,在汽車停止以后 ,飛輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)后就必須釋放能量。 動(dòng)能 圖 21 再生制動(dòng)系統(tǒng)原理示意圖 再生制動(dòng)的分類 車輛制動(dòng)能量再生方法根據(jù)不同的儲(chǔ)能機(jī)理可分為：飛輪儲(chǔ)能式、液壓儲(chǔ)能式和電化學(xué)儲(chǔ)能式。 在制動(dòng)過(guò)程中 ,汽車行駛的慣性能量也經(jīng)由車輪及傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞給電機(jī) ,此時(shí)電機(jī)充當(dāng)發(fā)電機(jī) ,以發(fā)電形式工作 ,為動(dòng)力電池充電 ,實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量的回收。對(duì)于本文所研究的混合動(dòng)力汽車，能量的回饋和儲(chǔ)存是通過(guò)發(fā)電機(jī)和動(dòng)力電池組來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此，為了提高燃油經(jīng)濟(jì)性，混合動(dòng)力的再生制動(dòng)系統(tǒng)是必要的條件之一。 作為和純電動(dòng)汽車共通的混合動(dòng)力方式的特點(diǎn)之一，制動(dòng)能量是能夠在一定程度上進(jìn)行回收的。但是，再生制動(dòng)能量回收與利用理論還很不完善，特別是在國(guó)內(nèi)還處于起步階段 通過(guò)模擬試驗(yàn)臺(tái)對(duì)汽車再生制動(dòng)理論進(jìn)行驗(yàn)證與改進(jìn)，可縮短系統(tǒng)開發(fā)研究的時(shí)間，降低開發(fā)成本。 再生制動(dòng)系統(tǒng)研究意義 汽車制動(dòng)能量是一種亟待開發(fā)的能量，通過(guò)制動(dòng)能量的回收與利用可大大提高汽車能源綜合利用率，同時(shí)可降低汽車廢氣排放 。在其 EV PLUS純電動(dòng)汽車上，基于能量的最大化回收 、駕駛員制動(dòng)感覺(jué)以及能量的較大回收兼顧駕駛員制動(dòng)感覺(jué)的三種再生制動(dòng)目標(biāo)，分別建立了再生制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)力分配控制策略并進(jìn)行了試驗(yàn)。豐田公司在混合動(dòng)力汽車 Estima中采用了電控柔性制動(dòng)系統(tǒng)，并將再生制動(dòng)納入整車動(dòng)力控制系統(tǒng)進(jìn)行集中控制，通過(guò) CVT控制，提高了制動(dòng)能量回收率。除了大量的理論研究成果，實(shí)車應(yīng)用也比較成熟，豐田公司的 Prius、 Estima和本田公司的 Insight轎車就是成功應(yīng)用再生制動(dòng)技術(shù)的典范。近年來(lái) ,各大公司在政府的支持下 ,也制定了發(fā)展電動(dòng)汽車的長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃 ,調(diào)動(dòng)了社會(huì)上各種力量參與電動(dòng)汽車的研制。其次， 20 世紀(jì) 90 年代以來(lái) ,由于石油等能源的日漸緊 缺 ,節(jié)能成為汽車工業(yè)的一個(gè)重要發(fā)展方向。但是內(nèi)燃機(jī)汽車的發(fā)展也正在面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。 周勐：混聯(lián)式電動(dòng)汽車再生制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì) 2 第 1 章 緒論 再生制動(dòng)系統(tǒng)研究背景 自 1886 年發(fā)明汽車以來(lái) ,汽車成為人們 日常生活中的代步和運(yùn)輸工具 ,可以說(shuō)汽車大大的縮短了人們之間的距離 ,改變了人們的生活方式 ,提高了人們的生活質(zhì)量。 再生制動(dòng)系統(tǒng)就是在車輛制動(dòng)時(shí) ,將車輛行駛動(dòng)能轉(zhuǎn) 化為其它形式的能量?jī)?chǔ)存起來(lái) ,在車輛啟動(dòng)或加速行駛時(shí)再次加以利用的裝置或系統(tǒng) 這種系統(tǒng)屬于新型的節(jié)能裝置在未來(lái)的混合動(dòng)力汽車及純電動(dòng)汽車上將有廣泛的運(yùn)用 在能源問(wèn)題越來(lái)越突出的今天節(jié)約能源已成為所有行業(yè)的發(fā)展目標(biāo)之一 再生制動(dòng)系統(tǒng) ,將原本摩擦制動(dòng)耗散的能量 ,部分回收再利用 ,有效地提高了車輛的能量效率。 混合動(dòng)力汽車的主要節(jié)能技術(shù)主要有 4 個(gè)： (a)發(fā)動(dòng)機(jī)減?。?down size）； (b)高效工作區(qū)域控制； (c)制動(dòng)能量回收； (d)消除怠速。一般說(shuō)的混合動(dòng)力汽車是指油 電（發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)）混合動(dòng)力汽車 。 混合動(dòng)力汽車是指車上裝有兩個(gè)及其兩個(gè)以上動(dòng)力源，符合汽車道路安全法規(guī)的車輛。 第 1 章 緒論 ............................................................. 2 再生制動(dòng)系統(tǒng)研究背景 ................................................ 2 再生制動(dòng)研究現(xiàn)狀 .................................................... 2 再生制動(dòng)系統(tǒng)研究意義 ................................................ 2 第 2 章 再生制動(dòng)系統(tǒng)原理及分類 ............................................ 4 再生制動(dòng)的分類 ...................................................... 4 飛輪儲(chǔ)能式制動(dòng)能量再生系統(tǒng) ...................................... 4 液壓儲(chǔ)能 ........................................................ 5 電化學(xué)儲(chǔ)能 ...................................................... 5 第 3 章 實(shí)驗(yàn)臺(tái)方案設(shè)計(jì) .................................................... 6 實(shí)驗(yàn)臺(tái)整體布置 ...................................................... 7 試驗(yàn)臺(tái)主要裝置 ...................................................... 8 無(wú)級(jí)變速器 ...................................................... 8 飛輪 ............................................................ 9 電機(jī) ............................................................ 9 蓄電池 ......................................................... 10 功率變換器 ..................................................... 10 混合動(dòng)力系統(tǒng)與 CVT 融合的技術(shù)優(yōu)勢(shì) ................................... 10 第 4 章 試驗(yàn)臺(tái) CVT 三維模型的建立 ......................................... 11 、 CATIA 軟件介紹 .................................................... 12 、 CVT 建模過(guò)程 ...................................................... 12 、主動(dòng)工作缸建模 ................................................ 12 、從動(dòng)工作輪建模 ................................................ 16 、金屬傳動(dòng)帶建模 ................................................ 18 、斜齒輪建模 .................................................... 20 、飛輪軸及飛輪建模 .............................................. 22 、主要零件裝配 ...................................................... 26 、飛輪的裝配 .................................................... 27 、無(wú)級(jí)變速器裝配 ................................................ 28 第 5 章 模型的干涉檢測(cè) ................................................... 30 結(jié)論與展望 .............................................................. 34 致 謝 .................................................................. 35 參考文獻(xiàn) ................................................................ 36 附錄 A ................................................................... 36 附錄 B 主要參考文獻(xiàn)及其摘要 .............................................. 41 周勐：混聯(lián)式電動(dòng)汽車再生制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì) IV 插圖清單 圖 2— 1 再生制動(dòng)系統(tǒng)原理示意圖 ............................................ 6 圖 2— 2 飛輪 儲(chǔ)能系 統(tǒng) ...................................................... 7 圖 2— 3 液壓儲(chǔ)能系統(tǒng) ............................................................................................................. 8 圖 3— 1 再生制動(dòng)系統(tǒng)方案布置圖 ........................................................................................ 10 圖 3— 2 CVT 控制系統(tǒng)方案圖 ............................................................................................... 11 圖 4— 1 主動(dòng)缸草圖 1 ..........................