Plug-in并联混合动力轿车经济性能仿真及试验结果研究

1、武汉理工大学硕士学位论文Plug-in并联混合动力轿车经济性能仿真及试验结果研究姓名：杨金星申请学位级别：硕士专业：车辆工程指导教师：乔维高;吴志新20091101武汉理工大学硕士学位论文摘要本文是本人在天津清源电动车辆有限责任公司实习期间，在公司从事项目：混合动力电动汽车的研发工作，并对该车的经济性能进行了仿真及整车试验研究。随着全球石油资源短缺，全球环境恶化给我们生活带来的压力，光依靠改进传统汽车技术是很难改善日益加剧的环境问题。混合动力汽车及电动汽车的出现使我们看到清洁能源的希望。而现阶段由于电池的原因，纯电动汽车无法满足长距离行驶的能力。混合动力电动汽车的出现解决了纯电动汽车无法满足长

2、距离行驶的缺点，同时它可以实现纯电动模式行驶，是向清洁能源汽车转变最具代表性的方案之一。本课题选用的基础车型是哈飞赛豹汽车，对哈飞赛豹汽车的动力系统各部件重新进行了选型研究，在满足项目的基础上，对动力系统各部件进行了精确地分析计算，提出了该车动力系统的整体方案。并利用仿真软件对该车的经济性能进行了仿真研究。在仿真过程中，主要针对动力系统零部件建立了模型。通过修改其主要参数使得所建立的模型更能贴近实际车辆，从而提高了仿真的准确性。从仿真的结果看以看出：该混合动力电动汽车的燃油消耗满足国家项目的要求。发动机、电机都工作在其最佳的效率区间。为了验证仿真结果的准确性，该车做了整车试验。试验结果进一步说

3、明该车满足项目的要求，也进一步验证了仿真结果的可靠性。关键字：混合动力电动汽车，控制策略，仿真软件武汉理工大学硕士学位论文，：，：，北，：，独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：一隧期：丝至墅：关于论文使用授权的说明本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留、送交论文的复印件，允许论

4、文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）一一日期：武汉理工大学硕士学位论文第章概述国多、混合动力汽车的发展概况混合动力汽车的研发起始于世纪年代，但由于其技术含量高，结构复杂以及造价较高，实现困难等原因，直到世纪年代，各国才相继推出混合动力样车。我国的混合动力轿车起步较晚，直到年国家“十五才将混合动力轿车的研发列入计划电动车重大专项。国外混合动力汽车最新发展概况近年来，随着各国政府对电动汽车发展重视程度的不断提高，对电动汽车技术研发投入的不断加大，车用动力电池、电机及控制系统等核心关键技术取得重大突破，产品的可

5、靠性、寿命得到明显提升，成本得到有效控制。目前，混合动力汽车已实现商业化，全球累计销量已超过万辆。迄今为止，在发展混合动力轿车的过程中，日本汽车公司走在了最前面。但是，最大的销售市场在美国。年，丰田汽车公司率先在日本汽车市场推出了它的混合动力汽车，年起丰田汽车公司将推向了美国和欧洲的汽车市场。本田汽车公司于年率先在美国汽车市场，推出了混合动力汽车。年，本田在美国市场又推出了第二款混合动力汽车。、和这三款混合动力汽车型的燃油经济性分别达到了、和（、和）。由于已经具有相当的生产规模，这三款混合动力汽车的成本大幅下降，在美国市场的售价已经降至万美元，虽然仍高于同类型的汽车，但是差距已经明显缩小。宝马

6、汽车公司也推出了一系列混合动力汽车新车型，其代表车型为。该车也采用了柴油电轻度混合动力系统，具有制动能量回收功能，使用了锂离子电池，并配有车顶置太阳能电池板。该车加速秒，综合油耗，排放。据报道，宝马新系混合动力概念车即将在今年巴黎车展发布。该车以搭载升引擎的为基础开发的，它标配一台发动机，并搭配一台功率为，扭矩的电动机，并配置速自动变速器。这款车的燃油经济性相比普通版车型可以提高。混合动力车型见图、图、图和图。武大学硕士学位论文图丰田混合动力轿车图之本田混合动力轿车圈混合动力汽车和新系棍舍动力概念车甄图本日混合动力轿车丰田公司己提出年发布混合动力车的计划。该款车可以在市区采用纯电动模式行驶，有

7、利于降低油耗和排放，改善我们的生活环境。丰田准备生产的见图图国内混合动力汽车最新发展概况武汉理工大学硕士学位论文国家科技部从“八五开始，对电动汽车研发设立科技项目支持，尤其是在“十五”“十一五，国家计划重大专项共投入亿的研发经费，支持电动汽车的关键技术、平台集成技术以及整车和关键零部件的开发，形成了以整车牵头，关键零部件紧密配合，政策、法规、技术标准同步研究，基础设施协调发展的良好局面。在以纯电动汽车、混合动力电动汽车、燃料电池汽车三种车型为“三纵”，多能源动力总成控制系统、驱动电机及其控制系统、动力蓄电池及其管理系统三种共性技术为“三横”的研发布局全面推动下，经过国内骨干汽车企业和科研院所、

8、高等院校近八年的研发，我国节能与新能源电动汽车技术研发取得了重大进展。基本形成了电动汽车技术标准体系框架和测试评价能力，基本掌握了电动汽车的关键核心技术，建立了具有自主知识产权的电动汽车动力系统技术平台、构建了较完整的关键零部件研发体系，实现了小批量的整车生产能力和局部区域的商业化示范运行，尤其是在北京奥运期间成功组织实施了奥运历史上规模最大的电动汽车运输服务，取得了显著的社会效益。总体来说，我国电动汽车产业化技术得到了长足发展，我国自主研发的电动汽车整车产品，具有技术特色，拥有大量的知识产权，具有高度性价比的优势，开拓了国内外市场，实现了跨越式发展的第一步国内混合动力汽车开发平台介绍年，经过

9、新一批投入示范运行车辆的考核验证，我国混合动力客车产业化技术得到深化和提高，在系统集成可靠性、优化节油性能等方面进步显著，并开始小批量产业化。武汉市混合动力公交客车示范运营公司，共有辆混合动力公交车投入示范运行：湖南省公交系统计划采购台，先期台已投入使用；年，天津采购混合动力公交车台，先期台投入使用，累计运行多万公里；另外，广州也采购了混合动力公交车，济南批量采购正在计划中。年，我国在微混和轻混混合动力乘用车技术方面不断深化、成熟，并将在年进入产业化。年月底，辆奇瑞混合动力轿车率先销售到奇瑞出租车公司，小批量投放出租车市场，进行为期年的市场考核，计划单车运行万公里以上；月日，由长安汽车集团自主

10、研发的首款量产混合动力轿车杰勋，在长安汽车第五工厂正式下线，也计划在重庆、深圳等地进行市场考核，长安集团计划于年生产该款混合动力车辆，年将达辆。武汉工太学顽±学位论文东风混合动力系统平台与整车开发完成了东风油电混合动力客车（基本型）、东风气电混合动力客车（扩展型）、东风混合动力轿车（基本型）、东风混合动力（扩展型）种混合动力汽车动力系统技术平台的研究和辆样车研制。同时，对“十五”研制的混合动力客车样车的可靠性进行了改进。东风混合动力公交车采用了、两种方式，其中还分电机动力从中间轴或输出轴输入两种适应了多种灵活布置方式。混合动力轿车采用混联方面，并通过基本型样车的研制进行扩展。汽混合动

11、力系统平台和整车开发完成了客车和轿车动力系统技术平台方案设计、动力系统技术平台开发和基础车型的试制（客车辆份，轿车辆份）。轿车动力技术平台子项完成整车功能性试验开发。通过试验，客车动力性能至的加速时间，晟高车速，最大爬坡度，续驶里程；北京城市循环工况燃油经济性，比传统客车节油（传统客车城市工况平均油耗）。轿车，试制了辆份基础车型，其中一辆动力总成台架车。年研制了奥运用满足国捧放的低地板混合动力公交车辆、混合动力轿车辆，成功应用于北京奥运会和残奥会。囤一汽混合动力客车研发长安混合动力轿车系统平台和整车开发长安研制的型式混合动力轿车为并联式结构，采用了和两种机电耦台方案。实现混合动力汽车的怠速起停

12、、加速助力、制动能量回收三大基本功能。在此基础上，进行了辆混合动力样车、辆混合动力样车、辆混合动力样车的试制；完成混台动力样车的产品型式认证试验，在国内首次进行了混合动力轿车碰撞试验，高原、寒带和热带试验；工况油耗为，较对比车节油。根据混合动力汽车的特点对发动机控制系统进行优化。武汉理大学颧士学位论立图长安混合动力乘用车进行高原适应性试验和长安燕勋下线仪式奇瑞混合动力轿车系统平台和整车开发奇瑞公司混合动力轿车实现了停车时自动停机、起步自动快速起动功能，按照十五工况测试油耗节省。组织供应商共同研制了电机、和整车控制器等关键零部件。去年月，奇瑞混合动力轿车已销售到出租车公司，运行状况良好。混合动力

13、技术平台采用并联、单轴式中度混合的混台动力结构型式，在采取与国际技术合作开发模式的基础上，通过发动机匹配优化、变速箱速比匹配优化、控制黄略改进等方面开发，样车加速时间，最高车速为，油耗改善（工况），排气污染物满足国标准。奇瑞公司为北京奥运会和残奥会提供了辆混合动力轿车作为出租车进行示范使用。辑澧台平自酗奇瑞采用发电，起动双向张紧轮系的弱混合动力轿车出租运行和系统原理清源混合动力汽车系统平台和整车开发武汉理大学确±学位论文图清源公司开发的混台动力客车、轿车和纯电动轿车清源公司作为动力系统平台开发单位，为郑州字通、中通客车、哈飞汽车，依据各整车单位提出的要求，分别开发了混合动力客车、轿车

14、和纯电动轿车，平台支持第一个混合动力客车车型已经通过国家公告审批，完成采用第二代混合动力客车动力平台方案的样车试制，第一批辆示范混合动力公交客车已交付使用。目前，该公司投资亿元，已建成产能为万辆纯电动轿车柔性总装生产线和产能万套的动力总成生产线，具有国家先进水平的电动汽车及关键零部件工程化研发和测试基地。上海华普新型电容混合动力轿车开发上海华普研制新型电容混合动力轿车整车集成技术，目前已进行轮辆基于超级电容的混合动力轿车样车的试制工作。开发出两代基于超级电容作储能元件的系统电机及其控制系统，控制系统采用水冷方案实现了前机舱布置；实现了整车管理系统与发动机管理系统的集成，增强了整个多能源管理系统

15、的可靠性、并且使得通讯更加便利，整车调试结果良好。武攫大学碗±学位论文娑国内电动汽车发展存在的问题一图吉利集团开发的取离台器混合动力轿车样车目前，我国电动汽车的发展己进入从科研转入产业化的关键时期，但是要想电动汽车真正走向千家万户，在技术、产业链、配套基础设施以及政策支撑环境等方面，还存在一些问题主要表现为：重度混合动力汽车技术上存在差距尽管我国在纯电动汽车、混台动力微混合（）和混合动力轻度混合（）的技术水平与发达国家接近，基本达到产业化水平，但是由于我国的发动机控制系统（）技术、自动变速器技术等一直掌握在国外少数几个大企业手里，在武汉理工大学硕士学位论文混合动力重度混合、全混合上一

16、直难以有较大的技术突破，与国外还存在较大的技术差距。电机控制器的核心关键器件依赖进口虽然我国机车控制系统的核心元器件可以实现国产化，但是由于电动汽车电机控制系统对功率器件的要求较高，关键核心元器件（如、等）全部需要从国外进口，这对于我国电动汽车以后的技术扩展和产业化推广将带来严重的制约。产业链尚不健全动力电池产业链尚没形成尽管国内动力电池技术取得了较大发展，单体电池的比能量和循环寿命得到了大幅度提高，但是国内动力电池（主要指镍氢动力电池和锂离子动力电池）的成组匹配技术还不成熟，整组动力电池的一致性还不过关。另外，从整体电池产业的发展来看，国内电池企业还没有形成批量供货的能力，电池成本较高，严重

17、阻碍了电动汽车产业的发展。动力电池的回收体系不完善美国、日本、欧盟等主要发达国家均建立了较完善的废日电池管理体系，我国虽然是世晁上电池生产量及消费大家，但还没有完整的电池回收体系。目前我国有几个大城市（大连、厦门、上海等）已经开展了回收利用废旧铅酸电池的活动，对于新型的车用动力电池（镍氢动力电池和锂离子动力电池），我国也有一些小企业进行回收，但其规模相对较小，回收技术也比较落后。总体来说，我国在环境保护、回收体系、再生冶炼、政策激励等方面还存在着诸多不足和亟待解决的问题。电动汽车成本高，用户难以接受购买电动汽车的用户虽然可以从节约的燃油消耗中得到一定的补偿，但是由于目前各类电动汽车成本高昂，使

18、得用户在整个电动汽车全生命周期内都无法得到盈亏平衡，用户都难以接受，影响了电动汽车的产业化和推广应用。电动汽车的政策支持不够完善尽管电动汽车技术近来发展较快，商业化推广也取得了初步成功，但由于电动汽车大量采用高新技术，在市场导入期成本仍明显高于传统汽车。混合动力汽武汉理工犬学硕士学位论文车在美国和日本市场的成功，除了产品技术相对成熟和企业产品宣传到位以外，政府给予的经济优惠政策对产品的市场推广起到了至关重要的作用。长期以来，欧美、日本等发达国家已经建立了较为完整的电动汽车产业化支持政策体系，从税收、财政补贴等对电动汽车生产企业和用户给予激励。然而，到目前为止，我国还没有针对电动汽车的实质性至此

19、政策，国内电动汽车进入市场举步维艰，产业化进程十分缓慢。本文主要研究内容本文主要以清源承担的项目为研究对象，使用哈飞赛豹原车型，主要设计其动力系统关键部件及参数，开发整车控制策略，和经济性能建模仿真以及实车性能试验结果分析等方面展开研究，具体研究内容如下：（）整车动力系统部件选型和参数设计；（）对动力系统各部件建立模型，运用仿真软件进行该车的经济性能仿真；（）对仿真结果进行理论分析，并对发动机、电机和的仿真图进行理论分析；（）整车仿真结果与整车试验进行结果对比，来验证仿真结果的有效性和可信度。武汉理大学硬±学位论文第章混合动力系统的原理和选型分析（可外接充电式）的介绍插电式混合动力系

20、统可接入家用电源）为电池充电，具有较长的纯电动续驶里程。在充电电池的剩余电量达到规定下限时，对于并联方案，则起动发动机按混合动力模式运行；若是串联方案，则不是切换至发动机行驶模式，而是通过发动机旋转发电机，利用由此产生的电力为充电电池充电，继续用电动机行驶。随着电池和混合动力技术的进步，可外接充电式混合动力车可能会成为未来混合动力的最终解决方案，从而成为当前新的研发热点。可外接充电式混合动力系统见图。墨趸固僦？¨“哺曩受泗面詈一圈可外接充电式混台动力系统图示典型的整车动力系统结构分析混合动力电动汽车动力系统主要分为串联式、并联式和混联式三种结构。串联式结构特点串联式系统的结构原理圈如

21、图。武汉理工大学硕士学位论文，、州衅、发动机】掣帆蝴镞动力糍？戮鞋图串联型动力系统简图串联式（）：结构特点是发动机带动发电机发电，发出的电能通过电机控制器输送给电机，由电机驱动汽车行驶，电池起到功率平衡的作用。当动力电池电量充足时，还可以用动力电池的电能驱动电机，短时间内实现纯电动模式运行。适用于城市内中低速运行。并联式结构特点并联式（）：其结构有内燃机和电机两套装置，它们可以分开工作，也可以一起协调工作，共同驱动。当电池电量充足时，是可以优先考虑使用动力电池的电量来驱动电机，实现纯电动模式运行，从而可以降低排放和油耗：当电池电量不足时，发动机带动发电机发电给电池充电；当需要较大功率输出时，这

22、是发动机和电机同时有动力输出来驱动车辆运行。它可以在比较复杂的工况下使用，应用范围比较广。武汉理大学硕上学位论文图并联式动力系统简图混联式混联式驱动系统是串联式与并联式的综合，图为一种典型的混联式动力系统结构原理图。混联式（）：其结构特点是有二个电机、一套比较复杂的传动系统和一套智能化的控制系统，可以在串联混合模式下工作，也可以在并联混合模式下工作，同时兼顾了串联式和并联式的优点，能够使发动机、发电机和电机等部件进行更优化的匹配，实现更高的排放和油耗目标。缀艇鬃渗器车轮图混联式混合动力系统简图工作模式和控制策略工作模式以并联型为例对其工作模式进行介绍。由于可以武汉目大学碰±学位论史通

23、过外网对其进行充电，比传统的具有更长的纯电动行驶里程，但需要时仍然可以像普通样工作。当电量比较足时，可以使用纯电动模式行驶，这样就可以关闭发动机，从而可以降低油耗并实现霉排放；当电量不足时，发动机自动开启，使用混合动力模式运行，发动机和电动机共同运转，这时与传统的工作模式相同。其电池组工作模式主要包括电量消耗模式（，）和电量保持模式（，）。控制策略控制策略主要分为纯电动策略和混合策略，如图和图所示、图的电池组工作模式削石发动机参与丁作策略（电量消耗模式）在电池组充满电（）后的初期行驶阶段和车辆预定要完成行驶距离即将返回这两个阶段，车辆可以以纯电动或从电池组消耗能量的模式行驶，此时电池组的可能有

24、些波动，但其平均水平不断减少，即电量在不断消耗，直至达到某一规定的值为止。称此过程为电量消耗模式，如图和图的左武汉理工大学硕士学位论文部分所示。根据发动机是否参与工作，电量消耗模式又可分为纯电动模式和混合模式。电量保持模式在电池组的能量消耗到一定程度（例如）时，为了保证车辆性能和电池组的安全性，车辆进入电量保持模式，发动机和电机一发动机共同工作，电池组可以有波动，但其平均值保持在某一水平上，即切换到电量保持模式，如图和图的右部分所示。优点和挑战的主要优点如下）具有纯电动汽车的全部优点，可利用晚间家用电对电池充电，改善电厂发电机组的效率，节省能源；降低对石油燃料的依赖，减少石油进口，增加国家能源

25、安全；减少温室气体和各种有害物质的排放。）具有纯电动状态下行驶较长距离的功能，但需要时仍然可以以全混合模式工作，其最大的特点是将混合动力驱动系统和纯电动驱动系统相结合，里程短时采用纯电动模式，里程长时采用以内燃机为主的混合动力模式。）可利用外部公用电网对车载电池组进行充电，减少去加油站加油的次数，用电比用石油便宜，可降低车辆的使用成本。面临的挑战）目前整车开发最主要的制约因素是动力电池的性能、寿命和成本。性能：首先要保证有必要的动力性能指标和纯电动行驶里程，但又不增加太多的车辆重量，因此用动力电池必须具有足够高的能量密度和功率密度。寿命：需要在低时应有大功率输出（大电流放电）；高时仍然有高的输

26、入功率，以回收制动能量，这会严重影响电池寿命。成本：电池成本必须低到使用时的花费能够弥补购置时的费用。）对充电基础设施的要求大多数中国城市居民居住在没有独立车库的楼房里，需要进一步研究如何充电的问题。的充电时间多长是合理的以及需要制定包括功率、通信、控制等的接口标准。本章小结武汉理工大学硕上学位论文本章主要介绍了的动力系统结构及各种结构的性能特点。同时粗略的介绍了的控制策略及工作模式。在最后也提出了混合动力电动汽车的主要优点及现在所面临的主要问题。武汉理上日±学位论文第章哈飞赛豹的部件选型混合动力轿车整车方案确定可外接充电式混合动力轿车与传统的混合动力汽车相比可外接充电式混合动力汽车

27、在动力总成选型上的特点是：电机功率较大，具有纯电动行驶模式，需要有发动机和电机的分离或者复合机构。由于可外接充电所以要具有车载充电机。动力总成结构方案初步分析采用同轴并联方式，初步考虑两种可选方案，一是采用离合器实现发动机与电机的结合与分离，二是采用行星轮机构作为动力复合装置。图为采用行星轮机构作为动力复合装置的方案，细分为方案和方案，第一个方案是发动机与太阳轮相连，电动机与行星轮架相连，齿圈根据行使工况决定是否被齿圈锁止机构锁止；第二个方案是发动机与行星轮架相连电动机与太阳轮相连，齿圈根据行使工况决定是否被齿圈锁止机构锁止。图为采用双离合器实现动力结合与分离的方案。儿种方案各有特点和技术难点

28、，对于采用行星轮机构作为动力复台装置的方案，要求既要实现动力输出切换，也要不产生显著速比的变化，否则对发动机工作范围、传动系统的力矩传递能力都会有超出现有条件的接受范围。双离合器方案首先需要选定一种适合车用的离合器，初步考虑有电控离合器和单向离台器作为调研分析对象。结合过程的冲击、模式切换过程中动力部件的耦合是这种方案需要解决的问题。具体实旌需要进一步考虑设计、制造、空间布置、动作过程控制等固素。经过公司的调研分析，发现采用双离合器方案比较适合本车型。其中发动机与电机分离和复合的装置采用公司发明的单向离舍器。整车技术方案示意图如图所示。“，堋一褂曲方案图采用行星轮机构动力复台装置武投理大学颈十

29、学位论文图混合动力轿车整车技术方案示意图单向离合器单向离合器是清源电动车辆有限责任公司的发明专利。单向离合器在混合动力所有模式下的作用状态：纯电动模式、起动发动机模式、加速助力模式、高速巡航发电模式、滑行和制动模式怠速充电模式。单向离合器图和其在所有工况下系统能量流见图，见图、图、图、图、图、图和图圉单向离台器武汉理工大学硕士学位论文发动机图纯电动模式下系统能量流发动机图加速助力模式下系统能量流图高速巡航发电模式下系统能量流图滑行和制动模式下系统能量流武汉理工大学硕七学位论文发动机图怠速充电模式下系统能量流电机选型电机的选型原则为：高性能、低自重和小尺寸；在较宽的转速范围内有较高的效率；电磁辐

30、射尽量小；成本低；维护方便。另外，对电机的选用还应综合考虑其控制系统的特点，要求尽可能实现双向控制，对制动能量可以回收。目前混合动力汽车使用的电动驱动系统主要有直流电机驱动系统和交流电机驱动系统两种。电机参数设计根据我国城市工况和参考相关标准，在设计纯电动模式下的常规车速为，其最高车速设计为。一般来说，电动汽车整车动力性能指标中最高车速对应的则是持续工作区，即电动机的额定功率；而最大爬坡度和全力加速时间对应的则是短时工作区（），即电动机的峰值功率。由于本车型属于，在纯电动模式下对其爬坡度不做要求，所以在设计最大功率时，是按照其全力加速时间来确定的。）、以最高车速确定电机额定功率根据最高车速计算

31、电机功率时不考虑加速阻力和坡道阻力，电机功率应满足：而（学。）一（）其中电机输出功率（），巩传动系效率，取最大车重（），取卜滚动摩擦系数，取风阻系数，取武汉理工火学硕士学位论文车辆迎风面积（），取僦最高车速（），取根据式（），可计算出满足纯电动模式下最高车速时，电机输出功率为。）根据额定功率来确定电机的最大功率电机的最大功率可以由下式计算得出：磊×见（）式中电机峰值功率，；电机额定功率，；兄电机过载系数，一般取以上。所以根据以上公式可以大体上计算出所用电机的最大功率，其数值应大于。所以初步假设电机的最大功率为。）电机额定转速和转速的选择对电机本身而言，额定功率相同的电机额定转速越高，

32、体积越小，质量越小，造价越底；而且电机功率恒定时，随着电机额定转速和最高转速的增加，电机的最大转矩会减小，从而避免造成转矩过大的不利影响。因此，选择高速电机是比较有利的。但当电机转速超过一定程度后，其转矩降低幅度明显减小。因此，电机最高转速过高时，将导致电机及减速装置的制造成本增加。电机转速的选择既要考虑负载的要求，又要考虑电机与传动机构的经济性等因素。综合上述各种因素，根据车用驱动电机的特点并参考公司电动车辆上采用的电机及发动机的最大转速，选定电机的额定转速为，最高转速为。根据公式可以计算出电机的额定转矩和最大转矩。：墅墨：三×垒坐：鱼××额（）锨五值式中：咯电

33、机的额定功率取磁值电机的峰值功率取电机的额定转矩乙电机的最大转矩额电机的额定转速通过上面公式可以算出电机的最大转矩为：，额定转矩为：。通过计算得到的电机参数如下表所示：武汉理工大学硕上学位论文表电机计算参数电机种类永磁同步电机峰值功率额定功率最人转矩额定转矩最大转速额定转速最终公司通过与电机厂商确定的电机参数如表：表电机实际参数电机种类永磁同步电机峰值功率额定功率最大转矩额定转矩最大转速额定转速发动机选型哈飞汽车现有的发动机参数，其中，原型车配置发动机，功率达到（，；：，）。在设计时，考虑项目的要求，应使混合动力电动汽车的动力性能与原车型的动力性能相近，而混合动力汽车是电机和发动机都有动力输出

34、，因此发动机和电机的功率之和应当和原车型的相近。所以根据以下公式可以计算出发动机的功率。匕（）式中：发动机功率，；电机功率，取。，所以可以计算出发动机功率为。同时，考虑发动机的布置空间的限制，又参考哈飞现有的发动机模型，经过反复考虑之后，决定采用发动机。其万有特性图如下图所示。武大学颈±学拉论文图发动机万有特性图同时也可以计算出现在车型所能释放的最大功率为。其功率比原车型要小，考虑到电机和发动机之间的匹配问题，可以发现所设计的混合动力车型的动力性能要比原车型的差。混合动力电池参数计算动力电池的选择主要考虑电池电流和电压是否能维持电机工作的电流和电压的要求，动力电池充放电功率是否覆盖电

35、机驱动车辆行驶和车辆再生制动范围。根据项目要求混合动力汽车纯电动模式下，平均车速为，根据式（）可计算出此时电机输出功率为。初步设定电机效率为，控制器效率为，总效率为。则电池输出功率应为：生式中：电池输出功率，；电机输出功率，取总效率，取。由式可以求得电池的输出功率为电池携带的额定总能量为：；（）武攫太学硕士学位论文只只×导式中：等速的续驶里程，取；车辆等速运行速度，取；骶电池额定总容量，。由式可以求得电池额定总能量为。（）考虑到电机外电压，初步选择电池端电压为则电池的额定容量巴满足：玑争式中：以电池的额定容量，：电池端电压，取。由式可以计算出电池的额定容量为，选用、锂电池作为该车的动

36、力电池，则需要串联的电池组为：组；需要并联的电池数为：组，取组：动力电池的额定容量为：一×；可算出动力电池的总能量为：吼工，。×根据以上计算可以初步选择选择电池组合方式为并电池、串容量为，图用动力电池包传动系速比的选择由于混合动力电动汽车发动机和电机的转速比较高实际的车轮加速度比较低，所出电动汽车的动力驱动系统中必须包含变速器和主减速器。因此，进行包括变速器速比和主减速器速比在内的传动系速比的设计是非常有必要的。传动系统速比的设计必须遵守以下原则：必须保证实现预期的最高车速；必须保证汽武目大学碗学位论文车的最大爬坡度要求：当汽车以最常用的速度区间行驶时应尽可能地使发动机和电

37、机工作在高效区。传动系最小传动比的选择传动系最小传动比是变速器晟高挡的传动比与主减速器速比的乘积。最小传动比的。应从满足汽车行驶最高车速的要求出发，根据汽车理论的知识可知：。：（）式中：哪汽车的最高车速取汽车车轮滚动半径取最高转速因为是发动机和电机一起驱动的，所以晟高转速的选择是看发动机和电机两者之间的揖大值，在这里取。通过计算得出：满足最高车速不低于，传动系的最小传动比为。本车主减速器速比采用原车的即，主减速速比为。那么，变速器最高挡的速比可以得出：。图是最小传动比、转速和汽车最高车速三者之间关系的示意图。目；¨。墨墨。疆图一最小传动比、转速和汽车最高车速三者之间关系的示意图传动系

38、最大传动比的选择确定传动系最大传动比时，应考虑两个方面的问题：最大爬坡度以及地面附武汉理大学顸±学位论文着率。最大传动比是挡的传动比与主减速器速比的乘积。根据汽车理论知识可知：二一（，）一式中：（）舡最大传动比，车轮滚动半径取目，传动系效率取最大扭矩取满载整车质量取镶动摩擦系数取口一最大爬坡角（）取根据式可以做出最大传动比、最大爬坡角和最大扭矩三者之间的关系图如下图一所示。孟帆镡蝽最大转动比爬坡度圈最大传动比、最大爬坡角和最大扭矩三者之间的关系图通过计算可以得出。主减速器速比为，所以就荷合要求。经课题组研究决定采用原车的变速器。其各挡位的变速比见下表武汉理工大学硕士学位论文表变速器各

39、挡变速比一档变三档速器类型手动五档二档四档倒档本章小结本章介绍了的动力总成结构方案的选定及根据的整体需求，最终确定采用装备单向离合器动力分配装置的双离合器方案。整车动力系统采用同轴并联型的布置形式。同时，根据项目的要求，从理论知识出发，初步设计了混合动力系统零部件的参数。武汉理大±学位论文第章仿真软件在哈飞赛豹上的应用电动汽车仿真软件的研究分析混合动力汽车被广泛看作是传统汽车向零排放汽车过渡的犀佳现实方案，受到同益广泛的重视。而有效的丌发工具对于加快混合动力系统的开发进度、提高开发水平，无疑具有重要价值。由于并联混合动力系统巾包台了发动机、电机、蓄电池、离合器、变速器等，是一个集成了

40、电气、机械、化学和热力学系统的非线性动态系统，各部件之白的协调工作极其复杂，因此控制策略的设计具有较大的难度，通常须借助计算机仿真来进行控制策略的开发。仿真分析有助于深入理解混合动力系统的工作过程和分析影响控制荒略的主要动力学凼素，快速验证控制策略，适应性强，减少不必要的样车制造和实车试验，缩短开发周期，降低开发成本。但仿真结果的可信性、可用性必须通过其它途径来检验。目前混合动力汽车仿真有两种基本方法，即前向仿真和后向仿真，分别如图一和所示。在混合动力汽车中，把从动力装置到车轮的方向，即动力传递的方向称为正方向，顺着这个方向的称为“正向”或“前向”，其逆方向称为“反向”或“后向”。前向仿真模型

41、包含驾驶员模型，它可以模拟驾驶员感觉车速并做出加速或制动的操作，由此在驱动系中产生转矩，并沿着驱动系向前传递到车轮，故称之为前向仿真。后向仿真模型以目标车速（如标准行驶循环试验工况）作为输入，计算驱动系中需要产生多大的转矩、转速和功率。因为信息流足沿着驱动系向后传播的从车轮到驱动桥，再到变速器，如此往上，所以称其为后向仿真模型。控崩信息雅量信息幽前向仿真示意圈武汉理大学硕±学位论文幽后向仿真示意图后向仿真软件（）是由美国国家可再生能源实验室）管理混合动力汽车计划（），在软件环境下丌发的电动汽车仿真软件，用来对纯电动汽车、混合动力汽车和传统内燃机汽车进行仿真分析。是比较常用的电动汽车仿真软件，该软件可以在网上下载直接使用。前向仿真软件（）是为响应美国新一代车辆合作伙伴计划，以美国阿岗国家实验室为主，美国三大汽车公司、能源部、国防部等孽位资助支持参与而开发出的一套完全基于的汽车动力系统分析工具。其基本结构采用前向仿真方法，在模拟仿真中能量流和实际方向相同，这就使得它能够动态的处理实际传动系统中的测量数据，使仿真结果更加精确。虽然这也造成了比后向仿真软件仿真速度慢的缺点，但提供的编译版本已经加快了其运行速度，能在短时间内连续运行多个仿真。软件的系统功能本人使用的的版本为，其基本功能有：）、预测车辆性能，包括燃油经济性、动力性、爬坡度、最高车速、功率能量平衡