混合动力汽车动力传动系统方案设计

华北水利水电大学硕士学位论文绪论混合动力工程研究的背景及意义汽车的高速发展经历了一个循序渐进的过程，它背负着人类科技梦想，凝固着人类智慧。从工业化到如今的水准，汽车领域一直保持着强劲的活力，占据一定市场占比。在其中，科技水平发展与市场的需求息息相关。因而，汽车的品质获得了飞跃性的提升。从最开始的运送作用到今天，满足大家的使用需求，因为家庭需要具备。汽车普及化程度和技术实力已经成为国家地区智能化程度指标，但汽车在给人们带来便利的前提下，也伴随着比较严重的能源和环境污染问题，2015年中国原油、成品油批发、压缩天然气在内的原油净出口量为3.43亿多吨，同比增加7.4%。原油净出口量占中石油消耗量比例（进口依存度）为2014年的62.0%至63.5%，创出当年的最高纪录。依据国际能源厅公开发表报告，预测分析从目前到2030年，全球能源供应的年均增长率有望突破3%上下。在其中，中国会耗费全世界20%的供应，仅小于美国现阶段的市场份额。汽车在耗费极大能源与此同时，也会带来比较严重世界环境破坏难题。在国际范围内，全国各大城市都面临不一样程度的汽车排放污染。据美国提供的材料表明，机动车尾气环境污染占城市大气污染量63%，城市公共交通大城市所产生的噪声污染占80%。汽车行车过程中产生的有机废气、噪声和工地扬尘导致了很严重的环境污染，严重影响了身体健康。应对汽车产生的能源和环境污染问题，环保节能和环保也成为社会关注的重点。能源危机、空气污染和全球气候变暖是世界上汽车工业生产所面临的光荣任务。各国政府和工业界明确提出并从容应对分别的领域产品规划方案，维持汽车产业发展规划与活力竞争能力。新能源技术汽车越来越受汽车工业生产的高度重视，变成21新世纪汽车产业发展热门话题。混合动力电动式汽车在一定程度上有纯电动车汽车和传统汽车有效配对的结合体，既保留了传统式汽车续航里程长的优势，又能够降低汽车的耗油量和废气排放，在一定程度上减轻了大气污染问题。因而，混合动力工程项目受到广大汽车生产商的高度关注，并被普遍商业化的。混合动力工程项目主要有两种之上不同种类的推动源：燃气轮机和电机，或是燃气轮机和氢燃料电池。混合动力工程项目是一般汽车和纯电动车汽车的有效融合，工作方式有三种。汽车发动机单独驱动、电机单独驱动或发动机电机的混合驱动。从而，可以应对不同的运行情况[5]。在全车性能方面，电机和柴油发动机是混合动力电动式汽车的关键部件，由别的机械部件所组成的传动系统直接决定着整车的底盘配备，与此同时也影响着车身的加速性能和废气排放。因为驱动力构件与机械部件的配对和配置构造差异很大，在开发混合动力电动式汽车时，需要结合汽车底盘配备构造驱动力传动系统的特征，依据总体目标车子的使用需求和道路驾驶状况，制订最理想的传动系统，根据挑选最好核心部件，完成全车驱动力必须把帝陵更大化。将有机废气保持在最低限度，能够为以后的探索开发积淀一定积累的经验。在我国，因为汽车领域起步较晚，混合动力电动式汽车的开发落后。混合动力电动式汽车驱动力传动系统策略的科学研究大多数处在理论基础研究环节，还没有达到上市商业服务水准，和国外混合动力技术相对比，在我国的技术水平也有较大差距。现阶段比较常见的并接混合动力系统有转速比耦合式、扭矩耦合式，变速箱分成前置和后置，依据电机和燃气轮机配备的不一样，有双轴和两轴式。在其中，这类驱动方式中最常见的是两轴式转速比耦合式。显而易见，由于我们国家的混合动力技术性，为了促进在我国混合动力新项目产业化发展和成长，开展混合动力电动式汽车驱动力传动系统策略的科学研究，把握混合动力新项目的关键技术，在我国也是有自主开发水平。国内外研究现状19世纪初，英国和法国对电力机车进行了研究，1881年，世界上第一台电动汽车出现在法国巴黎大街上。1899年，美国生产的电动汽车约占全部生产车辆的63%，在随后的15年中，电动汽车的年产量最高美国有5000辆汽车。在这个世界上油田数量巨大，传统的燃料机械获得了绝对的商业优势。在现代电动车辆技术方面，美国和日本以及欧洲、法国和英国在这一过程中发挥了主导作用。1997年，日本丰田公司生产了“普锐斯”混合动力工程，于2006年进入中国市场。2008年以来石油价格持续上涨，进一步促使各国政府、学校和生产商更加重视组合能源技术。在最近的国际汽车展览会上，混合动力工程成为汽车制造商关注和关注的焦点，并展示了汽车公司的技术实力。国内新能源汽车工业始于21世纪初。吉利、比亚迪、奇瑞等国产汽车在各种车展上展示实力，展示自主研发的产品、混合动力工程和汽车燃料电池。在驱动系统的布局结构中，汽车的平行混合在这种布局中，它没有单独的发电机，在换向器离合器的作用下，发动机可以直接传递给驱动轮。这种传动装置与传统汽车非常接近，具有近似的传动效率，因此这种布局被广泛使用。目前，经过多年的研发，混合动力电动汽车（蓄电池、电动机、发电机）的主要零部件技术日趋成熟，针对中国汽车工业的现状，开展混合动力工程技术的研发，商用混合动力工程越来越现实。由于混合动力电动汽车有不同的驾驶模式，混合动力工程需要一个控制系统，可以根据道路状况和需要切换不同的驾驶模式，因此全车切换控制系统是混合动力工程非常重要的一部分。由于我国面临着化石能源短缺和日益严重的环境污染问题，开发混合动力工程减少化石燃料消耗和废气排放势在必行。由此可见，未来汽车工业的发展，混合动力技术是主要的研发方向，混合动力工程将在我国得到长期的发展。混合动力工程的分类一般，由两个或几个单独推进系统运作的组合新项目能够被一个或多个驱动机构一同耗费，并实现驱动机构的运动汽车的共同控制。油电混合电动式汽车必须贮存电磁能，把它传送给电动机，转化成脚踏式的电池。油电混合电动式汽车既继承节能降耗、绿色环保的优点，又融合了传统式较高能汽车的优点，规避了电动式汽车长里程数行驶的不足，融合了汽车的耗油量性能和排出性能，融合了两种车子优点。不同种类油电混合工程项目的动力传动系统存在一定的差别，依据传动装置关键部件的布置方法，混合工程项目可以分为串联式、并联式和混合，结构和优势如下所示：串联式混合动力工程串联式动力传动系统的结构示意图如下图1.1所显示。串联式混动车又称为扩容式电动式汽车，与纯电动车汽车对比，由燃气轮机发电量。构造包含三个主要部件：发动机、发电机组和控制器。发动机的功效只用于发电量，不直接驱动车子行驶。当电磁能根据发电机组传至电机时，车子根据电机所产生的电磁转矩行驶。电力工程过过大时，发电机组能够给电瓶充电，增加车子行驶间距。在一定实时路况下，车子能够纯电动车行驶，这时发动机熄火，车子将向大众零排放。但是，由于这种传动系统上存在热传递，可能出现一定量的不可避免的能量损失。此外，因为发动机不直接驱动汽车，因此发动机在最好办公区域工作中，在一定程度上提升了发动机效率，防止了发动机在规模不经济地区工作中。图1.1串联式驱动系统简图并联式混合动力工程并接能量传送系统的结构如下图1.2所显示。与串联动力传动系统对比，该传动装置具备发动机和发动机2个动力装置，所以可以在一定前提下一同给予驱动力。有三种性能模式。最先，纯电动转向。比如，在交通繁忙的城市路上，电力能源是很不说需要的。这时根据终止发动机，还可以在防止噪声污染的同时实现零排放。次之，发动机是独立驱动的。SOC充电电池小于预设值时，车子整体上的发动机开关电源被断开，仅由发动机供电系统。此外，在电池容量外溢的情形下，根据翻转发电机组给电池充电，能提高能量使用率。第三，二者一起为全部车子给予能量。当汽车必须大功率时，电池SOC值在相同的范围内。这时，发动机和发动机可以一起驱动汽车。内燃机输出功率外溢后，多余输出功率可用于给电池充电。因而，在三种驱动模式中有两种单独的驱动系统软件。传统内燃机推进系统和发动机推进系统。两种能量的功率能够累加，因而不用高性能的内燃机和发动机。那样可以在一定程度上节省全车成本费，减少车重。图1.2并联式驱动系统简图混联式混合动力工程混合型的结构相对复杂，结合了串联型和并联型的优点。它可以在串行模式或并行模式下驱动车辆。根据不同的驾驶条件，灵活采用合适的驾驶模式，以提高能效，减少废气排放。至于配电，在启动或交通繁忙的城市地区，只能使用电池供电。当以高速或大功率行驶时，发动机用作单独的电源。如果车辆需要大加速度，可以改变动力模式，发动机和发动机的输出功率可能会重叠。结构图如图1.3所示。图1.3混联式驱动系统简图因此，混合动力变速器可以更好地适应车辆的驾驶条件。无论是在城市道路上还是在高速公路上，都可以保证油耗和车辆性能。不同形式混合动力工程的特点表1.1不同布置形式特点比较布置形式并联式串联式混联式整车成本比较低低比较低结构复杂程度比较复杂简单复杂工作模式发动机单独驱动，电动机单独驱动，混合动力驱动电动机单独驱动发动机单独驱动，电动机单独驱动，发动机电动机混合驱动，电动机－电动机混合驱动传动效率比较高比较低比较高动力传动布置结构发动机和电动机通过各自的机械传动系统连接到驱动桥，发动机采用传统的机械式连接，布置结构比较复杂核心动力总成之间无机械式连接，在布置上相对自由，发动机和电动机的尺寸以及质量比较大，常见于大型车辆核心动力总成的尺寸和质量都比较小，结构紧凑，与传统的汽车的性能最接近，适用于各种类型的车辆排放性能比较低低比较低控制系统难易程度较复杂简单复杂混合动力工程节能减排原理运用燃气轮机、发电机组、发动机和电池中间的优良配对良好的自动控制系统，混合动力电动式汽车能够充分运用传统汽车和纯电动车汽车的优势，防止分别的缺陷，混合动力工程是具有代表性的新能源技术混合动力电动式汽车节能降耗的主要原因是：发动机工作范畴提升：在传统车子中，仅有燃气轮机才能产生驱动力。针对一类发动机，其性能特性是不变的。可是，在日常安全驾驶中，不同类型的实时路况对发动机需求与油耗有很大影响。混合动力电动式汽车的发动机起促进作用。通过合理的管理模式，发动机还可以在最好工作中范围之内提供更好的推动力，提升油耗。纯电动车安全驾驶：在拥挤的城市路上，传统汽车在停止和行车的时候会提升油耗和废气排放量。在这样的情况下，混合动力电动式汽车将发动机作为唯一的驱动力，不但可以完成零排放，还可以提高油耗。科学合理的汽车动力系统调节：混合动力电动式汽车的工业废气、油耗、汽车动力系统调节起着重要的作用。这包括选择合适的发动机和电机的功率、电池电量以及后续科学合理的控制方法，以搭建最理想的混合动力系统软件。能源回收：传统汽车能源利用效率有待提升。针对车辆制动时的制动系统，发动机能够翻转给电瓶充电，完成制动系统动能的回收。和以往车辆对比，这将提高油的耐用性。混合动力电动汽车的关键技术混合动力电动汽车的主要优势是集传统式燃气轮机汽车和纯电动汽车各自的优势，在确保性能前提下，具有较好的耗油量性能。开发混合动力电动汽车的关键技术主要有以下几个。(1）电池以及智能管理系统电池是混合动力电动汽车的主要构件之一，其性能主要参数直接关系发动机的功率导出，从而影响整车的耗油量和工业废气。为了能让混合工程项目在加速和上升具备最高值性能，电池既需要能量密度，还要高的输出相对密度。此外，电池的电池充电电池循环次数和操作温度是决定电池使用寿命的关键因素。因而，根据电池自动控制系统实时监测电池的充电周期和办公环境，精确测算电池用电量，增加电池使用寿命起着至关重要的作用。研发长寿命、降低成本、高密度的电池已经成为发展趋势混合动力工程项目的关键技术之一。(2）整车系统和传统汽车对比，混合动力电动汽车的整个系统更复杂，因为涉及不同类型的科技进步，整车性能得到了更多技术性限定。因而，在优化整车系统时，务必综合考虑多种要素，提升整车性能，降低成本。现阶段，难以明确作为汽车生产技术重要构成部分的燃料系统的最佳总数，无法同时实现燃料系统优化。在优化策略上，最先选用软件仿真，然后与试验紧密结合。模拟仿真软件通常是ADVISOR，可用作模拟软件。随后进行实验，较为认证和仿真结果。(3）优秀车子控制系统在混合动力汽车中的运用伴随着混合动力电动汽车科学研究的深入，如何把车体可靠性自动控制系统、变速箱驱动控制系统与混合动力电动汽车能量管理系统紧密结合将占有更为重要的探索部位。传统式汽车与现代全电动汽车的合理调整将导致混合动力工程项目不久的将来更舒适环保节能。本论文的主要研究内容本课题研究融合世界各国混合动力工程的探索，全面分析了混合动力工程并联传动系统不一样工作模式的特征，展开了并联混合动力工程传动装置策略的设计方案，确认了并联安排的原理，涉及并联构造的工作中原理和软件开发原理以汽车为研究模型，给出了并联计划方案，用并联构造叙述各部件主要参数，选择适合自己的控制方法，融合模拟仿真软件开展模拟仿真，实现了并联混合动力工程关键零部件参数整定值。剖析适配性结论，在特性得到保障前提下，认证适配性混合动力电动式汽车能提高耗油量。

并联混合动力电动汽车分动箱设计为了把电机和电机的驱动力传达到驱动轴，必须驱动力联轴器，即分动器。并联式油电混合工程项目的推动构造分成转矩离合器、速率离合器、牵引带离合器三种。不一样驱动机构的特点如下所示。扭矩耦合式扭矩耦合式装置原理如图2.1。图2.1扭矩耦合装置原理图Vout=Vin1/i1+Vin2/i2，Tout=i1·Tin1+i2·Tin2（2.1）其中：T、V为扭矩和速率；in、out为输入和输出；i1i2为装置中输入1和输入2的传动比。由图中可以看到，电机和电机的驱动力根据扭矩联轴器设备连接，组成驱动力传达到驱动轴。依据驱动轴的总数，联轴器分成一个轴和2个扭矩牙嵌式联轴器传动系统。单轴式扭矩耦合传动该驱动力耦合变速器的特点就是电机转子与电机输出端口根据离合器连接，完成电机转矩与电机转矩连接，根据传动导出驱动力。构造计划方案如下图2.2所显示。图2.2单轴式扭矩耦合动力传动结构示意图结构之间的关系满足下式，Ts=（K·Te+Tm）·Nm=Ne=Ns·K（2.2）其中：Te、Tm、Ts分别为发动机、电动机和传动机构输出扭矩；Ne、Nm.Ns分别为发动机、电动机和传动机构的转速；、K为传动效率和传动比。在这种结构下，发动机、发动机、变速箱的转速比处在一定比例，实时路况和时速的改变会影响到它们之间的关联。双轴式扭矩耦合传动与单轴扭矩联轴器对比，电机和电机能通过单独的驱动力联轴器传动系统将驱动力传达到联轴器。框架图如下图2.3所示。图2.3双轴式扭矩耦合动力传动结构示意图牵引力耦合式这种动力传动的一个明显特点是，发动机和发动机的驱动力通过其传动轴传递到车辆的前后车轮，发动机和发动机没有机械连接。在混合动力的情况下，发动机是主要的能源，车辆行驶的零排放可以在纯电动模式下实现。与传统车辆相比，燃油皮带的布置难以将整车动力分离。然而，与传统车辆相比，燃油皮带的布置有明显的缺点，这也使得很难分离两个传动系统的动力。因此，这种类型的能量传输很少用于混合动力电动汽车。结构图如图2.4所示。图2.4牵引力耦合动力传动结构示意图转速耦合式工作原理如图2.5。图2.5转速耦合装置原理图Vout=Vin1/i1+Vin2/i2，Tout=i1·Tin1+i2·Tin2（2.3）其中，T、V为扭矩和速率；in、out为输入和输出；i1、i2为装置中输入1和输入2的传动比。该传动机构有两套独立的机械传动装置。电机和电机分别连接到各自的齿轮机构，然后连接到行星齿轮箱。发动机通过齿轮箱、离合器和变速箱连接到太阳能变速箱，驱动力通过行星变速箱传递到驱动桥。发动机与行星齿轮架相连。能量分配装置将电机的驱动力分配给驱动桥和电机。假设设置了控制系统，电机可以根据路况和能源需求为驱动轮提供驱动电源或为电池充电。典型设计图如图2.6所示。图2.6转速耦合式动力传动机构简图稳定运转时，太阳轮、行星架、齿圈之间的关系为：Nj=·Ns+·NrTj=－（1+ig）·Ts=－·Tr，ig=（2.4）其中，Nj.Ns.Nr分别为行星架、太阳轮、行星轮的转速，r/min；Tj.Ts、Tr分别为行星架、太阳轮、行星轮的扭矩，N·m；ig为齿圈和太阳轮的传动比，Zr、Zs为齿圈、太阳轮的齿数，个。通过控制锁1和锁2，实现车辆在不同工作模式下的操作。（1）混合动力输出：锁止器1和锁止器2打开，太阳轮和行星轮处于自由状态，发动机和电动机都可以进行动力输出。此时，Nj=·Ns+·Nr，Tj=－（1+ig）·Ts=－·Tr。（2）电动机单独输出：锁止器1关闭，锁止器2打开，此时，太阳轮被锁死，行星轮处于自由状态，由电动机提供全部的驱动力。此时，Nj=·Nr，Tj=－·Tr。（3）发动机单独输出：锁止器1打开，锁止器2关闭，此时，行星轮被锁死，太阳轮处于自由状态，发动机单独驱动车辆行驶。此时，Nj=·Ns，Tj=－（1+ig）·Ts。（4）汽车发动机对电池充电）锁1和锁2打开，太阳光传动齿轮和行星减速器处于随意状态，电机处于发电状态。这时，发动机推动力的一部分用以给电池充电，另一部分用以推动汽车行驶。（5）制动：锁止器1关掉，锁止器2打开，离合释放出来，对主动轮增加反方向推动扭矩，发电机转动，这时，发电机处于发电状态，电池充电。传动方案的选定行星减速器式离合器能使混合动力电动汽车的两大动力装置协同工作。更改汽车发动机或汽车转速可以改变汽车转速，使柴油发动机在汽柴油提升行业工作中，从而改变全车耗油量。在相关剖析的前提下，文中选了并联式油电混合工程项目的传动装置计划方案，即并联式双轴传动系统策略和扭矩计划方案。下面地图2.7：图2.7驱动方案简图本章小结此章以传送系统的设计为导向，阐述了各种各样输出功率耦合装置，并简略阐述了不一样耦合装置的特点。联轴器装置分成转动离合器、转动离合器、牵引带离合器。在其中联轴器的扭矩泵结构简易，实际操作方便，原文中联轴器装置为扭矩联轴器。从车辆配置的角度看，选用双轴配备。电机和电机通过自身的转动轴将推动力传达到联轴器，再传达到驱动器。这样就能很容易地分配汽车发动机的位置和车子整体上的构造。

并联混合动力工程核心部件的参数匹配混合动力电动汽车关键零部件的配对在车辆的性能、耗油量、性能、废气排放的减少等多个方面起着重要的作用。主要部件的参数主要包含电机功率、电机功率、电池电量等。依据整车性能参数和指标值，应用整车基础理论知识计算相对应零部件参数，剖析整车工况。借助模拟仿真软件对选定工况展开了深入分析，获得了理论的理想化工况，并比较了完成一致性可靠性设计的参数。总成部件的参数匹配融合原始记录，考察了2015款捷豹轿车的驱动力参数，参考捷豹轿车展开了参数配对测算，使混合工程项目达到下列规定：表3.1混动汽车设计要求设计要求项目限定条件动力性直线行驶最高车速180km/h百公里的加速时间<15s最大爬坡度30%发动机参数设计最大速度、最大的爬坡能力和百公里加速是设计发动机关键三个固定不动参数。(1）汽车发动机达到并接油电混合工程项目最高时速的发动机输出功率，需要输出功率体现为：（3.1）其中：发动机的最大功率（kW）；传动效率，对于采用单级主减速器的4*2汽车取90%；重力加速度，取9.8m/s2；滚动阻力系数，取0.0144；空气阻力系数，取0.3；汽车迎风面积1.9m2；汽车半载时的质量，1600kg。代入最高车速Vmax=180km/h，求得所需功率Pmax1=61.05kW。(2）发动机满足并联混合动力工程加速时间的发动机功率，汽车在平直的道路上加速起步，有如下计算公式：（3.2）其中：x为拟合系数，取0.5；V为t时刻的车速；Vm为t时刻的瞬时车速；tm为加速时间。在t时刻汽车的加速度为：（3.3）在加速期间，汽车的功率一直在增大，因此在t时刻的发动机功率是最大的。所求功率的表达式如下：（3.4）式中：Pmax2为发动机最大功率kW；传动效率，对于采用单级主减速器的4*2汽车取90%；-旋转质量换算系数，1.05；-汽车半载时的质量，1600kg；-重力加速度，取9.8m/s2；-滚动阻力系数，取0.0144；-空气阻力系数，取0.3；-汽车迎风面积1.9m2；-加速时间12.6s时的速度100km/h。又有：,将t=12.6,x=0.5代入其中的：将以上数据代入式3.4，可得：72.43kW。(3）发动机满足并联混合动力工程的最大爬坡度的发动机功率，计算公式如下：（3.5）式中：-发动机最大功率；-汽车爬坡时稳定的速度，取为30km/h；-传动效率，对于采用单级主减速器的4*2汽车取90%；-汽车满载质量，1850kg；-重力加速度，取9.8m/s2；-滚动阻力系数，取0.0144；-汽车爬坡度，取30%；-空气阻力系数，取0.3；-汽车迎风面积1.9m2。代入数据可以求得：35.50kW。综上所述，发动机功率应该满足三种条件，即发动机功率须满足以下表达式，，所以，72.43kW。另外通常情况下，并联混合动力电动汽车整车有排气、冷却等功率损失，一般消耗的功率为10%～20%左右，因此有如下：，Pmax=79.67~86.92kW。综上所述，发动机最大功率选择80kW。发动机的基本参数如下表。表3.2发动机参数表最高转速8000rpm额定功率53kW最大扭矩/转速135Nm/3800rpm电动机参数设计电机是把电能转换成机械动能装置。在油电混合电动式汽车中起着非常重要的作用。他在协助汽车起步、加快及其降速和制动系统期内能量修复层面充分发挥。发动机兼容模式标准：最大程度地降低油耗和整车。运行发动机的能力较强，可以在最短时间内运行发动机以达到设置转速比的发动机总是会在高效化的范围内工作中。当其本身给予推动力时，汽车有极强的运行能力。可以在短时间内运行汽车，达到一定的速率。1）降低油耗和整车。要降低油耗，要了解电机最高值与整车耗油量之间的关系。通过对比充电电池峰值功率与整车比例关联，得到充电电池最高值输出功率越大，需要充电电池越大，原材料成本越大，相反也是。2）发动机启动能力。为了能在规定时间内使发动机运行并满足要求的转速比，首先需要掌握电机的最高级功率对发动机转速比产生的影响。研究发现，危害启动时间的参数通常是启动摩擦力矩。发动机的最高级功率也严重危害发动机的启动和汽车的加速性能。汽车发动机运行越来越快代表着加快性能就越好，但最大输出功率越大实际效果越小，不可以为了控制整车成本费而过度挑选电动机最高功率。3）电机转速比。电机的转速比基本可以分为两个环节。一个是一般电机，另一个是快速电机，以6000rpm分界。快速电机一般用于混合工程项目推动和100kW以上电机，但两种电机的原材料成本差别很大。1.电机性能的比较现阶段，油电混合电动式汽车常见的电机有沟通交流感应电动机、永磁同步电动机、直流电机、开关磁电式电机。关键性能特点如下所示：表3.3电动汽车电动机性能比较表项目交流感应电动机永磁同步电动机直流电动机开关磁阻电动机功率密度一般好差一般力矩转速性能好好一般好转速范围9000~150004000~100004000~6000大于15000最大效率（%）94~9595~9785~89小于90效率（10%负荷时）%79~8590~9280~8778~86易操作性好好最好好可靠性好一般差好结构的坚固性好一般差好尺寸及质量一般，一般小，轻大，重小，轻成本低高比较高比较高控制器成本比3.52.514.5表中的性能参数如功率、转矩转速特性、较大高效率、尺寸大小品质等紧密结合，稀土永磁同步电动机与交流感应电动机的优势十分明显，但稀土永磁同步电动机费用较高。电机的基本参数包含电机的最高级导出、额定输出、最大转速和额定值转速。有关电动机外观设计特点，在额定值转速下列转矩恒定，在额定值转速之上导出恒定。(1）电机达到并接油电混合工程项目最高车速的电机功率换算如下所示：（3.6）其中：Pmax1为电动机的最大功率（kW）；传动效率，对于采用单级主减速器的4*2汽车取90%；g重力加速度，取9.8m/s2；fr是滚动阻力系数，取0.0144；CD为空气阻力系数，取0.3；A为汽车迎风面积1.9m2；ma为汽车半载时的质量，取1600kg；代入最高车速Vmax1=180km/h，求得功率Pmax1=61.05kW。（2）电动机满足并联混合动力工程的最大爬坡度的电动机功率，计算公式如下：（3.7）式中：-发动机最大功率；-汽车爬坡时稳定的速度，取为30km/h；-传动效率，对于采用单级主减速器的4*2汽车取90%；-汽车满载质量，1850kg；-重力加速度，取9.8m/s2；-滚动阻力系数，取0.0144；-汽车爬坡度，取为30%；-空气阻力系数，取0.3；-汽车迎风面积1.9m2。将以上数据代入公式可得：35.50kW。从以上分析中，满足的最大功率为61kW，电机额定功率与峰值功率的关系：，λ为过载系数，λ=1.5，则：P额=41kW。（3）电动机最高转速的确定。计算公式为：。式中：r：车轮滚动半径；：变速器传动比；：主减速器传动比；：汽车最高车速，取180km/h。参照捷豹轿车汽车发动机搜集资料，汽车差速器传动比为3.94，变速箱传动比为1.3，车轱辘滚动半径为300mm，最高车速为180km/h。带入后电机的最高级转速为8736r/min，较大时速与电机转速的95%上下相匹配，因而电机的最高级转速为：（3.8）（3.9）其中：Tn为额定转矩；nn为额定转速。代入数据，得出额定转速6000r/min，额定转矩86.4N·m，，最大转矩为130.5N·m。电动机具体数据如下：表3.4电动机参数表电机类型永磁同步电动机峰值功率61.05kW电机电压300V峰值转矩130.5N·m额定功率41kW最高转速9000r/min蓄电池参数设计对电池的重要基本要求价格低廉，对周围环境零污染，能再生。循环寿命长。具有较大的占比能量，在电流量工作的时候可以确保相对稳定的充放电、加快、上坡性能。有着很大的比能，那样就可以提高续航了。电池的额定值能量可以用上式算出：（3.10）（3.11）（3.12）纯电动车模式中，平均速率50km/h、行车120km所需时间为2.4h，依据式3.11，设置时速所需要的电机导出为4.3kW，依据式3.10，假定电池额定值能量为14.7kWh。因为存有消耗，最终决定的电池额定值能量为15kWh。式中：W——电池额定总能量，kWh；——以速度v行驶时电机功率，kW；——以速度v行驶距离S的时间，h；——行驶距离，km。电池的额定容量Q满足以下公式：（3.13）式中：——电池额定容量，Ah；——电池电压，V，取300V；求得Q=50Ah。则电池的具体参数表如下：表3.5电池参数表电池类型镍氢电池额定容量50Ah额定电压300V额定能量15kWh传动系统传动比参数设计油电混合工程项目动力传动系统定制的传动比包含汽车差速器传动比的确认和变速器齿轮的明确。汽车的最大坡度确定较大齿轮比，汽车的最快行车速度确定最少齿轮比。汽车高速行驶期内，务必使发电机组在高效率状态下工作中。查询相关信息，将汽车差速器传动比设为3.941。1.最高挡位的传动比设计根据汽车理论的：ig=（3.14）式中：Vmax，最高车速km/h；r轮胎半径取0.3m；nmax发动机最高转速rpm；i0主减速器比3.941。据以上得知发动机的最高转速为5700rpm，最高车速为180km/h，因此变速箱高档传动比为：0.91。2.一档档位传动比设计据汽车理论得知：(3.15)式中：-变速箱的一挡传动比；-汽车的重量（13500N）；f－汽车和路面的滚动摩擦系数（0.0144）；-汽车所要达到的最大爬坡度，取0.3%；r－轮胎半径（0.3m）；-发动机的最大扭矩（160N·m）；-主减速比（3.941）；-从发动机到车轮的传动效率，取90%。通过3.15计算得知一挡传动比为3.455。其他挡位传动比在3.455和0.91之间匹配，这里不详细计算。综上，最高档传动比为0.91，一挡传动比为3.455。分动箱参数设计根据以上变速箱推动力相互连接有转矩相互连接、牵引带离合器、速率离合器三种方式.牵引带离合器的两大动力装置推动前桥总成与后桥，能够实现两轮驱动和四轮驱动。在这样的融合方式中，由发动机驱动发动机对充电时，需要额外的转动轴，车子整体上的尺寸大小净重在空间布局上提升，有可能造成定制的复杂。除此之外，应用速率离合器联轴器包含行星传动和太阳传动的设计方案。与扭矩联轴器对比，此方法繁杂，不是非常简单的，经久耐用，有利于维护保养。离合器与电机的输入轴连接，用以关闭电源。因为发动机的干预由set命令操纵，能控制两种能量干预机会，完成三种运作模式。因而，在相关前提下，选了扭矩联轴器设备。框架图如下图3.1所显示。a表明离合器，b表明发动机，c表明发动机。图3.1扭矩耦合式分动箱简图1.驱动运作模式(1）发动机独立驱动。离合接入，电机驱动系统软件被断开。这时，仅有电机供电系统。(2）电机独立驱动。离合释放出来后，自动控制系统运行电机，完成输出和纯电动车驱动。(3）油电混合驱动。紧密连接离合，紧密连接发动机驱动力，完成油电混合驱动方式。此外，在独立发动机驱动模式中，假如发动机的功率超过全车所需要的输出功率，则发动机由变速器驱动并回到，对蓄电池充电。2.齿轮比剖析最先，阐述了电机齿轮箱和输出轴齿轮箱的齿轮传动比。在没有任何发动机前提下，是一般汽油车，发动机转速比根据变速器和转动轴立即抵达驱动桥减速机。齿轮箱和减速器间的轴速率不会改变，因此齿轮箱设计之比1:1。第二，发动机做到汽车的动力时长局限在泊车、上坡、加快高速行驶。在各种前提下，必须比较大的转矩。可是，最大发动机输出的转数范畴也较高，因此必须减少发动机的超强力转速比。为降低速率并增加转矩，建议把电机变速器的输出轴和输出轴齿轮比为1:2。3.轴承型号选择水平放置齿轮箱。固定不动转动轴的滚动轴承关键承担径向载荷。阅读文章机械结构设计，挑选角接触球轴承。4.齿轮参数设计直齿传动系统与螺旋传动对比，有着生产制造简易、成本费用低、用途广泛等特点，所以选择直齿传动系统。在机械结构设计中，挑选4速变速器控制模块。电机输出轴和电机输出轴齿轮模数分别是40和20。输出轴齿轮模数为40，齿轮压力角为20，齿宽为30mm。因而，2个传动轮间的距离为160mm，别的传动齿轮间的距离为120mm。参数匹配结果综述通过上述对汽车各参数的设计以及匹配，将混合动力工程的整体参数设计为如下。表3.6混动汽车基本参数表技术项目数值技术项目数值整备质量1350kg最大转矩转速3800rpm排量1398ml轮胎规格175/70R14长*宽*高4487*1700*1470(mm3变速箱五挡手动发动机最大功率65kW轮胎滚动半径300mm发动机最大功率转速5500rpm滚动阻力系数0.0144最高车速180km/h空气阻力系数0.3表3.7混动汽车基本参数表迎风面积1.9m2电动机峰值功率/峰值扭矩61.05kW/130.5N·m电动机最高转速9000rpm电动机电压300V额定电压300V额定能量15kWh电池额定容量50Ah电池类型镍氢电池分动箱齿轮类型直齿轮齿轮模数4压力角20°齿宽30mm轴承类型深沟球轴承本章小结此章关键探讨并接油电混合电动式汽车关键部件的参数均衡。此章参考设计规定里的参数和实体模型，运用车辆基础理论基本知识，测算汽车发动机、汽车发动机、电瓶、减速机的参数。调节参数是车辆仿真模拟不可或缺的一部分。关键部件性能参数的响应式是不是确定车辆的性能。

并联混合动力电动汽车仿真混合动力工程仿真软件ADVISOR介绍ADVISOR的全称高端车辆手机模拟器，指的是高端车辆手机模拟器。它根据MATLAB和Simulink软件开发平台，由美国可再生资源研究室开发。此软件能够快速分析传统式汽车、油电混合工程项目及全电动式汽车，包含耗油量、输出功率、工业废气和其他关键车辆性能指标值。除此之外，此软件还可以对客户界定的车辆模型和模拟仿真对策开展仿真分析。ADVISOR的基本功能如下所示。使车辆拼装信息内容一致，提升车辆总体性能；汽车动力系统热传递科学研究；通过调整组装参数来确认不一样行车循环系统情况下的消耗量和燃料消耗量的仿真模拟，能够提升关键部件和传动装置，得到耗油量和车辆性能[20]。ADVISOR的重要页面是车辆参数界面和仿真模拟设置页面，如下图4.1和4.2所显示。车辆参数页面的简单介绍如下所示。左上角是车辆的入口地区，表明车辆整体上的主要部件配置。在每个区域中，双击鼠标以回应，并选择各种各样电机、电机等部件种类。左下方的图表显示了燃料转化器（汽车发动机、汽车发动机、充电电池）和坐标曲线上别的零部件的性能特点）扭矩、转速比和耗油量，并提供了这种性能特征的形象化主视图。在右边的蓝色区域上边，点击“载入文档”按键挑选具备不同种类传动装置的车辆、纯电动车车辆、传统式车辆、油电混合车辆等。像我们自己的模型设计一样，挑选表明并接油电混合车辆的并直接默认。“控制器配备”就是指控制器链构造。如果是并行处理，也表示驱动模式为并行处理油电混合。次之，车辆零部件参数的挑选设置。大家可以再选择发动机、电池和汽车发动机，随后变更它们参数、性能、品质等。发动机的输出功率为65KW，电池输出功率为65KW。点击继续按键，进到仿真模拟界面。图4.1ADVISOR的汽车参数输入界面图4.2ADVISOR仿真设置界面HYPERLINK\l_Toc52仿真过程全车仿真模拟主要关注汽车的加速、升高、工业废气和燃料消耗。键入每一个关键部件的参数，并较为仿真模拟结论，认证参数配对是否可行。整车参数设置在墙上图4-1所示的车子参数输入接口中，PARALLEL_defaults_in，即开关电源处在并连接方式，然后点击parallel作为并接能量传输系统软件配置。根据以上参数，F-C挑选较大发动机功率为65kW，较大发动机功率为61kw。设定车子参数能够得到相应的发动机和发动机高效率计划方案。电机的效率策略的横坐标表明传动轴的转速比，纵坐标表明转矩。由图中可以看到，高效率的速率点大约为3200rpm。图4.3发动机效率图图4.4电动机效率图循环工况设置以美国的大都市循环系统工况CYC_UDDS（行车工况图如下图4.5所显示）为例子展开分析，点一下ofcycle，将电池循环次数设定为10次，再将电池原始SOC值设定为0.7，获得下列循环系统工况图。图4.5循环工况图加速度和坡度设置点击“加速选择项”以设定加速度参数，随后点击“坡度选择项”以设定坡度参数。挑选0~60km/h、60～100km/h加速所需的时间、最大加速度、最高时速作为输出结果，与此同时设定上坡速率30km/h、坡度30%。如图所示设定页面。图4.6加速度参数设置图4.7坡度参数设置仿真结果在设置好相应的参数后，点击RUN，进行仿真，得到如下界面。图4.8仿真结果1）整车汽柴油耗费结论输出接口仿真模拟所得到的整车燃料消耗结论如下图4.9所示。结论提出了全部仿真模拟循环系统汽车的总汽柴油消耗量、等效电路车用汽油消耗量整个周而复始地行驶间距，仿真模拟结论符合要求。图4.9整车燃油消耗图2）加快和上坡试验结果输出接口加快和上坡试验结果如下图4.11所示，并接油电混合工程项目百公里期为13.9s，许可的较大爬坡能力为30%，达到驱动力设计要点。图4.10加速与爬坡试验结果3）充电电池运行状态由图4.8的仿真模拟过程的数据图表中可以看到，锂电池组的动作状态遭受不同类型的SOC初值产生的影响。将SOC初值设为0.7就是为了在观察锂电池组电池充电动作与此同时，减少下降至平衡状态的时间也，汽车行驶一段时间后SOC下降至0.64上下，以后维持稳定数值。从本图得知，在周而复始的初期阶段，汽车处在提速情况，以相对较高的时速行驶，所以对电力的要求非常大，根据蓄电池放电将电能转换为机械动能，充电电池负载情况减少，到行驶后半部，汽车转为这时，根据降速制动系统回收处理动能向蓄电池充电，电池SOC值保持在0.62~0.64，相对稳定4）整车废气结论输出接口整车排出性能如下图4.12所示，与现行标准汽车领域环保标准对比，整车排出性能明显下降，达到节能降耗规定。图4.11整车排放性能图本章小结此章简要介绍了模拟仿真软件ADVISOR，制定了相对应的参数后，依据美国大城市情况对整车开展模拟仿真，得到并接油电混合电动式汽车一百公里汽柴油消耗量为6.6L，与传统1.4L排气量汽车对比，油耗降低12%，节油效果显著，同时动力性指标和尾气排放指标达到要求，符合设计的最初要求。

全文总结与展望主要完成工作(1）本毕业论文以并联混合动力工程项目驱动力传动系统的设计成核心，从混合动力工程项目发展史上阐述了世界各国混合动力汽车探索的现况，提出了混合动力电动式汽车这个概念，即两种以上能量转换装置。储能技术是汽车的驱动程序源，在其中最少有一种能够提供电能的车子，阐述了混合动力汽车的种类，具备串联式、并联式、混合三种节能降耗原理和技术特性。(2）因为并联混合动力汽车有两种单独的推动源，必须把两个推动力合并的机器耦合设备，又称为分动器。常见的就是扭矩耦合式、转速比耦合式及驱动力耦合式，原文中简要介绍了各自特性，现阶段运用最普遍的是转速比耦合式，该方案已经成熟，能够完成对扭矩的分派。因而文中最终选定两轴式并联混合动力配备方式，运用转速比耦合式行星齿轮传动分动器耦合推动力。(3）混合动力汽车各总成中间的有效配对确定全车特性。原文中对设计的传动系统策略的混合动力汽车全车主要参数展开了配对，关键部件构件有汽车发动机、电机、电池和传动系统的齿轮传动比。通过计算所得到的信息是为了能下一次仿真模拟而制作出来的。(4）阐