搜索
题目混合动力电动汽车驱动系统的研究与设计专业机械设计与制造及其自动化（汽车方向）班级机械与汽车工程学院车辆XXXX班姓名XXX学号XXXXXXXX指导教师职称2012年5月25日摘要-I-摘要混合动力电动汽车(HybridElectricVehicle)是传统燃油汽车和纯电动汽车相结合的新车型，具有燃油汽车的动力性能和较低的排放，是当前解决节能、环保问题切实可行的过渡方案。混合动力汽车的动力性、燃油经济性和排放性能与驱动系统参数的匹配以及车辆行驶过程中的协调控制密切相关。本文首先分析了混合动力汽车的驱动系统结构类型和各自的特点，对混合动力电动汽车的组成及其工作模式进行了介绍，并在此基础上提出了一种能综合考虑各部件功率和重量的驱动系统设计方法。基于此设计方法，考虑混合动力汽车的动力性、燃油经济性和排放性能，给出了汽车驱动系统的总成参数。论文最后根据关键零部件的参数，如：驱动电机的参数、混合动力系统功能需求和定义等，确定驱动控制系统的硬件设计，进而选择确定合理的控制策略。关键词：混合动力电动汽车驱动系统硬件设计总成参数控制策略Abstract-II-AbstractHybridElectricVehicles(HEVs)combinetheadvantagesofconventionalengine—drivenvehiclesandpureElectricVehicles(HEVs).Thisprovidessatisfieddrivingperformanceandlowerexhaustemission.Thus,HEVisafeasiblesolutiontosolvetheenergycrisisandenvironmentalpollutionproblems.PerformancesofHEVs,intermsofdriving,fuelconsumption,andexhaustemission,stronglydependonthecoordinationofthedrivetrainandtheircontrolstrategy.Inthispaper,theclassificationandassociatedcharacteristicsofHEVsarefirstlyanalyzedanddiscussed.Andthen,theconfigurationandoperationmodesofHEVsareintroduced.Basedonthemodes,consideringdriving,fuelconsumptionandexhaustemission,wegavetheassemblyparametersofdrivingsystem.Finally,accordingtotheparametersofkeyparts,suchastheparametersofdrivingmotor,andthefunctionalrequirementsanddefinitionsofhybridsystem,wedeterminedthehardwaredesignofdrivingcontrolsystem,andchoseappropriatecontrolstrategy.Keywords:hybridelectricvehicle;drivingsystem;hardwaredesign;assemblyparameter;controlstrategy;目录-I-目录摘要..............................................................IAbstract..........................................................II目录...............................................................I第一章绪论........................................................11．1电动汽车的发展历史及其关键技术.............................11．2研究的目的和意义............................................21．3国内外发展现状与趋势........................................2第二章混合动力电动汽车的结构......................................52．1串联式混合动力电动汽车......................................52．2并联式混合动力电动汽车......................................62．3混联式混合动力电动汽车......................................7第三章混合动力电动汽车驱动系统结构分析............................83.1驱动系统总体方案.............................................83.1.1驱动系统结构及主要部件.....................................83．2车辆行驶时需求的驱动功率...................................103.2.1加速行驶时需求功率计算................................103.2.2匀速爬坡时需求功率计算................................113.3整车质量的组成..............................................123.4驱动系统各部件所需最大功率的计算............................123.5变速器、主减速器和扭矩耦合装置传动比的确定..................14第四章混合动力电动汽车驱动控制系统的硬件设计.....................154.1驱动系统控制策略............................................154.2驱动系统的设计和实现........................................154.2.1TMS320LF2407A简介....................................164.2.2系统硬件设计..........................................17第五章总结与展望.................................................19致谢..............................................................21参考文献..........................................................23绪论-1-第一章绪论1．1电动汽车的发展历史及其关键技术1834年，ThomasDavenport制造了一辆电动三轮车，它由一组不可充电的干电池驱动，只能行驶一小段距离。19世纪末，许多美国、英国和法国的公司都开始生产电动汽车，在以蒸汽、电和汽油为动力的汽车竞争初期，电动汽车以其在行驶性能、续驶里程和低噪声等方面的优势占据主导地位。到1912年，美国已有34000辆电动汽车注册。但是，1911年Kettering发明了汽车发动机，使得燃油汽车相对于电动汽车来说更具有吸引力，从此打破了电动汽车在市场的主导地位，20世纪30年代，电动汽车几乎消失。20世纪70年代的能源危机和石油短缺使电动汽车重新获得生机。当时，世界上许多国家如美国、英国、法国、德国、意大利和日本都开始发展电动汽车。这一时期的电动汽车以改装车为主，也不乏重新设计底盘和车身的新型电动汽车，这样可降低汽车的空气阻力，方便能量储存系统的布置。这一阶段电动汽车技术获得复苏，为随后的商业化时代奠定了坚实的基础。但是石油价格在20世纪70年代末下跌，电动汽车的商业化失去了动力，其发展显著变慢，开始走入低谷。20世纪90年代，燃油汽车排放所引起的空气污染和温室效应受到重视，电动汽车再次得到发展。1990年，美国加州大气资源管理局(CARB)颁布了一项法规，规定1998年在加州出售的汽车中2％必须是零排放车辆(ZEV)，到2003年零排救车辆应达到10%．受加州法规的影响，美国其它州以及世界上其它国家开始制定相类似的法规。虽然加州大气资源管理局的目标没有实现，并根据实际情况做了调整，但加州法规的颁布促进了电动汽车的发展。在世界范围内，尤其在美国、日本和欧洲，许多汽车制造商、科研院所和大学不断研究电动汽车新技术，推动电动汽车技术向前发展，并开始将电动汽车商业化。通用、日产、福特、戴姆勒一奔驰、丰田、本田等国际知名汽车制造商先后推出了他们的电动汽车样车，其中丰田公司生产的Prius混合动力汽车还取得了不错的销售业绩。电动汽车的关键技术包括汽车技术、电气技术、电子技术、信息技术和化学技术等。尽管电源技术至关重要，是制约电动汽车发展最主要的技术障碍，但车身设计、电力驱动、能量管理和系统的优化也同样重要．事实上，将这些领域技术上的整合才是电动汽车技术成功的关键。现代电动汽车工程的主要问题是要将汽车工程、电气、电子工程以及化学工程领域中最新的技术发展结合到电动汽车的设计中来，找到适合于电动汽车的独特的设计方法和制造技术，实现电动汽车能量的最优化利用。湖北文理学院学士学位论文-2-1．2研究的目的和意义电动汽车己有三种驱动类型：以高效能蓄电池驱动的电动汽车(EV)、以燃科电池为动力源的电动汽车(FEV)和以燃油发动机与电动机混合驱动的混合动力电动汽车(HEY)。电动汽车的研究是从单独依靠蓄电池供电的纯电动汽车开始的，纯电动汽车或零排放新燃料汽车无疑是我们的最终目标，但目前纯电动汽车初始成本高，行驶里程较短。由于高效能蓄电池、燃料电泡及其系统韵发展相对滞后，影响了纯电动汽车的商业化进程；而燃油发动机和电动机混合驱动的混合动力电动汽车正是在纯电动汽车开发过程中为有利于市场化而产生的一种新的车型。它将现有内燃机与一定容量的储能器件(主要是高性能电池或超级电容器)通过先进控制系统相组合，可以大幅度降低油耗．减少污染物排放。国内外普遍认为它是投资少、选择余地大、易于满足未来排放标准和节能目标、市场接受度高的主流清洁车型，从而引起各大汽车公司的关注，得到商业市场的响应并迅速发展，这其中以丰田的Prius和本田的Insight为代表。1．3国内外发展现状与趋势国内外普遍认为混合动力电动汽车结合了燃油汽车和纯电动汽车的优点，设计灵活，易于满足未来排放标准和节能目标。因此，日本、美国、欧洲各大汽车公司和相关的研究机构都开展了有关混合动力汽车的研究。混合动力汽车技术在汽车工业发达国家已经日益成熟，有些已经进入实用阶段。在目前美国市场上销售的混合动力汽车主要有三种：本田公司的Insight，丰田公司的Prius，以及本田公司的Civic。三种车型的技术参数见表1-1。表1-1在美销售混合动力汽车技术参数本田Insight丰田Prius本田Civic燃油经济性(英里／加仑)(城市循环／道路循环)57／5652／4546／51油箱容积(加仑)10.611.813.2O—60英里／小时的加速性能(秒)12.012.6910.9风阻系数0.250.290.34整备质量(磅)196427652732载客量255长度(英寸)155.1169.6174.8宽度(英寸)66.6766.777.5货箱容积（立方英尺）16.311.810.1价格（美元）212802045019