混合动力电动汽车传动系统匹配与优化

混合动力电动汽车传动系统匹配与优化论文构成第一章混合动力电动汽车简介第二章混合动力汽车驱动系统方案研究第三章混合动力汽车动力系统参数初步匹配第五章混合动力汽车传动系统参数优化第四章并联式混合动力汽车传动系统的仿真分析第一章混合动力汽车简介随着汽车工业的发展，汽车作为一种代步工具，汽车与我们的生活越来越密不可分。然而，汽车在带给我们生活上的便利的同时，也带来了很多负面影响，如能源危机和环境污染。这成为困扰汽车工业继续发展的主要障碍，于是我们不得不寻找新的替代能源以解决上述问题。在经过多年的努力一种切实可行，且行之有效的替代方案呼之欲出——混合动力电动汽车。根据国际机电委员会下属的电力机动车技术委员会的建议,混合动力电动汽车是指由两种能源或转换器等作驱动能源,其中至少有一种能提供电能的车辆称为混合动力电动汽车。它不仅降低了燃油的消耗而且改善了排放性能，而且技术上实现相对简单。第二章混合动力汽车驱动系统方案研究welcometousethesePowerPointtemplates,NewContentdesign,10yearsexperience目前混合动力电动汽车根据驱动系统配置和组合方式不同,主要分为：串联式、并联式和混联式。综合三种驱动形式利弊，最终选择并联式混合动力电动汽车。第三章并联式混合动力汽车动力系统参数初步匹配整车基本参数与技术要求动力传动系统匹配整车基本参数序号项目参数和指标1整车整备质量（kg）19352最大总质量（kg）24903前轮距（mm）15624长×宽×高（mm）4576×1850×16815轴距(mm)27076车辆迎风面积（m2）2.07滚动阻力系数0.0158风阻系数0.419最小离地间隙(mm)17510接近角（°）14.411离去角（°）16.2512质量分布（%,前/后）58/42技术要求231高速工况油耗小于8.8L/100km,城市工况油耗小于11.3L/100km城市工况UDDS下能够实现纯电动工作模式，并且纯电动续驶里程不少于32km车速在100km/h的最大爬坡度大于7.0%450～100km/h加速时间少于11.2s最高车速大于160km/h1.发动机最大功率满足最大车数：max2max)15.21(36001aaDTeuAuCMgfP满足最大爬坡度：aaDTeuMgAuCMgfP)sin15.21cos(3600122.主减速器速比的确定满足车辆最高行驶速度要求：maxmax377.0areurni为了保证车子在最高车速时，发动机仍能发挥出最大功率，i的选择还应满足：max377.0arepurni动力传动系统匹配3.最小传动比的确定最小传动比可以依据发动机单独驱动车辆时，最高车速的功率平衡点来进行计算，即当最高车速达到100km/h时，此时发动机工作在最大功率点。15.212maxminmaxaDrTeAuCMgfriT所以，)15.21(2maxmaxminaDeTrAuCMgfTri4.最大传动比的确定满足最大爬坡度的要求：15.21cossin2maxmaxaDrTaeAuCMgfMgriT所以，)15.21cossin(2maxmaxaDTerAuCMgMgTri满足附着条件的要求：gMriTrTe1maxmax所以，TeTgMimax1max5.变速器档位数以及各档传动比的确定本文设计变速器档位数为5档，且各档比以等比级数分配。因为应用等比级数分配传动比的变速器在换挡过程中，发动机总是在同一个转速范围内工作，因此驾驶起来就方便多了。其次按等比级数分配传动比的的变速器在换挡过程中可以充分利用发动机提供的功率，提高汽车的动力性。根据以上分析，设计各速比如下表：一挡二挡三挡四挡五挡倒挡3.242.091.481.161.002.786.电机参数匹配(1)发动机在2760～3910r/min的范围内油耗比较低，在3220r/min时达到最低油耗；(2)在此转速范围内发动机功率在63～94KW内变化。在3220r/min时发动机功率为eP=75KW,完全能满足此车正常行驶功率需求；(3)在上述转速范围内，发动机的扭矩基本不变，而且输出最大扭矩；（4）通过上面分析可得：如果发动机在任何工况下都能在上述转速范围内工作，则发动机经济性很好，且动力性也很好。基于上述分析则初步可以确定电动机的功率mP=102-75=27KW。7.超级电容的参数匹配功率的确定mmsPP容量的确定TPEu0auST0auuSPE第四章并联式混合动力汽车传动系统的仿真分析汽车仿真软件ADVISOR的介绍汽车参数的变量定义性能仿真汽车仿真软件ADVISOR的介绍它是基于Matlab/Simnulink平台所开发出来的混合仿真软件，主要可分为前向仿真与后向仿真方法。ADVISOR通过设计者所建立的物理模型，结合各种行驶工况和经过测试的各总成来建立的实际的或研发的HEV模型。汽车参数的变量定义1.车辆模块参数veh_description=’CA6700Vehicle’；%定义汽车描述变量veh_CD=0.41；%定义风阻系数veh_FA=2.0；%定义迎风面积，单位：（m^2）veh_front_wt_frac=0.58；%定义前轴荷占整车质量的百分比veh_wheelbase=2.707；%定义轴距，单位：（m）veh_glider_mass=1935；%定义车辆滑行质量（kg）veh_cargo_mass=2490；%定义最大装载质量（包括乘员），单位：kg2.车轮模块参数wh_radius=0.3322；%定义车轮滚动半径，单位：（m）wh_inertia=40*wh_radius^2/2；%定义轮胎的转动惯量，单位：（kg*m^2）wh_1st_rrc=0.00938；%定义轮胎的滚动主力系数3.电池模块参数ess_min_volts=144；%定义电池的最小电压，单位：（V）ess_max_volts=280；%定义电池的最大电压，单位：（V）ess_module_mun=40；%定义电池的数量ess_module_mass=48；%定义电池的质量，单位：（kg）4.电动机模块参数mc_max_crrnt=380；%定义电动机的最大电流，单位：（A）mc_min_volts=144；%定义电动机的最低工作电压，单位（V）mc_mass=100；%定义电动机的质量，单位：（kg）5.变速器模块参数gb_ratio=[3.242.091.481.161.00]；%定义变速器各档速比gb_gears_num=max(size（gb_ratio）)；%定义变速器档位数gb_mass=60；%定义变速器质量，单位；（kg）fb_ratio=4.218；%定义主减速器速比fb_mass=30；%定义主减速器质量，单位：（kg）6.发动机模块参数Fc_eff=0.4；%发动机的效率Fc_trq_scale=1.04；%发动机的扭矩因子Fc_spd_scale=l；%发动机的速度因子Fc_max_pwr=100；%发动机的峰值功率(kw)Fc_max_trq==320；%发动机的峰值扭矩(N#m)Cs_fc_init_state=0；%发动机初始状态:O表示关闭,1表示开启Cs_min_off_time=90；%发动机重启和上次关闭的最短时间间隔(s)性能仿真选取路况加速度测试选项设置爬坡度测试选项设置仿真结果分析项目仿真值设计值最高车速(km/h)208.3≥160最大爬坡度（%）15.1≥70-100km/h加速时间11.2≤11.2项目仿真值设计值燃油消耗量（L/100km）11≤11.3第五章混合动力汽车传动系统参数优化ADVISOR优化方法介绍传动系统的参数优化ADVISOR优化方法介绍综合考虑本设计前文应用ADVISOR2002软件的效果,决定还是应用ADVISOR2002软件提供的(Auto-size)自动优化方法,Auto-size提供了两种优化方法AutosizeusingMatlab和AutosizeusingVisualDOC。其中，AutosizeusingMatlab使用中分原理和Matlab内部逻辑确定可接受的关键零部件参数范围，而AutosizeusingVisualDOC使用VisualDOC优化软件得到需要的关键零部件参数进行参数优化。在此，本人将分别应用两种优化方法对参数进行优化，完成发动机功率、电动机功率、发电机功率和电池个数等参数的合理匹配。软件实现参数优化的流程如图所示AutosizeusingMatlab优化设置AutosizeusingVisualDOC优化设置参数名称具体数值速度100km/h坡度下限7%坡度上限30%初始SOC0.7最小SOC0.4系统能量使用发动机+电池爬坡性能约束加速性能约束参数名称具体数值换挡持续时间0.2s系统能量使用发动机+电池初始SOC0.70～100km/h11.2s64.5～100km/h5.3s0～160km/h24s最高车速160km/hAutosizeusingMatlab优化过程曲线AutosizeusingVisualDOC优化过程曲线AutosizeusingMatlab仿真结果AutosizeusingVisualDOC仿真结果整车仿真结果分析优化项目理论设计AutosizeusingMatlab优化结果AutosizeusingVisualDOC优化结果电池数量302132发动机最大功率(kw)1028575电动机最大功率(kw)273541最大爬坡度(%)15.19.27最高车速(km/h)208.3181.2166.6百公里加速时间(s)11.215.59.4燃油消耗(L/100km)119.97尾气排放(g/kw.h)CO0.8440.4220.358HC3.1324.3061.575NOx0.4410.3860.298PM000谢谢！