RL6460混合动力微型客车总布置设计【汽车类】【3张CAD图纸】【优秀】

RL6460混合动力微型客车总布置设计

41页 20000字数+说明书+任务书+开题报告+3张CAD图纸【详情如下】

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摘    要

　　　本设计是油-电式混合动力微型客车的总体设计。主要是设计一款低油耗、低排放的节能环保微型客车。面对目前微型客车的市场状况，展开混合动力微型客车的战略设计，对提升微型客车企业的竞争力有着十分重要的意义；也是对日益严峻的环境问题做出了改善。

　　　本设计对混合动力汽车动力系统的结构和工作原理进行了研究，研究了整车工作的传动系统，底盘以及车身的总体配合关系，按其结构和原理确定了油-电混合动力微型客车的总体结构和总体方案，并进行混合动力系统中的驱动系统、辅助动力系统和电池组等部分的设计计算和选型；完成驱动系统的部件选择和参数匹配；研究了制动能量的回收和利用。文中从整体上阐述了混合动力汽车的工作原理及其控制策略。在原车基础上完成了混合动力汽车动力系统的设计。进行动力性与经济性的验算，并与原有微型客车进行比较，验证混合动力各参数选择的合理性和混合动力的优越性。

关键词：混合动力；混合动力客车；驱动系统；参数匹配；控制策略

ABSTRACT

　　　The content is designed general design of oil-electric hybrid microbus．Mainly design of a low oil consumption, low emission of energy conservation and environmental protection miniature passenger cars. Faced with a mini bus on the market situation, hybrid miniature buses to ascend the strategic design, mini bus the competition ability of the enterprise has a very important significance; Also to the increasingly serious environmental problem made improvement.

　　　This design for hybrid cars power system structure and working principle of a study, work the vehicle driving system and the overall coordination body chassis and according to its structure and the relationship between the principle, determine the oil - electric hybrid mini bus the general structure and the overall plan and make hybrid system of drive systems, auxiliary power system and the part such as design and calculation of the battery and the choice; Complete driving system component selection and matching parameters; Research the braking energy and recycling. This paper expounded from whole hybrid car on the working principle and control strategy. Based on the original car completed a hybrid car dynamic system design. The dynamic performance and efficiency are checked, and compared with the original mini bus, validation hybrid each parameter selection of rationality and the hybrid's superiority.

Key words:  HEV；Hybrid Electric Bus；Driving System；Parameter Matching；Control Strategy

目    录

摘    要I

ABSTRACTII

目    录1

第1章  绪  论1

1.1课题研究的目的和意义1

1.2 混合动力汽车概述1

1.3混合动力汽车的现状及发展趋势2

1.3.1国内混合动力汽车的发展现状2

1.4 研究的基本内容和拟解决的主要问题4

1.4.1论文主要研究内容4

1.4.2  拟解决的主要问题4

第2章 汽车总体设计5

2.1课题设计的任务5

2.2汽车形式的选择5

2.2.1轴数选择5

2.2.2驱动形式5

2.2.3布置形式5

2.3汽车主要参数的选择6

2.3.1汽车主要尺寸的确定6

2.3.2汽车质量参数的确定7

2.4汽车的总体布置8

2.4.1汽车整车布置的基准线8

2.4.2汽车各部件的布置8

2.5本章小结10

第3章   混合动力系统控制策略11

3.1控制目标11

3.2总体控制方案11

3.3整车启动工况控制策略11

3.4驱动行驶工况控制策略12

3.4.1低速小负荷行驶工况12

3.4.2中速中负荷行驶工况13

3.4.3加速和高速行驶工况15

3.4.4减速制动工况控制策略16

3.5本章小结16

第4章 混合动力驱动系统的总体设计17

4.1混合动力驱动系统的基本结构和工作原理17

4.1.1常规串联式HEV驱动系统17

4.1.2常规并联式HEV驱动系统18

4.1.3常规混联式HEV驱动系统19

4.2混和动力驱动系统总体设计20

4.2.1驱动系统结构的确定20

4.2.2电能分配机构的选择20

4.3各部件选择21

4.3.1电机参数的选择21

4.3.2电池的选择25

4.4本章小结27

第5章 整车性能分析28

5.1整车动力性分析28

5.4 本章小结33

结    论34

参考文献35

致  谢37

附    录38

表2.1  整车参数定义

外形尺寸(mm)　　　　　　461016931855

满载质量(kg)1950

装备质量(kg)1300

轴距(mm)2700

轮距(前/后)(mm)1456/1446

发动机型号CAC-SQR480

传动效率0.912

驱动桥速比5.125

最小转弯直径(m)10.9

最大爬坡度(%)30

车轮滚动半径(m)182/70R14 0.2

　　　由表2.1提出本课题动力系统设计目标为：

最高车速大于等于141km/h；

最大爬坡度大于等于30%；

0～50km/h加速时间小行于等20s。

一、设计（论文）目的、意义

　　　混合动力汽车（Hybrid Electrical Vehicle, 简称HEV) 是指同时装备两种动力来源——热动力源（由传统的汽油机或者柴油机产生）与电动力源（电池与电动机）的汽车。通过在混合动力汽车上使用电机，使得动力系统可以按照整车的实际运行工况要求灵活调控，而发动机保持在综合性能最佳的区域内工作，从而降低油耗与排放。

　　　本课题的选择充分考虑了研究课题对汽车车辆工程专业学生学习和工作的指导作用，对本课题的研究能够使学生了解专用汽车改装设计方法，通过本课题的研究学生可以完成理论课程的实践总结，获得一定的工程设计工作方法。

二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）

　　　进行一种油电混合动力微型客车的总体设计；面向小批量生产；

　　　进行混合动力汽车动力系统的研究，进行整车原形车（微型客车）的选择（推荐开瑞优翼1.6MT），进行混合动力系统中的驱动系统、辅助动力系统和电池组等部分的设计计算和选型，研究制动能量的回收和利用。

　　　要求：确定整车参数（重点混合动力系统）、完成总布置设计；不进行总成部件的详细设计；未详述指标和要求按“汽车设计”。

　　　对整车参数计算仿真分析；以验证所完成的总体设计满足设计任务书的要求。

　　　要求整车性能满足国标要求；性能指标优于开瑞优翼1.6MT。

2.5本章小结

　　　本章介绍研究课题所需要选用的汽车车型，汽车整体设计的相关理论知识和汽车设计标准规范。阐述了汽车总体设计中主要总成部件的选取规范、，以及有关汽车节能技术的简要知识点，其中详细描述了汽车的主要参数以及在总体布置时应重点注意的事项，为后续进行混合动力驱动系统的总体设计奠定了基础。

1.1课题研究的目的和意义

　　　随着全球汽车工业的迅猛发展，石油资源供应的日趋紧张，节能与环保成为当今全球汽车工业发展的两大主题。世界各国积极寻求代用燃料或者减少燃油的消耗量，大力开发新型节能环保汽车。在太阳能、电能等替代能源真正进入实用阶段之前随着我国汽车保有量的增加， 石油短缺问题日益突出，预计到2020年，我国石油总需求量的60%需要进口。在我国推广使用混合动力汽车，可在一定程度上缓解石油供求的矛盾，节约大量外汇，这对于保持我国能源安全具有重要的战略意义。同时可大幅度降低汽车尾气排放，减少汽车对大气环境的污染。同时也可带动其他相关产业的发展。混合动力汽车因其低油耗、低排放的优势越来越受到人们的关注。

　　　面对日趋严重的资源短缺与环境恶化，人们对汽车所带来了能源消耗、环境污染等诸多负面影响也越来越重视了。显然电动汽车是替代当前燃油汽车的最佳解决方法，虽然人们普遍认为未来是电动汽车的天下，但是目前的电池技术阻碍了电动汽车的推广与应用。由于蓄电池的能量密度与汽油相比差上百倍，远未达到人们要求的数值，专家估计10年内电动汽车还无法取代燃油发动机汽车(除非燃料电池技术有重大突破)。

　　　因无法在短时间内解决电动汽车所面临的实用化与商品化的现实问题，一种兼具传统燃油汽车和纯电动汽车优点的混合动力汽车应运而生，混合动力电动汽车采用发动机和电机两套动力驱动系统，既继承了纯电动车辆作为“绿色汽车”节约能源和超低排放的优点，又弥补了纯电动车辆续驶里程不足的缺点。混合动力汽车的两种动力源在不同的行驶状态(如起步、低中速、高速、匀速、加速、减速或者制动等)下分别工作，或者一起工作。通过这种组合可以减少燃油消耗和尾气排放，从而实现省油和环保的目的。由于能量利用率由原来的60％～70％提高到95％以上，汽车的热效率可提高10％以上，废气排放可改善30％以上。然而混合动力电动汽车的结构及控制问题与普通的燃油汽车相比却要复杂的多，很多关键技术仍未得到解决。尤其是发动机、电动机、电池三者之间的能量转换关系的控制、协调与管理技术，即如何使混合动力汽车在不同的运行工况下，能够最大限度的发挥三个能量源各自的优势，对于整车而言十分重要、也十分难于突破。

1.2 混合动力汽车概述

　　　 混合动力汽车（Hybrid Electrical Vehicle, 简称HEV) 是指同时装备两种动力来源——热动力源（由传统的汽油机或者柴油机产生）与电动力源（电池与电动机）的汽车。通过在混合动力汽车上使用电机，使得动力系统可以按照整车的实际运行工况要求灵活调控，而发动机保持在综合性能最佳的区域内工作，从而降低油耗与排放。

　　　纯电动汽车（Electric Vehicle ,EV）是取代传统内燃机汽车、满足零排放的最终选择，但是目前电池的能量密度、充电时间、价格、寿命等问题仍未得到理想的解决，从而限制了纯电动汽车的发展。近年来燃料电池汽车发展十分迅速，但在成本、氢能源的制备等方面仍存在一些急需解决的问题。在这种环境下，融合内燃机汽车和电动汽车优点的混合动力汽车异军突起，成为解决排污和能源问题最具有现实意义的途径之一。

1.3混合动力汽车的现状及发展趋势

1.3.1国内混合动力汽车的发展现状

　　　 1999年，清华大学与厦门金龙联合汽车工业有限公司合作研制成功国内第一辆混合动力轻型客车。2001年9月，科技部在“十五”“863”计划中，特别设立了电动汽车重大专项。自公开招标以来，各分类项目已由一汽集团、东风集团、上汽集团、中通客车、清华大学和同济大学等汽车企业和科研院校承担。2003年11月，东风混合动力公交车就已走出实验室，6辆样车在武汉510路公交线路投放使用，与传统燃油公交车展开“插花”运营。

　　　2005年12月3日，国内首条混合动力公交专线----599绿色专线在武汉开通，投入了12辆油一电混合动力公交车。2006年4月9日，中通客车第一辆混合动力客车成功下线，受到国家主管部委领导、客车行业和社会各界的广泛关注和高度评价，并于2006年12月获得2项国家“十一五"“863”计划节能与新能源汽车重大专项。除油一电混合动力客车外，北京嘉捷博大、上海交大神舟开发的液压混合动力城市客车，以及正在德国试运行的电一电混合动力中型客Gulliver U520 ESP则属于新型混合动力客车。

　　　北京2008年奥运会的口号是“绿色奥运，科技奥运，人文奥运”。为此，北京市政府计划从2007年10月起先期投入10辆12m低地板混合动力城市客车开展示范运行。该示范工程是为奥运会之前批量投放混合动力客车运营的前奏，吸引了宇通、中通、金龙、一汽、东风、福田、京华等14家客车厂商参与竞争。6月26日，示范项目招标工作最后开标，中通客车、郑州宇通、厦门金龙、东风电动及京华客车同时中标。

　　　目前我国各大汽车集团都在进行混合动力电动汽车研发，多数以混合动力电动客车为主，这种研发方向符合我国国情，有利于我国电动汽车的研究发展。 一汽研发的红旗HQ3将于2006年投产；东风集团的混合动力公交车已于2005年7月完成最终产品定型样车试验并通过验收；长安集团具有完全自主知识产权的羚羊混合电动车已产出样车，其装备混合动力技术的长安CV9已经下线；奇瑞集团成立了国家节能环保汽车工程技术研究中心，将在2006年下半年重点推出第一自主品牌真正意义上的混合动力车，代号为“BSG”的混合动力车；吉利集团旗下的上海华普汽车已与同济大学汽车学院签署合作协议，预计3年内完成混合动力轿车商业化生产；深圳五洲龙汽车有限公司也表示，中国规模最大、投放车辆最多的混合动力示范运营线路即将在深圳市龙岗区开通。而广州本田更是紧跟丰田的步伐，于2006年中下旬推出国产雅阁混合动力车。上汽集团与通用签署协议，将联手开发混合动力轿车和公交客车。来自中兴汽车的消息，中兴汽车与美国在“汽车混合动力技术、转子发动机技术及飞行汽车技术”等方面有着雄厚的技术实力的梅尔莱普顿集团签订了合作意向书，正式介入“油汽混合动力技术”领域。与此同时，新能源汽车作为未来汽车的主要发展方向，国家一向给予支持和鼓励。如《汽车产业发展政策》、《“十一五”汽车产业发展规划》等政策和文件都鼓励清洁汽车、代用燃料及汽车节油技术的发展。

1.3.2混合动力汽车的发展趋势

　　　 当前，混合动力汽车的研究与开发已在世界范围内由点向面地扩散，发展相当迅速。发达国家的许多研究成果已经走出实验室，并开始进入市场，如丰田的混合动力汽车已经形成小规模批量生产。许多发展中国家也已开始筹集资金，组织科研力量进行可行性论证和关键技术的攻关。

　　　 混合动力汽车相对于电动汽车和代用燃料汽车的优势使其具有良好的商业前景。据专家研究，混合动力汽车的生命周期至少有30年，若考虑使用清洁燃料，其前景则更为广阔。在当前电动汽车的成本和电池等技术难以取得重大突破的时期，开发混合动力汽车有利于解决环境、能源等可持续发展战略所需解决的紧迫问题。

　　　中国汽车界和科技界曾对电动车的开发情有独钟，主要出于如下考虑：传统汽车中国比发达国家晚了几十年；而电动车全世界还没有大突破，我们现在开始研究，与发达国家站在同一起跑线上，完全可能后来者居上。但是这种“抄近道儿”的傻聪明终于随着美、日汽车业宣布放弃电动车的研发而走进死胡同。应该说，中国汽车业的发展思路应该转移到务实而量力而行的方向了。氢动力燃料电池车，是一项必须关注的前沿技术，但仅仅是“关注”即可。而混合动力车的研发倒应该是当务之急。一是混合动力车并非什么远在天边的高科技，又有成熟的商品化车型可借鉴。二是混合动力车特别适合中国大城市交通普遍拥堵，汽车频繁制动的国情，节能治污的效果可以发挥到极致。

　　　其实，如果中国的油价继续攀升或实行燃油税，道路拥堵又难以根本改善，市场的混合动力车的需求就会非常迫切。合资生产或者进口混合动力车，估计很快就会被精明的生产商或经销商提到议事日程。混合动力车将是中国车市的新商机。总的来说，混合动力汽车的研究和研发仍处于起步阶段，其关键技术(如电池系统、传动总成系统)还有待改进和创新，成本有待进一步降低，性能也有待提高，这样才能满足替代传统燃油汽车的技术与市场化需求。

1.4 研究的基本内容和拟解决的主要问题

1.4.1论文主要研究内容

　　　（1）客观分析混合动力微型客车采用各种驱动型式时的优劣，确定动力总成的结构方案；

　　　（2）系统研究混联式混合动力总成及其应用；

　　　（3）根据混联式混合动力驱动方式，对动力系统参数进行设计，完成混联式混合动力系统部件选型及其匹配；

　　　（4）制定适合微型客车的混合动力汽车控制策略。

1.4.2  拟解决的主要问题

　　　（1）进行动力分配装置的研究。

　　　（2）选取具备高比能量和高比功率，经济实用的电池。

　　　（3）混合动力系统结构复杂，制造成本高，维修比较困难，售价相对较高。

　　　第2章 汽车总体设计

2.1课题设计的任务

　　　本课题是进行一种油电混合动力微型客车的总体设计，主要是面向小批量生产，选取RL6460为研究对象,本课题的选择充分考虑了研究课题对学习和工作的指导作用，对本课题的研究争取能够了解汽车设计方法，通过对本课题的研究，完成理论课程的实践总结，获得一定的工程设计工作方法。

2.2汽车形式的选择

2.2.1轴数选择

　　　汽车可以有两轴、三轴、四轴甚至更多的轴数。影响选取轴数的因素主要有汽车的总质量、道路法规对轴载质量的限制和轮胎的负荷能力以及汽车的构造等。

　　　包括乘用车以及汽车总质量小于19t的公路运输车辆和轴荷不受道路、桥梁限制的不在公路上行驶的车辆，均采用结构简单。制造成本低廉的两轴方案。本次设计选择两轴式。

2.2.2驱动形式

　　　汽车驱动形式主要有4×2、4×4、6×2、6×4、6×6、8×4、8×8等，其中前一位数字表示汽车车轮总数，后一位数字表示驱动轮数。汽车的用途、总质量和对车辆通过性的要求等 ，是影响选取驱动形式的主要因素。增加驱动轮数能够提高汽车的通过能力，驱动轮数越多，汽车的结构越复杂，整备质量和制造成本也随之增加，同时也使汽车的总体布置工作变得困难。乘用车和总质量小一些的商用车，多采用结构简单、制造成本低的4×2形式。

　　　本课题研究的设想是将原车的4×2改装成4×4的驱动形式，增驱动轮数可以提高汽车的通过能力越强，后轮改为驱动轮，其还有制动能量回收的功效，可以达到节能能耗的目的。

2.2.3布置形式

　　　 根据发动机的位置不同，其布置形式有三种：发动机前置后桥驱动，发动机中置后桥驱动，发动机后置后桥驱动。通过调研分析，发现采取发动机前置，轴荷分配合理，因而有利于提高轮胎的使用寿命，其动力总成操纵机构简单，发动机出现故障时驾驶员容易发现，这种底盘通用性强，有利于配件的供应和维修工作，但其前侧重量较大，容量发生危险，稳定性不高，将电池布置在车的后部，可以平衡车重，增加汽车的稳定性，提高安全性。本车型所采用的布置形式为前置前驱。

2.3汽车主要参数的选择

2.3.1汽车主要尺寸的确定

　　　1、汽车外廓尺寸

　　　汽车的长、宽、高被称为外廓尺寸。在公路和市内行驶的汽车最大外廓尺寸受有关法规限制不能随意确定，影响确定汽车外廓尺寸的因素除法规和汽车的用途以外，还有载客量或装载质量及涵洞和桥梁等道路尺寸条件。汽车长度尺寸小些不仅可以减少行驶期间需要占用的道路长度，同时还可以增加车流密度，在停车时占用的停车场面积也小。除些之外，汽车的整备质量相应减少，这对提高比功率、比转矩和燃油经济性有利。

　　　根据GB1589－1989汽车外廓尺寸限界规定如下：货车、整体式客车总长不应超过12m；不包括后视镜，汽车宽不超过2.5m，空载、项窗关闭状态下，汽车高不超过4m；后视镜等单侧外伸量不得超过最大宽度处250mm，顶窗、换气装置开启时不得超出车高300mm。

　　　乘用车总长La是轴距是前悬LF和后悬LR之和，其值在 0.52～0.66之间，发动机前置前轮驱动汽车的C值为0.62～0.66之间，发动机后置后轮驱动汽车的C值约为0.52～0.56。

　　　文中介绍一种混合动力微型客车的总体设计，设计中进行了调研分析、学习了混合动力系统原理，进行了RL6460型混合动力微型客车的方案设计。在此次设计中对混合动力系统匹配与整车控制策略和整车性能进行了分析研究，文中完成的工作可以概括为以下几个方面：

　　　（1）以一种市售的微型客车为基础，进行了总体设计，选定4×4的驱动方式，其中保留原车FF驱动方案，增加电力驱动系统，形成四轮驱动微客。

　　　（2）选取了比亚迪H-D10Ah镍氢电池为混合动力系统电池，其优点在于高速放电能力强、功率密度大、耐过充过放、使用安全、相对便宜而且寿命较长。

　　　（3）选取了泰安泰山30kw交流感应电动机，其优点在于负载特性优异，低俗性能好，启动转矩大，启动电流小，适应电动车频繁启动的需要，节省电能；电机及驱动器采用风冷或水冷，温度低，免维护、可靠性高，电机寿命长；一机两用，节省空间节省投资，可靠性高。

　　　（4）进行了混合动力系统的研究，基于车型特点、行驶工况、各种驱动系统的优缺点确定了较优的混合动力驱动系统。

　　　（5）对整车性能的分析可见混合动力RL6460微型客车整车性能中动力性、经济性等方面超过了原设计参考车型。

　　　论文所存在的不足以及进一步的优化：论文从应用的角度，讨论了混合动力驱动系统的相关设计与选型，虽然做出了一些成果，但由于个人能力和时间有限，系统仅仅是在整车匹配的角度进行了一个尝试，离最后的实用化、产品化还有一段距离。总结以上工作，可以在以下方面进一步优化本设计：

　　　（1）选用更先进合理的驱动方案和部件，提高整车的工作的可靠性，提高整车的性能。

　　　（2）汽车的动力性，经济性虽然得到了满足，但是在工作的可靠性和操纵性能上仍然有需要改进的地方。

　　　（3）随着汽车技术的提高，在电池及电机的选取和匹配上，仍有很大的改进空间。

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