（机械工程专业论文）混合动力公交车机械式自动变速箱研究.pdf

p丫，“，。 i i l l ll li ti ii llui i e li ii y 18110 7 7 保密2 年 删蹴慨砌幻 r e s e a r c ho nt h ea u t o m a t e dm e c h a n i c a i t r a n s m i s s i o na p p l i e dt oh y b r i d o n a p pe dy b r i d e l e c t r i c a ib u s d e p a r t m e n t ：s c h o o lo f m e c h a n i c a le n g i n e e r i n g d i s c i p l i n e ：m e c h a n i c a le n g i n e e r i n g s u p e r v i s o r ：p r o f h a i - ji a n gl i u 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名：萄君 砷年亏月，彳日 lj “ f 同济大学学位论文原创性声明 小人郧暇m 小所呈交的。学位沦义，足本人在导帅指导卜，进行 研7 ei ：作所取i ，j 成果。除义- ii 已终汴1 1 月引川的内容外，小学位沦义 的研究成果小包含仃f l i j 他人创作的、已公歼发农或青没有公丌发表的 作，u l 的内容。对小论义所涉及的形f 究i ：作做贡献的其他个人和集 体，均已在义tl1 以1 1 月确力式标1 1 月。小。位沦文原创性声明的法律责任 山小人承担。 学位沦义f 1 ；者掺礼：白罨 2 哆年岁j j ，杏f | 摘婴 摘要 i e 巧i 数量的l i 盗增加，燃油汽4 , t i p - 放造成空气质量的益恶化，以及石油 资源的渐趋阪乏，使得丌发低排放、低 t i t l e 的混合动力汽车成为当今汽车发展 的紧迫f 【务。机械i ，j 动，叟速器( a u t o m a t e dm e c h a n i c a lt r a n s m i s s i o n ，简称a m t ) 以j 独特的优铬，成为jj ：发混合动力汽1 ：竹选的变速器。 化) ( , f d i 合动，j ，i i - 年t la m t 的发腱进i j ：允分调研的螭础上，分析了某混合 动j 公交1 i 的总体纳 ：；= j 髟i = 及拟动力案，分析了电控机械式臼动变速器( a m t ) 符种执 j - 机构f l jq ：i ：t i ，设计了。种新j 弘i ，i 动变速执行机构。提出了种【l jn 流 f 【! 机5 1 4 动，采t ji u 打i 液胍7e 助力的离介器执ij ：机构，丌发用re q 6 11o h e v 混 合z 以j 公变1 i 的离合器执f j - 机构。该机构川液爪控制气动j 7 j 4 门，借川憋乍已有 f i 帅托7e 简的7ejl 矗扼小分离离合器总成刈i u 机助：笨的要求，i i j 其分离行j 1 = 罕1j t 液爪 控f 叭兜服了7e 动 泶纵f ，7ejk 雄以控：川i ，j 缺一i 。i 叫时办i h f 克服了以i t 令r 乜操 纵t f - 控制 瞍f i 足和刈i u 机j 力：钙喽水较人( j 亡j c 对于f 米的公交午匹配的离合 器总成所需分离力虹人，对f 乜机功率要求史- 渐) 的缺点，另一方l f l i 克服了以往液 胍操纵l | j 采j jt ：玎爪油，j e 液瓜执ij 二几件为防j l ：漏油，加t 精度要求较高，需要 多个【l 磁阀，还嘤仃汕采、藩爪器等外设备，成本较高、需要的安装窄m 人， 以潲：难度人的缺点。捉j f 设计了种二二l u 机自动变速换档机构，取消选档i 乜 机，采片j ：i f u 机分! f j l j 控制一倒档、一：二i 档和 j u “档的换档动作。该机构的优点 足：珥义消选 = i j 过样，也就耳义消了选梢i u 机响应和动作时问，缩矩换档时i 、 j ，同 州也缩矢! j 了汽1 ：运fj ：过程t ，换档m ，k ，t - 的动力中断时i 日j ，使换档冲：旨减小， 捉t j 五了1 顺惟科j 乘泌的乘啦舒适悱，改浑了换梢品质。 n ；与f 0 统 ，i l i 眦装a m t 的控：| j i j 系统乡。i b jj ； i 理进 r 比较的基础i ：，提f i j 了混 合动j j f f ( t - 1 t ja m t 的p l j , r t - 0 系统结构坞洲! 及十| 1 应的控制程序流程。完成了相心的 a m tf f j - t , t t , h ：机构的乃窠比较和谈汁，j ：从换梢品质角度，研究了优化换档 质 的厅法。 试验表i i j ，辏j 二捉的控：i j | j 系统当i 构j ；j i p l ! 及相j 逦的控制程序流程丌发的 a m t 能够满足整4 - ：r 能要求，并得剑幽家”8 6 3 计划”项目评委会的认可。 关键词：电控机械式自动变速器，电控液j 压气助力，三电机，执行机构， 混合动力公交牟 ， ： i 山，p，一 k，il k f ， ab s t r a c t a b s t r a c t 。 w i t ht h ei n c r e a s i n go ft h ea m o u n to ft h ev e h i c l e ，t h ew o r s eo ft h eq u a l i t yo ft h e a i ra n dt h ed e c r e a s i n go ft h eo i lr e s o u r c ed a yb yd a y ，i ti sau r g e n tt a s kt o d e v e l o p l o w e r - p o l lu t i o na n dl o w e r - f u e l h y b r i de l e c t r i c a lv e h i c l e a u t o m a t e dm e c h a n i c a l t r a n s m i s s i o nb e c o m e st h ef i r s tc h o i c ea si t s e s p e c i a la d v a n t a g e b a s e do nt h es u l t i c i e n tr e s e a r c ho ft h ed e v e l o p m e n to ft h eh y b r i de l e c t r i c a l v e h i c l ea n dt h ea u t o m a t e dm e c h a n i c a lt r a n s m i s s i o n ，i ta n a l y s e st h et o t a ls t r u c t u r e f o r ma n dt h ed r i v i n gf o r mo fo n ek i n do fh y b r i de l e c t r i c a lb u s ，a n di n v e s t i g a t e st h e f e a t u r e so fh e va n dt h ed i f f e r e n ta c t u a t o r si na m t t h e nan e wa c t u a t o ro f a u t o m a t i c m e c h a n i c a lt r a n s m i s s i o ni sp r e s e n t e d b a s e do nd o m e s t i ct e c h n o l o g ya n d o v e r s e a s a n e wd i r e c tm o t o rd r i v e n e l e c t r i cc o n t r o l - - h y d r oa i rc l u t c ha c t u a t o ri s p r e s e n t e da n d m o u n t e do n e q 6 1 10 he vh y b r i dc i t yb u s 。p o w e r e db yh i g hp r e s s u r ef r o mt h ea i r r e s e r v o i r t h ea c t u a t o rc a nu s eas m a l lm o t o rt or e l e a s et h ec l u t c h ；w i t hh y d r a u l i c c o n t r o - l i e da i rv a lv e s i to v e r c o m e st h ec o n t r 0 1 d i f f i c u l ti nt r a d i t i o n a lp n e u m a t i c s y s t e m s a n do v e r c o m e st h ei n - e x a c t n e s sa n dt h e r e q u i r e m e n to fab i g g e rm o t o r ( e s p e c i a l l 3 o rt h o s em o u n t e di nb u sl e n g t hm o r et h a n11m e t e r s ) a n dm o r e i tn e e d n ot o oh i g hp r e s s u r ei no i ls y s t e m ，a n dt h e ns a v e st h ea u x i l i a r ye q u i p m e n t s u c ha s o i lp u m p sa n dr e s e r v o i r a n dl o w e r st h er e q u i r e m e n tf o rh i g hp r e c i s i o ni n m a c h i n i n g h y d r a u l i cc o m p o n e n t sa n dm o r es o l e n o i d - v a l v e s i ns h o r t ，i ts a v e sc o s ta n ds p a c e , l o w e rt h es t a n d a r do fl a y o u t i n g f u r t h e r m o r e ，at h r e e m o t o r sg e a r b o xs h i f ta c t u a t o ri s p u tf o r w a r d r e m o v i n gt h es e l e c t i n gm o t o r t h es h i f ta c t u a t o rh a st h r e es h i f t i n g m o t o r sd r i v i n gt h eg e a r15 - r e v e r s e ，g e a r 2 ”d - 3 。d ，a n dg e a r4 t h 5 h ，r e s p e c t i v e l y w i t h o u tt h es h i f ts e l e c t i n g ，t h ec y c l et i m eo fs e l e c t i n gi ss a v e d ；t h ew h o l es h i f t i n g c y c l et i m ei ss h o r t e n ：t h e ns h o r t st h eb r e a k - d o w nt i m ei nt h ep o w e rt r a n s m i s s i o n t h e a c t u a t o rs h o w sm u c ha d - v a n t a g ei nf a s t - r e s p o n d e n c ea n d c o m f o r t n e s s i m p r o v e st h e s h i f tq u a l i t y w i t ht h eb a s eo fc o m p a r i n gi tw i t ht r a d i t i o n a lv e h i c l e ，i td e s c r i b e st h ec o n t r ( ，l l i n 址 s 7 s l e n ls t r u c t u r et h e o l ) a n dp r o c e s s i tf i n i s h e st h ec o m p a r ea n dd e s i g n i n go ft h e 一 垒! ! ! 竺! i m p l e m e n tm a c h i n e ，a n db a s e do ns h if t i n gq u a l i t y ，i td i s c u s s e si nd e t a i lt h em e t h o d ， w h i c hc a nb eu s e dt om a k et h es h i f t i n gq u a l i t yb e t t e r i ti n d i c a t e sb ye x p e r i m e n it h a tt h ea u t o m a t e dm e c h a n i c a lt r a n s m i s s i o nb a s e do n t h et h e o r ya n dt h ep r o c e s sc a ns u p p l yan e e dt ot h ev e h i c l ef u n c t i o n i tg e t sa g r e e m e n t f r o mn a t i o n a l ”8 6 3p l a n p r o j e c tc o m m i t t e e k e yw o r d s ：a m i - ，e l e c t r i cc o n t r o l - - h y d r oa i ra i d i n g ，t h r e em o t o r s ，a c t u a t o r ， h y b r i db u s 卜 j k 一 目录 第1 薛绪论1 1 11 ! ：【j 签l 1 2 溉合动力 7 c l i 简介及内外发腱状况2 1 3a 1 tf i ，j 发j 2 芝及ii i i 内夕l i j f 岁i = 【i i ! 5 1 4 研究1 i 婴1 人j 棒7 第2 t 混合动力总体析j 置力案9 2 1 概j 盛9 2 2 混合动j i ( l i 赎掣椎i 胃9 2 3 混合动力总成发腱j 典型结构1 1 2 4 混合动j 弃j - ：l 氐髓析j 霄总休方案1 4 2 5 混合动力客l i 底蕊动力总成系统的数学模型1 5 2 6 本f “p 小纠i 1 8 第3 蕊传统f u 控机械式自动变速箱( a m t ) 执行机构典型结构与分析 ： 1 概j 盛19 ：；2 离合u i u t i i 儿 j1u z 力执ij ：机构：2 0 ： ： 变速器的i 【! z 饥执 j ：机构；2 1 ： 4 本啦小结- ，2 ：j 第4 尊a m t 执 亍机构的改t f 。2 ，1 4 1 1 ! ：【述，：1 4 2 离合器执ij ：机构的”发：! ，：再 4 3 换档执ij ：机构的f ：发：j i v 口求 4 l 本专t ，j 、绍i 1 2 第5 章a m t 控带0 策略研究4 3 5 1 概述1 3 5 2 混合动力能f l 管删控：剐策略：4 3 5 3a m l 控制系统流程4 8 5 4a m t 的结f ，j 形j j 4 9 5 5a m t 换档 质控制4 9 5 6 本。q 。t d , f 7 i 6 l 第6 葶换档策略与试验结果6 5 6 1 概j 签6 5 6 2 经济。r 仁换档过氍6 5 6 ：j 动力。陀换 = i i 过程6 9 6 l 试州i i 、结果分析7 1 6 5 憋f i 委托。f ，l ：能试验7 2 6 6 小錾小结7 ： 第7 錾总结与展单：7 4 7 1 全文总结7 4 7 2 研究腱! 7 5 致谢7 7 参考文献，：，? 7 8 个人简历在读； ；| j 问发表的。学术论义与研究成果8 u v 产 -、；，k 第1 錾绪论 1 1概述 第1 章绪论 1 1 1 课题来源 1 1 1 4 家i ：玎于是术f i f 究发腱汁划( “ 6 ：3 计划”) 课题任务合同书：“混合 动力客i ：丌发”课题。 2 力：j x l ，( 1 i 公d 。币：人r 饯o 项iii l 戈0 。 1 1 2 课题的提出 当今世界y ( ， i 的保仃疑达到了6 7 亿多辆，并且还在以每年几千万辆 的速度增长。 ，c1 i 数b = 的不断增加、燃油汽车排放所造成宅气质量的r 益 恶化、以及( i 油资源的渐趋匮乏，使得j ：发低排放、低油耗的新型汽车成 为今1 l j = 界 ，e ，l i 发j 琏的紧迫任务。虽然发动机的电控技术( 燃油喷射、点 火i 寸、怠速 急定、废7e 循环等l 乜了控制) 和三元催化等排气净化技术的 应j 1 j ，使汽牟的排放和油耗已f 降剑了很低的程度，但还足末能从根本 i ：解决y ( 1 i 排污和能源问题l ij 。此毗界各国汽车工、i k 巨头们都住致力于 j e 它消沾燃料 e ，i i 、人能汽 i 和纯i u 动，| i 等相关车辆的研究和丌发，以 求学抛术米汽 i 的l i 动权。 j ：乜动y ( 4 - ( e l e c t r i c a lv e h i c l e ，- 衙称e v ) 在使川中可实现零排放， j j 允分利川煤炭、水力等j e 它小彳i 汕资源，冈此，无疑足解决问题的最有 效途径。f f 足，现仃的人能、纯l 【l 动4 - 尤沦从经济上考虑，还足从实用 程度卜考虑，都还没仃达到实j 1 j 的阶段，目f j i 仍处于概念性丌发的阶段。 i u 池的能：l 密度f i 够l 岛、电池技术的f i 成熟，导致电动车的充电续驶q j 程 f i 够长，这已成为f u 动乍产业化的瓶颁。箍于此，融合内燃机汽i 和f 乜动 ，( ，l i 优点的混合动j ( 乍( h y b r i de l e c t r i c a lv e h i c l e ，简称h e v ) 异覃突 起，住：界范内成为新j 弘y ( 4 - jj ：发的热点。混合动力r 乜动汽4 讣日u 寸j 仃 卜 。 王 - o - 第1 章绪论 巾机和发动机等多能源驱动，其优点是续驶咀程长，动力性好，排放优良， 证在成为各罔t 攻方向和商品化的潮流1 2 1 。我国政府也积极支持混合动力 汽牟的研究丌发二【：作，并将混合动力汽乍的研发纳入了国家“8 6 3 计划” 和家“。f 。血”舰划。东风汽1 ：公司作为国家“8 6 3 计划”中混合动力客 车的i j 要研发部i 、j ，承担起了某一混合动力客车的主要研发工作。 为了适应混合动力汽车多能源驱动的自动耦合，为了满足混合动力汽 牟适j 澎不同运动工况的 j ：驶要求，进向提高整车的经济性、动力性，改善 排放品质，那么，采用由电控巾元e c u 控制的自动变速器就成为必然。 该自动变速器应能。史现在 i 同j ：况一卜依最佳换档策略实现自动换档、自动 以! 发动机和r 乜机问切换动力，完成动力祸合。基于丌发周期、丌发成本和 整乍析j 胃的考虑，n ：原米手动机械式变速器的基础上丌发完成的a m t 的 方案无疑足最佳方案。a m t 是在普通网定轴式齿轮变速箱的基础上，把 选 ：l j 、换 ：j j 、离合器及十| 1 应发动机供油的操纵由以微处理器为核心的控制 器完成，实现f 1 动变速的自动变速器。基本功能足能根据当日，j i 汽车运行状 念、路i f l i 情况、，j g 驶肯的意i 矧，f 动判断变速箱的最佳档f 移( 传动比) ， 【! j f 、1 jf 口决策功能，和f j 动控制发动机、变速箱、离合器完成换档过程，即 换4 ：、l 、起步的| ，1 动操纵功能i jj 。 1 2 混合动力汽车简介及国内外发展状况 1 2 1 混合动力汽车简介 ? 根据困物：电二i ：技术委员会i e c ( i n t e r n a t i o n a le l e c t r o t e c h n i c a l c o m m i s s i o n ) 的定义，混合动力汽车是能够根据特定的运行要求，从两种 或两种以上能量源、能肇储存器或转化器中获取驱动力的汽车，在运行中 至少仃一种能量储存器或转化器肖接驱动汽车，并且至少有一种能量源、 能蕞储存器或转化器能够提供电能1 2j 。这样，h e v 就是指装有两个以上动 力源( 包括有电动机驱动) 的汽车，其动力源有多种，包括各种蓄电池、 太刚能 乜池、燃料i 乜池、燃料发动机等，也就是说这种汽车就足将电动机 与辅助动力单元纠【合在一辆汽车一 二做驱动力。 ： h e v 在一辆，( ，l il ：同时配备f 乜力驱动系统和辅助动力单元( a u x i l i a r y j 2 2 f j1 驻绪论 p o w e ru n i t ，简称a p u ) ，其l ja p u 足燃烧某种燃料的原动机或原动机 驱动的发i u 机组，日f i l lh e v 所采用的原动机一般为柴油机、汽油机或燃汽 轮机。h e v 将原动机、f n 动机、能量储仃袈霄( 蓄电池) 组合在一起，它们 之问的良女：匹配和优化控制，可充分发挥内燃机汽车和电动汽车的优点， 避免各f j 的刁i 足，足当今最具实际丌发意义的低排放和低油耗汽车。 1 2 2l j - l 内外混合动力汽1 i 发j 埏及研究脱状 混合动力汽4 i 的j i ：发渐趋成熟的时期足在进入2 0 世纪9 0 年代后。1 什 界符人 ，e1 i 公dj l ：始了将h i v 概念产l i 化的进程，相继推出了多种h e v 产 1 1 “ 中汽乍公州足fj | ，j 止舀：i i e v 最 j i f 沿的汽车公司，也是世界上最一丌 始进f rh e v 研究的，i - ， i 公d 之。5 ln ：l9 9 7 年，丰f 1 1 就在世界f ：第一个 推：i j 了名为p r i u s 的h e v ，引起伞球瞩l j 。在1 9 9 9 年东京国际汽车展上， 丰汽年义推 j j 新jr 发的h v m 4 ( 4 轮驱动混合动力小型面包车) 。该 刍i 的油耗约为i j 等级小型厢式汽车的一半，而尾气排放仅为同本现行标准 的卜二分之一左彳i 。1 1 v m 1 是继p r i u s 之后，丰f r 在h e v 方面的又一力 作，也允分显示出二f 存发展h e v 这一新生事物方面的勇气和信心l li 。 其他一些i ，( j i 公司也相继的推出了一系列的混合动力车，如：福特汽 4 i 公司n 12 0 0 0q - 北火际午展上推出了其丌发的p r o d i g y 混合动力家庭概 念乍，义在2 0 01 年北荚困际车展上，祸特又推出爱仕( e s c a p e ) 混合动 js l v 概念4 i ，获得j “泛关注。本 ，( 4 j 公司独立研制丌发的i n s i g h t 混合 动j c ，l i ，已经。丈脱批：l i ，i i 产。标敛叫i 铁龙( p s a ) 集团在2 0 0 0 年同内瓦 4 i 腱j ：，摊 了新型h e vx s a r a ( 萨 覆) 。娥姆勒一克莱斯勒公司计划侄 2 0 0 3q - 使h e v 实现i 舀：i 恼化。该公卅研制的t t e v 命名为“道奇一杜蓝 i ：五”t t r 。，j 外，蛾c c f f 锄一兜浆斯恸公d 还以奔驰的a 级车为参照车，试 ：削了混合动力概念，i ih y p e r 1 2 j 。 另外，l ! i = 界还彳】j t 他几个人的汽4 i 公司，如通川、雷诺、f 1 产等也 鄙摊出了符r 1 的h e v 。此可虬，混合动，j 汽车在发达家已经同益成熟， 仃止与l 三纶边入实川阶段。 我们内从l9 9 , 5 年j i ：始根 ：i f ：i 卅外溉合动力汽4 ：技术研究的资料和信 第1 章绪论 息，适时j f ：展了混合动力汽车天键技术的研究和样车的系统匹配和设计工 作。在取得了部分成果和技术储备后，于19 9 8 年与厦门会龙联合汽车工 业有限公司联合丌发7 米2 5 座混合动力电动客车。于19 9 9 年9 月研制出 第辆样车，并参j j i i 了l9 9 9 年l0 月在北京举办的第1 6 届电动车国际会 议暖展览会。19 9 9 年3 月通过北京一清华工业丌发研究院，与北京市签订 了研制j f ：发混合动力轻型客车的合同，由北京市科委资助5 0 万元并与北 京市客车总厂联合研制。现在样车已经装配完成，一在进行调试和试验工 作。一汽在2 0 01 年的第三届北京冈际清洁车展七推出了一款混合动力轿 午一窒i ：旗c a 7 1 8 0 a e ，这足一汽集团汽车研究所、美固电动车( 亚洲) 公 司、汕头固家电动汽车试验示范区三方共同合作的成果。清华大学与沈阳 会杯公交车制造仃限公司存2 0 01 年： 月签订了“s y 6 4 8 0 混合动力公交车 的研；制与丌发”合作项目的合同。深圳明华环保汽乍有限公司y - 2 0 01 年4 ，_ j 摊f i j 了它们的混合电动环保汽车m h 6 7 2 0 ，引起社会各界关注。我同正 组纵 吾等学校、科研巾化对此进行认真研究，跟踪困外这一战略领域的发 展，掌握技术，做好2 0 0 5 年产业化的准备。 1 2 3 混合电动公交车优势 混合动力f 乜动公交乍( h e b ) 足混合动力电动汽车技术与城市公交客 午的结合体，足推动混合动力电动车商、叱化，产品化的主要举措。混合动 力技术也在公交客乍卜找到了一个很好的应用平台，两者的结合也能够有 效的解决各自存在的一些问题，共同促进发展。 1 适川性优势。 混合动力汽4 ：对于轿车和轻型车而者。，附加质量大使得整车质量增 加。但对大型公交车米说，因为其身质黾就大，乘载能力强，车内空l 、日j 也 大，所以附j j i l 质最f i 会带来太多的负i 自i 影响。随着城市公交客车大型化， 低地板化的发展，公交客车应用混合动力电动技术非常合适。 2 经济性优势。 传统城市客午燃油经济性为3 3 l 1 0 0 k m ，每天营运3 0 0 k m ，按每辆串 联式混合动力城市客乍可节省燃油2 ( 1 汁算，那么每辆串联式混合动力城 市客年可节省燃油l9 8 l 天，按照iid d 柴油价格3 8 元y t - ，那么每天可 4 第l 驻绱沦 1 了约7 5 2 4 r 已人，l ! i j 2 2 5 7 2 j 。几 , 1 - (。f i i 实阿：j ：f 1 ： i 、j n l j 按j 3 0 0 人 f 兮7 ：) 。 ： z 巩力。陀优坍。 城1 1 j 公变样| 州j 城l i r 运 j ：i ：沙己7 火定厂j l 最高速度彳i 商，动力。陀能婴求 较低，这也办f 蜓了泓合动，ji u 动1 i 扦邮f ，| ：之| 1 i j 的良女r 匹配，以达剑墩仆陀 f 危的喽? k 。 1 排放一f t - 优坍 u ：力机代f 乍f 上统公变。髯1 i i ，j 发z 力机j | i z 巩，并1 1 实现发动机快速j l j 动 从m 人人降低了发z 巩机，世z 力叫。i ，l ，ji ：0 排放，化怠速时发动机町以停i l ：，则艾 现了城1 1 ，路段i ：的“筝排放”状况。 5 “个。陀化”优盼。 埘j ：川一线足钏，j 公变， i 都址化定公交线路e 行驶，其停靠站点、乍 站川趴、道路状况等矧5 十| ln d 。此i l j 。北、，：；r l ij 逦的“个。r 扛化”车辆能：理策略， f 止得f i 内多能源竹胖系统i j 以亿l ii - d 控制模式下切换，进行功等if 适j 够调 1 了。f 止得l i 辆亿满足j 力二红要求| ，| 勺条件卜，；c f i 终工作在高效、经济的状念卜， 山i 人l 杖艘的丈j 见1 t 能、j = 小f 呆，实f 见“线乍”。 6 发腱虾f 宋。r i ：优辨。 第l 拳绪论 第一阶段，起步阶段( 19 7 5 一l9 8 4 ) 。这一阶段墉于半自动变速器发 胜成熟阶段。琢瑞热s c a n i ai ，i 勺c a g 系统、德罔d a i m l e rb e n z 的e p s 系 统、火幽e a t o n 的s a m t 系统所采川的鄙足、# 自动变速器，其实质是辅助 换梢系统，换 ：、j j 时刎锣驶员决定，微机系统主要完成换档功能。白俄罗 斯l ：学院则采用：参数换档觇律，| 控制系统自动完成选择档位和换档时 机的i ：作。j ：离合器，足步控制没钉衔奎0 解决，仍有司机操纵，所以此阶 段最i j 婴的成就足：参数换档舰律。 第：阶段，a m 1 发腱阶段( 1 9 8 4 19 9 0 ) 。其标志是l9 8 4 年j i 十铃 公l i j 投放_ j ：1 1 j 场f 1 ：j ，、vi 一5f u 控机械i l = 1 7 i 动变速器。在此阶段，研究的t j _ 地f z 功离合器、换l ： i 控制o j 换梢策略。| 1 本的n i s s a n 、瑞典的s c a n i a 、 v o l v o ，荚f l ；jf o r d 、e a t o n ，意人利1 7 内f i a t 、德国的z f 、法n 的r a n a u l t 均jf ：j 陡j l - t ：乃嘶f i 勺研7 芒。s 毹：扦个公州都敛力j - 研究和丌发门已的a m l 、，托f 1 1 l ， f | 1 | j c 咨f 4 i 乡i l i = 勾翔5 采j jj n a v l 5n 勺托jm 0 心想。 纯i 小采川于f 【矩反馈 夺删系统后，换档步控制l 趋完炎，f j 是离合 器，也步控：圳和换j 泶纵胤仆仍；l - - 扰a m t 发展的难点，造成自动离合器 縻j c ，j 和坡道、：歹j 煎，盘外换档等f i 【逞现缘，雄j ：正确反映驾驶员的操纵意。 第一i 阶段。a m t 爷浦邑挖制形成刷发腱阶段。由于离合器的起步控制 引7 iz 力换档操纵m 律挪受环境| 人i 素、人的驾驶愿望、车辆客脱运jj 二状态的 影响，i i 小f r jl s u z u 、n i s s a n 等川：始川 ：；! 糊推理的智能方法进行此方面的 研究，包括模糊换梢策略和离合器接合j 虫度的模糊控制。 a m t 的搽纵机构i j j 。为f u 动机械的，也可为电动液压的。d ，j 肯主 要川i f 轿牛和轻型拔货汽乍，肝肯l j i j ：换档时f u j 极短，因此极适用于跑牟、 赛车。f | i 玎的轿j 1 if 乎趟使川f 乜j 乞控制t p 已( e c u ) 控制换档机构实现自动 换 = 、l j 。所以整1 ii i j 乐t t j 数引总线( c a n ) f 【! 路。车中动力总成( 发动机和 变i 筮器) 的毹：蝉系统，f 持助舱测发动机负荷和车速等符种信和数捌的传 感器及i u 。r 摔： i i j p 几( e c u ) ，通过l 盘速率( 通常是5 0 0f 波特) 的c 级 c a n 网络，把托：l j l j 系统的各种数掳i j 、信j 传给各个执 j ：机构，如：电磁离 介撩以及各类f 【i 如阀，实现对机械或液脏操纵机构的控：制。驾驶员只j 焉踩 油fj ( 加速踏扳) 米控i j | j 乍速，即变速器的接合勺换档都足自动化的i 4 i 。 这种，史速器最幸j jj 二宝1 - 5 公d1 9 9 6 年款的、昂贵而复杂的。盖马b m w m 3 型跑车，后水j ：这种变速器的! ! - - j 批继承性好，各大变速器生产公司 6 第1 章绪论 竞棚改造j e 原仃的m t ，剑现化为止，已成为中、低档轿乍变速器的常j j 类，斟。订：多新r ：型近年 孚遮采川t 数据总线( c a n ) 电路，所以：述这种a m t 变速器的澎川范，从* 通城i f r 轿乍到。奔驰e 系列这类中高档轿 i 都彳j 较 为稳定增长。 我l 訇a m t 研究：r 作起步较晚，吉林工业大学葛安林教授和北京理工 人学r 华荣教授等郜敛力t - a m t 的研究，其研究处于领先水平。但国内 能够真j f 产业化，1 j 汽乍配套批量生产的a m t 很少，国内绝大部分高档 乍所采川的变迷器堆本上都是进门的自动变速器( a t ) 。冈此，研究用r 匹配混合动力公交7 l ：的a m t 必将足一个全新的课题，同时也是一个复杂 而非常有意义的课题。其难点在于此课题不但要解决普通公交车的a m t 所遇剑的难题，史匝要的是，此课题还要解决多能源之间的动力转换和动 力祸合，必将填补a m t 住围内混合动力公交车应用卜的空白。 1 4研究主要内容 本篇论文通过对某一具体混合动力公交车a m t 的执行机构和控制系 统进行研究，给l t la m t 执行机构的设计和a m t 控制系统基本原理的分析， 通过初步的试验验证，陔总成目自订基本定型，并已经小批量投放到武汉市 的公交线路巾使用。 论文的整体j ：i i 架如表1 1 所示。 表1 1论文的整体框架 绪论( 第一章) j 昆合动力总体布莨办策( 第二章) 一 传统l u 控机械r 吖l 动变述箱( a m t ) 执 r 机构典础结构! j 分析( 第j 章) a m t 执 j ：机构设计( 第p q 章) 换档策略f j 试验结果 a m t 控制策略 i j 究( 第f 1 静) ( 第。i 龋) 总结! j 腱望( 第l 章) 第一：尊纬沦。汁允概述奉论文课题的来源和意义，然后论述 k | 内外 7 ， 第1 章绪论 火于混合动力汽车和机械式自动变速器的发展及研究概况，最后对论文所 做的工作进行简述。 第二章主要论述某一具体混合动力公交车的总体布置方案，通过财 几种典型混合动力汽乍析j 胃型式和总成发展趋势的分析，给出了混合动力 公交车底盘布置方案和数学模型。 第t 章简要论述了儿种传统的电控机械式自动变速器( a m t ) 执行 机构，并埘结构特j _ 进行了充分阐述。 第 ，【 章针对桀一具体混合动力公交午，详细论述了离合器执行机构 和换档执行机构的设计丌发。 第“章主要研究a m t 控制系统的基本原理。针对混合动力公交车 的特殊陀，研究控制系统的结构原理和控制系统流程，并特别针对换档过 程中换档品质的控制进行了研究。 第入章将依拼 j 订述理论和方法丌发研究的具体的零部件总成和整 乍进 j ：两利，换档模式的试验验证，并对试验结果进行分析评价。 第七章对全文进行总结，并对后续研究进行展望。 8 第2 薛混合动f j 总体布茂方案 第2 章混合动力总体布置方案 2 1 概述 混合动力汽车ja m t 技术钉机结合在公交车中的应用，即有利于客车的经 济。“i - r 。f j ”匕，又有利j ：环境保护。本章通过多种典型混合动力汽车结构的论述，针 对某一j l 体的混合动力公交车，在多种方案比较的基础上，结合国内的技术现 状和东j x l 公刊现仃成熟动力总成，提出了该底盘的驱动方案，并给出了该和置 的数学模型。 2 2 混合动力汽车典型布置【9 】 混合动力汽1 i 前j 霄形式符种各样，从能量流动方向来分，大致可分为串联 、j 二联弋、混联式和复合联接式 q 种。混合动力总成对h e v 而占是相对独立 的系统，它足发z 力机、电机和变速箱的集成。冈此，从能量流到动力系统输出 轴的流绐路线，叮将混合动力总成分为f j 联式、并联式和混联式系统。 1 串联式s h e v ( s e r i e sh y b r i de l e c t r i c a lv e h i c l e ) 串联式驱动系统的典型结构与 毖本组成部件如图2 1 所示，由发 动机、发电机和 乜动t j l f l b & ，原动 机一般为商效内燃机。发动机直接 驱动发i 乜机发电，f 乜能通过控制器 输送剑电池或f 乜动机，吐i 电动机通 过变速机构驱动 ，i ，l i 。f 乜池n ! 发动 机输f l 平【i u 动机需求j 力牢i f 1 j 起到凋 峰凋夼的作j l j 。为了满z - 汽乍在起 饥、j j l l 速时n ，j 人j j j ；钳脯求，在串联 发动机 _ _ 传动系 州2 1串联式混合动力系统 式结构 。还仃) j l l l 鳓l 【l 窬等功率密j f l ：较人的箭能装胃，舀滞0 动能挝川收寸也，也 到快速川收能 i 蛐，j 作川。 第2 章混合动力总体布置方案 串联式结构的特点适用于市内常见的频繁起步、加速和低速运行工况，可 以使原动机在最佳j i ：况点附近稳定运转，通过调整电池和电动机的输出来达到 凋整车速的f 1 的，从而使复杂工况下系统的性能有所提高。根据电池的电荷量 状态合理关闭发动机，利用纯e v 工况，使发动机避免了怠速和低速运行工况， 从而提高了发动机的效率，减少了有害物排放。但是串联式结构的燃油经济性 还自f 寻提高，这足因为虽然发动机的t 况得到改善，但是发动机的输出功通过 发电机、电池、控制器和电动机，在电能与机械能的转化过程中有效率损失， 所以尽管整个般z 力系统排放较低，但没有有效地提高效率，很难实现明显降低 油卡e 的h 标。陔系统i i 要用j ：城市大客车，在轿车中很少见，t o y o t ac o a s t e r 属 于这种形式。 2 并联式p h e v ( p a r a l l e l t t y b r i de l e c t r i c a lv e h i c l e ) 如图2 2 所示，对于并联式析i 置，其特点足动力系有两种动力源 发动机和电动机。当汽车加速、 爬坡时，电动机和发动机能够同时 阳传动系提供动力；旦汽车车速 达剑巡航速度，汽车将仪仅依靠发 动机维持该速度。并联式h e v 能没 胃成用发动机住- 岛速公路行驶模 式，加速时由电动机提供额外动力。 3 混联式s p t i e v ( s e r i e s a n dp a r a l l e l h y b r i d e l e c t r i c a l v e h i c l e ) 如图2 ：3 所示，其斫j 胃形式 包含了串联式和并联式的特点， 即功率流既可以象串联式流动， 又可象并联式流动。它的动力系 统包括发动机、发电机和电动机。 根据助