【增程式混合动力传动系统中各部件选型及参数匹配分析计算案例5200字】

11增程式混合动力传动系统中各部件选型及参数匹配分析计算案例 1 2 3 3 8 8 本次研究车型的选型主要包含汽车布置方案，动力系统元件得选择以及参数匹配，这些都影响了整车的架构，其中更为详细的内容包含了发动机的选型以及其参数匹配，电机的选型以及其参数匹配，动力电池的选型以及其参数匹配，各个系统构件的参数匹配都要考虑整车性能的均衡。保证整车动力性的条(2)在驾驶过程中，应当随时注意车况。时刻留意动力电池组的剩余电量，确定和保证电池组的SOC值处于最优范围，避免频繁对动力电池组的过充电和放22载荷工作，利用混合动力的优势。增程器开启之后，要合理控制发动机的开启和停止。当电池电量被增程器充到一定值之后，增程器才可以停止工作，车辆纯电能驱动，以避免能量的多次转化。在电池电量很充实的情况下，不需要开启增程器，因为发动机的反复起动，会严重影响发动机的寿命。(4)若是发动机在长时间不工作，则需要调整控制策略改变电池最低运行电量，本节增程式混合动力汽车的设计基于比亚迪秦PLUS汽车为参考车型，基于设计要求，对比亚迪秦PLUS的动力系统重要元件进行计算和参数匹配并核算是否符合性能要求。下面表3-1是比亚迪秦PLUS混合动力汽车相关基本参数，表3-2是本次研究的设计目标。整车整备质量轴距车轮半径汽车滚动阻力系数f总质量空气阻力系数迎风面积机械传动效率电传动系发动机档传动比ie电机档传动比33最高车速百公里加速时间/s电量用以NEDC工况油耗纯电模式续航1.2动力系统布置简图动力系统布置简图如下：差速器减速装置半轴车轮1.3发动机的选型和参数确定对于此文所选择的增程式混合动力车型的工作特点，眼下市面上可供挑选的发动机的种类有斯特林发动机，燃气轮机发动机，汪格尔转子发动机，二冲程发动机，四冲程发动机等。每一种都有它独特的优势。就目前来说适合应用在混合动力汽车上的发动机还是技术成熟，升功率高，应用范围广的四冲程发动机。当所选发动机功率过大时，其一直工作在低负荷功率区，不仅仅没发挥高功率发动机的优势，也造成了油耗增高，尾气污染严重等问题。而若是选取发动机功率过小，需要紧急加速的时候动力响应慢，车辆的动力性就会变差。本文根据将以发动机单独驱动时以100-120km/h等速行驶时，计算阻力功率，根据阻力功率，将此时的阻力功率作为发动机的经济功率点。车辆行驶过程中的阻力有：滚44动阻力RR,风阻WR,坡度阻力GR,加速阻力AR,如图为车辆行驶阻力图迥汽车行驶的过程就是牵引力TE克服阻力行驶的过程，车辆的纵向运动可以分为：(1)水平匀速TE=RR+WR,(2)水平加速TE=RR+WR+AR,(3)坡道匀速TE=RR+WR+GR,(4)坡道加速TE=RR+WR+GR+AR.55高速公路66根据计算数值可以分析得知发动机的选型应该接近于目前市场售卖的微型汽车所搭载的发动机。在翻阅资料和经过市场调研之后，最后选取汽车上装备的BYD371QA发动机。下表3-4是该发动机的具体参数↵表3-4BYD371QA发动机参数↵发动机型号排量(L)。最大功率(KW)最大转矩(N*M)↵下图为1.0L发动机的万有特性图：77家-215名爱1000150020002500300035004000450050005500881.4主减速比的计算式中v₁为发动机直接驱动时的经济车速，取值120km/h;代入数值进行计算后可得到i=2.7,1.5电机的选型匹配电机是混合动力汽车部件的重要部分，电机选取要(1)在高速且匀速运行时候可以有稳定的功率输出，在平日用车的时候要(2)功率密度和高转矩密度；(3)短时间过载运行的能力；(4)效率要高，同时在逆变器的电压下可以达到大扭矩；(5)要有够宽泛的调速区间，可以满足3-4倍基速；(6)运行可靠，可以容忍一些错误；(7)成本低。目前的市场上在混合动力汽车上应用广泛的电机可以分成下列的几种：1)99直流电机2)交流感应电机3)永磁同步电机4)开关磁阻电机电机类型优点缺点结构简单，具有有刷，易产生电火花，引起电比较与其他驱动电机，劣势较多，处于交流感应电机护、体积小控制装置较复杂目前已成为多数交流驱动电动汽车的首选控制器较简单；效率高，能量密驱动电机的发展方向简单可靠，效率高；控制灵活目前应用还受到限制如上表可以得到，直流电机因为换向器和电刷的使用，导致可靠性不足，不适宜增程式混合动力汽车的免维护工作。交流感应电机的控制装置较为繁杂且轻载和恒功率区间的时候运行效率太低，这种电机适宜用在那种大功率纯电驱动的客车中。开关磁阻电机虽然简易实用，但是转矩波动太大，应用受限。永磁同步电动机具有良好的启动性，而且它的转矩的脉动的范围较低，大体可以确保扭矩和功率的有高的效率输出。对于本文所研究的车型来看电机选择应该是能保持高速时有较大的功率输出、容易启动、低速的时候也能供应出一定大的扭矩、且调速范围宽等。所以本文选用永磁同步电机最合适。图3-6为永磁同步电机外特性曲线图。n取一个可以和发动机相匹配的电机是可以有效保证是同时考虑到发动机与电机之间有功率损耗，所以取值0.9,11迎风正面面积(m²);n7m------电动机到车轮的机械效率；Vm----代入参数得：Pg=26.1kw以发动机的经济功率作为发电机的额定功率来选择发电机，再结合市场上在售的发电机，选取比亚迪F3DM车型所搭载的永磁同步电机表3-6为比亚迪F3DM电机的参数。表3—6比亚迪F3DM永磁同步电机参数由于本次设计的增程式混合动力轿车采用两个离合器，两个电机分别可以作为驱动电机和发电机使用，故此次设计采用的驱动电机和发电机采用同一型号的永磁交流电机。所用电机的特性曲线如下图总成效率总成效率map图80码3500转速(pm/min)75001.6动力电池组选型及参数确定1.6.1动力电池组的选型动力电池也是增程式混合动力车型的重心，其直接影响到整车的动力性能，续驰能力和安全性。给整车提供电能来源的电池组需要满足以下要求：1.电池的能量密度要高，可以足够确保汽车可以行驶一定远的距离。2.电池功率密度和能量密度要高，确保整车有足够的后备功率和能量可以3.安全性要高和使用寿命要长。4.电池具有的可回收性目前车载电池的类型有铅酸电池，镍氢电池，锂离子电池和燃料电池等。电池类型比功率深度循环能力成本(S/kWh)差好好好铅酸电池技术成熟且成本低廉，但其比能量低，循环寿命短。燃料电池技术成熟且无污染但成本高，安全性能低。镍氢电池安全性能相较下高，而且比功率大，充放电时电流可以很大，充电所用时间更短，但是这样的大电流也造成了损失的能量更加大。锂电池比能量高，能量密度高，使用寿命长，对于插电混合动力车可以实现快充，非常符合本次设计的要求。1.6.2动力电池充放电特性分析充放电功率，效率跟随电池荷电状态(SOC)改变而改变的特性就是锂离子电池的充放电特性。锂离子动力电池电量剩余多时，最大充电功率/充电效率就电效率小，但其最大充电功率/充电效率变大。当剩余电量再50%附近的时候，锂离子电池的充放电特性图如图3-8,不同放电倍率放电特性如图3-9。率/放电效率最大充电功动力电池的功率选择标准应该计算纯电动行驶时汽车所需要的动能以及其最大输出功率，保障汽车在纯电动模式下行驶的整车动力性和续驰里程，nm为电机和它控制器的效率，这里为0.85;本次设计目标规定了汽车以纯电模式的续航行程应超过100km,此时假设汽SOC上限取0.9,下限取0.3,所以本次取值0.75Pess根是等速60km/h所需电机功率据上式(3-11)计算可以知道取值U₆的值为336v然后动力电池的总能量计算公式为：代入数据得动力电池最小容量C=37.31.6.3电池单体成组参数动力电池组是由电池单体经过并联和串联的形式进行组合后形成的，其动力电池组的串联数量、并联数量以及其电池单体数量由算式(3-17)、(3-18)和(3-19)来确定[16。N₆=Nb_erieN₆_pralla,综上所属，经过以上的公式计算，本次车用电池组各个数据如下表3-8。表3-8动力电池组基本参数表参数参数类型磷酸铁锂电池电池组总电压/v电池组总容量/Ah单体数目单体容量/Ah组成方式2并联105串联最大允许放电倍率51.6.4动力电池组参数确定与核算紧接着应该要核算在如下行驶情况下所选用的电池组是否可以满足纯电行驶100k