動力汽車多模式驅(qū)動體系設(shè)計、建模及仿真平臺搭建

《動力汽車多模式驅(qū)動體系設(shè)計、建模及仿真平臺搭建》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。

1、動力汽車多模式驅(qū)動體系設(shè)計、建模及仿真平臺搭建第一章緒論1.1課題背景及研究意義隨著人類的不斷進步以及人口數(shù)量的不斷增加，汽車漸漸地成為了人們生活中不可缺少的重要部分。汽車技術(shù)是一把雙刃劍，給全人類生活帶來便利以及促進社會進步的同時，也帶引起了能源的不斷消耗和環(huán)境污染等問題，嚴(yán)重影響了人類的生活質(zhì)量的提高。目前能源消耗以及環(huán)境污染問題得到越來越多國家和政府的關(guān)注，特別是石油資源，已經(jīng)成為各個國家互相爭奪的對象。能源的不斷消耗以及環(huán)境污染的日益加劇，使得新能源汽車成為了全球汽車行業(yè)競相研發(fā)的一個焦點[1]。新能源汽車中的燃

2、料電池汽車[2]，其能源的轉(zhuǎn)換效率可達到50%～70%，最主要的優(yōu)點是排放小、振動噪聲低，但是由于需要增加凈化裝置，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)和工藝較為復(fù)雜，生產(chǎn)成本極高，在短期內(nèi)較難實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，并且在車輛行駛過程中，防止氫泄露而產(chǎn)生的安全問題也成為限制其發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一；純電動汽車在行駛過程，蓄電池是唯一的動力源，驅(qū)動電機將蓄電池的電能轉(zhuǎn)換為機械能，進而驅(qū)動整個車輛行駛，它具備零污染、低排放的特點，但是由于蓄電池容量的限制，其續(xù)駛里程短，蓄電池以及控制器等的價格也相當(dāng)昂貴，導(dǎo)致其成本過高，在短期內(nèi)純電動汽車仍然無法取代傳統(tǒng)汽車[3]；

3、而混合動力汽車配備了至少兩種以上的動力，在車輛行駛中，通過靈活地調(diào)節(jié)電機的工作點，可以將發(fā)動機的工作區(qū)間維持在一個較經(jīng)濟的區(qū)間，保證整車的性能要求[4]?；旌蟿恿ζ嚦浞掷昧思冸妱悠嚭蛡鹘y(tǒng)混合動力汽車的優(yōu)點，彌補了兩者的不足，與前兩種汽車相比較，混合動力汽車作為一種過渡技術(shù)，是一種很好的選擇。.1.2混合動力汽車多能源動力總成裝置的研究現(xiàn)狀混合動力汽車上的多能源動力總成裝置的功能是使多個動力源輸出與整車動力輸出之間產(chǎn)生一定的影響關(guān)系。根據(jù)發(fā)動機與電機的組合形式的不同，混合動力汽車可以分成3種形式：串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)

4、式。其中串聯(lián)式結(jié)構(gòu)過于簡單，工作模式單一；并聯(lián)式和混聯(lián)式結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，工作模式多樣。多能源動力總成的研究主要是針對并聯(lián)式或混聯(lián)式的混合動力汽車。多能源動力總成的結(jié)構(gòu)對HEV(HybridElectricVehicle)的適用條件和使用要求有一定的影響，對于不同結(jié)構(gòu)型式的的多能源動力總成裝置，HEV開發(fā)難度的差別很大[8]。多能源動力總成的結(jié)構(gòu)決定了HEV研發(fā)的重點和方向。多能源動力總成裝置必須具有以下3大功能[9-11]：HEV具有2個或2個以上動力源，在不影響各個動力源的動力性能的條件下，多能源動力總成裝置能夠?qū)碜圆?/p>

5、同動力源的動力分別輸入并進行動力合成，并且根據(jù)車輛行駛的需求，各個動力源可以實現(xiàn)單獨驅(qū)動車輛行駛，也可以實現(xiàn)聯(lián)合驅(qū)動車輛行駛，各個動力源之間互不干擾，對傳動效率無影響。在車輛行駛過程中，根據(jù)行駛需求，多能源動力總成裝置可以將發(fā)動機動力的所有或部分傳遞給發(fā)電機，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，進而向蓄電池充電；并且在再生制動時回收能量，此時電機處于發(fā)電狀態(tài)，將機械能轉(zhuǎn)換為電能存儲起來，提高能量利用率。第二章多模式混合動力系統(tǒng)方案設(shè)計及機理分析2.1行星齒輪機構(gòu)動力傳動裝置的傳動形式主要有3種：帶傳動、齒輪傳動、鏈條傳動。在這3種傳動系統(tǒng)中

6、，齒輪傳動具有使用壽命長、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高等特點，被廣泛應(yīng)用于混合動力汽車的傳動系統(tǒng)中[21]；而對于齒輪傳動類型中被越來越廣泛應(yīng)用的行星齒輪機構(gòu)，它具備結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間小、尺寸小、重量輕、承載力大和抗振能力強等優(yōu)點，目前被愈來愈廣泛的應(yīng)用于混合動力汽車的傳動系統(tǒng)中[22]。行星齒輪的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，不同結(jié)構(gòu)形式的行星齒輪機構(gòu)具有不同的工作特性，以及不同的應(yīng)用范圍，在多能源動力總成設(shè)計過程中，首先要確定適當(dāng)?shù)男行驱X輪傳動機構(gòu)，并且根據(jù)車輛行駛過程中的動力需求對選定的行星齒輪機構(gòu)進行參數(shù)匹配。與定軸齒輪傳動相比，行星齒

7、輪傳動具備多種優(yōu)點：(1)傳遞動力時，行星齒輪傳動機構(gòu)可以實現(xiàn)功率分流；(2)行星齒輪機構(gòu)具備體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點，在相同的承受載荷下，行星齒輪傳動的重量和體積約為普通傳動齒輪的1/2～1/5左右；(3)傳動效率高，行星齒輪機構(gòu)中勻稱分布的行星輪，能夠平衡作用在太陽輪上的反作用力，進而提高行星齒輪系統(tǒng)整體的傳動效率；(4)傳動比大，能夠?qū)崿F(xiàn)動力的耦合和分離，通過利用少數(shù)的齒輪就能夠獲得較大的傳動比；(5)均勻分布在太陽輪四周的結(jié)構(gòu)相同的多個行星輪，使得行星齒輪機構(gòu)具有較強的抗振動和沖擊能力，并且運動平穩(wěn)。綜上，

8、行星齒輪機構(gòu)已越來越多的被應(yīng)用于車輛的驅(qū)動系統(tǒng)中。..2.2多模式動力驅(qū)動系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)本文提出的新型多模式動力驅(qū)動系統(tǒng)主要由發(fā)動機FC、主電機M1、輔助電機M2、一個單排行星齒輪機構(gòu)、離合器C1和離合器C2、制動器B、ECU、半軸、驅(qū)動橋以及車輪等組成，其驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖如圖2-3所示。離合器C1的一端與輔助電