車輛系統(tǒng)動力學(xué)第二次作業(yè)

1、第二次作業(yè)柏滿飛1. 設(shè)計要求1.1 汽車參數(shù)車輛總質(zhì)量滾動阻力系數(shù) 空氣阻力系數(shù)迎風(fēng)正面的面積 傳動裝置效率（單檔）1.2 性能要求加速時間（0-） 最大爬坡能力 >30% （低速）>5% （）最高車速 2. 牽引電動機量值的設(shè)計 2.1參考一些相關(guān)資料，可以取如下電動機參數(shù)：轉(zhuǎn)速比最高轉(zhuǎn)速基速對應(yīng)車速基速對應(yīng)車速 2.2電機額定功率值汽車輪胎半徑：則齒輪傳動的傳動比：則車輛轉(zhuǎn)動慣量系數(shù)：，式中，則電機的額定功率值： 取整可以選額定功率值：2.3電機外特性曲線由以上參數(shù)得該電機的外特性曲線如圖2.1所示。圖 2.1 電機外特性曲線3. 加速性能的檢驗基于牽引電機的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性、

2、齒輪傳動比以及車輛的參數(shù)，可以計算車輛的加速性能即加速時間和距離與車速之間的對應(yīng)關(guān)系。計算加速時間：滿足性能要求。4. 爬坡能力的檢驗應(yīng)用電機的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性、齒輪傳動比，以及車輛的參數(shù)，并由行駛過程中汽車驅(qū)動力和阻力關(guān)系式：由此可計算得出牽引力和阻力與車速之間的關(guān)系，如圖4.1所示。從而可計算出車輛的爬坡能力。圖 4.1 不同坡度下牽引力與車速之間的關(guān)系圖 4.2 爬坡能力與車速之間的關(guān)系根據(jù)圖4.1和4.2，車輛在的速度行駛時可以有15%左右的爬坡能力，低速時有43%左右的爬坡能力，符合設(shè)計要求。5. 發(fā)動機/發(fā)電機量值的設(shè)計這里發(fā)動機額定功率的設(shè)計要求能夠承載車輛在平坦路面上，以高速公路

3、的最高速度行駛的需要。 圖5.1表明在的恒定行駛速度下，考慮傳動裝置(效率為90%)、電動機(效率為90%)以及發(fā)電機(效率為85%)，所需發(fā)動機的功率為。同時圖5.1表明發(fā)動機功率為時，可以承載車輛以左右的速度在5%坡度的道路上行駛。圖 5.1 平坦路面和5%坡度路面上發(fā)動機功率與恒定車速的關(guān)系發(fā)電機/發(fā)電機組額定功率設(shè)計中另一個考慮的方面在于：當(dāng)車輛以某種典型的停車-起動模式行駛時所對應(yīng)的平均功率。在這些行駛循環(huán)中的典型數(shù)據(jù)如表5-1所示。表5-1 不同行駛循環(huán)中的典型數(shù)據(jù)最高車速/（km/h）平均車速/（km/h）平均功率（含全再生制動）/kW平均功率（無再生制動）/kWFTP 75市區(qū)

4、循環(huán)86.427.93.764.97FTP 75高速公路循環(huán)97.779.412.614.1US06 循環(huán)12877.418.323.0ECE-1循環(huán)12049.87.899.32 根據(jù)表5-1可知，即使不含再生制動，這些行駛循環(huán)中的平均功率較小的，發(fā)動機功率32.5kW可以滿足這些形式循環(huán)的要求。這里選取發(fā)動機運行點接近其最大功率，即該發(fā)動機最大功率略大于，相比選取運行在最小油耗點的發(fā)動機，可以減小發(fā)動機尺寸。在功率等級上，雖油耗稍高，但該功率是通過的恒車速運行情況計算得到，在低速或市區(qū)范圍內(nèi)運行時，發(fā)動機的平均負(fù)載功率小很多，所以發(fā)動機并不會呈現(xiàn)較高的油耗。6. 峰值電源功率容量的選擇發(fā)動

5、機和峰值電源輸出功率之和應(yīng)大于等于牽引電動機的輸入功率，因此峰值電源的功率容量為：7. 峰值電源能量容量的設(shè)計由于第五節(jié)發(fā)動機的功率容量大于平均負(fù)載功率較多，這里采用發(fā)動機開/關(guān)（恒溫）控制策略。選取蓄電池組為峰值電源，使之在荷電狀態(tài)為0.4到0.6之間變化，此區(qū)間運行有較佳的效率，控制中允許峰值電源內(nèi)最大的能量變動為。因此峰值電源中總儲存的能量可計算得：8. 串聯(lián)式混合動力汽車仿真（基于軟件Advisor）根據(jù)上文設(shè)計選取的電機參數(shù)等，結(jié)合advisor提供的數(shù)據(jù)庫選取參數(shù)相近的發(fā)動機和電機等，并按設(shè)計要求中的汽車參數(shù)設(shè)置各參數(shù)的值，設(shè)置后的advisor主界面如圖8.1所示。圖 8.1 參

6、數(shù)設(shè)置首先選取串聯(lián)式混合動力汽車模型（series），這里Fuel Converter一欄選擇電火花點火式發(fā)動機，最大功率為，最高效率為0.34，圖8.2是它的萬有特性曲線（未含發(fā)動機功率），相應(yīng)選取最大功率為的發(fā)電機。峰值電源選取最大輸出功率為65kW的蓄電池，電動機最大功率為，效率為90%。傳動系傳動效率設(shè)置為0.9（如圖8.1所示），左下角”Variable List”里設(shè)置相應(yīng)整車參數(shù)及峰值電源的荷電狀態(tài)上下限。圖 8.2 發(fā)動機等油耗曲線選取NYCC循環(huán)工況進行仿真，循環(huán)工況的詳細(xì)參數(shù)設(shè)置如圖8.3所示。圖 8.3 仿真參數(shù)設(shè)置仿真結(jié)果如下圖所示：圖 8.4 仿真結(jié)果圖 8.5 發(fā)動機實際運行曲線圖 8.6發(fā)動機實際運行效率隨時間變化曲線根據(jù)上面的仿真結(jié)果，我們知道:由于