混合動力電動汽車傳動系統(tǒng)匹配與優(yōu)化課件

1、混合動力電動汽車傳動系統(tǒng)匹配與優(yōu)化 論文構成第一章 混合動力電動汽車簡介第二章 混合動力汽車驅動系統(tǒng)方案研究 第三章 混合動力汽車動力系統(tǒng)參數(shù)初步匹配第五章 混合動力汽車傳動系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化 第四章 并聯(lián)式混合動力汽車傳動系統(tǒng)的仿真分析 第一章 混合動力汽車簡介 隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車作為一種代步工具，汽車與我們的生活越來越密不可分。然而，汽車在帶給我們生活上的便利的同時，也帶來了很多負面影響，如能源危機和環(huán)境污染。這成為困擾汽車工業(yè)繼續(xù)發(fā)展的主要障礙，于是我們不得不尋找新的替代能源以解決上述問題。在經過多年的努力一種切實可行，且行之有效的替代方案呼之欲出混合動力電動汽車。根據國際機電委員會下屬

2、的電力機動車技術委員會的建議,混合動力電動汽車是指由兩種能源或轉換器等作驅動能源,其中至少有一種能提供電能的車輛稱為混合動力電動汽車。它不僅降低了燃油的消耗而且改善了排放性能，而且技術上實現(xiàn)相對簡單。第二章 混合動力汽車驅動系統(tǒng)方案研究 welcome to use these PowerPoint templates, New Content design, 10 years experience 目前混合動力電動汽車根據驅動系統(tǒng)配置和組合方式不同,主要分為：串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式。綜合三種驅動形式利弊，最終選擇并聯(lián)式混合動力電動汽車。第三章 并聯(lián)式混合動力汽車動力系統(tǒng)參數(shù)初步匹配 整車基本

3、參數(shù)與技術要求動力傳動系統(tǒng)匹配整車基本參數(shù)序號項 目參數(shù)和指標1整車整備質量（kg）19352最大總質量（kg）24903前輪距（mm）15624長寬高（mm）4576185016815軸距(mm)27076車輛迎風面積（m2）2.07滾動阻力系數(shù)0.0158風阻系數(shù)0.419最小離地間隙(mm)17510接近角（）14.411離去角（）16.2512質量分布（%,前/后）58/42技術要求231高速工況油耗小于8.8L/100km ,城市工況油耗小于11.3L/100km 城市工況UDDS下能夠實現(xiàn)純電動工作模式，并且純電動續(xù)駛里程不少于32km 車速在100km/h的最大爬坡度大于7.0%

4、 450100km/h加速時間少于11.2s 最高車速大于160km/h 1.發(fā)動機最大功率 滿足最大車數(shù)： 滿足最大爬坡度：2.主減速器速比的確定 滿足車輛最高行駛速度要求 ：為了保證車子在最高車速時，發(fā)動機仍能發(fā)揮出最大功率，的選擇還應滿足：動力傳動系統(tǒng)匹配3.最小傳動比的確定 最小傳動比可以依據發(fā)動機單獨驅動車輛時，最高車速的功率平衡點來進行計算，即當最高車速達到100km/h時，此時發(fā)動機工作在最大功率點。 所以，4.最大傳動比的確定 滿足最大爬坡度的要求： 所以，滿足附著條件的要求： 所以，5.變速器檔位數(shù)以及各檔傳動比的確定 本文設計變速器檔位數(shù)為5檔，且各檔比以等比級數(shù)分配。因為

5、應用等比級數(shù)分配傳動比的變速器在換擋過程中，發(fā)動機總是在同一個轉速范圍內工作，因此駕駛起來就方便多了。其次按等比級數(shù)分配傳動比的的變速器在換擋過程中可以充分利用發(fā)動機提供的功率，提高汽車的動力性。根據以上分析，設計各速比如下表：一擋二擋三擋四擋五擋倒擋3.242.091.481.161.002.786.電機參數(shù)匹配 (1)發(fā)動機在27603910r/min的范圍內油耗比較低，在3220r/min時達到最低油耗；(2)在此轉速范圍內發(fā)動機功率在6394KW內變化。在3220r/min時發(fā)動機功率為=75KW,完全能滿足此車正常行駛功率需求； (3)在上述轉速范圍內，發(fā)動機的扭矩基本不變，而且輸出

6、最大扭矩；（4）通過上面分析可得：如果發(fā)動機在任何工況下都能在上述轉速范圍內工作，則發(fā)動機經濟性很好，且動力性也很好?；谏鲜龇治鰟t初步可以確定電動機的功率 =102-75=27KW。7.超級電容的參數(shù)匹配功率的確定 容量的確定 第四章 并聯(lián)式混合動力汽車傳動系統(tǒng)的仿真分析汽車仿真軟件ADVISOR的介紹 汽車參數(shù)的變量定義 性能仿真 汽車仿真軟件ADVISOR的介紹 它是基于Matlab/Simnulink平臺所開發(fā)出來的混合仿真軟件，主要可分為前向仿真與后向仿真方法。ADVISOR 通過設計者所建立的物理模型，結合各種行駛工況和經過測試的各總成來建立的實際的或研發(fā)的HEV模型。汽車參數(shù)的變

7、量定義 1.車輛模塊參數(shù) veh_description=CA6700 Vehicle；%定義汽車描述變量veh_CD=0.41； %定義風阻系數(shù) veh_FA=2.0； %定義迎風面積，單位：（m2） veh_front_wt_frac=0.58； %定義前軸荷占整車質量的百分比 veh_wheelbase=2.707； %定義軸距，單位：（m） veh_glider_mass=1935； %定義車輛滑行質量（kg） veh_cargo_mass=2490； %定義最大裝載質量（包括乘員），單位：kg2.車輪模塊參數(shù) wh_radius=0.3322； %定義車輪滾動半徑，單位：（m）wh_

8、inertia=40*wh_radius2/2； %定義輪胎的轉動慣量，單位：（kg*m2）wh_1 st_rrc=0.00938； %定義輪胎的滾動主力系數(shù)3.電池模塊參數(shù) ess_min_volts=144； %定義電池的最小電壓，單位：（V） ess_max_volts=280； %定義電池的最大電壓，單位：（V） ess_module_mun=40； %定義電池的數(shù)量 ess_module_mass=48； %定義電池的質量，單位：（kg）4.電動機模塊參數(shù) mc_max_crrnt=380； %定義電動機的最大電流，單位：（A）mc_min_volts=144； %定義電動機的最低工

9、作電壓，單位（V）mc_mass=100； %定義電動機的質量，單位：（kg）5.變速器模塊參數(shù) gb_ratio=3.24 2.09 1.48 1.16 1.00；%定義變速器各檔速比 gb_gears_num=max(size（gb_ratio）)； %定義變速器檔位數(shù) gb_mass=60； %定義變速器質量，單位；（kg） fb_ratio=4.218； %定義主減速器速比 fb_mass=30； %定義主減速器質量，單位：（kg）6.發(fā)動機模塊參數(shù) Fc_eff=0.4； %發(fā)動機的效率Fc_trq_scale=1.04； %發(fā)動機的扭矩因子Fc_spd_scale=l； %發(fā)動機的

10、速度因子Fc_max_pwr=100； %發(fā)動機的峰值功率(kw)Fc_max_trq=320； %發(fā)動機的峰值扭矩(N#m)Cs_fc_init_state=0； %發(fā)動機初始狀態(tài):O表示關閉,1表示開啟Cs_min_off_time=90； %發(fā)動機重啟和上次關閉的最短時間間隔(s)性能仿真選取路況加速度測試選項設置 爬坡度測試選項設置 仿真結果分析 項 目仿真值設計值最高車速(km/h)208.3160最大爬坡度（%）15.170-100km/h 加速時間11.211.2項 目仿真值設計值燃油消耗量（L/100km）1111.3第五章 混合動力汽車傳動系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化ADVISOR優(yōu)化方法介

11、紹 傳動系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化 ADVISOR優(yōu)化方法介紹 綜合考慮本設計前文應用ADVISOR 2002軟件的效果,決定還是應用ADVISOR 2002軟件提供的(Auto-size)自動優(yōu)化方法,Auto-size提供了兩種優(yōu)化方法Autosize using Matlab和Autosize using VisualDOC。其中，Autosize using Matlab使用中分原理和Matlab內部邏輯確定可接受的關鍵零部件參數(shù)范圍，而Autosize using VisualDOC使用VisualDOC優(yōu)化軟件得到需要的關鍵零部件參數(shù)進行參數(shù)優(yōu)化。在此，本人將分別應用兩種優(yōu)化方法對參數(shù)進行優(yōu)化

12、，完成發(fā)動機功率、電動機功率、發(fā)電機功率和電池個數(shù)等參數(shù)的合理匹配。軟件實現(xiàn)參數(shù)優(yōu)化的流程如圖所示Autosize using Matlab優(yōu)化設置 Autosize using VisualDOC優(yōu)化設置 參數(shù)名稱具體數(shù)值速度100km/h坡度下限7%坡度上限30%初始SOC0.7最小SOC0.4系統(tǒng)能量使用發(fā)動機+電池爬坡性能約束 加速性能約束 參數(shù)名稱具體數(shù)值換擋持續(xù)時間0.2s系統(tǒng)能量使用發(fā)動機+電池初始SOC0.70100km/h11.2s64.5100km/h5.3s0160km/h24s最高車速160km/hAutosize using Matlab優(yōu)化過程曲線 Autosize using VisualDOC優(yōu)化過程曲線 Autosize using Matlab仿真結果 Autosize using VisualDOC仿真結果 整車仿真結果分析優(yōu)化項目理論設計Autosize usingMatlab優(yōu)化結果Autosize usingVisualDOC優(yōu)化結果電池數(shù)