发布时间 : 星期日 文章混合动力电动汽车驱动系统的研究与设计论文更新完毕开始阅读
湖北文理学院学士学位论文
第三章 混合动力电动汽车驱动系统结构分析
混合动力汽车的驱动系统是所有用于传递能量并使车辆获得运动能力的部在车辆驱动系中，用于能源存储或用于能源存储并进行能源的初始转化以向
件的总称，包括车载能源、原动机和传动系统三个主要部分。
原动机直接供能的所有部件总称为车载能源，由能源存储系统或能源存储和转化调节系统组成。例如：传统燃油车辆的车载能源为油箱(能源存储系统)，直接为原动机(内燃机)供能：燃料电池车辆的车载能源由氢气罐或储氢金属(能源存储系统)以及燃料电池反应堆(能源转化调节系统)两部分组成。
原动机是指在车辆驱动系中把其他形式的能量转化为可以直接驱动车轮转传动系是指用于传递和调节原动机输出的机械动能，并输送给车辆驱动车动的机械动能的装置，如普通车辆上的内燃机、纯电动车辆上的电动机等。 轮，实现车辆正常行驶的所有部件。主要包括离合器、减速／变速器、传动轴、主减速器、差速器、半轴以及驱动轮等。
3.1驱动系统总体方案
混合动力汽车动力传动系各部件特性、参数匹配及控制策略决定了整车的动
力性、燃油经济性、排放特性、制造成本及重量。考虑到充电设备的限制以及蓄电池组容量对车重的影响，混合动力电动汽车装备小容量的蓄电池组，在行驶时电池荷电状态保持在一定范围内变动，不需从外部电网充电，属于电量维持型混合动力汽车。
3.1.1驱动系统结构及主要部件
混合动力电动汽车驱动系统主要包括发动机、发电机、电池组、电动机、功配置发电机与否根据车辆的行驶条件而定，如果汽车长时间行驶在交通拥挤
率变换器、扭矩耦合装置、变速器和离合器等部件。
的环境，则车辆有可能长时间处于停止状态，需要配置发电机。反之，当车辆的需求驱动功率较小时，可由电动机工作在发电状态向电池充电，省去发电机。简化驱动系统结构。根据发动机和电机扭矩的耦合方式，混合动力电动汽车的驱动系统有三种布置形式：
第一种布置形式，如图3-1，扭矩在变速器输入轴处进行耦合，采用这种布置方式能通过变速器同时改善发动机和电机的工作点，电机可以用来在较高的转速下快速起动发动机，但是结构上较为复杂，变速器的功率要求较大。
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混合动力电动汽车驱动系统结构分析
油箱 发动机Tice Wice 离合器 电池电动机Tcm Wcm 扭矩耦合装置 变速器 差速器 U I
图3-1 扭矩在变速器输入轴处耦合的驱动系统结构
第二种布置形式，如在图3-2，电动机和发动机的扭矩在变速器输出轴处耦合，变速器只传递发动机的输出功率，所以变速器额定功率可小于第一种布置形式。上述的两种布置形式中，扭矩耦合装置可以采用齿轮传动或带传动来实现。齿轮传动效率高，结构紧凑，美国Wisconsin—Madison大学的UW Future Truck 2000就是采用齿轮传动副耦台发动机和电机的输出扭矩；带传动布置灵活，具有防过载的特点，美国Ohio州立大学的Future Truck 2000、2001和Geofgia技术学院的FurureWreck都是带传动装置，在实际中采用较多。
油箱 发动机Tice Wice 离合器 变速器 电池电动机Tcm Wcm U I 扭矩耦合装置 差速器
图3-2 扭矩在变速器输出轴处耦合的驱动系统结构
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差速器 变速器 电动机Tcm Wcm 发动机Tice Wice 离合器 变速器 差速器 电池U I 油箱 图3-3 扭矩在车轮处耦合的驱动系统结构
第三种布置形式，如图3-3，发动机和电机分别通过各自的传动系驱动车轮。考虑到现有的部分发动机和变速器配套设计，在发动机输出轴进行扭矩耦合
这种结构不需要扭矩耦合装置，但是控制复杂，只适合于四轮驱动车辆。 困难，并联式混合动力电动汽车驱动系统采用第二种布置形式，扭矩通过带传动装置在变速器输出轴处进行扭矩耦合，不配置发电机。
3．2车辆行驶时需求的驱动功率
3.2.1加速行驶时需求功率计算
车辆在水平路面加速行驶时所需的功率按下式计算：
Pa??MvVdVdt?0.5?aACdV3?MvgVCr （3-1）
式中：
Mv一汽车质量(kg) V 一车速(m／s) ρa—空气密度(kg／m3) A—迎风面积(m2)
δ一质量当量系数，此处取δ=1 Cd—风阻系数 Cr— 滚动阻力系数
汽车在tm时间内从静止状态全力加速至车速v。，其车速随时间的变化近似
?tV?Vm??t?m????0.58为以下关系：
（3-2）
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从图3-4可以看出，汽车在tm时刻附近的加速度近似相等，故可认为在tm
的前一时刻的加速需求功率为最大。
图3-4 车辆起步加速时速度随时间的变化情况
假定汽车加速行驶过程中，在tm—0.1到tm这段时间的加速度一致，采用向
0.58???tm?0.1?3??/0.1?0.5?ACbVm?MvgVmCr （3-3） ??MvVm?Vm?Vm???tm??????后差分可求得在tm-1时刻的加速度，此时所需的最大加速功率可按下式计算：
Pa_max 为便于以后的计算，将此方程简写为：
Pa_max=aMv+b (3-4) 其中：
Vm?a??1?0.1?2?tm?0.1???????tm???0.58?gVmCr3
b?0.5?ACdVm
3.2.2匀速爬坡时需求功率计算 车辆匀速爬坡时所需的功率为：
Pg?0.5?ACdVg?MvgVgsin??MvgVgCrcos? (3-5)
3式中θ表示斜坡倾角。同理，将其简写为：
Pg?cMv?d (3-6)
其中：
c?gVg?sin??Crcos??
d?0.5?ACdVg
3 通过上述的分析可知，车辆所需的加速功率和爬坡功率都是由两部分组成：
一部分与车量的质量线性相关；另一部分是与质量无关的常量，用以克服空气阻力。一般情况下车辆要求的爬坡度不是很大，所以加速时所需的功率比爬坡时要大。通过引入功率计算系数a、b、c、d，可以在下文计算各驱动系统部件的功
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