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1、哈尔滨工业大学毕业设计（论文）摘要混合动力汽车采用内燃机和电动机作为动力源，其燃油消耗和排放都比传统汽车低，并能满足日益严格的汽车尾气排放标准。从整车效率、动力性能、续驶里程和城市运行工况等多方面综合考虑，混联式混合动力电动汽车为首选方案。混合动力汽车动力总成参数匹配技术是混合动力汽车的核心技术之一，而一个良好的控制策略则是保证低油耗、低排放的关键。本文在如下几方面做了详细的研究工作：1、详细地论述混合动力系统的基本结构、工作原理及优缺点；对混合动力电动汽车的动力系统的设计进行分析，并选择混合动力系统的类型；2、在确定功率需求的基础上确定混和动力电动汽车动力总成的初步匹配方案，满足排放标准同时
2、具有较好动力性和燃油经济性，并初步验证研究参数匹配的合理性；3、对混联混合动力汽车动力及传动系统各主要部件的性能进行选择动力装置类型和参数设计；参考混联式混合动力汽车典型例子丰田pruis的驱动系统，针对伊兰特1.6进行了混合动力系统设计。4、在完成混合动力系统的基础上，通过对行车工作模式的分析和参考串联混合动力系统与并联混合动力系统的控制策略，设计其控制系统；关键词：混合动力；汽车；混联；参数匹配 ；控制策略AbstractThe hybrid electric vehicle satisfied the increasingly strict criterion of vehicle ex
3、haust emission with its better performance on high fuel economy and low emissionthan the Conventional Vehicle,which is strongly depend on the cooperation of bustion and electromotor.According to the car efficiency power performance,sail mileage and city routine etc,parallel-series HEV is finally ado
4、pted.The HEV parameter design is one of the core technologies and a nice control strategy is the key to guarantee the low emission and fuel consumption.This thesis introduces the developments as follows:1.Discusses in detail the hybrid electric system for basic structure,and its advantages and disad
5、vantages; the hybrid electric vehicle design of the dynamical system for analysis, and select the type of hybrid electric system; 2.In determining the need to determine on the basis of a mixture containing electric vehicle powertrain of match, at the same time meet the emission standards for determi
6、ning glutamateis power performance and fuel economy, and preliminary validation of parameters match parameters reasonability; 3.On hybrid HEV and transmission system performance across all the major parts of the choices power unit type and parameter design; refer to the parallel hybrid electric vehi
7、cle: a typical example of Toyota pruis drive system, carried out for elantra 1.6 hybrid electric system design; 4.Upon completion of the hybrid system, through the operation mode of analysis, and reference series hybrid system and a parallel hybrid system control strategy, design its control system.
8、Key Word: hybrid cars;PSHEV;parameter matching；control strategy - 46-目录摘要.IAbstractII第1章 绪论11.1 本课题的研究意义11.2 国内外研究现状21.2.1 我国混合动力电动汽车研究概况31.2.2 国外混合动力电动汽车研究概况41.3 本论文的主要研究内容5第2章 混合电动车的概述62.1 混合动力汽车概念62.2 混合动力系统的节能潜力62.3 混合动力汽车的排放问题72.4 混合电动车的分类72.4.1 串联混合动力系统82.4.2 并联混合动力系统92.4.3 混联式混合动力汽车(PSHEV)102
9、.5 本章小结11第3章 动力系统总成选型和参数设计123.1 引言123.2 混联式混合动力汽车动力匹配总成选型123.2.1 混合动力电动汽车用发动机选型123.2.2 混合动力电动汽车用电动机选型133.2.3 混合动力电动汽车用储能元件选型173.3 并联式混合动力汽车动力系统的参数匹配与性能指标183.3.1 整车参数与性能指标183.3.2 发动机功率设计193.3.3 电机参数设计计算193.3.4 电池参数设计计算213.3.5 传动比的选择223.4 本章小结23第4章 变速驱动桥结构设计244.1 引言244.2 变速驱动桥的总体布置244.3 传动装置各轴的运动和动力参数
10、的确定244.4 齿轮的结构设计与强度校核254.5 轴的校核284.6 轴承的选择与校核294.6.1 几种轴承的特点294.6.2 类型的选择294.6.3 校核轴承寿命314.7 花键的校核334.8 本章小结34第5章 混联混合动力汽车控制策略设计355.1 引言355.2 混合动力汽车控制策略概述355.2.1 串联式混合动力电动汽车控制方法365.2.2 并联式混合动力电动汽车控制方法375.2.3 混联式混合动力电动汽车控制方法385.3 混联式混合动力电动汽车的工作模式及控制系统395.4 本章小结40结论.41致谢.42参考文献.43第1章 绪论1.1 本课题的研究意义 随着
11、全球经济以及汽车工业的发展，汽车保有量也在逐年急剧增加，但汽车数量的增加却是城市大气污染的主要来源，因此世界各国纷纷制定一系列十分严格的排放法规，强制要求生产低油耗小排放的汽车。但是，尽管目前内燃机电控技术和三元催化等排气净化技术广泛应用，能够大幅度的降低汽车的排放以及耗油量，可是能源紧张和排放带来的环境污染问题还是没有从根本上得到解决。为此，全球的汽车制造商都寻找新的解决办法，把主要精力放在研究开发新型节能无污染的绿色汽车。 目前，世界各国都在开发新型节能无污染汽车，包括纯电动汽车EV(electric vehicle)、混合动力电动汽车HEV(hybrid electric vehicle
12、)和燃料电池汽车FCV(fuel cell vehicle)。纯电动汽车(Electric Vehicle简称EV)是一种节约石油能源、无污染的理想“零排放”汽车，因为它引入了电驱动模式，所以这种汽车加大非石油资源的利用率，无疑是解决上述问题的有效途径。纯电动汽车从上世纪70年代开始发展，是发展时间最长的汽车；但是其缺点也非常明显，由于一次充电后的行驶里程较短，而且充电时间长，能源补充不方便，另外在技术上很难解决废旧电池的二次污染以及回收的问题和纯电动汽车的蓄电池技术还未能获得关键性突破，因此，其商业化进展和市场推广缓慢。 氢燃料电池动力汽车(Fuel Cell Electric Vehicl
13、e，简称FCEV)，燃料电池是一种将氢和氧的化学能通过电极反应直接转换电能的装置，其最大特点是反应过程不涉及燃烧和热机做功。氢燃料电池动力系统不仅高效、低噪音，而且无污染、无二氧化碳排放，是一种新型的环保动力源，另外，由于氢在地球中的蕴藏十分丰富，氢气来源极其广泛，可以说是取之不尽，用之不竭的能源。提取氢的方法非常方便，一是可通过石油、天然气、甲醇、甲烷等进行；二是可通过电解水制氢、生物制氢等方法获取氢气。但是其缺点主要是成本高昂，可靠性和运行寿命较低，以及氢燃料基础设施缺乏等因素，所以无法在短期内取代传统动力汽车。在这种情况下，混合动力汽车异军突起，是目前新型清洁动力汽车中最具有产业化和市场
14、化前景的车辆。混合动力汽车将两种或更多能量转换技术和一种或更多的能量存储技术集合为一体，使得混合动力汽车能够明显减少汽车排放和降低油耗，难能可贵的是可以达到与传统汽车同样的行驶里程，另外混合动力汽车燃料补充便利，节能、环保也是混合动力汽车的主要特点，表11是四种车型的比较。表1.1 四种车型的比较类型燃油消耗续驶里程排放电池寿命加油站改造成本传统汽车100100100100EV030500100300400FCV5HEV4060100406030010000130160注：表中数据表示比例关系从表1.1可以看出，EV和FCV都具有零排放的优点，但是燃料电池的比能以及技术发展仍然是制约其市场化的
15、一大瓶颈，所以不能满足市场要求；HEV的燃油消耗和排放都比传统汽车低，而且HEV对电池的要求不高，并能满足日益严格的汽车尾气排放标准，当前，HEV已经是汽车技术领域的一个重要的发展方向。但是，世界范围内更加严格的尾气排放标准的出台使得现有的混合动力电动汽车不能适应新形势的需要，其中大部分都存在着退市的危险，目前我国大部分汽车厂商对这种情况的处理方法基本上都停留在改进现有发动机的基础上，很少把发动机、排气系统和控制策略等因素进行综合考虑，已达到符合国III标准的目的，所以系统的研究新型混合动力电动汽车就显得尤为重要。1.2 国内外研究现状混合动力汽车的研究始于上世界90年代。其中，较早地提出采用大速比变化范围的混合动力汽车传动系统设计的研究论文始见于1994年在英国召开的International Gearing Conference。近几年，随着混合动力汽车(HEV)技术发展，使得混合动力汽车有效地克服了传统汽车与纯电动汽车(EV)的缺点并兼顾了两者的优点，在
