毕业设计（论文）-并联混合动力汽车传动系统方案设计（全套图纸）.docx

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设计说明书

并联混合动力汽车

动力传动系统方案设计

学生姓名：

          学号：

学    院：

专    业：

指导教师：

并联混合动力汽车动力传动系统方案设计

摘  要

    随着时代的发展，汽车已成为了家庭中的必需品。

但是由此带来的环境污染和能源压力必须引起人们的重视。

近年来，各国开始重视混合动力汽车的开发，以此来降低能源短缺带来的压力。

本文对并联混合动力汽车的核心部件进行参数匹配，探讨并联混合动力汽车动力传动系统的方案设计，选取美国城市循环工况，仿真研究整车的排放特性与燃油经济性，以验证方案设计的可行性。

    文章首先对混合动力汽车的发展背景和和意义进行了概括，论述国内外混合动力汽车发展的状况以及我国发展混合动力的必要性，通过对比几种不同驱动模式及结构特性的优缺点选定动力驱动方案。

其次结合原始数据和现有的相似车型，对动力系统的核心部件进行参数匹配。

最后在MATLAB环境下基于ADVISOR软件，对选定的驱动系统进行仿真模拟。

选定10个循环的美国城市工况，进行仿真研究，结果表明：

油耗与传统汽车相比降低了12%，有效的提高了燃油经济性，实现了节能减排的目标，证明了方案设计的合理性。

关键词：

混合动力，传动系统，方案设计，燃油经济性，仿真

The projectdesign ofparallelhybridelectricvehicleresearch

Abstract

    This paperbackgroundandsignificancetothedevelopmentofhybridcarshascarriedonthesummary,expoundsthesituationofdevelopmentofhybridelectricvehiclesathomeandabroadandourcountrythenecessityofthedevelopmentofhybrid,bycomparingseveraldifferentdrivemodeandstructureoftheadvantagesanddisadvantagesoftheselecteddynamicdrivescheme.Secondlycombiningtherawdataandexistingsimilarmodels,parametersmatchingtothecoreofthepowersystemcomponents.FinallyintheMATLABenvironmentbasedonADVISORsoftware,ontheselecteddrivesystemsimulation.SelectedtenAmericancitycyclecondition,thesimulationstudy,theresultsshowthatthefuelconsumptionwasreducedby12%,comparedtoatraditionalcar,effectivelyimprovethefueleconomytoachievethegoalofenergyconservationandemissionsreduction,provestherationalityofthedesign.

Keywords:

 HybridPower,Transmissionsystem,theprojectdesign，FuelEconomy,Simulation

目  录

1  绪论1

1.1  混合动力汽车研究的背景及意义

1.2  本课题国内外研究现状2

1.3  混合动力汽车的分类3

1.4  混合动力汽车节能减排原理6

1.5  混合动力汽车的技术特点7

1.6  本论文主要研究内容8

2  并联混合动力电动汽车分动箱设计9

2.1  扭矩耦合式9

2.2  牵引力耦合式11

2.3  转速耦合式12

2.4 传动方案的选定13

2.5 本章小结14

3  并联混合动力汽车核心部件的参数匹配15

3.1 总成部件的参数匹配15

3.1.1  发动机参数设计15

3.1.2 电动机参数设计18

3.1.3 电池参数设计21

3.1.4 传动系统传动比参数设计22

3.1.5 分动箱参数设计24

3.2  参数匹配结果综述25

3.3  本章小结26

4  并联混合动力电动汽车仿真27

4.1  混合动力汽车仿真软件ADVISOR介绍27

4.2 仿真过程28

4.3 仿真结果 30

4.4 本章小结32

5  全文总结与展望33

5.1  主要完成工作33

5.2  研究展望33

参考文献35

致  谢37

1  绪论

1.1  混合动力汽车研究的背景及意义

    汽车的发展经历了一个十分漫长的过程，它承载着人类科技梦想，凝结着人类  的智慧。

从近代工业起步到发展到现在的水平，汽车行业始终能够保持强大的活力并占有一定的市场份额，这其中与科学技术的不断进步还有市场需求的提高息息相关，这就使得汽车的质量有了质的飞跃，从最开始的运输功能到现在家居必备，不断满足着人们的使用需求[1]。

汽车的普及程度和技术水平甚至成为一个国家或地区现代化程度的标志，但是，汽车给人类带来便利同时，随之而来的还有严重的能源和环境问题。

2015年，中国包括原油、成品油、液化石油气（LPG）和其他产品在内的石油净进口量高达3.443亿吨，同比增幅为7.4%。

石油净进口量占中国石油消费量的比例（进口依存度）由2014年的62.0%提高到63.5%，成为了当时的最高纪录[2]。

国际能源署发表的报告预测，从目前到2030年，全球能源需求每年的平均增长率将达到3%左右，其中中国将消耗全球供应的20%，仅低于美国目前所占的份额。

汽车在消耗巨量能源的同时也带来了严重的全球环境恶化问题，在世界范围内，全国各大城市都面临不同程度的汽车排放污染。

从美国提供的资料可以看出，汽车尾气排放所造成的污染占城市大气污染量的63%，并且城市交通城市产生的噪声污染占比为80%[3]。

汽车行驶中所产生的废气、噪声以及扬起的尘土，造成了严重的大气污染并且对人体的健康产生了严重的危害。

    面对汽车带来的能源和环境问题，节约能源和环境保护也就成为了社会关注的焦点。

能源短缺、环境污染、气候变暖是全球汽车产业所需要面对的艰巨的任务，各国政府及产业界纷纷提出各自的行业产品规划方案，积极应对，以保持其汽车产业的发展活力和竞争力。

新能源汽车越来越受到汽车工业的重视，在21世纪的汽车工业，它已成为发展的热点[4]。

混合动力电动汽车在一定程度上是纯电动汽车和传统汽车合理匹配得到的结合体，它不仅仅保留着传统汽车行驶里程长的优点，还能够大幅降低汽车燃油消耗和尾气排放，一定程度上能够缓解空气污染问题。

因此混合动力汽车被广大车企看好，并且得到了广泛的商业化应用。

混合动力汽车有两个或两个以上的不同类型的驱动源，比如内燃机和电动机，或者内燃机和燃料电池，混合动力电动汽车是传统汽车和纯电动汽车的合理的组合，工作模式有三种，分别是发动机单独驱动，电动机单独驱动或者发动机和电动机混合驱动，这样就可以适应不同的行驶工况[5]。

在整车性能方面，电动机和发动机是混合动力电动汽车的核心部件，它们和其他传动部件构成的传动系统直接决定了整车的底盘布置，同时也能影响整车的动力性能和尾气排放。

由于动力部件和传动部件之间的匹配以及布置结构有着很大的不同，所以当进行混合动力电动汽车的开发工作时，要结合底盘布置结构和动力传动系统的特点，根据目标车辆的使用需求以及道路行驶状况，制定最优的传动系统和选择最佳的核心部件的匹配，从而最大化实现整车的动力性能，最低化尾气排放，这样也会为将来的研发积累一定的经验[6]。

在我国，汽车行业起步晚于国外，因此对混合动力电动汽车的研发工作相对落后，对混合动力电动汽车的动力传动系统方案的研究远大多处于理论研究阶段，远未达到投放市场的商用程度，所以，与国外的混动技术相比，我国的技术水平存在的相当的差距。

目前常见的并联混合动力传动系统有转速耦合式、转矩耦合式，变速箱分前置和后置，按照电动机和内燃机的布置，有单轴式和双轴式。

其中在这些传动方案中[7]最常见的是双轴式转速耦合式。

显然，鉴于我国的混动技术，为了促进我国混合动力汽车的产业化的发展和进步，开展混合动力电动汽车动力传动系统方案研究，提高和掌握混合动力汽车关键技术，从而使我国也具有自主研发能力，缩小和国外的差距，具有十分重要的意义[8]。

1.2  国内外研究现状

    在19世纪初期，英国和法国有人曾经对电动车有过研究，到1881年在法国巴黎街上出现了世界上第一辆电动汽车。

1899年美国生产的电动汽车约占所有生产的车辆总数的63%，在之后的15年，美国电动汽车的最高的年产量已达到了5000辆。

后来一段时间，由于科学技术尤其是蓄电池技术的发展达到了瓶颈，加之全世界范围内大量油田的发现，传统的燃油汽车在商业上取得了绝对的优势。

就目前的电动汽车的技术而言，美国和日本占据主导地位，在欧洲法国英国等国也开展了对电动汽车的研究和开发[4]。

在1997年日本丰田发布了Prius混合动力电动轿车[9]，该车在2006年进入中国市场。

2008年以来，石油价格的持续高涨进一步促进了政府、学校和厂商对混合动力技术的重视。

在过去的几届国际车展中，混合动力汽车已经成为车企和人们关注的焦点，同时，它也展示了汽车公司技术实力[10]。

国内新能源汽车产业始于21世纪初。

国内的车企中吉利、比亚迪、奇瑞等汽车公司在各种车展上亮出了自己的实力，展出的产品有自主研发的混合动力汽车和燃料电池汽车[11]。

在传动系统布置机构中的并联混动汽车，这种布置形式它没有独立的发电机，在分动箱耦合装置的作用下，发动机的动力可以直接传送到驱动轮，这种驱动力的传递方式跟传统的汽车非常接近，也有着近似的传动效率，因此这种布置形式得到了广泛的应用[12]。

目前，经过多年的研究和发展，混合动力电动汽车的核心部件（蓄电池、电动机和发电机）的技术越来越成熟，结合我国目前汽车行业的状况，开展混动汽车技术的研发，混动汽车投入商用已经越来越现实[13]。

由于混合动力电动汽车有着不同的驱动模式，所以与传统燃油汽车和纯电动汽车相比，混合动力汽车需要一个控制系统，根据路况和需求来切换不同的驱动模式，因此整车的切换驱动模式的控制系统是混合动力汽车的非常关键的一部分[14]。

由于我国面临的化石能源短缺问题和环境污染问题越来越严峻，因此，非常有必要发展混动汽车，减少化石能源的使用和尾气排放。

由此可以看出，在未来汽车行业的发展方向，混合动力技术是研发的重点，并且混动汽车会在我国得到长远的发展[15]。

1.3  混合动力汽车的分类

    通常来说，混合动力汽车是由两个或者两个以上的相互独立的驱动系统提供动力的车辆，这种车辆所需要的功率由一个驱动系统或者多个驱动系统共同提供，既可以实现其中一个动力源驱动汽车行驶，也可以共同为汽车提供驱动力。

混合动力电动汽车需要一个蓄电池来存储电能，将电能输送给电动机，进而转化为机械能。

混合动力电动汽车继承了电动汽车的节能减排，绿色出行的优点，同时又结合了传统汽车的动力强的优点，也解决了电动汽车续航里程短的缺点，从而改善了汽车的燃油性能和排放性能，集两种汽车的优点于一身。

不同类型的