一种并联式混合动力汽车传动系设计
图 4.2 并联混合动力汽车驱动力-车速图
4.2.2 电动机额定功率的选择
对于并联式混合动力汽车传动系，其功率由电动机单独驱动汽车的最高车速以及低速行驶使具有克服最小道路坡度的能力来确定，以保证电动机的效率。若给出了期望的最高车速，选择的电动机功率应大体上等于但不小于最高车速行驶时的行驶阻力功率之和。
当以20 km/ h 连续爬2%坡道时
d
Pe=η 3600V+76140V3+3600V (4-3)
1mgfCAmgi
当以纯电动带动时，最高车速v=30 km/ h 在水平路面上行驶，则
dPe=η 3600Vmax+76140Vmax3 (4-4)
1mgfCA
把m=17950kg，f=0.0076+0.000056Ua=0.01285，A=8.03 ㎡，Cd=0.7，η=0.9， i --坡度阻力系数； i=tan?α =0.22分别代入(4-2) (4-3)
得Pmr=38.7573kw，Pmr =30.7130kw选择Y 系列（ZP44）电动机Y255M-2 驱动电机额定功率Pmr=45kw,峰值功率Pm,max =60kw。满载转速2800rpm，最大转矩/额定转矩=2.1
Tmr=(9550×45／2800)×2.1=328.006 Nm Tf=G f Rr=15900×0.01285×0.47304=96.65 Nm Tmr>Tf故混合动力传动系可以采用电动机单独驱动。
4.3传动比的选择
4.2.1 主减速器传动比i0的选择
i0的选择首先应满足车辆最高行驶速度要求,即
i0≤0.337
????????,??????????????
(4-5)
式中????,??????为发动机最高稳定转速( r/ min) ;????为车轮滚动半径(m) 。另外,为使发动机在最高车速时仍能发挥出最大功率, i0的选择还应满足
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i0≥0.337
??????????????????
(4-6)
式中??????为发动机最大功率点对应的转速( r/ min) 。
由图4.3知, 当i0= i03时, 车辆低速行驶具有较大的后备功率,但满足不了最高车速的要求,这就需要电动机具有更大的额定功率, 电池组具有更大的容量; 当i0=i01时, 虽可以稍微减小高速行驶时的电动机供应功率( PA- PB) ,但却显著减小了车辆低速行驶时的后备功率,得不偿失;而当i0= i02时,即可以满足最高车速的要求, 同时, 车辆低速行驶时又具有相当大的后备功率, 但前提条件是最高车速行驶时电动机必须提供更大的输出功率( P??- P??) 。实际上,车辆以最高速度行驶时的功率并不高,而车辆低速行驶时,发动机具有较高的后备功率, 从而使其有富裕的功率为电池组充电,有助于减小车辆携带的电池组的容量。因此,为获得比较好的综合性能,i0的选择应符合式(4-5) 中的等号要求。
图 4.3 不同i0时车辆的功率平衡图
理论上主减速器速比取得越大越好,但应以保证车辆能达到最高车速为界限。由于轮胎为子午线轮R??胎F=3.05,d 为轮胎自由直径d=1.10m故R??=3.05×1.10／2×3.14=0.534m
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i01=0.337 i02
取主减速器传动比i0=6.2 4.3.2 变速器传动比选择 传动比范围
????????,??????
=6.29
??????????????????
=0.377=5.03
????????
变速器的传动比范围是指变速器最低档传动比与最高档传动比的比值。目前乘用车的传动比范围在3.0～4.5 之间，总质量轻些的商用车在5.0～8.0 之间，其他商用车则更大。最高档五档为直接档，传动比为1。最低档的影响因素有：发动机的最大转矩和最低稳定转速所要求的汽车最大爬坡能力，驱动轮与路面间的附着力，主减速比和驱动轮的滚动半径以及所要求达到的最低稳定行驶车速。这里根据汽车满足最大爬坡度来确定最低档一档的传动比：汽车爬坡时车速不高，空气阻力可忽略，则最大驱动力用于克服轮胎与路面间的滚动阻力及爬坡阻力，故有
??????????????1??0???????? ??≥???? ??cos????????+sin???????? =????????????(4-7) 则由最大爬坡度要求的变速器Ⅰ档传动比为
????1≥???????????????? ????????????0????(4-8)
式中：??????????----发动机最大扭矩；??????????=600N·m ????1------变速器一档传动比；????1＝7 ??0--------主减速器的传动比；??0=6.2. ????------汽车传动系传动效率；????=0.96
m --------汽车总质量； m=满载前轴负荷＋满载后轴负荷＝15000kg g--------重力加速度； g=9.8N/㎏ ????????---道路最大阻力系数； ????????=f+i=0.01285+0.22=0.23285
( f--滚动阻力系数； f=0.0076+0.000056U??=0.01285 i --坡度阻力系数； i=tan?? =0.22) ????-------驱动轮滚动半径；
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????＝Fd 2?? =3.05×974/2×3.14=473.04 ㎜
（F 为计算常数，子午线轮胎取3.05，斜交轮胎取2.99） ?α -------道路最大上坡角；?α =tan?1??.22=12.4° 根据驱动车轮与路面的附着条件 ??????????????1??0????????≤G2Ф(4-9) 求得变速器Ⅰ档传动比为： ????1≤G2Ф????／????????????0????(4-10) 合并(4-7)与(4-8)，得
mg???????????? ????????????0????≤????1≤G2Ф???? ????????????0????(4-11) 代入数值，求得????1的范围是5.346≤????1≤7.718
取最低档????1为7。各档传动比的确定中间档传动比理论上按公式q= i?????? ???????? 1 ???1= ????1 ??????
代入：q=(7/1)5-1≈1.63 ????2=????1 1.63≈4.29 ????3=????2 1.63≈2.63
要求相邻档位之间的传动比比值在1.8 以下，该值越小换档工作越容易进行。 因高档使用频繁，所以又要求高档区相邻档位之间的传动比比值，要比低档区相邻档位之间的传动比比值小。
所以最后确定各档的传动比如下所示： ????1=7 ；????2=4.2 ；????3=2.6 ；????4=1 ；????=7.5
1 ???1
(n 为档位数)的几何级数排列，
4.4 电池组容量的选择
蓄电池的容量有实际容量和额定容量之分。用Ah（安时）数表示。实际容量是指蓄电池所能输出的电量，等于放电电流所能输出的电量，等于放电电流与放电时间的乘积。
额定容量也叫公称容量，是按一定的标准保证蓄电池在一定放电条件下应该放出的最低限度的容量。
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在考虑市区尽量以“零排放”运行，以及发动机出现故障特殊状况，混合动力大客车要求有一定的蓄电池单独供电续驶里程。这就使得对蓄电池的容量有一定的要求。
假定混合动力电动汽车以额定功率Pe=45kw 纯电动驱动时，车辆以速度Ve=30km/h匀速行驶里程S=30km 所用的能量W =Pe·s Ve=45×30/30=45kwh
蓄电池个数为ncr≥η
1000W
mc
uc
=19 ηmc为电动机效率90%，u 为单节蓄电池电压，取u=12v，c 为蓄电池组的容量，取c=220Ah。
则本次设计所选蓄电池组由19节×12V锂电池串联组成，总的电压ub=228v
4.5 车辆最高车速的校核
根据《汽车理论》汽车动力装置参数的选定，有
d
Pe=η 3600uamax+76140uamax3 (4-12)
T
1GfCA
在水平道路上，Pe=118+45=163KW，
ηT=0.96,?Cd=0.7?A=9.35 m??G=17950Kg? f=0.0076+0.000056Ua=0.01285 得uamax=88Km/h
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