1、HEV動力總成的匹配1整車參數(shù)及性能要求2.2計算公式2.3驅(qū)動電機的選擇3.1.3.1 功率3.3.1.1 最大功率 3.3.1.2 額定功率 3.3.2 扭矩4.3.2.1 最大扭矩 4.3.2.2 額定扭矩 4.3.3 轉(zhuǎn)速4.3.3.1 最高轉(zhuǎn)速 4.3.3.2 基速 4.3.4電壓4.1.4發(fā)動機的選擇5.4.1 最大功率 5.4.2 最高轉(zhuǎn)速 5.4.3 最大扭矩 5.5發(fā)電機的選擇5.1.5.1 功率5.1.5.2 轉(zhuǎn)速6.5.3電壓6.6超級電容的選擇6.1.6.1 容量 6.6.2 放電電流 7.6.3 充電功率 7.6.4 電容選型 7.7鋰電池的選擇7.1 容量 7.7.

2、2 放電電流 7.1整車參數(shù)及性能要求編號工程數(shù)值估算1總質(zhì)量m180°°kg2迎風面積A7m23風阻系數(shù)CD0.64滾動阻力系數(shù)fR0.015滾動半徑r0.476旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)61.17主減速器速比io6.438最局車速U max80 km/h1°加速性能050km/h加速時間小于30s5080km/h加速時間小于40s11爬坡性能能以10km/h爬上20%的坡連續(xù)爬坡時間大于3 min。2計算公式2驅(qū)動力計算：車速和轉(zhuǎn)速換算:驅(qū)動功率計算：Ft 二 GfReos G sin C-dA m-dAa2dtnm -S °m °.3 77Pt 二

3、 F Ua其中：Ft車輛的驅(qū)動力，N ;G車輛的總重量，N ;:坡度,% ；?一空氣密度，nI_s2r,;Ua 車速，m/s ;Pt 驅(qū)動功率，W ;nm -驅(qū)動電機軸的轉(zhuǎn)速，r / min以下計算中均未考慮效率因素，并且對局部計算過程做了一定簡化3驅(qū)動電機的選擇鑒于該混合動力的結(jié)構(gòu)特點，驅(qū)動電機的選擇要滿足車輛動力性的需求，包 括 爬坡、加速和助力；從整車能量角度來說，要求電機的工作效率盡可能的高； 從驅(qū) 動系統(tǒng)尺寸角度來說，要求電機的功率密度和轉(zhuǎn)矩密度盡可能高。3.1功率3.1.1最大功率 根據(jù)最大爬坡性能來確定，以10km/h上20%的坡。由公式(1)和可得，轉(zhuǎn) 速為320r/min時的

4、電機的最大功率需求為105kW,計算過程如下：10 = 105kW3.6P;冰二 Ft ba : (GfR gl： )_Ua=(180000*0.01 180000*0.2)其中：車速為10km/h,車重180000kg,空氣阻力系數(shù)為0.01,坡度為0.2;由 于車速較低，計算中忽略了空氣阻力，由于勻速行駛，沒有加速阻力。 根據(jù)最大加速性能來確定，以 050km/h加速時間小于30s o在臨界車速 以下由電機提供動力，在臨界車速以上主要由發(fā)動機提供動力，因此把加速性能 指標調(diào)整為020km/h加速時間小于12s。可得平均加速度a0為0.46m/s2,根 據(jù)公式 (1)可得，轉(zhuǎn)速為650r/m

5、in時的電機最大功率需求為60.6kW ,計算過程如 下：PTx =FtLUa： (GfR ' maO* U a20 -(180000*0.01 1.1*18000*0.46)*60.6kW3.6其中：車速為20km/h,車重180000 kg,旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)取1.1,平均加速度 區(qū) 0.46m / s2 o3.1.2額定功率由于動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點，純電機驅(qū)動只出現(xiàn)在臨界車速以下，該車臨界車 速選 定為20km/h ,因此車輛起步后車速很快會超過臨界車速， 純電驅(qū)動的時間 很短，額 定功率的選擇對車輛的經(jīng)濟性影響很小， 無需匹配計算驅(qū)動電機的額定 功率。3.2 扭矩3.2.1 最大扭

6、矩最大扭矩由車輛的爬坡性能決定，根據(jù)公式(1)可得最大扭矩為3000Nm。maxFtLr(GfR - GL)rM m io i o(180000 0.01 180000 0.2) 0.513000 Nm6.17其中：車重180000kg,坡度為0.2，車輪半徑為0.51m,主減速器速比為6.17; 由于車速較低，計算中忽略了空氣阻力，由于勻速行駛，沒有加速阻力。3.2.2 額定扭矩由于動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點，純電機驅(qū)動只出現(xiàn)在臨界車速以下，該車臨界車速選定為20km/h ,因此車輛起步后車速很快會超過臨界車速，純電驅(qū)動的時間很短，額定扭矩的選擇對車輛的經(jīng)濟性影響很小，無需匹配計算驅(qū)動電機的額定扭矩

7、。3.3 轉(zhuǎn)速3.3.1 最高轉(zhuǎn)速車輛的最高車速決定了電機的最高轉(zhuǎn)速，由公式(2)可得電機的最高轉(zhuǎn)速為2600r/min ,計算過程如下：maxu max i 0806Y7nm2600r/min0.377r0.377 漢 0.51其中：最局車速為80km/h,主減速器速比為6.17,車輪半徑為0.51 m。3.3.2 基速以臨界車速作為驅(qū)動電機的基速，大概在650r/min ,這樣可以保證在臨界 車速以前，車輛有恒定的扭矩驅(qū)動，加速性能較好。3.4 電壓電機的功率確定后，電機的電壓選擇主要考慮高壓平安、散熱和本錢等因素。 具體電機的電壓如何選擇無法定量給出，一般不超過400V4發(fā)動機的選擇4.

8、1 最大功率根據(jù)國家標準，公交客車要以不低于 80km/h的車速連續(xù)行駛30min ,可見 發(fā) 動機的最大功率要滿足最高車速的要求，需要發(fā)動機的功率為68kw,此時發(fā)動機轉(zhuǎn)速為2600r/min ,計算過程如下：max=E 2max : (GfR- 2)_ U max80 20"7"於舊80=(180000*0.0168kW23.6其中：車速為80km/h,空氣密度為1.23Njs2_m*,車重180000kg,空氣 阻力系 數(shù)為0.01;由于平路勻速行駛，沒有坡度阻力和加速阻力?？紤]到附件消耗功率20kW,還有10kW的充電余量，發(fā)動機的最大功率選為100 kWo注意：實

9、際上車輛很少以最高車速行駛，我們城市公交車的平均行駛速度為2030km/h ,如果以最高車速來計算發(fā)動機的最大功率，那么功率有很大的浪費， 而且電機可以實現(xiàn)助力，因此在實際選擇發(fā)動機功率時要根據(jù)車輛的運行環(huán)境進行的調(diào)整。4.2 最高轉(zhuǎn)速根據(jù)車輛的最高車速決定了發(fā)動機的最高轉(zhuǎn)速為2600r/min。4.3 最大扭矩一般由車輛的加速能力決定發(fā)動機的最大扭矩，但是由于驅(qū)動電機的存在，而且該混合動力系統(tǒng)中驅(qū)動電機的扭矩很大，發(fā)動機 +驅(qū)動電機肯定可以滿足加 速能 力的需求，無需討論發(fā)動的最大扭矩。5發(fā)電機的選擇5.1 功率發(fā)電機的額定功率要保證車輛可以在臨界車速以下長時間行駛，根據(jù)公式(1)可以計算得

10、到發(fā)電機的額定輸出功率要高于10kw,還要有一定的充電余量Pg 二 FtUa: GfR_Ua =180000 0.01 10kW3.6其中：車速為20km/h,車重180000kg,空氣阻力系數(shù)為0.01；由于平路勻速 行駛, 沒有坡度阻力和加速阻力；車速較低，忽略了空氣阻力。如果考慮以一定的車速上坡，那么需要增加發(fā)電機的功率，假設坡度為8%,保持車速為10km/h,根據(jù)公式(1)可得功率大概在40kw左右。5.2 轉(zhuǎn)速發(fā)電時，根據(jù)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，可以選擇適宜傳動比的傳動系統(tǒng)，使得發(fā)電機工作在事先設定好的效率最高的轉(zhuǎn)速下。5.3 電壓發(fā)電機的電壓要在電池、電容和電機的工作電壓范圍內(nèi)，并能給電容充

11、滿電。6超級電容的選擇6.1 容量超級電容滿足起步加速的需求，根據(jù)020km/h加速時間小于12s,平均加速度a，為0.46 m/s2,加速過程需要的電能大于 360kJ ,計算過程如下： tE =Fu at =(Gf R +6ma 0) Jo(0 + a0t)dt =360kJ其中：車速為20km/h,車重180000 kg,旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)取1.1,平均加速度 區(qū)0.46m/s2,加速時間12s。電機和發(fā)動機滿足加速需求，根據(jù)2050km/h加速時間小于18s,平均加速度a。為0.46m/s2,對發(fā)動機和電機的需求扭矩為890 Nm，假設電機提供其中 的190Nm,貝U加速過程電機消耗的能

12、連大于400kJ。超級電容滿足車輛加速助力的功率需求，根據(jù) 5080km/h加速時間小于 40s,可以得到平均加速度為0.2m/s2,對發(fā)動機和電機的扭矩需求為476 Nm ,發(fā)動機就可以滿足扭矩需求，無需電機助力。6.2 放電電流超級電容滿足起步加速的需求，根據(jù) 020km/h加速時間小于12s,在加速 末端 20km/h時具有最大的功率輸出，此時應該對應超級電容的截止電壓，假設為400V平臺，截止電壓為240V,那么可得此時的電流為250A;假設電壓為600V,那么可 得電流為160A。如果發(fā)電機工作，可以提供額外45A的電流。6.3 充電功率假設該車以20km/h的車速下6%1勺坡，貝剛

13、動功率為 50kW ,假設電壓為 400V,那么充電電流為125A假設電壓為600V,那么可得電流為83AO6.4 電容選型400V平臺：選用 Maxwell的BMOD016P048, 8 串2并就可以滿足要求，電 容 組為388V,電容41F,連續(xù)放電電流300A,設放電截止電壓為240V,那么該電 容組包 含的電能為1850kJ° 如果用BM0D00838串2并，電流可能不夠o600V平臺：選用 Maxwell的BMOD008P048, 12 串2并就可以滿足要求，電 容 組為580V,電容13.5F ,連續(xù)放電電流230A,設放電截止電壓為360V,那么該 電容組 包含的電能為1300kJ o7鋰電池的選擇7.1 容量連續(xù)爬長坡時，需要鋰電池、超級電容和發(fā)電機同時供電。以 10km/h的車 速爬20%的坡3min ,需要的電能為5kWh。假設鋰電池提供其中80%的電能， 假設 SOC的