双离合器混合动力轻型汽车动力系统设计

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1、双离合器混合动力轻型汽车动力系统设计张玉龙，杨正林，郭永斌南京航空航天大学车辆工程系摘要：本文以某轻型汽车为基础进行了混合动力系统的设计，提出了一种双离合器的动力系统结构，并完成了主要动力部件的选型，最后进行了仿真，从动力性和燃油经济性的角度说明了该动力系统是满足要求的。关键词l混合动力汽车，电控离合器，动力系统rI'lleDesignoftheDnVenainofaDoubleClutchLigIItHyb谳V_elIicIeZhangYmong，Ya呜ZhengUn，GuoYongbinVehicul盯Engi∞edngD印art眦m，．N

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3、d日e硎c、，出cle，E1ectriccon仃olledclutch，DmeTrainO．引言在城市经济发展中，超市、医院、公司班车、市政维修等都采用轻型汽车运输。近年来，国内许多厂家研发了混合动力公交大巴和混合动力轿车，有些城市已有了混合动力公交大巴的小规模运营，积累了混合动力汽车运行的经验，也起到较好的示范效果。但国内对混合动力轻型汽车的研制工作开展甚少。事实上，对于我国城市的交通需求，混合动力轻型汽车具有巨大的潜在市场。本文就我国一款面广量大的轻型汽车进行了混合动力系统的设计并给出了仿真结果。1．混合动力汽车结构由于两种动力源的存在，动

4、力的耦合成为混合动力汽车关键的技术之一。动力耦合关系到混合动力汽车的动力性，燃油经济性和工作模式。设计混合动力耦合装置应该保证动力没有干涉并且不同模式切换平稳。本文以某轻型汽车为基础提出了单轴双离合器耦合的混合动力装置。其中发动机后面的离合器改为电动控制，电控离合器依据整车运行状态及驾驶员的指令决定开闭状态．。该结构中发动机采用纵置后驱的结构，整车结构如图1所示。该轻型汽车为梯形车架。由于改用了较小体积的发动机，且车架上的横梁可以移动位置，因此该结构在布置上较为方便。双离合器结构使得电机和发动机的耦合可以有多种方式。本结构的显著优点是在再生制动

5、过程中可以电机不反拖发动机，可以提高制动能量回收的效率，因而电控离合器也称为节能离合器。根据实验得到反拖发动机需要的功率和车速的关系如图2所示。2．混合动力运行模式本文的混合动力汽车可以运行于以下模式：1)发动机驱动模式当蓄电池SOC小于下限或工作点在发动机的优化区域内时，发动机启动，此时电机空转。2)纯电动模式当工作点不在发动机优化区域且电机的SOC大于下限值时，电机单独驱动。3)混合驱动模式当加速或爬坡时发动机和电机共同工作，电机起到助力作用。4)制动模式制动时根据驾驶员制动强度的要求提供摩擦制动或再生制动，再生制动时电机产生之动力矩回收制

6、动能量。图l双离合器混合动力系统3．关键部件的结构及选型图2发动机反拖消耗功率一车速曲线动力系统设计的核心是各关键总成的选型，这直接影响到整车的动力性和经济性。关键总成包括发动机，电动机，蓄电池，电控离合器，传统离合器，变速箱，主减速器。选型的原则是在满足整车动力性的前提下尽量提高燃油经济性。整车动力性指标如下：(1)最大车速‰≥120忌m／庇(2)最大爬坡度为30％(3)0．60kII油的加速时间f≤27J3．1发动机选型由于对于电助力型混合动力汽车，发动机只需要提供匀速行驶的功率，而在加速或爬坡时电机可以提供峰值功率，因此发动机相对手传统车

7、可以选的功率小一些，可用以下公式初步对发动机选型⋯．．￡一=去陋+筹弦其中￡。。为发动机的最大功率，，，z{!气车的整备质量，，滚动阻力系数，Q空气阻力系数，A迎风面积，V车速。由于该车定位为城市物流车，主要工况为城市道路，因此如果选择V为最高车速，则明显存在功率浪费，为了保证整车有足够的动力性可以可选择‰，

8、机驱动系统额定点效率90％效率>85％区域要求大于工作区域的40％。3．3蓄电池选型蓄电池作为混合动力汽车的辅助能源直接关系着动力性和经济性，要求蓄电