混合动力电动汽车的研发实践

混合动力汽车HEV(Hybrid Electric Vehicle)有两个以上的动力源,通过加速助力、再生制动、怠速启停等措施和系统能量管理,可实现比常规汽车CV(Conventional Vehicle)更好的动力性、经济性和排放性能.采用集成发电机/电动机ISG(Integrated Starter and Generator)和ISG控制器作为助力装置,采用蓄电池和电池管理系统作为能量平衡单元,采用多能源动力总成管理系统作为混合动力系统的中央控制单元,分别采用手动变速器MT(Manual Transmission)和自动变速器CVT作为混合动力汽车的传动系统,完成了两款混合动力电动汽车样车的研制.     

机械自动变速传动试验台及测控软件开发

AMT台架试验是AMT研究开发中的重要环节.通过台架试验,进行AMT性能测试、与发动机匹配以及控制策略优化,为AMT的装车奠定基础.针对开发的AMT样机,在车辆传动系统试验平台上,搭建了AMT台架试验台;利用下位单片机发出控制信号,实现了对电子节气门、离合器执行机构以及换档执行机构的控制;通过调用尚未公开的库函数,解决了WINDOWS2000下用户方式不能读写硬件端口的问题,实现了利用现有设备采集转速扭矩信号;通过RS232串口通信,实现上位微机采集数据并向下位单片机发出控制指令;开发了WINDOWS2000环境下AMT起步及换档台架试验控制软件,使试验具备了先进的数据采集及控制手段.     

三环减速器表面噪声的实验

三环减速器是我国独创的一种新型传动装置,利用三相并列双曲柄机构克服死点,以传动比为４９．５的ＳＨＱ５０三环减速器为研究对象,分析了其基本机构特点和传动机理。利用声强法对其表面噪声分布进行了详细的试验分析,给出了该机输入和输出侧面及顶面的三维声强分布图和等值线图。结合测点频谱图,得出其噪声评价指标及产生噪声的原因和机理,为正确设计三环减速器,减少其振动和噪声提供理论依据。     

包络环面蜗杆传动的实体建模和几何分析

基于曲面包络理论和计算机图形学,讨论了包络环面蜗杆的实体建模方法,并在实体模型的基础上进行了包络环面蜗杆传动的装配模拟及配对齿面的间隙和干涉分析,考察了加工和装配参数的调整对齿面啮合与接触的影响．     

轻度混合动力AMT系统经济性换挡规律优化

装备机械自动变速器(AMT)的混合动力车辆驱动系统包含了发动机、电机和电池以及传动系统,不能按照传统AMT车辆的方法制定其换挡规律.在综合考虑发动机、电机的工作性能以及电池荷电状态的基础上,以燃油经济性能为目标,提出了装备机械自动变速器的轻度混合动力车辆电动机部分助力时的能量分配策略和经济性换挡规律,并进行了仿真.结果表明,采用新的经济性换挡规律,能更加有效地发挥混合动力车辆的性能,提高燃油经济性.     

驱动工况下最佳效率的电力驱动系统控制分析

为实现电力驱动系统中电池和电机的优化匹配控制,针对混合动力电动汽车电力驱动系统在放电时的工作特性,以镍氢电池和永磁无刷直流电机为研究对象,在电池、电机性能实验研究的基础上,建立了驱动工况下的电池放电效率和电机效率数值模型,得到了电力驱动系统最佳效率和电机输出转矩的数学表达式。提出了提高电力驱动系统工作效率的控制策略,仿真结果表明,所设计的控制方法可有效提高电力驱动系统的工作效率,实现了整车动力性和燃油经济性的优化匹配。     

混合动力汽车故障数据记录系统设计

以某ISG(integrated starter and generater)型混合动力电动汽车为研究对象,开展混合动力电动汽车故障诊断数据记录系统的研究.通过CAN总线和K线的应用,建立混合动力汽车故障诊断信息数据采集的通讯网络.设计了包括CPU处理模块、通信模块、USB存储模块等故障诊断数据记录系统的硬件结构.针对系统要求和特点,在系统硬件方案设计、软件设计的基础上,对USB在系统中实现数据的海量信息存储应用进行了具体的电路设计和分析.在车辆行驶信息记录实验过程中,该故障信息记录系统运行稳定,数据记录完整、准确,在线显示的参数也能较好地反映车辆行驶状态.     

基于系统效率的PHEV动力与控制参数优化

针对搭载无级变速器的单电机插电式混合动力汽车,提出了一种新的动力参数与控制参数设计方法.建立插电式混合动力汽车各工作模式的系统效率模型,得到基于系统效率的工作模式切换规律,并对模式切换曲线乘以控制参数以实现模式切换规律的调整.充分考虑燃油经济性的影响因素,以动力源功率、电池数目以及主减速器速比作为动力系统设计参数.利用Matlab/Simulink建立整车经济性仿真模型,构建"城市-城郊-高速-城郊-城市"综合行驶工况,以降低等效燃油消耗为目标,采用遗传算法对插电式混合动力汽车动力系统参数与模式切换规律控制参数进行综合优化.结果表明:采用本文所提出的方法能够优化出一组合理的动力与控制系统参数,使整车等效燃油消耗更低,比优化前的百公里等效油耗降低了7.2%.     

包络环面蜗杆传动的承载接触研究

用罚函数接触有限元法分析了包络环面蜗杆传动的轮齿应力、接触齿面上接触力分布、接触区的形状以及接触中心的偏移状况,研究了不同载荷作用下瞬时啮合齿对间的载荷分配和接触区域的变化规律;并用三维光弹实验验证了在载荷作用下包络环面蜗杆传动轮齿间的接触应力分布和载荷分配情况,其实验测试结果与用接触有限元分析所得数据具有一致性。     

采煤机机电传动系统调速动态特性分析

为研究滚筒调速的可行性及调速对传动系统动态性能的影响,采用MATLAB/Simulink搭建了采煤机截割-牵引耦合机电传动系统动力学模型.针对截割部过载工况,综合考虑采煤机可靠运行和高效生产,制定了4种调速降载方案,并提出了通过截割电机电流计算目标切削厚度、依据目标切削厚度选择调速方案的方法.最后通过仿真对比了各种调速方案下电机和传动系统的动态响应特性,结果表明:当截割电机过载倍数较小时,采用滚筒调速方案能够在降低系统负载的同时使采煤生产率不受影响;当过载倍数较大时,采用牵引调速方案可获得较高的系统可靠性,而采用牵引-滚筒顺序调速方案可获得较高的采煤生产率.