第二次作业
柏满飞
1. 设计要求
1.1 汽车参数
1.2 性能要求
2. 牵引电动机量值的设计
2.1参考一些相关资料，可以取如下电动机参数：
2.2电机额定功率值
汽车轮胎半径：0.2794r m = 则齿轮传动的传动比：,max max
=3.2930m g n r
i V π=
则车辆转动惯量系数：2
121 1.07
g i δ
δδ=++=，
式中10.04δ=，20.0025δ=
则电机的额定功率值：()2
2221
77.45235
t f
b r f a D f f a
M
P V
V Mgf V C A V kW t δρ=
++
+= 取整可以选额定功率值：80t P kW =
2.3电机外特性曲线
由以上参数得该电机的外特性曲线如图2.1所示。
图 2.1 电机外特性曲线
3. 加速性能的检验
基于牵引电机的转矩-转速特性、齿轮传动比以及车辆的参数，可以计算车辆的加速性能即加速时间和距离与车速之间的对应关系。
计算0100/km h -加速时间：
100
2
10.211
2
a p g r a D f M t dV s
T i MGf C A V r
δ
ηρ==--⎰
满足性能要求。
4. 爬坡能力的检验
应用电机的转矩-转速特性、齿轮传动比，以及车辆的参数，并由行驶过程中汽车驱动力和阻力关系式：
p g t T i F r
η=
()21
cos sin 2r r a D f F Mg f C A V ααρ=++
由此可计算得出牵引力和阻力与车速之间的关系，如图4.1所示。从而可计算出车辆的爬坡能力。
图 4.1 不同坡度下牵引力与车速之间的关系
图 4.2 爬坡能力与车速之间的关系
根据图4.1和4.2，车辆在100/
km h的速度行驶时可以有15%左右的爬坡能力，低速时有43%左右的爬坡能力，符合设计要求。
5. 发动机/发电机量值的设计
这里发动机额定功率的设计要求能够承载车辆在平坦路面上，以高速公路的最高速度
130/
km h行驶的需要。
km h的恒定行驶速度下，考虑传动装置(效率为90%)、电动机(效率为图5.1表明在130/
90%)以及发电机(效率为85%)，所需发动机的功率为32.5kW。同时图5.1表明发动机功率为32.5kW时，可以承载车辆以77/
km h左右的速度在5%坡度的道路上行驶。Array
图 5.1 平坦路面和5%坡度路面上发动机功率与恒定车速的关系
发电机/发电机组额定功率设计中另一个考虑的方面在于：当车辆以某种典型的停车-起动模式行驶时所对应的平均功率。在这些行驶循环中的典型数据如表5-1所示。
表5-1 不同行驶循环中的典型数据
根据表5-1可知，即使不含再生制动，这些行驶循环中的平均功率较小的，发动机功率32.5kW可以满足这些形式循环的要求。
这里选取发动机运行点接近其最大功率，即该发动机最大功率略大于32.5kW，相比选取运行在最小油耗点的发动机，可以减小发动机尺寸。在32.5kW功率等级上，虽油耗稍高，km h的恒车速运行情况计算得到，在低速或市区范围内运行时，发动机但该功率是通过130/
的平均负载功率小很多，所以发动机并不会呈现较高的油耗。
6. 峰值电源功率容量的选择
发动机和峰值电源输出功率之和应大于等于牵引电动机的输入功率，因此峰值电源的功率容量为：
/80
32.50.964.870.85
t
pps e g m
P P P kW η=
-=
-⨯= 7. 峰值电源能量容量的设计
由于第五节发动机的功率容量大于平均负载功率较多，这里采用发动机开/关（恒温）控制策略。选取蓄电池组为峰值电源，使之在荷电状态为0.4到0.6之间变化，此区间运行有较佳的效率，控制中允许峰值电源内最大的能量变动为0.5kWh 。因此峰值电源中总储存的能量可计算得：
max 2.5 2.50.60.4
pps E E kWh SOC ∆===∆-
8. 串联式混合动力汽车仿真（基于软件Advisor ）
根据上文设计选取的电机参数等，结合advisor 提供的数据库选取参数相近的发动机和电机等，并按设计要求中的汽车参数设置各参数的值，设置后的advisor 主界面如图8.1所示。
图 8.1 参数设置
首先选取串联式混合动力汽车模型（series ），这里Fuel Converter 一栏选择电火花点火式发动机，最大功率为41kW ，最高效率为0.34，图8.2是它的万有特性曲线（未含发动机功率），相应选取最大功率为33kW 的发电机。峰值电源选取最大输出功率为65kW 的蓄电池，电动机最大功率为80kW ，效率为90%。传动系传动效率设置为0.9（如图8.1所示），左下角”Variable List”里设置相应整车参数及峰值电源的荷电状态上下限。
图 8.2 发动机等油耗曲线
选取NYCC循环工况进行仿真，循环工况的详细参数设置如图8.3所示。
图 8.3 仿真参数设置
仿真结果如下图所示：
图 8.4 仿真结果
图 8.5 发动机实际运行曲线
