车辆工程毕业设计论文-rl6100混合动力城市客车总布置设计(编辑修改稿)

车辆工程毕业设计论文-rl6100混合动力城市客车总布置设计(编辑修改稿)内容摘要：

通，立交桥路面坡度一般为 4%6%，在没有公交专线的情况下城市车辆行驶速度较低。 (3)路线固定，往复运行城市公交车 不像其他车辆运行路线千变万化，而是每天都在指定线路运行并来回往复。 每条线的车辆都在固定站点停靠，而且现在城市广泛采用了立体交通，立体桥线路的车辆每天在固定地段爬坡和下坡。 运行时间固定。 (4)载荷多变且时间特征明显随着城市规模的逐步扩大，城市交通网也日趋复杂，城市公交线路众多，每条线路的长度也不相同，每条线路途径地区的行驶速 12 度、道路特点、乘客数量各不一样，上、下班高峰时段和中心城区乘客拥挤，非上、下班高峰期和郊区乘客相对稀少，车辆负荷低，造成了能源的极大浪费。 性能要求 不同类型的 HEV之间性能差异十分 明显，在选型时必须注意由动力系统结构引发的性能差异。 考虑到加速性和经济性的综合要求，混联式成为合适的选择。 技术条件 所谓技术条件，除研究开发的条件和力量外，还包括工业基础。 强调工业基础是因为一些常见的动力系统部件，我国的产品水平还不能满足需要或尚无法生产。 进行时间的产品开发总会有一定的进度要求，如果技术条件无法保证，就难以实现预定开发目标。 开发性是指动力系统需要进一步完善的空间。 产品性能是一个完善的过程，同样开发工作也不可能一步到位，也需要进行不断的完善。 成本和使用维护费用 动力系统的结构对 HEV成本影响很大，这是因为不同类型的动力系统对部件的种类、数量和性能要求差别很大。 而部件的种类、数量和性能指标是影响 HEV成本的主要因素。 选型时还应考虑使用、维护费用，结构越复杂，故障率越高，使用和维护费用也越高。 通过上述分析本文所采用的混联结构如图。 机械能 电能 图 本文所选混联结构示意图 内燃机 离合器 1 变速器 发电机 离合器 2 电机控制器 蓄电池 电动机 驱动桥 车轮 车轮 13 这套动力系统的布置的工作原理为： 模式 1(离合器 1分离，离合器 2结合 )：当车辆处于开动和低速或中 速 (比如公交车站内行驶，拥挤交通等 )的这种非经济区时，发动机处于关闭状态，车辆仅由电动机驱动。 模式 2(离合器 l， 2均结合 )：车辆中等负荷时，发动机的功率被分成两部分，一部分用于发电，从而补充蓄电池电量；另一部分直接驱动车辆。 功率的分配以整车最佳效率为原则。 模式 3(离合器 l， 2均结合 )：当车辆有大功率需求 (比如加速、上长坡等 )时，发动机在保证经济性的情况下以最大功率向车轮输出，同时电动机根据情况对整车需求功率进行补充调节。 模式 4(离合器 1分离，离合器 2结合 )：车辆中等负荷，道路变化复杂时，发动机处于一特 定经济区对车辆需求功率进行实时跟踪，为避免蓄电池充放电损失，控制做到蓄电池能量的进出较小。 模式 5(离合器 1分离，离合器 2结合 )：车辆中等负荷，道路变化复杂时，当前蓄电池电量不足时，发动机处于一特定经济区工作，在满足车辆需求功率和蓄电池有较佳充放电效率的前提下，对蓄电池进行电量补充。 模式 6(离合器 1分离，离合器 2结合 )：车辆制动时，电动机按照发电机模式工作，将车辆的动能回收并以电能的形式存储到蓄电池中。 该模式下，发动机不发电。 模式 7(离合器 1分离，离合器 2结合 )：车辆制动时，电动机按照发电机模式工作，将 车辆的动能回收并以电能的形式存储到蓄电池中。 该模式下，发动机同时驱动发电机发电并将电能存储于蓄电池。 模式 8(离合器 1， 2均结合 )：车辆制动时，离合器 1保持结合，电动机按照发电机模式工作，将车辆的动能回收并以电能的形式存储到蓄电池中。 模式 9(离合器 1结合，离合器 2分离 )：由电动机快速启动发电机至特定工况，发电机不工作。 模式 10(离合器 1， 2均分离 )：车辆驻车和停车状态下，当蓄电池电量不足时，发动机在特定的经济工作区驱动发电机发电向蓄电池组提供电量补充。 混合动力电动汽车法规及标准 我 国已经或即将发布的电动汽车标准 14 我国在纯电动汽车的研究开发时，就意识到研究相关技术标准的重要性，混合动力电动汽车的产业化更需要标准的规范和引导。 混合动力电动汽车是国际上最先得到规模化商业应用的电动汽车类产品，技术趋于成熟，相应的技术标准也在不断完善。 因此科技部在 “863”计划中将 “混合动力电动汽车标准研究与制定 ”立为专项课题。 此项研究在 2020年 12月通过科技部验收，前后历时两年，陆续共完成 15项国家标准草案和 2项标准研究报告，其中 13项标准草案已经国家发展和改革委员会同意向国家标准化管理委员会报批 (国家标 准《电动汽车术语》在 2020年初已经正式批准发布 )，包括针对混合动力电动汽车的标准 6项，电动汽车共用的标准4项。 在国外特别是日本、美国混合动力电动汽车开发和应用取得突出进展的情况下，科技部将发展混合动力技术明确为 “十五 ”期间电动汽车研究和产业化的重点。 为加快我国混合动力电动汽车产品的开发和生产，缩小与先进国家的技术差距，增强我国汽车工业在新技术领域中的竞争力，混合动力电动汽车标准的前期研究工作自 2020年初启动，针对标准制定的重点领域和技术路线在国内相关企业和高等学校、研究机构进行了较为广泛和深入的调研，还 进行了国内外标准资料的收集分析等准备工作。 在随后两年的研究中，对上述 16项标准中的 5项进行了修订，又新制定了 10项新的国家标准 (其中 6项是专门适用混合动力电动汽车的标准 )，提出 2项标准的研究报告，电动汽车标准体系进一步充实。 我国已经或即将发布的电动汽车标准目录 电动道路车辆用铅酸蓄电池 电动道路车辆用金属氢化物镍蓄电池 电动道路车辆用锂离子蓄电池 电动道路车辆用锌空气蓄电池 电动汽车安全要求第 1部分：车载储能装置 电动汽车安全要求第 2部分：功能安全与故障防护 电动汽车安全要求 第 3部分：人员触电防护 电动汽车动力性能试验方法 电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法 电动车辆的电磁场辐射强度的限值和测量方法宽带 9kHz～ 30MHz 1电动汽车定型试验规程 1电动车辆传导充电系统一般要求 15 1电动车辆传导充电系统电动车辆与交流／直流电源的连接要求 1电动车辆传导充电系统电动车辆交流／直流充电机 (站 ) 1电动汽车用电机及其控制器技术条件 1电动汽车用电机及其控制器试验方法 1电动汽车术语新制定 1电动汽车用仪表新制定 1电动汽车操纵件、指示 器及信号装置的标志 电动汽车传导充电用插头、插座、车辆耦合器和车辆插孔通用要求 2混合动力电动汽车安全要求 2混合动力电动汽车动力性能试验方法 2混合动力电动汽车定型试验规程 2轻型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法 2轻型混合动力电动汽车污染物排放测量方法 2重型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法 2重型混合动力电动汽车排气污染物测试方法 2混合动力电动汽车综合性能道路试验规程 采用国际标准和国外先进标准 在我国，采用国际标准和国外先进标准是指导标准化工作 的重要原则，在混合动力电动汽车标准的研究与制定工作中也得到贯彻。 相对而言，我国在汽车技术领域的基础研究和技术开发水平与国外先进水平存在着不小的差距。 尽管在电动汽车技术方面我国在着力改变这种局面，也取得了可喜的进步，但由于整体技术水平和工业基础的限制，能够在国际上有影响的技术创新还偏少。 因此，充分借鉴国际上相对成熟的标准成果对于发展我国的电动汽车技术是有益和必要的。 当然，将我国在技术创新上的成果更多地在标准中体现，甚至争取向国际标准化组织提交，是我们追求的目标，尽管目前这种情况还不是很多见，但在混合动力电动汽 车标准中已有良好的开端。 在重型混合动力电动汽车的能耗和排放测试方面，少数国家有大型的整车排放转鼓，而这种昂贵的测试条件对我国目前还不现实。 在国外也缺乏成熟经验和规范的情况下，东风电动车公司等单位对各种可替代的方法进行了研究。 其中，为在道路上进行能耗试验，将中国汽车技术研究中心承担的另一 “863”项目 “我国典型城市行驶工况 ”的研究成果 “城市公交循环 ”作为测试循环之一采用，使得在标准中，有了针对我国城市道路条件的试验方法，这 16 是在制定汽车标准中的一大进步，得益于丌展了更深入的基础研究。 采用国际标准和国外先进标准并 不是直接采用国外企业的标准。 虽然越有技术实力的企业对各国乃至图际标准的影响力越大，也在一定程度上反映技术发展的趋势，但要成为大家公认的技术标雄，必须要经过广泛协调，综合反映各方面的意见。 在我们收集和借鉴的混合动力电动汽车标准中，包括国际标准 (ISO)、联合国欧洲经济委员会法规 (ECE)、欧洲标准 (EN)、美国汽车工程师学会 (SAE)、日本电动车协会(JEVS)、美国电动车运输应用协会 (ETA)等国际性、地区性和各国行业性组织的标准或规范，特别是 ECE、 ISO、 SAE对我国标准的参考作用更突出一些。 混合动力汽车关键技术 混合动力汽车要进入实用化，需要具备高比能量和高比功率的能量存储装置，低成本、高效率的功率电子设备和燃料经济性高、排放低的发动机，需要解决的关键性技术问题包括以下几个方面：混合动力单元技术、能量存储技术、电力驱动系统和、混合动力汽车仿真技术和多能源总成控制策略。 混合动力单元技术 混合动力汽车的动力可以同时来自热力发动机和电动机。 在混合动力汽车上，热力发动机又被称为混合动力单元，与传统汽车发动机相比，其作用发生了变化。 在并联混合动力汽车上，混合动力单元通过传动轴驱动车轮，同 时电动机也承担一部分驱动的功能，因而使得混合动力单元能够采用尺寸更小、效率更高的热力发动机；在串联混合动力汽车上，混合动力单元驱动发电机产生电能，由于汽车的行驶与发动机没有直接的联系，因此混合动力单元也能够采用小型高效的发动机，且其运行工况可以固定于较小的高功率区。 当前，混合动力单元研究的主要对象是热力发动机和燃料电池。 在燃料的使用方面出现了很大的变化，除了汽油之外，还有天然气、液化气和酒精等代用燃料。 要提高混合动力单元的燃料经济性，对混合动力单元必然提出更多的要求，例如要求混合动力单元能够快速起动和关闭 ，并降低起动时的排放等。 混合动力汽车的主要目标就是降低排放，所以，控制混合动力单元的排放将是今后研究的重点。 能量储存技术 目前运用于混合动力汽车上的能量储存装置主要还是高能蓄电池，虽然超级电容器、飞轮电池等新型能量储存装置也在研究开发范畴，但是近期最有希望进入实用化的还是高能蓄电池。 现在，镍氢电池和锂离子电池已可达到混合动力汽 17 车的使用要求。 镍氢电池已广泛地应用于电动汽车。 镍氢电池技术的关键是，其能够储存氢的合金应该是一种能够稳定地经受无数次循环，反复使用的材料。 镍氢电池容量大，可以循环使用，主 要缺陷是成本高，效率低，同时还需要控制氢的损失。 锂离子电池电压高，能量密度大，有更高的功率，且充电时间短。 目前锂离子电池还处于实验室阶段，正在进行其基本性能和寿命的试验。 从发展看，能量储存装置的研究包括以下几个方面： (1)研究电池内部的连接、检测、监控以及便于将整个电池子系统安装在汽车上的支撑机构。 (2)电池设计和制造方面的改进。 要降低制造成本，改善电池的性能和提高寿命，要达到的目标是：使用寿命达到 10年，至少循环使用 l 2万次。 (3)电池的热能管理及剩余电量管理。 由于电池的工作温度范围不可能覆盖汽车 的工作温度范围，为了保证电池系统的统一，减少各电池单元之间的不平衡，需要一个有效的热能控制系统。 此外，电池的剩余电量直接影响混合动力汽车的经济性和排放，因此需要有效的测试方法和控制装置。 在混合动力汽车上，电动机的作用是将由发电机或储能装置提供的电能转换为用于驱动车轮的机械能。 与传统汽车不同的是，电动机在低速时可以提供满载转矩，而发动机则必须要等到 “暴跳如雷 ”时才能够输出满载扭矩。 这样就使混合动力汽车具有出色的起步加速性能。 此外，用于混合动力汽车的电动机还低噪声、高效率，同时具有对电 压波动不敏感等性能。 用于混合动力汽车的电动机类型有交流感应电动机、永磁电动机和开关磁阻电动机。 目前具有代表性的是交流感应电动机，但这种电动机与生俱来就很难解决其功率和效率之间的矛盾。 因此，需要研究出能够用于混合动力汽车的，具有更高效率和功率密度的永磁电动机、开关磁阻电动机等先进电动机，以替代目前使用的交流感应电动机。 同时对电动机的控制方法和冷却系统的研究也应继续深入。 在研究和开发混合动力汽车的部件和选择最佳结构时，需要设计和制造者能够很快缩小研究范围，找到技术突破口。 技术方 案选择阶段，在系统选择上，可依靠高效的建模工具计算机，通过交替使用候选的子系统进行模拟仿真，从而找到最佳的方案。 计算机模型为每个候选子系统提供了详细规格和设计参数，从而方便了设计者的工作，而且还有助于为设计和制造样车制定工程目标和计划。 18 目前，国外用于混合动力汽车的仿真软件很多，如 SIMPLEV、 CarSi、 HVEC、CSM、 HEV和 VElph等，。