彭志遠(yuǎn) 秦大同 段志輝 楊亞聯(lián)

1.重慶大學(xué)機(jī)械傳動(dòng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶，400044

2.重慶長安新能源汽車有限公司，重慶，401120

0 引言

目前，能源問題和環(huán)境污染已成為傳統(tǒng)燃油汽車所面臨的兩大突出問題，結(jié)合純電動(dòng)汽車和傳統(tǒng)燃油汽車優(yōu)點(diǎn)的混合動(dòng)力汽車成為世界各大汽車公司研究的熱點(diǎn)［1－2］。采用行星齒輪機(jī)構(gòu)的混合動(dòng)力系統(tǒng)由于其發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)輪之間無直接機(jī)械連接，具有可獨(dú)立于汽車行駛工況對發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化控制的特點(diǎn)，因而可實(shí)現(xiàn)整車的高燃油經(jīng)濟(jì)性［3－4］。世界各大汽車公司推出的混合動(dòng)力汽車，如日本豐田公司推出的“Prius”［5－6］、美國福特公司推出的“Escape”［7－8］以及美國通用公司推出的“Allison”［9］均采用了基于行星齒輪機(jī)構(gòu)的混合動(dòng)力系統(tǒng)。但以上汽車公司所推出的這些混合動(dòng)力系統(tǒng)均采用雙電機(jī)形式，有的甚至采用雙行星齒輪機(jī)構(gòu)形式，這導(dǎo)致了系統(tǒng)的成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且這些公司均申請了專利對其技術(shù)方案進(jìn)行保護(hù)。因此國內(nèi)需要研究開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的混合動(dòng)力系統(tǒng)方案來規(guī)避國外專利從而推動(dòng)我國節(jié)能汽車技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

段志輝［10］提出了一種采用單電機(jī)行星齒輪機(jī)構(gòu)的新型混合動(dòng)力系統(tǒng)方案，該方案通過控制濕式多片離合器的接合與分離，可以實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力系統(tǒng)在多種模式下工作。筆者對該混合動(dòng)力系統(tǒng)方案進(jìn)行了工作模式分析和系統(tǒng)參數(shù)匹配設(shè)計(jì)，并通過系統(tǒng)建模對采用該系統(tǒng)的混合動(dòng)力整車的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了仿真計(jì)算分析，結(jié)果驗(yàn)證了該系統(tǒng)方案的先進(jìn)性和參數(shù)匹配設(shè)計(jì)的合理性。

1 系統(tǒng)方案與工作模式分析

筆者所提出的混合動(dòng)力系統(tǒng)方案如圖1所示，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸與行星機(jī)構(gòu)的齒圈、濕式多片離合器的主動(dòng)盤以及單向離合器連接，行星機(jī)構(gòu)的太陽輪與ISG電機(jī)的轉(zhuǎn)子連接，系統(tǒng)動(dòng)力由行星架輸出。

圖1 新型混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該混合動(dòng)力系統(tǒng)具有純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)、行車充電驅(qū)動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)、電機(jī)助力驅(qū)動(dòng)以及再生制動(dòng)等典型工作模式，通過工作模式的合理選擇和各工作模式之間的轉(zhuǎn)換，可優(yōu)化系統(tǒng)性能，達(dá)到整車節(jié)能減排的目的。

1.1 純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)

當(dāng)汽車處于城市低速、低負(fù)荷行駛工況時(shí)，采用純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)可以避免發(fā)動(dòng)機(jī)在低效率工作點(diǎn)運(yùn)行。在該工作模式下濕式多片離合器處于分離狀態(tài)，行星機(jī)構(gòu)的齒圈被單向離合器鎖死（ωr＝0），發(fā)動(dòng)機(jī)不參與工作。純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式下系統(tǒng)功率流如圖2所示，電池輸出的功率經(jīng)功率轉(zhuǎn)換器驅(qū)動(dòng)ISG電機(jī)運(yùn)行，功率從行星機(jī)構(gòu)的太陽輪輸入，經(jīng)過行星輪，最后通過行星架輸出。此時(shí)各運(yùn)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩滿足以下關(guān)系：

圖2 純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式下功率流

式中，ωs、ωr、ωc分別為行星機(jī)構(gòu)的太陽輪、齒圈、行星架的轉(zhuǎn)速；Ts、Tr、Tc分別為行星機(jī)構(gòu)的太陽輪、齒圈、行星架的轉(zhuǎn)矩；Zr、Zs分別為行星機(jī)構(gòu)的齒圈、太陽輪的齒數(shù)；k為行星機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系數(shù)。

因此，行星架輸出功率為

1.2 行車充電驅(qū)動(dòng)

當(dāng)車輛在電池電量或負(fù)荷較低的情況下行駛時(shí)，在保證汽車正常行駛性能的同時(shí)，電動(dòng)機(jī)以發(fā)電模式運(yùn)行以維持電池電量水平，并提高發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷率使之工作在高效區(qū)，從而提高能量利用率。此時(shí)系統(tǒng)有兩種工作模式，其功率流如圖3所示。模式一是濕式多片離合器接合，行星機(jī)構(gòu)自鎖，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率一部分驅(qū)動(dòng)ISG電機(jī)發(fā)電，另一部分通過行星機(jī)構(gòu)直接輸出；模式二是濕式多片離合器分離，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率經(jīng)行星機(jī)構(gòu)分流后，一部分經(jīng)過太陽輪驅(qū)動(dòng)ISG電機(jī)發(fā)電，另一部分由齒圈輸入，經(jīng)過行星輪最后由行星架輸出，以驅(qū)動(dòng)整車行駛。

圖3 行車充電驅(qū)動(dòng)模式下功率流

在ISG電機(jī)的某個(gè)轉(zhuǎn)速下，當(dāng)太陽輪所需要提供的發(fā)電轉(zhuǎn)矩超過ISG電機(jī)該轉(zhuǎn)速下的最大發(fā)電轉(zhuǎn)矩（即式（2）的轉(zhuǎn)矩關(guān)系不滿足比例關(guān)系）時(shí)，需要接合濕式多片離合器，進(jìn)入行車充電模式一。此時(shí)，各部件轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩滿足以下關(guān)系：

因此，系統(tǒng)行星架輸出功率為

當(dāng)濕式多片離合器分離、系統(tǒng)進(jìn)入行車充電模式二時(shí)，各運(yùn)動(dòng)部件轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩須滿足式（1）和式（2），在車速、外界負(fù)荷給定的情況下，通過調(diào)節(jié)ISG電機(jī)轉(zhuǎn)速大小和控制其反向運(yùn)動(dòng)（ωs＜0），可以使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在高效區(qū)。這時(shí)，系統(tǒng)行星架的輸出功率為

1.3 發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)

當(dāng)汽車以較高車速、較大加速度行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷率較大，工作在高效區(qū)，此時(shí)接合濕式多片離合器，進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)工作模式，這時(shí)ISG電機(jī)既不發(fā)電也不電動(dòng)，電機(jī)轉(zhuǎn)子隨行星機(jī)構(gòu)一起轉(zhuǎn)動(dòng)。系統(tǒng)的功率流如圖4所示，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率直接通過行星機(jī)構(gòu)輸出，驅(qū)動(dòng)車輛行駛。系統(tǒng)各運(yùn)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩關(guān)系滿足式（4）和式（5），且Ts＝0。此時(shí)，系統(tǒng)行星架輸出功率為

圖4 發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)模式下功率流

1.4 電機(jī)助力驅(qū)動(dòng)

當(dāng)汽車以高車速或大加速度行駛時(shí)，ISG電機(jī)處于電動(dòng)模式，電機(jī)提供一部分動(dòng)力輔助發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛行駛，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在高效區(qū)。這樣既可提高整車動(dòng)力性，又可有效降低油耗和排放。此時(shí)系統(tǒng)有兩種工作模式，其功率流如圖5所示。模式一是濕式多片離合器接合，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率與電機(jī)輸出功率疊加后通過行星機(jī)構(gòu)直接輸出；模式二是濕式多片離合器分離，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率與ISG電機(jī)輸出功率通過行星機(jī)構(gòu)耦合后輸出。

圖5 電機(jī)助力驅(qū)動(dòng)模式下功率流

當(dāng)濕式多片離合器接合，系統(tǒng)進(jìn)入電機(jī)助力模式一時(shí)，各運(yùn)動(dòng)部件轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩須滿足式（4）和式（5）。此時(shí)可得到行星架的輸出功率為

當(dāng)濕式多片離合器分離，系統(tǒng)進(jìn)入電機(jī)助力模式二時(shí)，各運(yùn)動(dòng)部件轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩須滿足式（1）和式（2）。此時(shí)可得到行星架的輸出功率公式同式（7）。

在ISG電機(jī)的某個(gè)轉(zhuǎn)速下，當(dāng)太陽輪所需要提供的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)矩超過ISG電機(jī)此轉(zhuǎn)速下的最大電動(dòng)轉(zhuǎn)矩（即式（2）中的轉(zhuǎn)矩關(guān)系不滿足比例關(guān)系）時(shí)，系統(tǒng)需要濕式多片離合器接合，進(jìn)入電機(jī)助力工作模式一。

1.5 再生制動(dòng)

在車輛驅(qū)動(dòng)模式下平緩制動(dòng)或下長坡制動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)阻力與行駛阻力始終存在，為了提高能量利用率，在滿足制動(dòng)安全法規(guī)的前提下，應(yīng)首先考慮ISG電機(jī)再生制動(dòng)，當(dāng)ISG電機(jī)制動(dòng)力無法滿足制動(dòng)力需求時(shí)，摩擦制動(dòng)提供一部分制動(dòng)力。系統(tǒng)進(jìn)入再生制動(dòng)時(shí)，控制濕式多片離合器接合，發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)阻力消耗小部分制動(dòng)能量，大部分制動(dòng)能量由ISG電機(jī)發(fā)電回收到電池中，其系統(tǒng)功率流如圖6所示。系統(tǒng)各運(yùn)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩關(guān)系滿足式（4）和式（5）。此時(shí)電池回收的制動(dòng)功率為

式中，ηISG、ηbat分別為ISG電機(jī)的發(fā)電效率與電池的充電效率。

圖6 再生制動(dòng)模式下功率流

2 系統(tǒng)參數(shù)匹配設(shè)計(jì)

整車系統(tǒng)參數(shù)匹配設(shè)計(jì)的結(jié)果直接影響整車的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性以及排放。為此需對傳動(dòng)系統(tǒng)及其關(guān)鍵部件，如發(fā)動(dòng)機(jī)、ISG電機(jī)、電池進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的匹配設(shè)計(jì)。表1、表2所示分別是整車的動(dòng)力性能指標(biāo)與整車的主要參數(shù)。

表1 整車動(dòng)力性能指標(biāo)

表2 整車主要參數(shù)

2.1 變速器參數(shù)

2.1.1 主減速器速比

對于混合動(dòng)力汽車而言，為了獲得良好的加速性能和爬坡性能，同時(shí)降低電機(jī)功率和電池組容量［11］，原則上應(yīng)盡量選取較大的主減速器速比i0。主減速器速比的選取應(yīng)滿足汽車最高行駛速度要求：

式中，ne－max為發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速。

通過計(jì)算可得i0≤4.17，參考傳統(tǒng)車原配變速器設(shè)計(jì)參數(shù)，初步選擇i0＝3.93。

2.1.2 變速器速比

當(dāng)電池荷電狀態(tài)（S OC）值過低時(shí)，混合動(dòng)力汽車應(yīng)運(yùn)行在發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)模式下。為了使發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)時(shí)具有較大爬坡性能，保證整車正常行駛，變速器最大速比必須滿足整車以最低穩(wěn)定速度25km／h達(dá)到30% 的最大爬坡度要求［12］。由于車速較低，空氣助力可以忽略不計(jì)，根據(jù)下式可以初步計(jì)算出變速器最大速比：

式中，ηt為傳動(dòng)系統(tǒng)效率（取0.85）；Te－max為發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)矩，Te－max＝138N·m。

根據(jù)式（12）可以計(jì)算得到iAMT1≥3.535，初步選擇變速器最大速比為3.67。其他各擋的傳動(dòng)比大致按等比級數(shù)分配，最終確定各擋位傳動(dòng)比分別為3.67、2.05、1.31、0.96、0.78。

2.2 行星機(jī)構(gòu)參數(shù)

行星機(jī)構(gòu)參數(shù)選擇的主要依據(jù)是讓發(fā)動(dòng)機(jī)工作在1500～4000r／min的經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，并讓ISG電機(jī)在轉(zhuǎn)速范圍0～6000r／min內(nèi)能參與加速至最高車速50km／h（純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)）和160km／h（電機(jī)助力驅(qū)動(dòng)）。

在純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式下，行星機(jī)構(gòu)齒圈被單向離合器鎖死，系統(tǒng)的傳動(dòng)比為

式中，ωtire為車輪轉(zhuǎn)速；u為車速。

由式（13）可以得到電機(jī)轉(zhuǎn)速與車速的關(guān)系：

由式（14）計(jì)算分析可知：ISG電機(jī)按最高轉(zhuǎn)速ωs＝6000r／min設(shè)計(jì)時(shí)，采用1～3擋均不滿足純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)時(shí)最高車速50km／h的要求，采用4、5兩擋計(jì)算出的k值分別為2.54、3.36。

在電機(jī)助力驅(qū)動(dòng)模式下，行星機(jī)構(gòu)各運(yùn)動(dòng)部件的關(guān)系如式（1）所示，按照發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速范圍為1500～4000r／min、ISG 電機(jī)最高轉(zhuǎn)速ωs為6000r／min、AMT速比為0.78（5擋）、以及該模式下最高車速160km／h的要求，可得下式：

由式（15）可得0.545≤k≤3.85，綜合考慮兩種工作模式下k值的范圍，行星機(jī)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)為：齒圈齒數(shù)Zr＝72，太陽輪齒數(shù)Zs＝36，行星輪齒數(shù)Zp＝18，行星輪個(gè)數(shù)Np＝4，行星機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系數(shù)k＝2。

2.3 發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)

混合動(dòng)力汽車在高速行駛（包括在城市中的高速行駛）時(shí)優(yōu)先采用發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，避免以混合驅(qū)動(dòng)或純電動(dòng)方式高速行駛時(shí)電池的快速充放電損失，從而延長電池使用壽命。因此，綜合考慮汽車預(yù)期的最高車速和車載附件功率消耗初步選擇發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率為

式中，Pe為發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率；g 為重力加速度，取9.81m／s2。

根據(jù)表1動(dòng)力性指標(biāo)中所確定的車輛最高速度umax＝160km／h，并假定車載附件消耗功率（包括空調(diào)）Paux＝5kW，計(jì)算得到發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率為64.2kW，考慮加上10%的蓄電池充電功率余量，最終選擇最大功率為72kW、排量為1.6L的JL475Q3型多點(diǎn)電噴發(fā)動(dòng)機(jī)。通過發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)獲得發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線及效率等高線，如圖7所示。

2.4 ISG電機(jī)參數(shù)

2.4.1 電機(jī)功率

電動(dòng)機(jī)額定功率可由汽車純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)行駛的最高車速及在低速行駛時(shí)具有的克服較小坡度的能力來確定。由動(dòng)力性能指標(biāo)可知，整車純電動(dòng)最高車速為50km／h，考慮純電動(dòng)模式下車輛應(yīng)有一定的爬坡能力（一般坡度α范圍為2%～5%），這里坡度取5%。電機(jī)輸出功率為

圖7 發(fā)動(dòng)機(jī)效率等高線及其外特性

式中，α為坡度；um為純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)時(shí)的車輛速度。

由式（17）可得電機(jī)的初選功率為12.8kW，綜合考慮車載附件所消耗的電功率，最終選擇ISG電機(jī)額定功率為18kW，峰值功率為30kW。

2.4.2 電機(jī)基速與最高轉(zhuǎn)速

由前文可知，當(dāng)濕式多片離合器結(jié)合時(shí)，行星機(jī)構(gòu)自鎖，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)與ISG電機(jī)串聯(lián)在一起具有相同的轉(zhuǎn)速。發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速一般為6000r／min，為了使電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速更好地匹配，選擇ISG電機(jī)最高轉(zhuǎn)速為6000r／min。通過對所選電機(jī)性能的測試，發(fā)現(xiàn)該電機(jī)的基速在2500r／min左右，圖8所示為該電機(jī)的外特性曲線。

圖8 ISG電機(jī)外特性曲線

2.5 電池參數(shù)

2.5.1 電池功率

電池在荷電狀態(tài)SOC值工作范圍（0.2～0.8）內(nèi)必須滿足驅(qū)動(dòng)電機(jī)的最大功率要求，即在這個(gè)范圍內(nèi)的任意荷電狀態(tài)下應(yīng)滿足驅(qū)動(dòng)電機(jī)的最大功率要求。綜合考慮電機(jī)逆變器工作效率、電池效率，電池組的峰值功率由下式?jīng)Q定：

式中，Pm－max為電機(jī)峰值功率；ηmc－a為電機(jī)逆變器平均工作效率（取0.95）；ηbat－a為電池平均工作效率（取0.9）。

經(jīng)計(jì)算電機(jī)峰值功率為35.1kW。

2.5.2 電池電壓

確定電池組功率后，電池組電壓的設(shè)計(jì)取決于電池內(nèi)阻，由單體鎳氫電池的放電特性可知，電池電壓在1.2V時(shí)電池特性曲線變化平緩，即單體鎳氫電池的額定電壓應(yīng)為1.2V。設(shè)計(jì)電池的電壓就是確定單體鎳氫電池的個(gè)數(shù)。電池個(gè)數(shù)一般從功率方面考慮，按下式確定：

式中，Pbmax為單體電池最大計(jì)算功率；Ra為單體電池內(nèi)阻；Ubat為電池額定電壓。

針對某型號(hào)鎳氫電池，利用電池測試平臺(tái)ARBIN及其MITS軟件測量電池荷電狀態(tài)SOC值在0.2～0.8范圍內(nèi)，單體電池的放電內(nèi)阻均值為0.0024Ω。由式（19）、式（20）計(jì)算出電池個(gè)數(shù)為234。按照現(xiàn)行電池排列方案每組6個(gè)單體鎳氫電池，需要39組。取偶數(shù)40組，則電池組的額定電壓為6×40×1.2V＝288V。

2.5.3 電池容量

根據(jù)該混合動(dòng)力汽車規(guī)定的純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式續(xù)駛里程為s＝10km，純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式最高車速um－max＝50km／h，電池SOC值工作范圍為0.2～0.8，電池組能量Cbat可由下式計(jì)算得到：

式中，ηm－a為電機(jī)平均工作效率（取0.85）；Sh、Sl分別為電池SOC的上下限值（分別為0.2與0.8）；Pmot為純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式最高車速對應(yīng)的功率，可由式（16）計(jì)算得出為5.47kW。

根據(jù)式（21）可以計(jì)算出電池組所需能量為2.38kW·h，考慮到整車行駛過程中，再生制動(dòng)將回收部分能量，本文選擇電池組額定電壓為288V、額定容量為8A·h，實(shí)際電池組總能量約為2.3kW·h。

3 整車性能仿真

為驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的混合動(dòng)力汽車傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)匹配設(shè)計(jì)的正確性，筆者在MATLAB／Simulink環(huán)境下采用整車動(dòng)力學(xué)理論建模與關(guān)鍵零部件（如發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)、電池）數(shù)值建模相結(jié)合的方法建立了整車性能仿真模型。

3.1 燃油經(jīng)濟(jì)性仿真

整車基本控制策略采用本文1.1～1.5節(jié)所述方法。筆者在ECE＿EUDC循環(huán)工況下對整車燃油經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了仿真。

從圖9可以看出，經(jīng)過一個(gè)ECE＿EUDC循環(huán)工況后，電池SOC值為0.4875，較初始值0.5下降了0.0125，達(dá)到了電池SOC維持平衡的要求（電池SOC經(jīng)一個(gè)循環(huán)工況后，一般要求其變化在0.02以內(nèi)），汽車的續(xù)駛里程不會(huì)受電池容量的限制。從表3可以看出，所設(shè)計(jì)的混合動(dòng)力汽車在ECE＿EUDC循環(huán)工況下，較傳統(tǒng)汽車燃油節(jié)省36.8%，對提高燃油經(jīng)濟(jì)性具有明顯的效果。

圖9 ECE＿EUDC循環(huán)工況仿真結(jié)果

表3 整車燃油經(jīng)濟(jì)性仿真結(jié)果

3.2 動(dòng)力性仿真

對所設(shè)計(jì)的混合動(dòng)力汽車進(jìn)行了ISG電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)、ISG電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)混合驅(qū)動(dòng)條件下加速性能仿真以及勻速25km／h下的最大爬坡度仿真，仿真結(jié)果如表4所示。

從表4可以看出：0～50km／h的電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)加速時(shí)間為8.98s，小于國家863高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)招標(biāo)書中對電動(dòng)汽車的加速性能指標(biāo)10s的要求；0～100km／h的發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)加速時(shí)間為16.3s，混合驅(qū)動(dòng)加速時(shí)間僅為9.89s，最大爬坡度超過了30%；50～130km／h混合驅(qū)動(dòng)時(shí)的加速能力較發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)時(shí)間縮短了10.6s。仿真結(jié)果表明，整車動(dòng)力性能較傳統(tǒng)燃油汽車的動(dòng)力性能有明顯改善，滿足了混合動(dòng)力汽車動(dòng)力性能設(shè)計(jì)指標(biāo)。

表4 整車動(dòng)力性能仿真結(jié)果

4 結(jié)論

（1）提出了新型混合動(dòng)力汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案，并對其工作原理和典型工作模式進(jìn)行了分析。

（2）根據(jù)混合動(dòng)力汽車的設(shè)計(jì)原則，進(jìn)行了系統(tǒng)關(guān)鍵零部件（發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)、電池、變速器、主減速器以及行星機(jī)構(gòu)）的參數(shù)匹配設(shè)計(jì)。

（3）在 MATLAB／Simulink環(huán)境下，建立了整車性能仿真模型，并對其燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性進(jìn)行了仿真計(jì)算。結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的新型混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力性滿足整車動(dòng)力性能指標(biāo)要求，其經(jīng)濟(jì)性較傳統(tǒng)燃油汽車有大幅度提高。

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