近期已有多个厂家相继推出了电动混合动力汽车, 如丰田PRIUS、比亚迪等。我院引进了丰田PRIUS混合动力车, 并相应开发了相关教学设备, 一方面有利于教学讲解, 另一方面有利于培养学生的兴趣。
1 传动系统
构想是在对原有汽车不做较大改动的前提下设计, 可用于台架生产或实车改装, 加装一个传动箱和电机控制机构 (见图1) 。
驱动电机采用变频同步交流电机 (兼发电机) , 传动箱是单排行星齿轮机构, 动力控制机构加装了三个离合器和二个制动器, 一个转速传感器B (转速传感器A采用原变速箱上的) , 传动箱是单排行星齿轮机构, 行星齿轮架连接输出轴, 发动机动力经无级自动变速箱、离合器C和皮带轮A (两个由皮带传动轮) 连接传动箱中的齿圈, 太阳轮连接皮带轮B。
2 工作原理
2.1 起步工况
(1) 制动器A工作, 制动器B不工作, 离合器A不工作, 离合器B工作, 离合器C不工作。
(2) 工作路线:驱动电机→离合器B→皮带轮B→传动箱太阳轮→传动箱行星齿轮架→车轮。
由于制动器A工作, 经皮带轮A将传动箱的齿圈锁止, 太阳轮为主动轮, 行星齿轮架从动, 减速增扭。
(3) 可以通过驱动电机的正反转进行前进、后退。
2.2 平路正常行驶工况
(1) 制动器A不工作, 制动器B不工作。离合器A工作, 离合器B工作, 离合器C工作。 (2) 工作路线:发动机→自动变速箱→离合器C→传动箱齿圈→传动箱行星齿轮架→车轮。
由于离合器A工作和离合器B工作, 使传动箱的齿圈和太阳轮锁止, 传动箱1∶1传递, 与原车一样。
2.3 急加速工况
方案一
(1) 制动器A不工作, 制动器B不工作。
离合器A工作, 离合器B工作, 离合器C工作。
(2) 工作路线:发动机→自动变速箱→离合器C→驱动电机→离合器A、B→皮带轮A、B→传动箱→车轮。
急加速或大负荷工况, 驱动电机和发动机同时工作, 增大驱动力, 传动箱传动比1∶1。
方案二:
(1) 制动器A不工作, 制动器B工作。
离合器A工作, 离合器B不工作, 离合器C工作。
(2) 工作路线:发动机→自动变速箱→离合器C→驱动电机→离合器A→皮带轮A→传动箱齿圈→传动箱行星齿轮架→车轮。
此时传动箱的太阳轮锁止, 有齿圈带动行星齿轮架, 减速增扭。传动箱起到变速箱的作用。
2.4 发动机启动工况
发动机启动有发动机起动机启动。发动机启动系统由混合动力电控单元控制。
(1) 当混合动力电控单元HEU通过检测车速传感器, 监测到车速达到规定值时启动发动机。
(2) 当混合动力电控单元HEU监测到驱动电机电源馈电时启动发动机, 给驱动电机电源充电。
2.5 制动或滑行工况
(1) 发动机熄火。 (2) 制动器A工作, 制动器B不工作。 (3) 离合器A不工作, 离合器B工作, 离合器C不工作。 (4) 工作路线:车轮→传动箱行星齿轮架→太阳轮→皮带轮B→离合器B→驱动电机 (发电机) 此时吸收汽车惯性能量反向给电源充电。
3 电控策略
混合动力电控系统增加混合动力电控单元HEU, 电子油门踏板传感器、转速传感器A和B和电量传感器, 车速传感器和档位开关即给混合动力电控单元HEU提供信号, 同时也给发动机和自动变速器ECU提供信号;混合动力电控单元HEU控制制动器A和B、离合器A、B和C、发动机启动系统和给发动机和自动变速器ECU提供信号;发动机和自动变速器ECU控制电子节气门。
3.1 对原车电控部分的改动
(1) 电子油门踏板传感器, 由原来提供信号给发动机ECU改为给混合动力电控单元HEU提供信号, 再由混合动力电控单元HEU提供信号给发动机ECU。
(2) 档位开关, 要更改为在驱动档 (D档) 发动机可以启动。并且同时给发动机ECU和混合动力电控单元HEU提供信号。
(3) 起动系统, 要将原有的手动启动方式改为电控启动。
(4) 原车速传感器作为转速传感器A, 在传动箱输出轴上加装新的车速传感器。
3.2 混合动力结合
混合动力中两种动力的结合是一个关键的问题, 如果处理不好, 就会在运行中产生冲击或后坐现象, 做到平稳结合主要采用了离合器C、转速传感器A和转速传感器B。由混合动力电控单元HEU提供信号给发动机ECU, 控制电子节气门调节发动机的转速, 待到转速传感器A和转速传感器B的转速一致 (在设定范围) 时, 使离合器C工作, 这样就做到转速同步结合, 消除结合冲击现象。
4 结语
混合动力汽车是一个复杂的多能源综合系统, 在完成系统开发过程中的建模与仿真后, 还要通过实验对系统进行匹配标定, 本文是从实践的角度对混合动力总成的台架试验进行了研究设计可用于制造实验教学台架, 也可用于教学实训车辆的改装。
摘要:本文是从实践的角度对混合动力总成的台架试验进行了研究, 从而总结出混合动力可用于教学实验台架和实车开发试验。
关键词:混合动力,实验台架
【混合动力实验台架(车)系统开发研究】相关文章:
1-混合动力小型车研究的意义06-24
系统动力学研究综述05-07
工业工程实验混合式教学改革研究论文07-15
混合动力的发展趋势05-01
论混合动力汽车的发展04-18
不确定非完整动力学系统控制研究04-24
SAP材料的接枝反应动力学实验研究04-24
产学研合作人才培养机制的系统动力学研究09-11
混合动力汽车在我国发展状况及市场前景05-03