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混合动力汽车AMT变速箱构型优化设计

赵良春  
【摘要】:世界汽车保有量的日益增长,使得能源短缺、环境污染等问题变得日益严重。混合动力汽车等新能源汽车本身具有良好的燃油经济性,对减少传统能源的依赖提供了新的选择。混合动力汽车存在电机和发动机两个动力源,与传统汽车相比,混合动力汽车能够协调发动机和电机之间的工作,使发动机更加高效的参与工作。对于发动机而言,通过阿特金森循环,冷却废气再循环,低温燃烧等先进技术,可以极大地扩大发动机的燃油经济区域,提高发动机的热效率,改善发动机的燃油经济性。同时,发动机的发展对于变速箱的结构设计也会带来一定的影响。本文的主要研究内容如下:1.论文对发动机领域的相关先进技术进行调研,分析各自的技术特点及其对于发动机燃烧热效率的影响。基于现有的技术条件以及未来技术的发展趋势,得到未来高效发动机的油耗MAP图。2.基于提出的未来高效发动机,研究其对于变速箱挡位数目的影响。采用动态规划算法,在MATLAB软件中进行建模与仿真。实验仿真结果表明,相比传统发动机,未来高效发动机对于汽车整车燃油消耗具有明显的改善作用。同时,对于变速箱而言,受未来高效发动机的影响,变速箱挡位数目的增加对于油耗的改善作用明显减弱,挡位数目为四是一个转折点,当挡位超过四个时,整车油耗的减少趋势变缓,挡位数目增多对减少油耗的优势减弱。3.根据动态规划的仿真结果,提出一种基于AMT的三轴式混合动力耦合机构,此机构对于发动机端提供四个挡位,而对于电机端提供两条动力传递路线,能很好的满足行驶需求。同时,对此机构的进行了详细的介绍,包括结构组成,工作模式和换挡过程等方面。4.通过AMESim软件搭建此机构的混合动力车辆模型,并进行仿真。首先,研究此机构在某一驾驶循环工况下的燃油经济性,仿真结果表明,此机构能够协调发动机与电机的工作状态,满足驾驶工况需求。在低速低扭矩工况时,车辆运行在纯电动模式,电机单独驱动。当扭矩较大时,发动机启动,协调电机一起进行联合驱动。当车辆减速行驶时,电机进行制动能量回收,对电池进行充电。其次,对于纯电动模式和混合动力模式下的换挡过程进行仿真。详细分析换挡过程中,参与工作的关键部件的运动状态,包括离合器的力矩变化,同步器的力矩变化,输出力矩的变化,发动机的转速和转矩变化以及电机的转速和转矩变化等。实验仿真结果表明,此机构能在保持无动力中断输出的前提下完成换挡,且换挡冲击度在允许范围之内,具有良好的换挡品质。


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