插电式混合动力系统匹配计算

机 电技术
２ ０ １ ３ 年８ 月
２ 系统主要部件
２ ． １ 发动 机选 型
此 方案 的 Ｐ ＨＥ Ｖ 的发 动机要 求基本 与 混联式 的 ＨＥ Ｖ 相 同，由于 有 电机 参 与驱动 ，发动 机要求
主减速 比介 于两 者之 间 ，结合 原基础 车 型的 主减速 比，取为 ６ ． １ ６ ６ 。
足 使用 要求（ 功率１ ４ ７ ｋ Ｗ／ ２ ５ ０ ０ ｒ ／ ｍｉ ｎ ，最大 扭矩
７ ３ ０ Ｎ。 ｒ ｎ ／ １ ４ ５ ０ － ａ ： ２ ５ ０ ｒ ／ ｍｉ ｎ ） 。
的功率 为 ９ ０ ｋ Ｗ 。 由于 Ｐ Ｈ Ｅ Ｖ 的电动机 只在低 速
（ 低于 ２ ２ ｋ ｍ／ ｈ ） 和 加速 时工作 ，所 以电机 功率 的选
另外为使驱动 电机在车辆最高车速时仍能输
出最大 功率 ，ｆ ０ 的选择 还应满 足 ：
ｆ ｎ ０ ． ３ ７ ７ 二 ＿ — Ｐ ＿ ≥６ ． １ ２
”
卉 ． ｇ ． ｓ ｉ ｎ ㈤ ． ｇ ｏ ｓ 厂
＋
（ ３ ）
式 中： — — 驱动 发动机 最大 输 出功率 点对应 的
经计算， 尸 ｍ 。 １３ ＞ ６ ｋ Ｗ，故电机额定功率取
９ ０ ｋ Ｗ 满 足要 求 。 以车辆在 １ ０ ｋ ｍ ／ ｈ 速度爬坡 ２ ５ ％ 来计算所需
式中 ： 一 —— 发 动机 的最高 稳定转 速 ，设 定为
２ ６ ０ ０ ｒ ／ ｍｉ ｎ 。
的功 率［ ２ 】 ．
２ ． ２ ． ２ 变速 器 比的选择 基 于传 动部 件少 、 能量转 换环 节少 、转换 效
率 高的原 则 ，在 样 车设计 中，舍弃 了变 速箱 ，电
比同级别 的 内燃机汽 车 要小 ，其要 求 高效率 ，而
不是 高功 率 ，发动机 的排量相 对 小一 些 ，有助 于 降低 油耗 、尾 气排 放和 摩擦损 失 ，而 加速 时 的动
时 要有一 定 的剩余 功率用 于加速 和爬 坡 。
厂＋
）
ｆ ０的选 择首先 应满 足车辆 的最 高行 驶车速 要
求 ， 即：
ｉ ｏ ５０ ． ３ ７ ７ Nhomakorabea式中： Ｐ 卅 ｃ —— 电机额定功率，ｋ Ｗ； 机 效率 ； — — 最高 纯 电车 速 。
—— 电
择须 满足 汽车 的加速 要求 和 最大爬 坡度 以及 纯 电 动运 行的续 驶里程 等 ３项要 求 。根据所 选 电机为
高效 率 的交流异 步 电机 ， 由此估计 电机 的效率
为０ ． ９ 。 以车辆 在最 高纯 电速度 ５ ０ ｋ ｍ／ ｈ来计 算所 需 功率：
２ ． ２ 传动 系参 数选择 ２ ． ２ ． １ 主减 速器 比的选 择
０ ． ３ ７ ７ 二 号 ＿ 嗽
ｌ Ｏ ‘ｌ ｇ
（ ４ ）
式中： —— 变 速箱 传动 比， 由于 系统 未带 变速
箱 ，故取 为 １ 。 计算 得知 ， 在发动 机最 高转速 ２ ６ ０ ０ ｒ ／ ｍｉ ｎ下 ，
一
车辆对应的最高车速达到 ８ ２ ． ６ ６ ｋ ｍ ／ ｈ ，满足行驶 要求 。
２ ． ３驱 动 电机选型 Ｐ ＨＥ Ｖ 的 电动机应 有较 高的转 矩／ 惯量 比，尽
可 能宽 的高 效率 区和 良好 的转矩 转速 特性 。
式 中： ｍ 舡一 一发 动机 最大输 出功 率 ，ｋ Ｗ ；ｇ～
～
重 力加 速度 ９ ． ８ ｒ ｎ ／ ｓ ； 一一 整车 动力传 动 系效 经 计算 ，并 考虑使 用 电子风 扇后 空调 功率 及
动机输 出轴 直接 连接后 桥 。 由公 式 ：
’ ＿．＂
＝
力不 足可 以由电机来 弥补 。 动力 指标 中的最 高车速 为 ‰ ＝ ８ ０ ｋ ｍ／ ｈ 。发 动机 应具 备单 独驱 动汽 车平 时行 驶要 求 的功率 ，
并 留有一 定 的富余功 率【 １ 】 。即 ： ≥ ＋ （ １ ）
（ ９ ）
的定 功 率为 ９ ０ ｋ Ｗ ，峰值 功 率 １ ５ ５ ｋ Ｗ。 电机 的最 高转 速是 由最 高 车速 和减 速 装置 速 比决定 。此 款 Ｐ ＨＥ Ｖ 并 未使 用变 速箱 ，故其减 速
装 置速 比为 主减 速 比 ６ ． １ ６ ６ 。根据 公 式 ：
Ｎ ： ＝— — — 竺 竺 — ： ＿ 一
对 于混 合动 力汽 车 ，原 则上应 尽量 选取 较大
的主 减速 器速 比。主减 速器 速 比越 大 ，汽 车 的加 速和 爬坡 能力越 强 。主减 速器 的传动 比 ｆ ０ 一般 为 ３ ． ５ ～ ６ ． ７ 。在选 择 主减速 比时 ，还 要考 虑车辆 最 高 车速 的 要求 ， 同时要注 意 发动机 和 电动机 在低 速
２７ ｒ ｒ． ３． ６
根据 电控 系统 的参 数 ，电容 电压在 ２ ２ ０ Ｖ 到 ３ ５ ０ Ｖ时 ， 容值＞ ３ ８ ． ８ ６ Ｆ即可满 足要 求 。因此根据 电容 的型号 ，考虑 选取 美 国 Ｍａ ｘ ｗｅ ｌ ｌ Ｂ ＭＯ Ｄ０ １ ６ ５
率 ，取０ ． ９ ６ 。
基 础 车 的发 动 机 功 率 为 １ ７ ８ ｋ Ｗ ，考 虑 到 Ｐ Ｈ Ｅ Ｖ 增加 了超级 电容 、 电池 和 电机等 的重量 ，
并需要 满足 电功 率 Ｌ ｈ ＞ ５ ０ ％的要 求 ， 初步 确定 电机
行 驶 中 的 回 电功 率 的 需 要 ，选 择 发 动 机 功 率 ＞ １ ４ ５ ｋ Ｗ 。 国Ⅳ 排放 的玉 柴 ＹＣ ６ Ｊ ２ ０ ０ ． ４ ２ 发动机 满
电机 转速 ，设 定为 ２ ５ ０ ０ ｒ ／ ｍｉ ｎ 。
式中：
车速。
： —— 电机 峰值 功率 ，ｋ Ｗ； —— 爬 坡
第 ４期
林剑健 ：插 电式混合动 力系 统匹配计 算
经计算，
： ｉ１ ＞ ４ ３ ｋ Ｗ。最终选择驱动电机
Ｅ ＝０ ． ５ Ｃ（ ｕ 一 ２ ２ ） ０ ． ４