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设计●研
传统轿车搭载混合动力系统整车技术
余才光,包寿红,马智涛,张彤
(上海华普汽车有限公司,上海金山201501)
摘要:结合泥合动力车工作原理,从动力系统、底盘、整车电子电器等方面,详细说明传统轿车改制成混合动
力车所涉及到的整车技术。
关键词:混合动力车;混合动力系统;整车技术
中图分类号:U469.72
文献标识码:A文章编号:1003-8639(2012)10-0031-04
Entire Car Technology of Traditional Car with Hybrid Power System
YU Cai-guang, BAO Shou-hong, MA Zhi-tao, ZHANG Tong
Shanghai SMA Automobile Co, Ltd, Jinshan 201501, China)
Abstract: Based on the working principle of hybrid EV, the entire car technology in remaking traditional car
hybrid car has been described in details from the aspects of power system, chassis and electronic apparatus
Key words: hybrid EV; hybrid power system; entire car technology
近年来,电动汽车一直是热门话题。推广和普
及混合动力轿车是目前国家政府政策导向,也是节
发动机「动力分流机构
能减排的有效途径。目前,普及纯电动汽车还受到
电机1」し电机Ⅱ
动力电池高成本的影响,混合动力汽车则平衡了成
本和节能的要求。随着油价媵升和批量零部件的成
动力电池
本降低,混合动力轿车将会越来越受国家和用户的
图1混联式混合动力系统示意
国际上,日本混合动力车发展最为成熟,特別
是韦田汽车,截至2010年7月,在全球,丰田汽车
控制器口电池组
行星齿轮
已经销售了268万辆混合动力汽车,约占全球销量
的90%。福特、通用、大众、宝马等国际大公司都
纷纷推出混合动力车。
发动机
电机
国内,一汽、上汽、长安、奇瑞、比亚迪等国
发电机
内主要汽车生产商也推出了混合动力轿车计划和样
车,但一直没有产品推向市场。
驱动桥
图2 Prius动力总成结构示意
1泥合动力车关技术
1.混联式合动力车工作原理
部分功率通过电机I转換为电能对电机Ⅱ供电或
根据混合动力泵统能量传递不同,可把混合动对电池组进行充电;另一部分机械能直接作用于
力汽车主要分为3种结构方式:串联式、并联式相齿圈上,同时电机Ⅱ与齿圏相连,提供部分功率和
混联式。它们各有优势,这里我们分析的是混联式扭矩
混合动力车工作原理。混联式混合动力系统结合了12混合动力车关键零部件
申联和并联的优点,但是结构复杂,如图1所示。
混合动力系统关锥技术包括:混合动力传动箱
以目前全球销量最大的丰田 Prius为例
电机控制器、动力电池及其控制器、整车控制器
动力总成结构如图2所示。 Prius以行星齿轮作为动
混合动力传动箱是核心零部件。整车动力性和
力分流装置,发动机与行星架相连,发动机的
燃油经济性的要求确定双电机功率和整车控制方
收稿日期:2012-04-25
基金项目:国家863计划节能与新能源汽车重大专项资助项目(2011AA11A207)
作者简介:余オ光(1978-),男,工程师,主要从事混合动力系统搭载整车平台上的设计开发工作
汽车电器》2012年第10期3
式,同时确定了动力电池主要参数,如功率和充放2.2动力系统
电性能
动力系统变更设计包括:发动机附件、发动机
发动机总成优化对混合动力车节油会起到举足悬置和冷却系统。进气系统应做适应性变更设计
轻重的作用。如丰田 PriusⅡ采用1.5L的阿特金森发排气系统根据排放需求进行三元催化器结构和配方
动机,它的最低比油耗只有220g/kWh
设计。
2.2.1发动机总成轮系设计
2整车技术
电动助力转向和电动空调的使用,整车12V用
掌握了混合动力系统的关健技术,如何在整车电及著电池充电均通过DC-DC转换完成。发动机总
平台上搭载混合动力系统,成为混合动力车产业化成前端轮系简化,通过惰轮设计完成对发动机冷却
的关键,包括整车总布置、动力系统、底盘、整车水泵驱动
电子电器等系统的设计和开发。
丰田 PriusⅢ发动机总成取消前端轮系,发动
2.1整车性能及总布置
机冷却水泵采用电动水泵,提高发动机效率和整机
2.1.1动力性及经济性
弪量化。
对于混合动力汽车来说,我们更关注整车燃油2.2.2发动机悬置设计
经济性,但汽车作为交通运输工具还需有一定动力
发动机悬置系统是汽车振动系统的一个重要子
性。因此,对于混合动力车,我们首先要确定整车系统,该系统性能设计优劣直接影响整车的NVH性
动力性及燃油经济性,这确定了发动机功率、双电能,对混合动力车尤为关键,发动机频繁起停,如
机功率和动力电池性能参数。
系统设计不合理,直接影响整车舒适性。目前,现
整车动力性的目标为不低于传统汽油车的动力行的设计方法是通过优化计算,合理设计悬置的刚
性:最高车速≥180kmh,最大爬坡度30%,0一度、布置位置和布置角度,使得动力总成悬置系统
100kmh加速时间≤12s
具有较高的振动解耦程度,使得总成到车架间的振
燃油经济性百公里综合油耗≤5.3L,相对于传动传递率最小,从而提高汽车的乘坐舒适性
统车节油30%以上
在发动机起停和车辆加速过程中,发动机转矩
2.1.2混合动力系统主要参数
和双电机的转矩同时作用在发动机悬置上,动力总
发动机、动力电池、双电机性能参数直接决定成瞬间相对惯性主轴产生较大旋转。为了满足车辆
整车动力性能;而整车控制策略则决定了整车燃油行进间舒适性,应优化悬置结构和刚度,同时完善
经济性
混合动力起停控制策略。
阿特金森发动机开发标定难度风险大,而采用2.2.3冷却系统
改进的奥拓循环发动机,开发时间短,风险小。发
冷却系统设计包括发动机冷却系统、动力合成
动机排量为1.8L,最大功率为90kW6000r/min,最箱冷却系统及电机控制器冷却系统。发动机工作温
大转矩为168Nm/3800r/min。
度80~100℃,水冷;混合动力传动箱工作温度80~
动力电池为功率型镍氢电池,额定电压为288V,100℃,油冷;电机控制器进口温度控制在65℃内,
能量为6.5Ah。动力电池功率和充放电性能取决于水冷。
整车动力性要求。
在发动机散热器下方增加2套冷却系统,如图3
大小电机功率分别为50kW和30kW,最大转矩所示。电机控制器冷却水温度较低,用来冷却混合
分别为200Nm和80Nm,最大转速分别为8500r/min动力传动箱冷却油。这种布置方式,满足性能要
和10500r/min。
求,节省布置空间。
2.1.3整车布置
混合动力车能政善前后轴荷分配。