面向液驱混合动力系统的驱动/传动一体化轮毂马达构型综合及驱动控制机理研究

Based on the state requirements of energy saving and weight reduction in automobile industry, a new design method for lightweight hub motor is proposed, which integrated driving and transmission systems, according to the energy transfer mechanism and kinematic transformation of variable structure motor and planetary gear. This method overcomes the scattered distribution of driving and transmission systems in traditional vehicles; A digital model of hub motor is presented and the influence of rotation speed, load, pressure pulsation and leakage on driving efficiency and structural characteristics will be analyzed. A reasonable assignation mechanism of driving power for hydraulic hybrid system under low rotation speed and variable load is raised; It’s aimed to achieve efficient utilization of driving energy in hydraulic hybrid system, and to improve the traffic adaptability and power matching attribute of HHV, by planning the energy management strategy of integrated hub motor system in hydraulic hybrid vehicle (HHV), and optimizing the controlling method for efficient recycling of braking energy. This project will expand the research field of drive/transmission system in hydraulic hybrid power system. It will also provide the theoretical foundation and engineering reference for the shift from traditional diesel vehicle to hybrid electric vehicle, and for realizing low power consumption and lightweight during vehicle operating.

面向国家对汽车工业节能减排及轻量化的设计需求，基于变结构马达与行星齿轮传动的能量传递机理及运动变换规律，提出一种新型融合驱动系统、传动系统一体化的轮毂马达设计方法，克服传统车辆驱动系统与传动系统布局分散的局限；建立轮毂马达数字模型，分析速度、负载、压力脉动、泄漏量等因素对轮毂马达驱动效能及构型特性的影响关系，提出低转速、变负载条件下实现液驱混合动力系统合理的驱动功率分配机制；规划液驱混合动力车辆（HHV）一体化轮毂马达系统能量管理策略，优化制动能量高效回收再利用控制方法，实现液驱混合动力系统的驱动能量高效利用，提高液驱混合动力车辆路况适应性与功率匹配性。本项目将拓展液驱混合动力系统的驱动/传动系统研究领域，为目前传统的内燃机车向混合动力汽车过渡,实现车辆运行的低能耗、轻量化提供理论基础和工程借鉴。

本项目面向国家对汽车工业节能减排及轻量化的设计需求，基于变结构马达与行星齿轮传动的能量传递机理及运动变换规律，提出了一种新型融合驱动系统、传动系统一体化的轮毂马达设计方法，分析了速度、负载、压力脉动、泄漏量等因素对轮毂马达驱动效能及构型特性的影响关系，提出了低转速、变负载条件下实现液驱混合动力系统合理的驱动功率分配机制，规划了液驱混合动力车辆（HHV）一体化轮毂马达系统能量管理策略。项目研究主要取得以下成果：.研究建立了转子-定子运动关系互换的变结构马达模型及行星齿轮传动模型；进一步建立基于行星齿轮传动的液压轮毂马达运动学模型。在此基础上提出一种空间小、布局灵活，融合驱动传动一体化的轮毂内置式马达设计方法，通过对马达关键零件的设计分析，完成凸轮转子叶片马达与活齿传动的构型综合，并对马达进行动力学分析，得到腔室内流体的压差-转速对马达流量、转矩的影响关系。基于流体力学间隙流动、孔口出流等理论，建立轮毂马达腔室间隙泄漏压差流，剪切流模型；并在分析液压轮毂马达机械效率损失原因的基础上，提出轮毂马达机械效率损失计算模型。根据该轮毂马达设计方法，实现轮毂泵/马达一体化结构设计布局，且给出一种计算轮毂泵/马达以及蓄能器参数的方法；针对改装后的液压混合动力汽车制动需求，设计出既可以符合汽车制动法规要求又可以回收制动能量的新型复合制动系统；结合改装后的复合制动系统对整车制动能量回收进行深入分析，提出分配策略。基于本文提出的最优性能分配策略，在AMESim平台建立混合动力汽车复合制动系统模型，并选择22种典型制动工况进行仿真，验证复合制动系统是否符合国家制动标准，分析制动强度、汽车初速度对轮毂再生制动系统能量回收率的影响。.通过本项目的研究，形成了一套融合驱动与传动的液驱混合动力系统轮毂马达轻量一体化设计方法及车辆液驱系统制动能量回收再利用控制方法，为目前传统的内燃机车向混合动力汽车过渡，实现车辆运行的低能耗、轻量化提供理论基础和工程借鉴。项目的开展培养硕士研究生4名，获权国家专利4项，其中发明专利3项；累计发表高水平学术论文共计6篇。项目的开展完成了预期研究目标。