EcoCAR2先进车辆传动系统的设计验证

EcoCAR2先进车辆传动系统的设计验证

EcoCAR是一项由美国能源部和通用汽车公司联合举办，由美国阿贡国家实验室管理的全新大学生先进汽车工程竞赛。EcoCAR2是该竞赛进行的第2期，通过对指定车型雪弗兰迈锐宝进行先进技术的应用，在保持该车原有性能的基础上，提升其燃油效率和排放水平。美国田纳西大学的参赛队将迈锐宝原有的混合动力系统改造为串并混联插电式混合动力系统。该参赛队分别对车辆的机械、热能、电气、控制器和中央控制台进行分析改造，并对改造后的车辆进行了结构完整性分析与验证。

该参赛队的设计思想是将原型车迈锐宝的发动机替换为兼容E85燃料（85%的酒精混合15%的汽油）的生态发动机，并将发动机所做的功部分传输到变速器，另一部分传输到新添加的与发动机相连的发电机上，并在车辆尾部安装改进的全轮驱动副车架。同时，该副车架上安装一个牵引电机和一个单齿轮传动装置。为了保证E85燃料的使用，在原型车上安装了一套燃油供给系统和一个自定义的燃料箱。此外，还在车辆后部行李箱和备用轮胎处安装了一套储能系统。

进行实车改装时，该参赛队选择了排量为2.4L的通用LE9发动机和6T40变速器替换原型车的发动机和变速器。选择雷米HVH250-115系列的串激电动机作为后部牵引电机，该电机与博格华纳电子驱动变速桥结合实现后轮驱动，由于新安装的这两部分体积比较大，因此选择别克君越的全轮驱动副车架替代原型车的副车架。由于选用了新的车架，汽车后部做了较大的更改，因而部分结构需要作出相应调整，尤其是后桥五连杆机构需要进行重新设计。加装的储能系统选择A123系统公司提供的7模块15s/ 2p型号的储能系统。

为了保证新添加的部件和改装后的整车结构满足设计要求，利用有限元方法对各部件横向和纵向上进行了20g、垂向上进行了8g的载荷分析试验。此外，对油箱进行了41kPa的内部压力测试，对后桥五连杆机构进行了3种特殊载荷下的强度分析，对副车架进行了15种特殊载荷下的强度分析。分析结果表明，改装后的雪弗兰迈锐宝在保证原型车性能的基础上，提高了其市场竞争力。同时，有限元分析方法也验证了改装后车辆的安全性。

JohnP.Utleyetal.SAE

2014-01-1926.

编译：王祥