徐利韻

廣州市高級(jí)技工學(xué)校 廣東省廣州市 510000

混合動(dòng)力汽車，除了傳統(tǒng)汽車的電力驅(qū)動(dòng)外，還加入了輔助動(dòng)力單元，既有傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的驅(qū)動(dòng)，還融合電動(dòng)車輛的驅(qū)動(dòng)，這樣在很大程度上擁有電動(dòng)汽車排放物少，同時(shí)，也改善了內(nèi)燃機(jī)汽車燃油的經(jīng)濟(jì)性等問(wèn)題，對(duì)于電動(dòng)車輛來(lái)講，其增加了可以行駛的里程，因此在汽車行業(yè)，混合動(dòng)力汽車具有廣闊的發(fā)展前景。這是內(nèi)燃機(jī)汽車逐漸轉(zhuǎn)向電動(dòng)汽車的發(fā)展過(guò)程，在環(huán)境保護(hù)、能源節(jié)約和汽車行業(yè)的綠色發(fā)展中有著重要的意義。結(jié)合動(dòng)力學(xué)的相關(guān)理論，以行星輪系元件和動(dòng)力部件等為基礎(chǔ)，對(duì)混合動(dòng)力汽車的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行研究和分析，設(shè)計(jì)出一種轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速耦合，并且能實(shí)現(xiàn)自由切換的動(dòng)力集成傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。這種工作模式在混合動(dòng)力汽車中，具有良好的動(dòng)力性能，且運(yùn)行中其經(jīng)濟(jì)性良好，在很多汽車中得到了良好的應(yīng)用。

1 混合動(dòng)力汽車傳動(dòng)機(jī)布置分析

因?yàn)榛旌蟿?dòng)力汽車采用了兩種動(dòng)力源，其傳動(dòng)機(jī)的布置方案也存在不同，結(jié)構(gòu)形式比較多。我們根據(jù)動(dòng)力源的數(shù)量、傳遞方式的差異等，將其分為三個(gè)類型，這三種類型的傳動(dòng)機(jī)布置方案，會(huì)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的功率、運(yùn)作模式、電池荷電狀態(tài)等，具有各自的特點(diǎn)。

1.1 串聯(lián)式動(dòng)力傳動(dòng)

如圖1所示，串聯(lián)式動(dòng)力傳動(dòng)中，發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車的驅(qū)動(dòng)，并無(wú)直接的連接，因?yàn)槿绱?，傳?dòng)系統(tǒng)能獨(dú)立于汽車的行駛狀態(tài)，控制發(fā)動(dòng)機(jī)，在一些起步比較頻繁、經(jīng)常進(jìn)行加速或減速操作的汽車中，能保證發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定，實(shí)用性比較強(qiáng)，尤其是一些驅(qū)動(dòng)輪機(jī)械連接存在很大困難的發(fā)動(dòng)機(jī)上，常見(jiàn)的有燃?xì)廨啓C(jī)等。當(dāng)然，這種傳動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能，需要通過(guò)發(fā)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，這時(shí)是電能，再通過(guò)電動(dòng)機(jī)將電能進(jìn)行轉(zhuǎn)化，最后的機(jī)械能才能作為汽車的驅(qū)動(dòng)，在這個(gè)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)了兩次的能量轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換中會(huì)有大量的能量的損耗，而轉(zhuǎn)換中所需要的發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)等都會(huì)給整個(gè)系統(tǒng)的布置增加很多成本。因此這種傳動(dòng)布置，多運(yùn)用于兩種情況。其一是發(fā)動(dòng)機(jī)的主要作用是為車輛續(xù)駛路程，車輛正常驅(qū)動(dòng)可以有蓄電池等，這樣整個(gè)系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化中所消耗的能量比較??；第二種是發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)兩者的綜合效率比較高，這種一般多為大型轎車，一般轎車中比較少見(jiàn)。

1.2 并聯(lián)式傳動(dòng)

如圖2所示，在并聯(lián)式傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)是分別獨(dú)立的兩個(gè)組件，這與串聯(lián)式相比，發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能不需要轉(zhuǎn)換，能直接作為汽車驅(qū)動(dòng)，因此整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作效率也比較高，燃油的消耗也相對(duì)較少。當(dāng)然，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)與車輛驅(qū)動(dòng)存在直接的機(jī)械連接，這樣汽車的行駛狀況，也會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行產(chǎn)生影響，這就對(duì)整個(gè)的控制系統(tǒng)要求比較高。

圖1 串聯(lián)式動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)

圖2 并聯(lián)式傳動(dòng)系統(tǒng)

1.3 混聯(lián)式傳動(dòng)系統(tǒng)

混聯(lián)式動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中，融合了串聯(lián)與并聯(lián)兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，在整個(gè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中，有電動(dòng)機(jī)，也安裝有發(fā)動(dòng)機(jī)，主要是通過(guò)離合器，實(shí)現(xiàn)兩者的相互切換，在不同的模式和需求下，通過(guò)離合器的結(jié)合或脫離，分離狀態(tài)下，發(fā)電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)可以與驅(qū)動(dòng)輪，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)連接，此時(shí)是串聯(lián)模式；離合器結(jié)合狀態(tài)下，系統(tǒng)處于并聯(lián)模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)機(jī)械連接。在串聯(lián)與并聯(lián)都處于中作狀態(tài)下時(shí)，主要由行星齒輪傳動(dòng)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)所輸出的能量進(jìn)行控制和分配，這種控制，還能維持發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)輪的連接，從而對(duì)車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速加以進(jìn)一步的控制。

整體來(lái)講，混聯(lián)式結(jié)構(gòu)綜合了前面兩種的優(yōu)勢(shì)，其綜合性能比較強(qiáng)，但是也要注意到，其整個(gè)系統(tǒng)組成比較龐大，并且離合器的使用，也增加了整個(gè)控制系統(tǒng)和控制策略的難度。

2 動(dòng)力集成傳動(dòng)機(jī)構(gòu)概述與設(shè)計(jì)

在混合動(dòng)力汽車東來(lái)研究中，動(dòng)力集成傳動(dòng)機(jī)構(gòu)作為一種多工作模式，這種機(jī)構(gòu)主要是由兩個(gè)行星輪系、一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)，還有若干的離合器等，在整個(gè)系統(tǒng)的研究中，主要是要對(duì)行星輪系數(shù)和相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行確定，并了解不同輸入輸出狀態(tài)下，轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等關(guān)系問(wèn)題，并利用仿真分析等分析方法，對(duì)整個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的可行性和實(shí)用性等進(jìn)行分析和研究。

2.1 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)概述

對(duì)于混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力系統(tǒng)，其主要的耦合方式包括三種，轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和功率的耦合，轉(zhuǎn)矩耦合，主要是分別獨(dú)立控制發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)，讓發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的轉(zhuǎn)矩能進(jìn)行疊加，從而實(shí)現(xiàn)最大轉(zhuǎn)矩的輸出，但是也要考慮到，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，會(huì)受到車速的影響，要保證發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速能穩(wěn)定在一個(gè)比較平衡和經(jīng)濟(jì)的區(qū)域，這就需要增加一個(gè)變速調(diào)節(jié)器，這種裝置能對(duì)整個(gè)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而保證經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性。轉(zhuǎn)速耦合發(fā)動(dòng)機(jī)，這里的轉(zhuǎn)速與軸轉(zhuǎn)速并無(wú)關(guān)聯(lián)，可以進(jìn)行單獨(dú)的控制和操作，保證發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行處于比較經(jīng)濟(jì)的區(qū)域，但是因?yàn)檗D(zhuǎn)矩的輸出與發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)轉(zhuǎn)矩有聯(lián)系，這樣無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)二者的獨(dú)立控制。因此，這兩種耦合的方式都存在一定的缺陷，如果能實(shí)現(xiàn)，將發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速線性和，作為整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)輸出的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，這樣就能進(jìn)行更好的控制。

2.2 混合動(dòng)力汽車傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分析

混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)主要是保證對(duì)不同動(dòng)力源的輸出，進(jìn)行有效的合成分解，在保證汽車正常運(yùn)行動(dòng)力需求，保證汽車的排放等在規(guī)定的范圍內(nèi)，保證汽車的穩(wěn)定性和安全性，滿足這兩些基本條件的基礎(chǔ)上，盡可能地保證汽車的經(jīng)濟(jì)效益。在保證汽車的速度變化或者是轉(zhuǎn)矩需求發(fā)生變化時(shí)，整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)能進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，從而滿足其轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的需要，且仍然保證車輛處于高效率的運(yùn)作狀態(tài)。

行星輪式傳動(dòng)與定軸齒輪傳動(dòng)相比較，具有一定的優(yōu)勢(shì)，如其結(jié)構(gòu)比較嚴(yán)謹(jǐn)，質(zhì)量較輕，所承載的力度比較大，整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性比較高，它還有一些功能是定軸齒輪傳動(dòng)不具備的，如無(wú)級(jí)變速、動(dòng)力分解和合成等，因此，混合動(dòng)力汽車中，運(yùn)用行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，能保證整個(gè)車輛傳動(dòng)系統(tǒng)的性能較好。

2.3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要工作模式

在整個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，其主要工作狀態(tài)的切換是由離合器的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，離合器處于不同的工作狀態(tài)下，傳功機(jī)構(gòu)也會(huì)有不同的耦合方式，具體的模式有電機(jī)驅(qū)動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、混合驅(qū)動(dòng)等模式，對(duì)于不同的模式，其控制和制動(dòng)器的工作狀態(tài)也不同，因此其動(dòng)力輸出模式也會(huì)存在差異，在整個(gè)工作狀態(tài)下，需要對(duì)不同能量輸出進(jìn)行優(yōu)化管理。同時(shí)，混合動(dòng)力汽車集成傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，需要對(duì)行星輪系的參數(shù)進(jìn)行確定，保證整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，安全性。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，從文章的分析可以了解到，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車在集成傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的基礎(chǔ)上，要綜合了電動(dòng)汽車的特定，且自身也兼具其他的功能，主要是借助傳統(tǒng)的汽車技術(shù)研究和發(fā)展的結(jié)果，以此為基礎(chǔ)，分析傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的缺點(diǎn)和不足，研究其排放和油耗的問(wèn)題，并借助新的電動(dòng)汽車技術(shù)的研究，從而實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)向電動(dòng)汽車的過(guò)渡，這已經(jīng)成為了當(dāng)前人們研究的重點(diǎn)。在混合動(dòng)力汽車傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的研究中，其主要的模式包括串聯(lián)、并聯(lián)和混合式三種方案，每個(gè)模式的結(jié)構(gòu)布局、運(yùn)作模式、操作、適用環(huán)境等都各有各的特點(diǎn)，用途各有不同，并聯(lián)結(jié)構(gòu)在其結(jié)構(gòu)布局上接近于傳統(tǒng)的動(dòng)力傳動(dòng)系，有一定的技術(shù)基礎(chǔ)，在其基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步研發(fā)，難度相對(duì)較小。

混合動(dòng)力集成傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，具有混合動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的一般特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)東流河，并且耦合的方式比較多，工作模式較多。對(duì)汽車動(dòng)力集成傳動(dòng)的研究，其主要目的是寶恒汽車正常運(yùn)行條件下，有更好的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，在未來(lái)發(fā)展中，還有待進(jìn)一步研究。