混合动力车自动变速技术研究

混合动力车自动变速技术研究摘要当今世界，汽车排放所造成空气质量的日益恶化以及石油资源的渐趋匮乏,都需要我们发展混合动力汽车。它具有良好的动力性、经济性和较低的排放。自动变速技术是混合动力中的一项关键技术,它可以保证动力传动系统各部件工作的高效率,提高车辆对复杂工况的适应能力,并可以借助传动系统中电机的作用提高换挡品质。本文通过了解混合动力汽车的现状来达到对自动变速技术的研究。关键字混合动力汽车自动变速技术控制策略一引言当今世界汽车的保有量达到6到7亿多辆,并在以每年几千万辆的速度增长。汽车数量的不断增加、燃油汽车排放所造成空气质量的日益恶化以及石油资源的渐趋匮乏,使得开发低排放、低油耗的新型汽车成为当今世界汽车发展的紧迫任务。混合动力电动汽车同时具有电机和发动机等多能源驱动,其优点是续驶里程长,动力性好,排放优良,正成为各国主攻方向和商品化的潮流。我国政府也积极支持混合动力轿车的研究开发工作,并将混合动力轿车的研发纳入国家“863”高技术研究发展计划和国家“十五”规划。为适应混合动力轿车多能源驱动的自动耦合,满足混合动力轿车适应不同工况的行使要求,进而提高整车的经济性、动力性,改善排放品质,那么,采用由电控单元ECU控制的自动变速器就成为必然。二我国混合动力车2.1混合动力车概念及现状混合动力汽车(HybridelectricvehicleHEV)是具有低污染、低油耗特点的新一代清洁能源汽车,目前,国外对HEV的研究比较成熟,并早已实现产业化。1997年,日本丰田汽车公司的普锐斯最先实现了HEV的量产,在随后的十几年里,HEV在世界范围内得到了飞速发展和广泛应用。我国对于混合动力技术的研究与国外相比起步较晚，核心技术的掌握上存在较大差距。但是政府和相关部门对此项研究很重视，并将节能与新能源汽车的研发列入“十一五”863计划重大项目。中国自主品牌车企一汽、东风、上汽、吉利、奇瑞等都相继推出了混合动力车型，而宇通ZK6140MGQA9混合动力公交车也于2009年年末正式批量上市。2.2运用自动变速技术的必要性汽车自动变速技术是人们长期以来一直努力追求的目标,也是车辆改进和完善传动系统的一个重要方向。从1939年带有液力变矩器的全自动传动系统问世以来,特别是随着微电子技术在车辆的应用越来越广泛,自动变速技术得到了长足的进步。变速机构是混合动力系统的关键技术,它不仅可以作为混合动力汽车的动力耦合装置,通过设计合理的换挡策略,还可以改善发动机、电机和动力电池的工作条件,延长其使用寿命,进一步提高HEV整车的经济性和动力性,有效提高其在复杂路面的通过性。三自动变速技术的应用近年来,由于变速理论与设计达到了相当完善的阶段,所以它已在轿车、大客车、重型自卸车、越野车、货车、拖拉机、内燃机、工程机械以及军用车辆上得到越来越广泛的应用,各种自动变速技术也得到了充分发展。目前，车载自动变速器主要有四种：液力机械式自动变速器（AT）、机械式自动变速器（AMT）、并联结构单行星排自动变速、无级自动变速器（CVT）。3.1AT技术发展AT的优点在于动力换挡(换挡时间短、冲击小)、起步平稳、对转矩变化的适应能力强,其不足之处是传动效率偏低。在国外,AT技术水平已很成熟;国内已实现TC的自主生产,并具有批量配套能力,但自主开发的AT在短期内达到国际水平仍有一定的困难。AT近年的发展主要体现在提高性能(燃油经济性和整车动力性)、传动效率和换挡品质上。3.2机械式自动变速器发展手动机械式变速器的基础上开发完成的机械式自动变速器(AMT)的方案机械式自动变速器(AMT)是在普通固定轴式齿轮变速箱的基础上,把选档、换档、离合器及相应发动机供油的操纵改为以微处理器为核心的控制器来完成,实现机械式自动变速器。基本功能是能根据当前汽车运行状态、路面情况、驾驶者的意图,自动判断变速箱的最佳档位(传动比),即档位决策功能和自动控制发动机、变速箱、离合器完成换档过程,即换档、起步的自动操纵功能。AMT在传统轿车上应用的系统结构原理如图1示。3.3并联结构单行星排自动变速发展此结构是北京理工大学与波兰华沙工业大学联合研制的,该结构中,发动机通过离合器、制动器、变速器与行星齿轮变速器的太阳轮相连,电机通过一系列部件与齿圈相连,最终通过行星架将转速输出[9],如图4所示。该系统中,发动机、电机为转速耦合,通过调整发动机或电机的转速,可以实现无级变速,不存在换挡动力中断的问题,能实现混合动力的各种工作模式;缺点是发动机或电机单独驱动时,无法利用行星排进行变速。3.4CVT无级变速器发展CVT技术在汽车上的广泛应用始于20世纪90年代,它结构简单、体积小,既没有传统手动变速器的众多齿轮副,也没有液力自动变速器复杂的行星齿轮组。CVT主要由主动轮组、从动轮组和金属带组成,通过主、从动轮中可动盘的移动来改变主、从动轮与金属带的啮合半径,从而实现变速机构传动比的连续变化,实现无级变速。四结束语我国的自动变速汽车起步较晚,无论在基础技术的积累方面,还是在生产工艺的投入方面,与发达国家(如美国)相比,都处于相对较低的状态。美国由于技术发达、生产设备先进,投入资金雄厚、社会需求量大,已普遍采用AT(自动变速器)传动系统,技术已相对成熟。然而,由于我国AT技术还处于理论研究阶段,国外掌握AT关键技术的国家对我国进行技术封锁,而AT生产工艺的投入非常巨大(约20亿元人币),社会购买能力的不足导致社会需求量小,成本回收周期非常长,因而现阶段甚至今后一段时期内我国汽车实现国产化AT很不现实。CVT和AMT实现自动变速已成为混合动力系统的一个发展趋势。目前,我国所生产的HEV中的关键部件主要依靠进口,且由于混合动力车成本较高,我国混合动力技术主要用在公共交通车辆上,因此,效率较高、经济性较好、传递转矩较大的AMT技术比较适合我国重型商用混合动力车的发展。参考文献[1]陈清泉,孙逢春,祝嘉光.现代电动汽车技术.北京:北京理工大学出版社,2002.[2]周守仁.自动变速箱[M]1北京:中国铁道出版社,1984.[3]钱向阳.汽车自动变速器的类型及其分析比较[J].上海汽车,2002,(1):33-36.[4]HendriksE.QualitativeandquantitativeinfluenceofafullyelectronicallycontrolledCVTonfueleconomyandvehicleperformance[R].SAEPaper930068.［5］张金柱.混合动力汽车结构、原理与维修［M］.北京:化学工业出版社，2008.［6］J.Oostra韩才元译.混合动力调车机车的技术和运用［J］.国外内燃机车，2010，(4):1—5.[7]广西玉柴机器股份有限公司.混合动力汽车的驱动系统:中国,200920140428[P].2009-12-16.[8]朱敏慧.伊顿推进混合动力技术的商业化进程[J].汽车与配件,2007(49):44-45.[9]伊顿公司.混合动力传动系统:中国03811785[P].2005-08-17.[10]�东风电动车辆股份有限公司.双耦合模式的混合动力传动装置:中国,200820190407[P].2009-08-19.