混合动力与电动汽车(31)

第三章混合动力系统基础3.1混合动力变速器一、行星齿轮机构二、通用混合动力自动变速器（AT）三、无级变速器（带轮CVT）四、无级变速器（功率分流CVT)五、伊顿混合动力系统（AMT）行星齿轮一方面可绕自己的轴线回转，另一方面又可随着行星架一起绕其固定轴线旋转，即既有自转又有公转。太阳轮行星架行星小齿轮齿圈一、行星齿轮机构行星齿轮构成齿轮基础旋转方向：两个外齿轮互相啮合进行旋转时，它们以相反方向旋转。一个外齿轮和一个内齿轮相互啮合进行旋转，两个齿轮以相同方向旋转转速和传动比例如，如果两个齿轮齿数相等，传动比即为1:1。当这些齿轮其中之一旋转时，另一个齿轮即以相同转速旋转。如果主动齿轮有10个齿，而从动齿轮有20个齿，其传动比为2:1，在主动齿轮旋转1整圈时，从动齿轮旋转1/2圈。传动比=从动齿轮齿数主动齿轮齿数行星齿轮机构在结构方面具有下列特点：①太阳轮、行星架和齿圈都是同心的，即围绕公共轴线旋转。这能够取消诸如手动变速器所使用的中间轴和中间齿轮。②所有齿轮始终相互啮合，换档时无需滑移齿轮，因此摩擦磨损小，寿命较长。③结构简单、紧凑，其载荷被分配到数量众多的齿上，强度大。④可获得多个传动比一、行星齿轮机构一、行星齿轮机构变速原理及传动比设上图所示行星齿轮机构中的太阳轮、齿圈、行星架的转速分别为n1、n2、n3,太阳轮、齿圈的齿数分别为z1、z2，齿圈与太阳轮的齿数比为α。根据能量守恒定律，可得单一行星齿轮机构一般运动规律特性方程式M1ω1+M2ω2+M3ω3=0n1+αn2-(1+α)n3=0n1—太阳轮转速；n2—齿圈转速；n3—行星架转速；α—齿圈与太阳轮的齿数比,α=z2/z11动力传动方式1)太阳轮主动，行星架从动，齿圈制动，则n2＝0，故传动比i13＝n1/n3＝1＋α2同向减速，低速档主动太阳轮从动行星架行星小齿轮固定齿圈固定太阳轮从动行星架行星小齿轮主动齿圈2)太阳轮制动，齿圈主动，行星架从动，则n1＝0，故传动比i23＝n2/n3＝(1＋α)/α1同向减速，高速档固定太阳轮主动行星架行星小齿轮从动齿圈3)太阳轮制动，行星架主动，齿圈从动，则n1＝0，故传动比i32＝n3/n2＝α/(1＋α)1同向增速，超速档从动太阳轮主动行星架行星小齿轮固定齿圈4)齿圈制动，行星架主动，太阳轮从动，则n2＝0，故传动比i31＝n3/n1＝1/(1＋α)1同向增速，超速档主动太阳轮固定行星架行星小齿轮从动齿圈5)行星架制动，太阳轮主动，齿圈从动，则n3＝0，故传动比i12＝n1/n2＝－α0反向减速，倒档从动太阳轮固定行星架行星小齿轮主动齿圈反向增速，汽车上不采用主动太阳轮从动行星架行星小齿轮主动齿圈7）如果n1＝n2，则n3＝n1＝n2，故传动比i＝1同向同速，直接档太阳轮行星架行星小齿轮主动齿圈8)如果所有元件无约束，则动力无法传动空档自动变速器通用SILVERADO/SIERRA混合动力车的自动变速器启动机-发电机定子装置转子装置改良过的带独特外壳的变速器独特的挠性板小直径的液力变矩器集成式启动机-发电机（ISG）装置与4L60E变速器相适应。自动变速器最大的变化是缩小了液力变矩器的直径，让它能适合装在ISG的转子装置内。原来的液力变矩器的直径是300mm，而混合动力车的液力变矩器的直径是258mm。转子装置直接闩在ICE曲轴上，包住了液力变矩器，转子内一个单独的挠性板用于驱动液力变矩器。直径更小的液力变矩器产生一个新问题，汽车运行时会产生更多热，重负载条件下可能会过热。自动变速器老式4L60E变速器无需汽车发动机介入就能让汽车惯性滑行或者刹车。因为ISG转子直接与ICE连接，这些情况下收不到动力传动系统的动力。为了产生再生制动，混合动力版的4L60E变速器做成在D4范围和第三或者第二挡进行惯性滑行或者刹车时能使用超越离合器。这允许通过液力变矩器把动力传输回去，然后用它产生电流供42伏电池组充电。D1档动力流电磁阀A电磁阀B2-4制动带倒档输入离合器超速档离合器前进档离合器前进档单向离合器3-4档离合器低倒档单向离合器低倒档离合器ONON结合锁止锁止621前进档离合器642658675锁止681锁止固定666固定664662687D2档动力流电磁阀A电磁阀B2-4制动带倒档输入离合器超速档离合器前进档离合器前进档单向离合器3-4档离合器低倒档单向离合器低倒档离合器OFFON结合结合锁止621前进档离合器6426582-4687673锁止684转动664662687D3动力流电磁阀A电磁阀B2-4制动带倒档输入离合器超速档离合器前进档离合器前进档单向离合器3-4档离合器低倒档单向离合器低倒档离合器OFFOFF结合锁止结合621前进档离合器6586213-4档离合器664662687D4动力流电磁阀A电磁阀B2-4制动带倒档输入离合器超速档离合器前进档离合器前进档单向离合器3-4档离合器低倒档单向离合器低倒档离合器ONOFF结合结合结合6213-4离合器结合664684602670锁止固定673684687To线路图自动变速器本田雅阁混合动力车五速自动变速器本田雅阁混合动力车传动系包括3.0LV6、IMA装置和5速自动变速器。混合动力自动变速器内燃机（ICE）IMA定子IMA转子液力变矩器支撑毂自动变速器集成式电动机辅助（IMA）装置位于ICE和变速器之间。液力变矩器传动板（挠性板）与IMA转子连接，ICE曲轴依此驱动传动板。为了适应混合动力传动系，用辅助电泵保持ICE怠速停止时变速器内的液压。自动变速器此泵由DC无刷（AC同步）电动机提供动力，这需要用一个特殊的控制器提供正确的工作频率和脉冲宽度。辅助泵工作时，它输送液压给变速器调节阀，然后到手动阀，在这发送给适当的离合器，ICE怠速停止时能防止变速器换成“空挡”。一旦ICE重新启动，辅助泵关闭，液压又由机械驱动变速器流体泵提供。辅助电泵无级变速器（带轮CVT）本田带轮CVT，应用与HONDACIVIChybrid和INSIGHT。本田CVT传动带的构造。无级变速器（带轮CVT）主动滑轮：宽/小直径从动滑轮：窄/大直径低比，约2.5:1主动滑轮：窄/大直径从动滑轮：宽/小直径高比，约0.5:1无级变速器（带轮CVT）反向制动器前进离合器主动滑轮主动滑轮轴飞轮启动离合器最终传动轴最终从动齿轮停车挡钢带从动滑轮轴太阳齿轮输入轴本田CVT停车（P）或者空挡（N）时的功率流无级变速器（带轮CVT）反向制动器前进离合器主动滑轮主动滑轮轴飞轮启动离合器最终传动轴最终从动齿轮停车挡钢带从动滑轮轴太阳齿轮输入轴本田CVT驾驶（D）或者低速挡（L）的功率流无级变速器（带轮CVT）反向制动器前进离合器主动滑轮主动滑轮轴飞轮启动离合器最终传动轴最终从动齿轮停车挡钢带从动滑轮轴太阳齿轮输入轴本田CVT倒车档（R）的功率流无级变速器（带轮CVT）基本的带轮CVT的设计很简单，但让它工作的控制系统确很复杂。用一个变速器控制模块（TCM）、多个传感器、开关和电磁阀使变速器使用顺畅、高效。TCM位于乘客舱内。TCM用多个汽车传感器和模块（如发动机控制模块）发送的输入数据计算输出命令，然后把这些命令发送给适当的电磁阀。大多数电磁阀位于变速器装置内，但蠕动辅助电磁阀除外，因为它嵌在制动器液压电路内，可以装在发动机舱的任何位置。无级变速器（带轮CVT）变速范围开关信号启动离合器压力控制信号从动滑轮压力控制信号主动滑轮压力控制信号倒车档抑制控制信号蠕动辅助控制信号加速器踏板位置传感器制动器踏板开关大气压发动机冷却剂发动机RPM进气温度油门位置变速范围CVT输入轴（主动滑轮）CVT输出轴（从动滑轮）CVT速度传感器CVT速度（次）传感器发动机控制模块变速器控制模块A/T控制系统换挡控制滑轮压力控制启动离合器控制倒车档抑制控制蠕动辅助控制本田CVT变速器控制模块（TCM）图，其中输入（传感器）信息在左边，输出信息在右边