- 优化的小型车辆强混合系统的开发结果介绍

为确定持续的M/G输出，研究了混合动力车辆的回收特性和EV驱动区域。为确定用户要求的最大车辆速度，考虑了道路平面到山上的坡度变化。在城市行驶工况期间，发动机频繁起动停机为不理想状态。在3%坡度的路况、满载条件下车速达到60 km/h，持续M/G功率设置为10 kW。为了在减速工况下回收足够的能量，应确定最大的M/G功率。在认证驱动模式，以及高速上车辆从100 km/h开始以0．1 G的减速度减速期间，设置最大功率30 kW回收100%能量（图5）。

图5 EV所需的驱动力

为扩大电驱动工作区域，选择了双速电动机装置（图6）。MT自由传动比，M/G最大扭矩减小使M/G尺寸减小，能够使其安装于较小空间。

2.3　AMT 设计高

AMT变速器具有良好的传动效率，但是为了提高变速器效率，测试了额外损失的降低。AMT具有同步装置阻力损失、搅动损失和其他阻力损失（图7）。即使增加昂贵的设备，仍不可能消除变速器中的搅动损失和其他阻力损失。因此，选择去掉同步装置，最大可能地提高变速器效率。

2.4　传动比设计高

为利用HV-AMT的高传动效率，在高速行驶时，基于高能量效率设计了5档传动比。然而，考虑到高速爬坡和高速通过时为临界驱动力，将工况点从发动机最大效率区域移向稍低负荷侧。

图6 EV驱动区域扩展和尺寸减小

图7 AMT损失

设计4档传动比时，考虑了高速行驶时的加速特性和高能量效率（图8）。

1档传动比要求起动加速性能和爬坡性能。电池剩余电量（SOC）低时，为使车辆在无电动发电机驱动的情况下也能满足爬坡性能，对传动比进行设计。

设计2档和3档传动比时，综合考虑车辆的加速性能和换档感受，从低档到高档的传动比比值以相同的速率减小。

图9所示为根据以上研究得到的1～5档的传动比比值。

图8 4档和5档传动比

图9 传动比比值

为获得足够大的起动加速度，对EV1的传动比进行设计。为了避免车辆最大速度时超速造成电动机损坏，对EV2的传动比进行设计。

3系统结构

基于以上设计理念，对HV-AMT系统结构进行设计。

HV-AMT系统采用3轴结构以减小轴长度。电动机与HV-AMT系统连接点齿轮是通用的，以减少齿轮数量。

如图10所示，电动机连接于带减速齿轮的2档和4档，并联安装，使其与传统变速器具有相同的轴长。

HV-AMT有3种运行模式（表2）。（1）EV驱动模式：啮合齿轮［2］或［4］，可以选择2种减速传动比并执行EV驱动。如图11所示，发动机处于停机工况。（2）发电模式：仅啮合齿轮［A］，在停车期间发电。（3）混合驱动模式［HV］：啮合齿轮［1］、［2］、［3］、［4］、［5］或者［R］，可以啮合齿轮进行驱动。

通过啮合齿轮［2］或［4］，可以实现M辅助驱动或能量回收。如果发动机第2档或4档驱动，齿轮［A］必须啮合。当5档行驶时，如高速行驶，也可以分离M/G，消除M/G阻力损失。

该结构通过M/G辅助驱动，使HV-AMT消除了换档冲击。以下，将2档到3档的换档过程作为1个案例进行描述（图12）。在需要换档时，减小发动机扭矩并分离离合器。同时增加M/G辅助驱动力，避免驱动力中断;分离齿轮［A］，然后啮合［3］;增加发动机扭矩并啮合离合器。降低M/G，辅助驱动力。

图10 HV-AMT轮廓图

图11 2档到3档的换档过程

表2 运行模式

注：×为啮合状态。

换档期间，采用该方法使EV1档齿轮持续啮合，避免驱动力中断。

在发动机驱动期间，采用3档，M/G齿轮可从EV1变化到EV2，不会影响驱动力。如此，对于1档到2档和2档到3档换档，通过EV1实现M/G辅助驱动，对于3档到4档和4档到5档换档，通过EV2实现M/G辅助驱动。