文档介绍：混合动力汽车自动变速系统及其控制系统
混合动力汽车自动变速系统
与传统内燃机汽车类似,由于发动机和电机的转速工作范围与车速范围不一致,需要将混合动力汽车动力源的动力变速变矩地传递至驱动车轮,同时混合动力汽车变速传动系统还要完成发动机和电机动力的分配和藕合。
混合动力汽车自动变速系统
混合动力汽车可以选用专门针对混合动力系统设计的变速传动系统,也可是使用传统变速系统实现所要功能。现在常见的混合动力轿车有:Prius ( Toyota ) ,Estima ( Toyota ) , Tino ( Nissan ) , Civic ( Honda)和Insight (Honda),其选用的变速传动系统如表1所示。
混合动力汽车自动变速系统
表1 混合动力汽车使用的变速传动系统
混合动力汽车自动变速系统
除Prius和Estima外,混合动力轿车多采用CVT,而Toyota采用的THS ( Toyota Hybrid System )是一种区别于传统变速系统的行星齿轮结构,其通过协调发动机、发电机和电动机的转速,实现动力分配和无级变速的双重功能。
由于受开发周期、开发成本和技术水平的限制以及自主知识产权方面的要求,我国混合动力汽车开发多选择传统汽车所使用的变速系统。
混合动力汽车自动变速系统
按照实现自动变速的原理,自动变速器可分为三类:一类是液力变矩器和行星齿轮变速箱组成的液力自动变速器(Automatic Transmission简称AT);一类是无级变速器(Continuously Variable Transmission,简称CVT);另一类是由传统固定轴式变速箱和干式离合器以及相应的电液控制系统组成的机械式自动变速器(Automatic Mechanical Transmission,简称AMT)
液力自动变速器(AT)
AT,在汽车上应用的历史已有60多年,是现在传统汽车中应用范围最广的自动变速系统,图1所示为宝马7型的6速自动变速器。
液力自动变速器(AT)
图1 宝马6速自动变速器
液力自动变速器(AT)
液力自动变速器由液力变矩器、行星齿轮和液压操纵系统组成,液力变扭器是AT最关键的部件,由泵轮、涡轮和导轮等构件组成,它除了起离合器的作用外,还具有在一定范围内无级变速和变矩的能力,对负载有良好的自动调节和适应性。因此,液力自动变速器换档平稳,操作容易,但其缺点也较多:一是对速度变化反应较慢,没有手动变速器灵敏,无法满足对驾驶感觉要求较高的人的需求:二是费油不经济,传动效率低变矩范围有限,近年引入电子控制技术一定程度上改善了这方面的问题;三是机构复杂,设计、制造和维护困难。
由于AT的燃油经济性较差,而且结构复杂不容易进行结构改变,应用于混合动力汽车时不仅影响整车燃油经济性,而且还受到其过长的开发周期和过高的开发、使用成本的影响。
无级变速器(CVI)
CVT技术的发展,已经有了一百多年的历史。德国奔驰公司是在汽车上来用CVT技术的鼻祖,早在1886年就将V型橡胶带式CVT安装在该公司生产的汽油机汽车上,但由于橡胶带式CVI存在一系列的缺陷,没有被汽车行业普遍接受随着新技术逐步克服原有技术的缺陷,研制出了性能更优良的CVT。进入20世纪90年代,汽车界对CVT技术的研究开发日益重视,特别是在微型车中,CVT被认为是关键技术。
CVT的结构和工作原理如图2所示,主要包括主动轮组、从动轮组、金属带和液压泵等基本部件。CVI结构简单、体积小,既没有手动变速器的众多齿轮组,也没有AT中复杂的液力变矩器和行星齿轮组。理论上CVT可使发动机始终在经济工况区运行从而较大幅度地改善车辆燃油经济性,但由于CVT是摩擦传动,传动效率较低,且传动带很容易损坏,不能承受较大的载荷,因此其只能用于在低功率和低转矩汽车,随着技术的不断进步,现在CVT已经开始在中等排量的汽车中得到应用。