单模复合功率分流混合动力系统结构优化.pdf

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1、中国机械工程第２６卷第２１期２０１５年１１月上半月单模复合功率分流混合动力系统结构优化杜爱民１１１１，２刘开圣朱忠攀王晨１．同济大学，上海，２０１８０４２．吉利电子传动技术有限公司，上海，２０１５０１摘要：针对混合动力汽车中的动力耦合系统，提出一种双行星排结构的单模复合功率分流装置。通过对几种方案机械点的特性进行分析，筛选得出最优结构。对行星排特征参数进行优化，并推导得出满足结构限制的参数条件范围，在此基础上分析系统的工作模式和控制策略，最终利用离线仿真对该方案进行验证。关键词：复合功率分流；单模；混合动力变速箱；机械点中图分类号：Ｕ４６３．２１

2、２．２ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊｉｓｓｎ．１００４．－１３２Ｘ．２０１５．２１．０２３ＳｔｒｕｃｔｕｒｅＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＳｉｎｇｌｅ－ＭｏｄｅＣｏｍｐｏｕｎｄＳｐｌｉｔＨｙｂｒｉｄＰｏｗｅｒＴｒａｉｎ１１１１，２ＤｕＡｉｍｉｎＬｉｕＫａｉｓｈｅｎｇＺｈｕＺｈｏｎｇｐａｎＷａｎｇＣｈｅｎ１．ＴｏｎｇｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ，２０１８０４２．ＧｅｅｌｙＥｌｅｃｔｒｉｃＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ，２０１５０１Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎａｐｏｗｅｒｃｏｕｐｌｉｎｇｓｙ

3、ｓｔｅｍｉｎｈｙｂｒｉｄｖｅｈｉｃｌｅｓ，ａｎｏｖｅｌｓｉｎｇｌｅ－ｍｏｄｅｃｏｍｐｏｕｎｄｓｐｌｉｔｐｏｗｅｒｔｒａｉｎｗｉｔｈｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｄｏｕｂｌｅ－ｒｏｗｐｌａｎｅｔａｒｙｇｅａｒｓｅｔｓｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ａｎｏｐｔｉｍｉｚｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｏｉｎｔｓ．Ｔｈｅｎｔｈｅｒａｎｇｅｏｆｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｏｆｔｈｅｐｌａｎｅｔａｒｙｇｅａｒｓｅｔｗａｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄａｎｄｏｐｔｉｍｉｚｅｄ．Ｏｐｅｒａｔｉｎｇｍｏｄ

4、ｅｓａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｗｅｒｅａｎａ－ｌｙｚｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｉｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｉｓｈｙｂｒｉｄｓｙｓｔｅｍｗａｓｆｉｎａｌｌｙｖａｌｉｄａｔｅｄｂｙｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｏｕｎｄｐｏｗｅｒｓｐｌｉｔ；ｓｉｎｇｌｅ－ｍｏｄｅ；ｈｙｂｒｉｄｇｅａｒｂｏｘ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｏｉｎｔ０引言已得到广泛应用，如通用汽车公司２００１年推出的［４］目前，混合动力汽车的主要结构形式分为串ＡＨＳ混合动力系统就是一种利用多行星排，既联式、并联式

5、和混联式。混联式又称为功率分流能实现输入功率分流又能实现复合功率分流的双式（ｐｏｗｅｒｓｐｌｉｔ），采用行星齿轮排机构，实现发动模传动方案。机转矩与转速同车轮转矩与转速的解耦［１］，因此ＡＨＳ系统需要多个离合器以控制模式切换，机械结构极其复杂，成本较高。因此本文提出一可使发动机工作在经济区间内。种基于拉维娜式行星齿轮机构的单模复合功率分根据功率分流的方式及行星排的数量，功率流装置。通过机械点的特性分析对方案结构进行分流式混合动力汽车可分为输入分流式（ｉｎｐｕｔ筛选，并对可行方案进行行星排特征参数优化，分ｓｐｌｉｔ）、输出分流式（ｏｕｔｐｕｔｓｐｌ

6、ｉｔ）和复合分流式［２］析了系统的工作模式和控制策略，最后利用离线（ｃｏｍｐｏｕｎｄｓｐｌｉｔ）。其中，输入分流是通过行仿真对该方案的有效性进行验证。星排将发动机输出功率在混动系统的输入端进行一次分流；输出分流是通过行星排将发动机剩余１单模复合分流式系统设计功率和驱动电机功率在混动系统的输出端进行一［５］该单模复合分流装置采用共用行星架和齿次汇流；复合分流则是通过行星排将发动机输出圈的双行星排结构，如图１所示。图１中，Ｓ１为功率进行分流，同时又利用行星排在输出端对来前排轮系小太阳轮；Ｐ１为前排轮系短（粗）行星自不同路径的功率进行汇流。轮；Ｐ２为后

7、排轮系长（细）行星轮；Ｓ２为后排轮系相比输入分流与输出分流式系统，复合分流大太阳轮；Ｃ１为前后排轮系共用行星架；Ｒ１为前式系统通常是由两组行星齿轮排组成的四轴结后排轮系共用齿圈。构。由于两个电机均不与发动机和输出轴直接相１．１机械点与系统效率连，故两电机转速均可为零，即电功率分流比例为［６］采用杠杆法对图１所示的结构进行等效，［３］零，系统可以得到两个机械点，其高效率区间得可得一个四轴式传动方案。图２为一种布置方案到扩展。复合分流式系统在双模混合动力汽车中的杠杆结构图，图中，ＯＵＴ表示输出轴，ＥＮＧ表收稿日期：２０１４－１０－１６示发动机。设ｉ１

8、为前排行星齿轮传动比，ｉ１＝·２９７６·单模复合功率分流混合动力系统结构优化———杜爱民刘开圣朱忠攀等设两电机效率均为８５％，则系统的传