優(yōu)化的小型車輛強(qiáng)混合系統(tǒng)的開發(fā)結(jié)果介紹

時間：2020-07-29 16:12:02

關(guān)鍵字：混合動力電動機(jī)

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[導(dǎo)讀] 通過動力裝置電氣化改善車輛燃油經(jīng)濟(jì)性，是滿足嚴(yán)格的燃油經(jīng)濟(jì)性法規(guī)的1項關(guān)鍵技術(shù)。但是，僅有少量的諸如B級小型車輛采用了電動裝置，這是因為燃油經(jīng)濟(jì)性的提高相對于成本增加十分有限，而且還需額外增加電

通過動力裝置電氣化改善車輛燃油經(jīng)濟(jì)性，是滿足嚴(yán)格的燃油經(jīng)濟(jì)性法規(guī)的1項關(guān)鍵技術(shù)。但是，僅有少量的諸如B級小型車輛采用了電動裝置，這是因為燃油經(jīng)濟(jì)性的提高相對于成本增加十分有限，而且還需額外增加電動裝置的安裝空間。研究了適合于小型車輛的強(qiáng)混合系統(tǒng)的最佳解決方案。首先，從能量效率最大化方面，比較了不同驅(qū)動模式中發(fā)動機(jī)效率和變速器效率分配，并為小型車輛選擇了合適的自動變速器。比較混合動力系統(tǒng)功能時，確定了電動發(fā)電機(jī)連接方式，以及為同時滿足燃油經(jīng)濟(jì)性和駕駛性能的電動機(jī)輸出功率。此外，為實現(xiàn)換檔過程中扭矩?zé)o中斷和相對傳統(tǒng)手動變速器較短的軸長，設(shè)計了電動發(fā)電機(jī)和變速器檔位布置。開發(fā)了機(jī)械自動變速混合系統(tǒng)原型機(jī)和試驗用車。最后介紹了能夠?qū)崿F(xiàn)扭矩?zé)o中斷、靈活駕駛性能的換檔順序，及其在車輛上應(yīng)用的評估結(jié)果。

近些年，由于全球變暖和能源消耗問題，燃油經(jīng)濟(jì)性法規(guī)變得更為嚴(yán)格。電動動力裝置可有效改善燃油經(jīng)濟(jì)性，以此為基礎(chǔ)開發(fā)了幾種混合動力裝置。然而，僅有少量的小型車輛采用了如強(qiáng)混合系統(tǒng)的電動動力裝置。原因是燃油經(jīng)濟(jì)性的提高相對于成本增加十分有限，而且還需額外增加的電動裝置的安裝空間。

本研究中，日本愛信精機(jī)公司介紹了1種適合于小型車輛的混合動力系統(tǒng)及其機(jī)械自動變速器（HV-AMT）的驗證結(jié)果。

1混合系統(tǒng)選擇

電動力裝置通常基于電氣化程度和功能進(jìn)行分類（圖1）?？紤]到未來嚴(yán)格的燃油經(jīng)濟(jì)性法規(guī)，本文側(cè)重研究強(qiáng)混合動力。為選擇系統(tǒng)類型/結(jié)構(gòu)，能量效率綜合了發(fā)動機(jī)效率和變速器效率，并作為改善燃油經(jīng)濟(jì)性的1種方法。

為提高發(fā)動機(jī)效率，使發(fā)動機(jī)集中運行在高效區(qū)域（優(yōu)化運行工況點）。無級變速器（CVT）可以實現(xiàn)此功能。圖2為1．0 L發(fā)動機(jī)車輛在LA 4號模式運行期間的工況模擬結(jié)果。

圖1 電氣化程度和功能

圖2 LA 4號模式運行期間發(fā)動機(jī)工況點

從圖2可知，小型車輛通常采用發(fā)動機(jī)高效區(qū)域，即使在認(rèn)證驅(qū)動模式期間，如LA 4號。對小型車輛而言，CVT較有級變速器稍有優(yōu)勢。

表1示出典型變速器的傳動效率特性。運行中僅在換檔情況下使用液壓壓力的機(jī)械自動變速器（AMT）和雙離合器自動變速器（DCT），傳動效率最高，而利用液力變矩器保持傳動比的自動變速器（AT）傳遞效率次之;通過滑輪和鋼制皮帶摩擦傳遞扭矩的CVT，效率最低。

表1 典型變速器特性

注：［0］參照;［+］優(yōu)勢;［－］劣勢;［－－］極大劣勢

就成本和外形尺寸而言，AMT最為合適。但是，ATM因換檔期間扭矩中斷，會產(chǎn)生換檔沖擊，其他變速器則不會。

根據(jù)以上內(nèi)容，圖3示出了1．0 L發(fā)動機(jī)車輛的能量效率（發(fā)動機(jī)效率&TImes;變速器效率）的模擬結(jié)果。

圖3 能量效率模擬結(jié)果

如圖3所示，AMT、DCT和CVT的能量效率最高。AT的發(fā)動機(jī)效率較AMT和DCT更佳。因為AT的變矩器的傳動比設(shè)置的大。

依據(jù)以上結(jié)果，AMT相對其他變速器，具有能效高，成本低的優(yōu)點，因此被選作混合系統(tǒng)的基型變速器，以實現(xiàn)小型車輛最大燃油經(jīng)濟(jì)性。為消除AMT造成的換檔沖擊，在換檔過程中，通過電機(jī)作為輔助動力。