转矩耦合的并联式混合动力电驱动系统结构及配置.pdf

.....转矩耦合的并联式混合动力电驱动系统结构与配置1．转矩耦合配置图5-4概念性地说明了一个机械转矩耦合方案它是三端口、两自由度的机械配置。端口1为单向的输入；端口2和端口3为双向的输入或输出但两者不能同时为输入。这里输入意味着能量流进入机械配置而输出意味着能量流流出机械配置。在混合动力电动汽车应用中端口1直接地或通过机械传动装置连接到燃机；端口2直接地或通过机械传动装置连接到电动机轴；端口3那么通过机械耦合装置连接到驱动轮。图5-4转矩耦合配置假设在稳定运行状态下忽略损耗那么对转矩耦合器而言其输入功率始终等于其输出功率。这时设端口2处于驱动状况〔电动机〕即输入功率那么向驱动轮输出的功率为T3w3=T1w1+T2w2(5-1)从而转矩耦合器可表示为T3=kiTi+k2T2(5-2)式中ki.k2为转矩耦合器的结构参数由传动比予以描述且当该装置设计不变时通常为常数。就转矩耦合器而言T3为载荷转矩；Ti和T2为驱动转矩它们彼此无关并可分别独立控制。但由于式(5-1)的约束角速度∞1、倒2和∞3相互关联在一起且不能独立控制其关联式为w3=w1/k1=w2/k2图5-5为一些常用的机械转矩耦合装置。2．转矩耦合的电驱动系结构转矩耦合的并联式混合劫力电驱动系可有多种不同的结构。它们可分类为两轴或单轴式、设计在每一类传动装置可配置在不同的位置并设计为不同的排挡数从而导致相异的牵引特性。优化设计主要取决于牵引需求、发动机尺寸、纯电动汽车电动机尺寸与其转速一转矩特性等。图5-6为一个两轴式的结构其中应用了两个传动装置：其一位于发动机和转矩耦合装置之间；另一位于电动机和转矩耦合装置之间。两个传动装置可以是单挡或多挡的传动装置。图5-7给出了具有不同传动装置参数的车辆总牵引力一转速特性曲线。显然两个多挡传动装置形成了众多的牵引力一转速特性曲线。因为两个多挡传动装置为发动机和电牵引系统〔电设备和蓄电池组〕两者运行于其最正确区域提供了更多的可能性故此电驱动系的性能和整体效率可超过其他类型的设计。这一设计也在发动机和电动机特性的设计中提供了很大的灵活性。但是两个多挡传动装置将使电驱动系明显复杂化并为选择每个传动装置特定的排挡而增加了控制系统的难度。1/5.....两轴式结构在图5-6中可应用多挡传动装置1和单挡传动装置20关于传动装置和电动机的相对位置该结构被归人前传动装置类结构〔电动机在传动装置之前〕o其牵引力一转速特性曲线如图5-7(b)所示。在混舍动力电驱动系设计中与传动装置配置相联系的最大牵引力可足以满足车辆爬坡性能的要求由于轮胎与地面接触的附着力的限制并不需要更大的牵引力。单挡传动装置2的应用是利用了低速时电动机高转矩特性的在优点。采用多挡传动装置1可用以克制燃机转速一转矩特性的缺陷〔在其整个转速变化围无明显变动的转矩输出〕。多速的传动装置1也有助于改良发动机的效率并减小车速围〔此时电动机必须单独驱动车辆〕从而也就防止了蓄电池迅速放电。与上述设计相对照图5-7(c)所说明的电驱动系的牵引力一转速特性曲线其中对发动机应用了单挡传动装置1对电动机应用了多挡传动装置20因在该结掏中没有利用两个动力装置的优点故为一个不适宜的设计。图5-7(d)所说明的电驱动系的牵引力一转速特性曲线对应于两个单挡传动装置这一配置导致简单的结构和控制。该电驱动系的应用限制在于其最大的牵引力。当发动机、电动机和蓄电池组的额定功率以与传动装置的参数均正确地设计时该电驱动系将以令人满意的性能和效率适用于车辆。