【正文】 并聯(lián)式耦合器結(jié)構(gòu)的總成示意圖如圖 12所 示 ； 圖 12 并聯(lián)式系統(tǒng)總成結(jié)構(gòu)圖 和串聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)布置不同的是，并聯(lián)式布置保留了發(fā)動(dòng)機(jī)及其后續(xù)傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械連接 ，由電池組 電動(dòng)機(jī)所提供的動(dòng)力在原驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的某一處和主動(dòng)力匯合，或者發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的力完全分開用以驅(qū)動(dòng)不同的驅(qū)動(dòng)橋，即汽車可由發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)或者各自單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。并聯(lián)式混合電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)形式更像是附加了一個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的普通內(nèi)燃機(jī)汽車。并聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)同串聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)的布置比較起來，其結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)形式也趨多樣化。一般來說，并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)的控制策略是，當(dāng)汽車在低速等小功率工況行駛時(shí)，通過控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)功率，而在汽車加速或高速行駛，發(fā)動(dòng)的功率不足以滿足汽車行駛所需功率時(shí)，由控制 器控制電動(dòng)機(jī)協(xié)助驅(qū)動(dòng)。并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車的這種布置形式和控制方式使之具有以下特點(diǎn) . （ 1）由于發(fā)動(dòng)機(jī)保持了與機(jī)械驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械連接，與串聯(lián)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相比，并聯(lián)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)通過機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)直接驅(qū)動(dòng)汽車，其能量的利用率相對(duì)較高，這使得并聯(lián)式的燃油經(jīng)濟(jì)性一般比串聯(lián)的要高；同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)之間的機(jī)械連接，使得發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行工況要受到汽車行駛工況的影響，當(dāng)汽車行駛工況復(fù)雜時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)可能較多地在不良工況下運(yùn)行，因此，并聯(lián)驅(qū)動(dòng)的排放比串聯(lián)驅(qū)動(dòng)的要差。 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 IX 頁 （ 2）發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)兩大動(dòng)力總成的功率可以互相疊加起來滿足汽車行 駛的最大功率要求，因而，系統(tǒng)可采用較小功率的發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)，使得整車動(dòng)力總成尺寸小，質(zhì)量也較輕。但發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩動(dòng)力總成的機(jī)械復(fù)合連接使得機(jī)械裝置較復(fù)雜，增加了整車布置的難度。 混聯(lián)式 HEV 動(dòng)力耦合結(jié)構(gòu) 混聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的總成結(jié)構(gòu)示意圖如圖 所示 . 圖 13混聯(lián)式系統(tǒng)總成結(jié)構(gòu)圖 混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)的布置方案是串聯(lián)式布置和并聯(lián)式布置的綜合。發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率一部分通過機(jī)械傳動(dòng)輸送給驅(qū)動(dòng)橋，另一部分則驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能由控制器控制，輸送給電動(dòng)機(jī)或者電池，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng) 力矩通過動(dòng)力復(fù)合裝置傳送給驅(qū)動(dòng)橋?；炻?lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)的控制模式是，控制器根據(jù)油門踏板的開度，一方面控制電子油門的開啟程度，另一方面確定發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力用于直接驅(qū)動(dòng)汽車部分和用于發(fā)電部分之間的分配比例，準(zhǔn)確控制并協(xié)調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)力，如果蓄電池電量下降，控制器控制發(fā)電機(jī)發(fā)電為蓄電池充電。這種比串聯(lián)布置和并聯(lián)布置都更為復(fù)雜的布置和控制模式使之具有以下特點(diǎn)： （ 1）該系統(tǒng)適合各種行駛條件，具有良好的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能，且不需外界充電，續(xù)駛里程與內(nèi)燃機(jī)汽車相當(dāng)，是最理想的混合電動(dòng)方案。 （ 2）由于發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電 機(jī)、電動(dòng)機(jī)以機(jī)械方式連接，機(jī)械裝置較復(fù)雜，整車布 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 X 頁 置有一定難度。 混合動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)選型依據(jù) 基于以上對(duì) HEV 動(dòng)力系統(tǒng)的分析，在動(dòng)力系統(tǒng)選型中著重考慮以下幾個(gè)因素： 使用環(huán)境 HEV 的動(dòng)力系統(tǒng)一般基于特定工況進(jìn)行設(shè)計(jì)，這是因?yàn)槎鄶?shù)動(dòng)力系統(tǒng)對(duì)工況比較敏感，不同工況性能差別很大，只有在特定的工況下才能充分發(fā)揮低油耗、低排放的優(yōu)點(diǎn)。我們要設(shè)計(jì)的是轎車 .對(duì)工況很敏感 ,且 要節(jié)能減排不失動(dòng)力性 . 性能要求 不同類型的 HEV 之間性能差異十分明顯，在選型時(shí)必須注意由動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)引發(fā)的性能差異。如 果對(duì)加速性能要求高，就有必要選擇配有峰值功率調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)型式。如果對(duì)經(jīng)濟(jì)性要求苛刻，并聯(lián)式可以成為合適的選擇。而我們?cè)O(shè)計(jì)的是轎車 ,既要有一個(gè)的起步加速能力 ,又要有足夠的超車加速能力 ,特別是在城市交通擁擠的時(shí)候 ,而且最重要的是節(jié)能節(jié)能減排 ,也就是說它的經(jīng)濟(jì)性要好 .并且我們?cè)O(shè)計(jì)的是要 CVT匹配的混合動(dòng)力車 . 一般的 混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng) 其控制系統(tǒng)技術(shù)含量高，控制元器件價(jià)格高，整車價(jià)格較高 ,但 CVT正是一個(gè)控制性高的一個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng) ,這樣的話在某些方面二者可以協(xié)同設(shè)計(jì) ,協(xié)同控制 . 基于 CVT 的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié) 當(dāng)節(jié)氣 門的開度一定，發(fā)動(dòng)機(jī)部分負(fù)荷特性中的功率與燃油消耗曲線如圖 14所示 。 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 XI 頁 圖 14 發(fā)動(dòng)機(jī)部分特性曲線中的功率和耗油率曲線 在圖中的功率和燃油消耗率曲線上各有一個(gè)特殊的點(diǎn) A,B，它們分別是發(fā)動(dòng)機(jī)在該條件下的最佳經(jīng)濟(jì)點(diǎn)（最低耗油率點(diǎn)）和最大功率點(diǎn)。從大到小 連續(xù)改變節(jié)氣門開度，就得到發(fā)動(dòng)機(jī)一條最佳經(jīng)濟(jì)線和一條最大功率線。把這兩條曲線在（α， ne）兩維平面上繪制出來，就得到發(fā)動(dòng)機(jī)最佳動(dòng)力曲線 S和最佳經(jīng)濟(jì)曲線 E（圖 15）。 圖 15 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)特性 它們分別表示發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門開度與 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)最佳動(dòng)力性，最佳經(jīng)濟(jì)性的調(diào)節(jié)特性曲線。這兩條曲線對(duì)應(yīng)無級(jí)變速器兩種常用的不同工作模式。如當(dāng)節(jié)氣門開度連續(xù)變化時(shí)，通過無級(jí)變速器自動(dòng)改變速比使發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速按 E線滑動(dòng)，這就是 CVT的所謂的 E模式（經(jīng)濟(jì)模式）。當(dāng)節(jié)氣門開度連續(xù)變化時(shí) ，通過無級(jí)變速器自動(dòng)改變速比使發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速按 S 線滑動(dòng) ,這就是 CVT 的所謂的 S 模式（動(dòng)力模式）。傳統(tǒng)的 CVT 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 XII 頁 非混合動(dòng)力汽車不得不在 E、 S 模式之間求折中，往往滿足了經(jīng)濟(jì)性但當(dāng)前工況下動(dòng)力性要求卻滿足不了 。 由于對(duì)于某一特定節(jié)氣門開度 ,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的一一對(duì)應(yīng)性 ,我們又可 以把經(jīng)濟(jì)曲線同比例標(biāo)在在發(fā)動(dòng)機(jī)萬有特性圖上 (如圖 16 所示 ). 圖 16 發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性動(dòng)力性曲線 由圖我們不僅可以看出不同工況下發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速 ,亦可知道當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的大小 ,由此可判斷出是否需要助力 ,還需要多少轉(zhuǎn)矩才可以滿足動(dòng)力性要求 . 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 XIII 頁 2 混合動(dòng)力汽車動(dòng)力耦合器原理和設(shè)計(jì) 混合動(dòng)力汽車動(dòng)力耦合器簡(jiǎn)介及設(shè)計(jì)方案提出 混合動(dòng)力動(dòng)力耦合系統(tǒng)簡(jiǎn)介 混合動(dòng)力汽車 (Hybrid Electric Vehicle,HEV)具有串聯(lián)式 ,并聯(lián)式 ,混聯(lián)式以及復(fù)合式四種典型的結(jié)構(gòu) ,對(duì)于并聯(lián)式 HEV 機(jī)電動(dòng)力耦合系統(tǒng)負(fù)責(zé)將混合動(dòng)力汽車的各個(gè)機(jī)械動(dòng)力組合在一起 .實(shí)現(xiàn)多動(dòng)力源間合理的功率分配 ,并把動(dòng)力傳給驅(qū)動(dòng)橋 ,實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力汽車的各種工作模式 ,在混合動(dòng)力開發(fā)中處于重要地位 ,合理的設(shè)計(jì)動(dòng)力耦合系統(tǒng)對(duì)于提高混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力性 ,燃油經(jīng)濟(jì)性 ,降低排放等具有重要意義 . 動(dòng)力藕合系統(tǒng)的基本功能 混合動(dòng)力汽車動(dòng)力耦合器應(yīng)該具有以下四個(gè)基本功能 . 動(dòng)力的合成功能 ,它應(yīng)該能將來自不同的動(dòng)力源的動(dòng)力進(jìn)行合成 ,實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力汽車的混合驅(qū)動(dòng)工作模式 . 動(dòng)力輸出不干涉功能 ,耦合系統(tǒng)應(yīng)該能保證來自不同動(dòng)力源的動(dòng)力單獨(dú)地輸出或者讓多個(gè)動(dòng)力共同輸出以驅(qū)動(dòng)整車行駛 ,彼此之間不發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉 ,不影響傳動(dòng)效率 . 動(dòng)力分解與能量回饋功能 ,動(dòng)力耦合器應(yīng)該允許發(fā)動(dòng)機(jī)的全部或一部分傳遞給電動(dòng)機(jī) ,電動(dòng)機(jī)以發(fā)電模式工作 ,為儲(chǔ)能裝置充電 ,還可以在整車制動(dòng)時(shí) ,實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng) ,回收制動(dòng)能量 . 輔助功能 , 動(dòng)力耦合系統(tǒng)最好能充分發(fā)揮電動(dòng)機(jī)低速大轉(zhuǎn)矩的特點(diǎn)來啟動(dòng) HEV,利用電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)來使 HEV的倒車 ,從而取消驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的倒檔機(jī)構(gòu) .由于發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的機(jī)械輸出特性不同 ,動(dòng)力耦合系統(tǒng)還應(yīng)該滿足其他多項(xiàng)復(fù)雜的動(dòng)力合成 ,分解以及功率匯流 ,動(dòng)態(tài)特性的合理匹配等要求 . 動(dòng)力耦合系統(tǒng)方案的分析 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 XIV 頁 動(dòng)力耦合系統(tǒng)最關(guān)鍵的技術(shù)是它的布置方案 ,不同結(jié)構(gòu)的動(dòng)力耦合系統(tǒng)將導(dǎo)致HEV 的適用條件和使用要求各不相同 ,開發(fā)的難度也相差很大 .總之 ,如果一輛混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力耦合系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理 ,就能已最低的能量消耗獲得良好的動(dòng)力性 ,經(jīng)濟(jì)性和最低的排放 ,得到良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益 .早期的動(dòng)力耦合裝置主要有皮帶式和固定軸齒輪嚙合式兩種形式 .由于皮帶輪傳動(dòng)滑動(dòng)損失較大 ,固定軸齒輪嚙合傳動(dòng)有過于剛性 ,所以出現(xiàn)了許多新的形式 .目前 ,動(dòng)力藕合裝 置的機(jī)構(gòu)主要集中在固定軸齒輪式和行星齒輪式兩種形式上 ,較成功的混合動(dòng)力系統(tǒng)有 :豐田汽車公司的 THS(Toyota Hybrid System)混合動(dòng)力系統(tǒng) ,華沙工業(yè)大學(xué)開發(fā)的并聯(lián)式 HEV用單行 星 齒輪機(jī)構(gòu) 動(dòng)力耦合系統(tǒng) ,本田汽車公司研發(fā)的 IMA(Integrated Motor Assist)動(dòng)力系統(tǒng) . 基于以上 分析和研究我 們?cè)O(shè)計(jì)出了 雙離合器 耦合器 （見圖 21）。 圖 21 耦合器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 XV 頁 表 1；動(dòng)力模式切換和離合器 ,制動(dòng)器控制 圖 22 耦合器速度關(guān) 系圖 基于 CVT 的混合動(dòng)力汽車動(dòng)力耦合器 耦合器在各種行駛工況下的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩分配 (1)純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式 整車在起步時(shí)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，此時(shí)控制 1C 離合器結(jié)合 ,離合器 1C 傳遞的力矩 1CT 由 1C 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 XVI 頁