單模復合動力分流混合動力系統(tǒng)開發(fā)及熱平衡技術研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、能源和環(huán)境問題給汽車研發(fā)提出新的挑戰(zhàn),驅動系統(tǒng)電動化已經(jīng)成為汽車動力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢,行星齒輪動力分流變速箱技術成為國際主流的深度混合動力系統(tǒng)方案?;旌蟿恿Ψ至飨到y(tǒng)集成串聯(lián)和并聯(lián)混合動力方案的優(yōu)點,能更好地適應行駛路況,同時實現(xiàn)整車的無級變速。動力分流變速箱技術包括動力分流系統(tǒng)的方案設計、機械結構設計、電機系統(tǒng)開發(fā)、獨立液壓系統(tǒng)開發(fā)以及整車控制策略開發(fā),是高密度的集成技術體系。本文研究動力分流系統(tǒng)的設計技術、核心控制算法以及基于動力分流系

2、統(tǒng)控制策略的混合動力變速箱熱平衡管理技術。
   研究動力分流系統(tǒng)的基本動力分流模式特性,從傳動系統(tǒng)效率和扭矩輸出能力角度評估各種可能的結構方案,分析結論可以作為動力分流系統(tǒng)方案設計的基本依據(jù)。介紹單模和雙模動力分流系統(tǒng)的設計方法及換擋元件的應用技術,采用雙離合器技術、連接軸切換、電機轉速解耦等設計技術開發(fā)多款單模和雙模動力分流系統(tǒng)方案,提高了單模動力系統(tǒng)扭矩輸出能力和高車速傳動系統(tǒng)效率。設計基于拉維納復合行星齒輪機構的新型四軸

3、動力分流機構,并開發(fā)采用該動力分流機構的單模復合動力分流系統(tǒng),填補同類混合動力分流產(chǎn)品的空白,也是目前第一款三自由度動力分流系統(tǒng)。研究動力分流傳動系統(tǒng)的剛度匹配技術,建立動力分流傳動系統(tǒng)的參數(shù)化振動模型,實現(xiàn)傳動系統(tǒng)剛度的優(yōu)化匹配。
   動力分流系統(tǒng)的控制技術是產(chǎn)品硬件開發(fā)的重要中間環(huán)節(jié),不僅可以驗證動力系統(tǒng)的設計方案,而且還為各子系統(tǒng)提供設計載荷譜。動力分流系統(tǒng)的控制技術主要包括工作點優(yōu)化、驅動模式管理和各部件的扭矩平衡控制

4、。對于行星齒輪動力分流系統(tǒng)而言,各傳動軸之間的扭矩平衡控制是動力系統(tǒng)控制的關鍵技術,其核心內容是確定各種扭矩平衡模式的控制參數(shù)解耦條件。開發(fā)適用于產(chǎn)品設計的動力分流系統(tǒng)控制策略,仿真分析動力系統(tǒng)在典型標準工況下各部件的工作載荷,并作為產(chǎn)品設計和校核的載荷條件,電機和傳動系統(tǒng)的損失功率譜作為動力箱熱平衡管理系統(tǒng)的設計依據(jù),為液壓系統(tǒng)開發(fā)提供流量和壓力要求。
   混合動力變速箱的熱平衡管理系統(tǒng)主要研究維持動力電機和傳動系統(tǒng)熱平衡狀

5、態(tài)的管理技術,包括動力箱熱平衡功率分析、液壓冷卻系統(tǒng)方案設計及液壓元件設計?;旌蟿恿ο涞臒峁β手饕獊碓从趦炔侩姍C的損失功率,其大小取決于動力系統(tǒng)控制策略對電機工作點的控制,因此動力箱的熱平衡技術是建立在動力系統(tǒng)控制策略之上的管理技術。設計動力電機的噴淋直冷方案,實現(xiàn)電機的完全油冷??紤]到動力箱內部集成兩個制動器元件,需要設計高壓閉合油路,因此在液壓系統(tǒng)設計時開發(fā)了具有電機冷卻、傳動系統(tǒng)潤滑及換擋高壓控制油路的集成液壓方案,同時簡化了動力

6、箱的結構設計和油路布置。
   深度混合動力系統(tǒng)的多種工作模式使得液壓系統(tǒng)的設計不同于傳統(tǒng)自動變速箱,設計機械油泵和電機油泵組成的雙液壓源方案,滿足動力系統(tǒng)在純電動和混合驅動模式下的流量需求。機械油泵采用主減速齒輪驅動,其輸出流量與車速成比例關系,只有當車速較低機械油泵無法滿足需求流量時,電機油泵才起動進行流量補償。當車速達到一定時將由機械油泵單獨提供系統(tǒng)需求流量,電機油泵停止工作,該方案可以通過油泵排量的優(yōu)化設計降低液壓系統(tǒng)的

7、溢流損失。采用先導式電磁閥設計雙壓力水平的液壓控制油路,實現(xiàn)系統(tǒng)高低油壓的自動控制,只有在制動器閉合時液壓系統(tǒng)才工作在高壓狀態(tài),在制動器打開時液壓系統(tǒng)只工作在滿足冷卻潤滑要求的低壓狀態(tài),最大程度地降低了液壓系統(tǒng)的功率消耗。
   根據(jù)液壓系統(tǒng)各油路的設計壓力,通過理論計算確定各液壓元件的結構尺寸,采用有限元技術分析液壓閥板油道的密封性能,優(yōu)化固定螺栓分布使其對閥體產(chǎn)生的壓緊應力覆蓋整個油路,避免低應力區(qū)域造成流量泄漏。建立冷卻潤

8、滑油路的流量分配模型,研究不同油溫下各冷卻潤滑油路流量和壓力的變化特性,實現(xiàn)電機和齒輪冷卻潤滑流量的比例分配。采用多學科仿真軟件ITI-SimulaitonX建立完整的液壓系統(tǒng)動態(tài)仿真模型,驗證液壓系統(tǒng)原理方案、液壓元件尺寸設計以及液壓系統(tǒng)在各種油溫和行駛狀態(tài)下的流量與壓力變化特性。
   對混合動力變速箱進行臺架和整車試驗,測試整個動力系統(tǒng)功能以及動力箱的熱平衡狀態(tài)和液壓系統(tǒng)流量壓力是否滿足設計要求。設計液壓系統(tǒng)專用試驗臺架,

9、單獨測試液壓系統(tǒng)各油路的流量和壓力特性,試驗結果表明液壓系統(tǒng)的輸出流量和電磁閥壓力調節(jié)方案達到了樣機設計要求。進行動力箱冷卻潤滑油路的觀察試驗,評估各油路的流量分配。在試驗臺架上進行動力動力箱的大負荷溫升試驗,確定行星齒輪機構必需的冷卻潤滑流量和電機實際需求的冷卻流量,積累試驗數(shù)據(jù)優(yōu)化電機冷卻流量分配,通過反復試驗均衡大小電機的溫度變化防止單個電機提前過熱。對動力系統(tǒng)樣車進行轉鼓試驗,測試動力系統(tǒng)在實際運行中的整體性能和動力箱的溫度變化

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