01
大陸公司成本優(yōu)化DHT
大陸公司做了一個(gè)簡(jiǎn)單專用混合動(dòng)力變速器的結(jié)構(gòu)、功能和成本分析,給定發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)不同的擋位數(shù),對(duì)比功能和成本,選出大陸公司的優(yōu)先方案。
下圖是相應(yīng)的結(jié)構(gòu),前面數(shù)字表示發(fā)動(dòng)機(jī)(ICE)和電動(dòng)機(jī)(ED)的擋位數(shù),電動(dòng)機(jī)數(shù)字0表示電動(dòng)機(jī)與汽車驅(qū)動(dòng)軸以一個(gè)傳動(dòng)比固定相連,1表示電動(dòng)機(jī)有一個(gè)傳動(dòng)比,但可以掛空擋。
大陸公司DHT幾種結(jié)構(gòu)分析
大陸最后選出自己的優(yōu)化方案是發(fā)動(dòng)機(jī)4擋,電動(dòng)機(jī)固定擋(4(ICE)+0(ED)),另外要配置一個(gè)高壓的啟動(dòng)發(fā)電動(dòng)機(jī)(HV-SG)。
02
舍弗勒P2-DHCVT
專用混合動(dòng)力無(wú)級(jí)變速器舍弗勒的P2-PHEV-DHCVT,可以實(shí)現(xiàn)純電、P2混合動(dòng)力及純發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),后退擋靠電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn),在無(wú)級(jí)變速單元(Variator)之后有個(gè)犬齒式離合器實(shí)現(xiàn)駐車充電功能。
下圖顯示了舍弗勒的P2-PHEV-DHCVT的原理和設(shè)計(jì)。
圖19 弗勒的P2-PHEV-DHCVT的原理和設(shè)計(jì)(來(lái)源:CTI2016 Luk)
通過(guò)變速器一些設(shè)計(jì)變化,增加一套雙離合器,可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)P2/P3的混合電力驅(qū)動(dòng),以提高電驅(qū)動(dòng)里程和混合動(dòng)力駕駛性能。
下圖顯示了舍弗勒的P2/3-PHEV-DHCVT的原理和設(shè)計(jì)。
舍弗勒的P2/3-PHEV-DHCVT的原理和設(shè)計(jì)
03
AVL公司八模式混合動(dòng)力系統(tǒng)8mode-DHT
AVL的第二代DHT,即Future Hybrid 8-Mode 未來(lái)八模式混合動(dòng)力系統(tǒng),基于傳統(tǒng)自動(dòng)變速器AT集成電動(dòng)機(jī)而成,它采用了兩個(gè)離合器和兩個(gè)制動(dòng)器、一個(gè)Ravigneaux(拉威挪式)行星齒輪結(jié)構(gòu)。
下圖顯示其原理結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。
AVL的八模式混合動(dòng)力DHT
其可以有八種運(yùn)行模式,即5擋混合電力驅(qū)動(dòng)模式,兩擋純電驅(qū)動(dòng)模式,以及eCVT(電動(dòng)無(wú)級(jí)傳動(dòng))模式,駐車充電模式。
混合動(dòng)力以及純電驅(qū)動(dòng)模式可以很好的利用發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力源,根據(jù)不同的汽車工況優(yōu)化其工作點(diǎn),實(shí)現(xiàn)油耗和駕駛性能的改善。
eCVT模式可以利用發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制提高汽車起步(launch)和爬行(creep)性能。駐車充電可以很好的利用發(fā)動(dòng)機(jī)在駐車時(shí)給電池充電,為汽車行駛時(shí)混合動(dòng)力功能的利用和優(yōu)化提供條件。
AVL的八模式混合動(dòng)力DHT的運(yùn)行模式及牽引力工作區(qū)
04
ZF 8HP
利用靈活的模塊化理念,ZF的8HP系列可承受最大300Nm、500Nm、700Nm以及1000Nm不等的四款產(chǎn)品,可滿足所有車型的配備需求。除此之外,ZF-8HP還能應(yīng)用在各種后驅(qū)、四驅(qū)以及混合動(dòng)力車型上。
與6AT變速箱相比,ZH-8PH降低了1~2擋之間的速比差(由1.78降至1.5),這樣能進(jìn)一步改善起動(dòng)時(shí)間,同時(shí)還減少頓挫感(幾乎感覺(jué)不到換擋沖擊)。
其速比范圍也從6.04提升到了7.04,并通過(guò)降低轉(zhuǎn)速參數(shù)優(yōu)化了油耗。
同時(shí)還可以在任意擋位間實(shí)現(xiàn)跨越1或2個(gè)擋位的升降檔。據(jù)官方介紹,所有擋位的傳動(dòng)效率均高于98%
除此之外,ZF-8HP自動(dòng)變速箱的優(yōu)勢(shì)還體現(xiàn)在可以直接集成混合動(dòng)力模塊,而無(wú)需改變安裝尺寸。
原因是ZF在設(shè)計(jì)8AT之初,便是按目前所有的混合動(dòng)力功能設(shè)計(jì)的,因此在安裝時(shí)對(duì)基礎(chǔ)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不需作任何更改。
因此,全混合動(dòng)力版的8HP所需的安裝空間與傳統(tǒng)版本相同。
05
雷諾日產(chǎn)EOLAB ZE-Hybrid
為實(shí)現(xiàn)百公里2L油耗目標(biāo),雷諾日產(chǎn)在2014巴黎汽車展上展示了在Eolab汽車項(xiàng)目上最新開(kāi)發(fā)的專用混合動(dòng)力變速器DHT項(xiàng)目即ZE-Hybrid 動(dòng)力總成項(xiàng)目,在保證油耗目標(biāo)的前提下,還要求有好的駕駛性能和低的成本。
ZE-Hybrid在第一代EOLAB1是基于自動(dòng)化手動(dòng)變速器AMT集成電動(dòng)機(jī)構(gòu)成,有3個(gè)擋位,同步器靠電動(dòng)實(shí)現(xiàn),原理結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)模式如下圖所示,可以實(shí)現(xiàn)純電、混合以及純發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),同時(shí)也可以駐車充電。雷諾在第二代EOLAB2汽車上也開(kāi)始研發(fā)基于AMT的雙電動(dòng)機(jī)DHT。
雷諾EOLAB1混合動(dòng)力原理結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)模式
雷諾EOLAB2的雙電動(dòng)機(jī)DHT
06
大眾TwinDrive
大眾正在開(kāi)發(fā)的專用混合動(dòng)力變速器TwinDrive采用與本田iMMD近似的結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)和工作模式如圖所示。
大眾TwinDrive結(jié)構(gòu)和工作模式
07
本田iMMD智能多模式混合動(dòng)力系統(tǒng)
本田iMMD(Intelligent Multi-Mode Drive)的變速器部分也非常簡(jiǎn)單,下圖顯示了其構(gòu)成形式和工作模式:只是通過(guò)幾副減速齒輪和一個(gè)鎖止離合器實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出控制,如純電驅(qū)動(dòng)、混合動(dòng)力、發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、駐車充電。
本田iMMD智能多模式混合動(dòng)力系統(tǒng)構(gòu)成和工作模式
08
豐田普銳斯專用混合動(dòng)力變速器。
最有名的專用混合動(dòng)力變速器是豐田從1997年推出的普銳斯車上所用的混合動(dòng)力系統(tǒng)THS(Toyota Hybrid System),下圖是2009年推出的第三代THS系統(tǒng)。
其中的Power Split Device (PSD)為一個(gè)行星齒輪組,實(shí)現(xiàn)功率、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的分配。根據(jù)駕駛工況的不同可以實(shí)現(xiàn)純電驅(qū)動(dòng)和混合驅(qū)動(dòng)等等模式。
電動(dòng)機(jī)M2純電行駛時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)電動(dòng)機(jī)MG1給電池充電,實(shí)現(xiàn)串聯(lián)混合動(dòng)力模式;發(fā)動(dòng)機(jī)也可以與電動(dòng)機(jī)MG2(或者M(jìn)G1)同時(shí)驅(qū)動(dòng)汽車,形成并聯(lián)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)模式;所以普銳斯THS可以稱為串并聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)或者功率分流混合動(dòng)力(Power Split Hybrid)。
由于行星齒輪副的雙速度控制特點(diǎn),不同于一般行星齒輪副鎖止某個(gè)零件(靜止或固定速度)獲得特定傳動(dòng)比,普銳斯混合動(dòng)力當(dāng)然可以不鎖止零件,而是通過(guò)電動(dòng)機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)控制其轉(zhuǎn)矩比例,從而無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)傳動(dòng)比,所以也通常被稱為eCVT(電動(dòng)無(wú)級(jí)變速器)。
2009年推出的第三代THS系統(tǒng)
可以看出,THS的變速器機(jī)構(gòu)相當(dāng)簡(jiǎn)單,但是通過(guò)與電動(dòng)機(jī)的集成形成很好的混合動(dòng)力系統(tǒng),NEDC工況下油耗可以降到百公里3.4L以下;雖然其控制系統(tǒng)比較復(fù)雜,但隨著電子控制系統(tǒng)的發(fā)展,整車可以在保證油耗性下也能實(shí)現(xiàn)很好的駕駛性能。
隨著排放要求的高要求,混合動(dòng)力也越來(lái)越普及。下圖顯示了豐田混合動(dòng)力的銷售情況,可以看到,每年銷售已經(jīng)超過(guò)百萬(wàn)輛的規(guī)模。
豐田混合動(dòng)力的銷售情況
基于豐田普THS雙電動(dòng)機(jī)專用混合動(dòng)力變速器為基礎(chǔ),通過(guò)一些變化豐田也為高端品牌Lexus配置了的混合動(dòng)力系統(tǒng),下圖顯示通過(guò)增加一套行星齒輪副構(gòu)成凌志汽車的混合動(dòng)力總成,可以采用功率更大的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)等,行星齒輪副可以更有效的分配轉(zhuǎn)矩到車輪上。
豐田THS專用混合動(dòng)力變速器
隨著各國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)及能源利用的重視,很多國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始表達(dá)意向甚至給出時(shí)間表禁止純?nèi)加推嚨匿N售;電動(dòng)汽車由于電池的瓶頸,普及和盈利還需要很大突破,混合動(dòng)力系統(tǒng)會(huì)在未來(lái)的汽車銷售中占據(jù)很大的比例,混合動(dòng)力技術(shù)必將會(huì)得到極大的發(fā)展。
結(jié)合專用混合動(dòng)力變速器的上述特點(diǎn)和豐田普銳斯成功先例,很多公司也開(kāi)始開(kāi)發(fā)自己的專用混合動(dòng)力變速器。
09
上汽榮威電驅(qū)動(dòng)變速器EDU
雙電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的專用混合動(dòng)力變速器(DHT)國(guó)內(nèi)代表產(chǎn)品是上汽搭載在插電強(qiáng)混的量產(chǎn)車型榮威e550和e950之上的電驅(qū)變速器EDU(Electric Drive Unit)。
下圖所示,上汽電驅(qū)動(dòng)變速器NEDC綜合能耗據(jù)資料可以達(dá)到百公里1.7L,純電行駛60km。
上汽電驅(qū)動(dòng)變速器原理和實(shí)物圖
10
上汽精進(jìn)電動(dòng)公司的雙電動(dòng)機(jī)EDU
上海精進(jìn)電動(dòng)公司提出其DHT方案,利用雙電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)串并聯(lián)混合驅(qū)動(dòng),如圖所示。
精進(jìn)公司DHT方案
除上面介紹的雙電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的專用混合動(dòng)力變速器(DHT)之外,采用雙電動(dòng)機(jī)DHT的產(chǎn)品還有通用Voltec,愛(ài)信2-Motor Hybrid,吉?jiǎng)P恩(GKN)的Multimode eTransmission等。
配雙電動(dòng)機(jī)的專用混合動(dòng)力變速器的特點(diǎn)是機(jī)械結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,一般不需要換擋單元,要求發(fā)動(dòng)機(jī)在特點(diǎn)的工作區(qū)高效工作。
11
萬(wàn)里揚(yáng)混合動(dòng)力無(wú)級(jí)變速器C38 P2P3
國(guó)內(nèi)變速器公司萬(wàn)里揚(yáng)也在開(kāi)發(fā)基于傳統(tǒng)無(wú)級(jí)變速器CVT38的混合動(dòng)力無(wú)級(jí)變速器CVT38 P2/P3;相對(duì)于CVT38,CVT38 P2/P3在NEDC工況下可節(jié)油22%。
萬(wàn)里揚(yáng)混合動(dòng)力無(wú)級(jí)變速器
12
吉利混動(dòng)7DCT
這套結(jié)構(gòu)說(shuō)來(lái)也并不復(fù)雜,它與本屆車展上領(lǐng)克展臺(tái)上的那套CMA平臺(tái)1.5T混動(dòng)系統(tǒng)展示表現(xiàn)出了高度一致性。
二者都采用了1.5T三缸發(fā)動(dòng)機(jī)+7速雙離合器變速箱,并且在變速箱內(nèi)集成一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī),并聯(lián)在變速箱的輸出端,實(shí)現(xiàn)輔助驅(qū)動(dòng)、純電動(dòng)行駛與發(fā)電三種功能。
這樣的混動(dòng)結(jié)構(gòu)在歐系品牌當(dāng)中比較主流,與P2混動(dòng)不一樣的是,P3混動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)“繞開(kāi)變速箱”的純電動(dòng)驅(qū)動(dòng),而P2結(jié)構(gòu)則是位于變速箱輸入端,更多地是協(xié)同發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行扭矩補(bǔ)充等驅(qū)動(dòng)方式,無(wú)關(guān)孰好孰壞,只是實(shí)現(xiàn)邏輯不同罷了。
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混合動(dòng)力
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變速箱
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原文標(biāo)題:深度| 全球12款專用混合動(dòng)力變速箱結(jié)構(gòu)原理介紹和優(yōu)缺點(diǎn)分析
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