无级混合动力汽车功率耦合及速比控制研究

有不少网友都关注了无级混合动力汽车功率耦合及速比控制研究和一些关于汽车的动力传递的热门话题，但是都不是特别了解，那接下来听小编的讲解吧！

文字|玉硕百事可乐

编辑|玉硕百事可乐

前言

本文的创新点在于提出了H-CVT行星机构动力耦合器的模糊控制策略和CVT速比控制策略。

动力耦合器的模糊控制策略综合考虑驾驶员操作意图、车辆运行状态等信息，保证模式切换过程满足舒适性和动力性要求。

CVT速比控制策略由目标速比制定和速比跟踪算法两部分组成。目标速比应根据动力源的运行特性制定。H-CVT目标速比分为三种模式。发动机驱动、电机驱动和再生制动；为了消除工作模式转换过程中目标速比“跳变”引起的速比跟踪暂态和稳态误差，本文设计了智能PID速度。一种速率跟踪算法，可快速跟踪目标速比的变化。

混合动力汽车传动系统研究的意义

汽车传动系统的作用是平衡、传递和调节动力源的输出转速和扭矩，以满足车辆的速度和驱动功率要求。这包括变速器、驱动轴、减速器、差速器和驱动轮。

为了使混合动力汽车能够由多种动力源驱动，必须在传动系统中增加动力耦合装置。不同配置的混合动力汽车的传动系统结构差异很大，这是车辆开发的重点和难点。

传动系统的结构形式和控制策略关系到混合动力汽车整个动力系统的布局和控制难度。

混合动力汽车传动系统中必须控制的部件包括动力联动单元和自动变速单元，其他部件与传统汽车相同。

传动系统的结构合理性和控制效果体现在混合动力汽车的动力输出、燃油效率、行驶平顺性、驾驶舒适性和乘坐舒适性等方面。

合适的动力组合方法可以缩短混合动力汽车的工作模式切换时间并减少影响，并且各种类型的变速器允许混合动力汽车在行驶或再生制动时调整各个动力源的工作点。控制模式，使电源更高效地工作。

混合动力电动汽车动力耦合装置研究现状

动力耦合装置是混合动力汽车中对多个动力源的输出与车辆整体输出之间产生一定影响的机构，以典型的油电混合动力汽车为例，它是各动力源的耦合输出。发动机和电机动力的安装。

根据动力组合方式的不同，混合动力电动汽车可分为串联、并联、混合动力和牵引组合，其中串联结构最简单，并联次之，混合动力和牵引组合最复杂。这也是混合动力汽车发展的方向。

尽管混合动力汽车如何结合其动力存在显着差异，但它们的功能本质上是相同的。概括起来，它具有以下特点1.功率合成功能。来自多个动力源的速度、扭矩和功率被合成，形成驱动车辆的动力。每个动力源的输出不能互相干扰，每个动力源可以单独驱动车辆，也可以多个动力源一起驱动车辆，但这并不影响传动效率。

如果需要，还可以对电源的功率输出进行分解。驱动发电模式将发动机的动力分成两部分，一部分驱动车辆，另一部分驱动电机发电。

能量回馈功能。再生制动功能是混合动力汽车四大节能方式之一，它利用车辆制动时的动能来驱动电机发电。此过程需要保持驱动轮和电机之间的机械连接并将其与发动机断开，并且动力连杆必须能够执行此功能。

模式切换灵活方便。平稳无冲击。动力耦合装置必须结构紧凑，与动力传动系统其他部件紧密配合，控制方便稳定，轻松实现多种驱动模式，保证模式切换过程平稳无冲击，是必须的。

可达性。动力耦合器必须能够满足混合动力汽车起动时低速大扭矩的要求，并避免传统汽车在起动离合器上的能量消耗。此外，该装置还可以利用电动机的逆变特性。或者取消变速器的倒档机构，通过改变发动机扭矩的方向来实现倒车功能。

上述四种功能中，前两项是动力联动装置的基本功能，后两项是混合动力汽车先进到一定水平后才能实现的高级功能。

目前，国内混合动力汽车的功率耦合装置已基本实现了前两项功能，后两项功能仍需进一步研究。本文研究了一种具有上述四种功能的动力组合装置，旨在为今后混合动力汽车动力组合装置功能完成的研究提供参考资料。

速度组合型。各动力源的转速相互独立且扭矩具有一定的比例关系，动力耦合器输出的转速等于各动力源转速的线性和。这种连接方式又可以分为两种

行星齿轮联轴器方式是北京工业大学和华沙工业大学联合研制的混合动力汽车行星齿轮联轴器装置，是利用行星齿轮组通过行星齿轮组的啮合将发动机和电机的动力连接起来的联轴器装置。该集。2套离合器和制动器/分别控制整车的运行模式和模式切换过程。

混合动力汽车传动系统发展现状

传统汽车中的变速器包括机械变速器、机械自动变速器、自动变速器、双离合自动变速器、无级变速器等。

目前，这五种变速器正在混合动力汽车上进行测试和应用，它们具有不同的结构特点、传动原理和控制方法，应用于混合动力汽车时也各有优缺点。

MT结构简单，成本低廉，不需要程序控制，但起步、换挡操作繁琐，因此在传统汽车中得到了广泛的应用。

当混合动力汽车处于早期阶段时，MT可以大大降低整车开发的难度，因此很多单位，如长安羚羊、奇瑞A5、长城等，在混合动力汽车的早期阶段都选择了开发MT混合动力汽车。研究与开发。这是嘉裕和吉利的轻度混合动力汽车。等待。

一个共同的特点是，除了采用MT外，它们都采用ISG电机作为辅助动力源，使得混合动力汽车的基本功能无需在现有车辆的基础上进行任何改造即可实现。

然而，由于MT的换档过程是由驾驶员操作的，因此许多与混合动力汽车的换档控制策略相关的功能无法实现。这种结构只能作为传统汽车向全功能混合动力汽车的转换产品。

MT配备自动换档执行器，与换档时离合器的自动控制相结合，形成AMT。AMT由于实现了换挡的自动控制并兼顾了MT传动效率高的优点而得到了广泛的应用。

AMT是目前混合动力汽车的主流变速器，主要应用于需要大驱动扭矩和扭矩传递可靠性的车型。一汽解放牌混合动力城市客车、二汽东风牌混合动力城市客车、一汽奔腾牌混合动力轿车、伊顿混合动力卡车均采用AMT。

AMT作为混合动力汽车的换档机构的优点是成本低、换档扭矩稳定、换档效率高、可与多种动力组合方式相匹配，AMT的换档控制策略可以添加到车辆控制策略中。混合动力汽车更省油。缺点是换挡时存在动力损失，且换挡时间较长，严重影响整车动力。

AT在混合动力汽车上的应用

AT是比AMT更先进的自动变速器，采用行星齿轮控制和湿式多片离合器来实现多种档位。AT的换档时间短，动力组合快，自动化程度高，乘坐舒适性好。

AT一般与液力变矩器结合使用，以缓解起动和换档时的冲击，因此AT的传动效率比AMT低，且AT工艺复杂，生产难度大。成本高。

AT的应用属于混合动力汽车研发的后期阶段，电机可以与AT共用外壳。电机在汽车起步和换挡时吸收发动机的动能，调节变速器输入轴的转速，并可充当液力变矩器，同时也可利用从发动机吸收的动能。发电以供未来使用的电机可提高车辆的燃油经济性。

本田的雅阁混合动力轿车和通用汽车的U-Model混合动力概念车均采用AT作为传动机构。

该结构与现有AT的不同之处在于，传动系统中取消了液力变矩器，代之以电机及其控制系统，通过控制电机，使发动机能够稳定启动并平稳换档，取代了液力变矩器。重点是确实如此。变矩器中损失的能量通过电机回收来发电，进一步提高了车辆的燃油效率。

DCT的结构特点是由两个离合器、两个动力输入轴和两个同心布置的中间轴组成，动力通过输出轴传递到驱动轴。

DCT的换档效率与MT相当，可以认为是不中断动力的换档，换档过程震动较小，乘坐舒适，但生产和控制精度要求较高。DCT的出现比较晚，直到20世纪90年代末才出现DCT产品，混合动力汽车的应用和研究还处于试点阶段，目前还没有成熟的产品，只能找到相关的发明专利。

混合动力汽车变速器的发展趋势是采用CVT。混合动力汽车通过在经济区域控制发动机运行，在不经济区域控制电机替代发动机，显着提高车辆的燃油效率。

如果能够利用CVT的连续速比调节功能来控制发动机在发动机工作范围内运行在“曲线”上，混合动力汽车的燃油效率可以进一步提高。

混合动力汽车的电机驱动模式和再生制动模式还可以利用CVT的速比调节功能，让电机运行在“曲线”上，这样电机在行驶时消耗更少的功率，在再生制动时回收更多的功率。这进一步降低了整个车辆的能耗。

另一方面，混合动力汽车拥有强大的车载动力系统，可以实现CVT液压油泵的电气化，防止发动机高速运转时驱动油泵消耗的溢流损失。

电机和动力耦合装置相互配合，起到液力变矩器的作用，当汽车起步或低速行驶时，液力变矩器消耗的能量通过电动机回收发电。

总结

传动系统的结构和控制题是混合动力电动汽车设计和开发的核心和核心。本文以H-CVT原型车为研究对象，详细介绍了传动系统的开发过程，重点研究了行星机构动力耦合器的控制策略和CVT速比控制策略。

建立H-CVT仿真模型，验证并改进H-CVT车辆控制策略，包括功率耦合器控制策略和CVT速比控制策略，将车辆控制策略生成的代码应用于H-CVTA实车在道路上对原型车的控制器进行下载测试。

结果表明，H-CVT控制策略不仅可以使模式切换过程快速、无冲击，而且可以保证动力源能耗最小。

参考

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[2]ScottMHartley-CedarvilleCollege政府和行业能否合作开发技术下一代汽车Pngv合作伙伴关系案例研究[C]SAE论文//:951046

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[4]王育宁，姚雷，王艳丽国外电动汽车发展战略汽车产业研究20059

[5]我国“十五”电动汽车重大科技专项进展回顾[J]中国科技产业20062