装有双电机自动变速器（evt）混合动力汽车原理、系统设计与试验（一）

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1、轻型汽车技术2012(3)总271技术纵横13装有双电机自动变速器(EVT)的混合动力汽车的原理、系统设计和试验(一)张禾丰(南京惠俊技术开发有限公司)摘要本文介绍一种新型的混合动力汽车，其核心部件，电传动无级变速器(EvT)是一机械能一电能一机械能的转换装置，包括机械和电控两部分，其机械部分由两个同轴的感应电机组成，内电机的定子又是外电机的转子，EVT和人们熟悉的CVT、AMT等都有自动变速器功能，因为可以省去发动机的飞轮、离合器、起动机和发电机，因此体积更小、更轻，本文着重介绍其工作原理和关键技术参数设计及试验方法。·关键词：电动变速器

2、EvT双转子电机混合动力汽车混合动力汽车中，比较典型的机械能一电能转1EVT的结构和原理换系统是由两个电机组成一个串联系统，如图l一2CVT作为一种机械式无级变速器已经得到广所示，这就构成了一个连续变化的传送器。泛应用，另外一种利用永磁电机的恒功率特性的电动无级变速器(EVT)以及以其为核心技术的混合动力汽车也成为人们研究的热点，EVT作为自动变速器，有两个机械接口；输人和输出接口，一个和电池相连的电力接口，如图1—1所示，输入轴和发动机的输出轴相连，输出轴和汽车的驱动轴相连，电力接口和汽车的蓄电池相连接，这是典型的混合动力汽车传动系统的结

3、构，输出轴的输出扭矩和功率既可图1—2串联系统的示意图取自发动机也可取自电池，这是类似于丰田Pruis的复合式混合动力系统，兼有串联系统和并联系统的我们对这个系统进行分析，在不考虑电源提供优点，只不过丰田是采用行星齿轮的机械结构实现动力的情况下，系统的动力来自输入轴的输入功力的耦合，而EVT采用的是电耦合。率，假设系统的转换过程中没有能量损失，则有：Pl=(1)1T1(1)式中P。为输入功率，∞，(1)分别是输人，输出轴的转速，TT是输人，输出扭矩，输入功率通过电机1转换成电能P，通过滑环和两个交直流转换器，首先是把交流转换成直流，以便对蓄

4、电池充+一电，再经逆变器，把直流电转换成交流电，输人到电图1—1E、厂r的系统构成机的定子线圈上，作为供应电机2的电能，在这样l4技术纵横轻型汽车技术2012(3)总271的系统中，能量经过四次转换，因此效率较低。如果能把电机1的扭矩直接送到电机2的转子上，则效率就会大大提高，如图1'3的结构就可实现目的。。％‘一{}2蝴图1-4双电机系统中。内外电机的特性曲线从图4中可以看出，输入轴和输出轴的转速差图1—3EVT的工作原理图(co一∞砬)是很重要的参数，当∞=∞时，两个图3结构中，如果内、外转子转速一致，则来自转子完全同步转动，因为转子之

5、间有间隙，就必然发动机的能量就直接传输到输出轴，内、外转子只要有损失，如果不考虑损失，内、外转子相当于是联轴有转速差，电机1就成为一台发电机，把来自发动机节，发动机的功率全部输送到输出轴上，这是最理的部分机械能转换成电能P。，是电机l作为发电机想的状况，传动效率最高，当∞小于∞。时，电机所产生的功率：1作为发电机，分流一部分输入功率，当m大于Pe=(‘I)t一‘1)12)Tn：((1)-一【t)。(2)∞，电机1从电池取得能量，作为电动机向输出轴式中是电机1的电磁场感应电动势产生的补充功率。EVT是一汽车变速器，符合变速器的扭扭矩，此时，T

6、n=Tm，P只是由输入功率通过电机1矩传递特性，即：转换的一部分功率，另外一部分功率则通过两个转kn1m1(7)子之间的耦合直接输出到输出轴上，我们称其为穿在输出轴和汽车的驱动轴之间还有主减速器，透功率，对小型车而言，减速比一般在2．5～3之间，对车速较Pd=t1)=(1)1(3)低的大型客货车则减速比更大一些，在4—5之间，假设在传递过程中无其它能量损失，则：主减速器加大了速度差(∞。一∞)，我们用图1—5P~=Pe+Pd(4)来表示考虑了主减速器以后EVT的输入、输出特性用同样的方法，也可求出电机2的磁感应力矩及各参数之间的相互关系。在

7、公式7中，设定Tm。．T：僦=Tml，图5(a)是扭矩的特性曲线，其形状和图4中的右图一样，同样，输出轴的额定转速和输入轴的：—：堕Tm(5)‘1)m2u)m2额定转速之间也存在以下关系：通过以上公式，可以推导出输出力矩的公式，1∞，岫：——(1)。(8)nrat即：同时，内电机作为发电机时的额定功率也可确T正==Tn+T=_二：旦Tm1(6)u，Il2定：公式6很重要，它表明，输出力矩等于两个电机Po1~=Tml州(∞ml删一‘I)位的感应力矩之和，或是来自发动机的输入力矩和电一．1=Tm1州∞1脚二L_(9)n机2的感应力矩之和，它和输

8、人功率(与之匹配的在混合动力汽车中，选择发动机的万有曲线中发动机的功率)成正比，和输出轴的转速成反比，在的最经济区作为工作区，并据此确定发动机的额定进行系统参数设计时，根据对汽车