一种通用的机电耦合传动特性分析方法.pdf

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1、一种通用的机电耦合传动特性分析方法★刘亚成1周广明1李为薇2李慎龙1(1．中国北方车辆研究所车辆传动重点实验室，北京100072；2．武汉大学，武汉430072)【摘要l通过假设法并结合机电耦合传动系统各部件间转速线性相关特性和功率平衡方程，建立系统输入、输出以及两个电机之间的转速关系模型和转矩关系模型，并推导出电力分流相对功率的表达式，最终得到一种仅利用5个特征参数即可全面表征机电耦合传动系统特性的新型分析方法。以日本丰田公司的THs—lII单行星排传动结构以及美国通用公司研发的双模式机电耦合传动结构为实

2、例，验证了此分析方法具有通用性。主题词：机电耦合传动系统传动特性：中图分类号：u463．2文献标识码：A文章编号：1000—3703(2016)10—0017—06AGeneralAnalvticalMethodoftheCha咫cteristicsofElectr0一mechanicalTransmissionSvstemLiuYachen91，ZhouGu锄gmin91，“Weiwei2，“Shenlon91(1．ChinaNorthVehicleResearchInstitute，Scienceand

3、TechnologyonVehicle7I’ransmissionLaboratory，Beijing1001072；2．Wuh舳University，Wuhan430072)【Abstract】Thisprojecthasestablishedtherelationalmodelsofspeedandto哪leforinputshaft，outputshm，“twomotorsbasedonhypotlleticalmethods，power—balanceequations锄dthecharacteri

4、sticoflinearcon．elationbetweenthecomponents’speed，andtheexpIessionofpower—splitrelativepowerisderived．Throughmodelinganalysis，wefinaⅡygetanewanalyticalmethodwhichcancharacterizetlleelecⅡ_o—mechaIIicalmmsmissioncharacteristicstllorougIllybyoIllyfiveparamete

5、rs．WeusetllecasesofToyotaPriusTHS—IIIandGMdual—modehybridsystemtoprovethatpmposedanal”icalmethodissigIlificantfordesigllandoptimizationoftlleelec咖一mech卸icaltra皿sIIlissionsystem．Keywords：Elect阳一mechan：icalcOupUng，T咫nsnlissiOn，Dn、ringcha腿cteristic1前言机电耦合传动系统

6、既可以调节发动机工作点，提高发动机燃油经济性，又可以充分利用机械传动效率高的优点实现电力混合驱动。针对机电耦合传动系统的设计方案与工作特性，国内、外学者开展了广泛的研究⋯，文献【2卜文献[4】对以丰田公司THs系统为代表的行星轮系功率分流耦合系统的工作原理、各部件转矩／转速进行了分析与计算，文献[5】对某双模式机电耦合传动系统功率流进行了分析。目前，对机电耦合传动特性分析都是针对某个具体传动方案结构来进行的，缺乏具有通用性的分析方法。针对此问题，本文基于假设法得到表征机电耦合传动系统运动学特性、动力学特性及

7、效率的5个特征参数，根据这5个特征参数建立系统的转速、转矩以及电力分流功率模型，并以典型的单行星排机电耦合结构，即日本丰田公司研制的THS—III结构以及美国通用公司研制的双模式机电耦合结构为例，对所建立模型的正确性以及通用性进行验证。2机电耦合传动特性分析建模对建模过程中用到的参数进行基本假设。传动系统示意如图1所示，其中。为输入构件，x为输出构件，A、B为电力元件(发电机或电动机)，a、b、c代表行星排构件。根据行星差速机构的运动学特性，可列出方程式：+基金项目：国家探索研究项目(编号7131458)资

8、助。2016年第10期17—·基础研究·落躲箍．㈩岫?时可眺黜整爪传动系统的运动学传动式中，∞表示转速。-．⋯⋯⋯⋯⋯一J图1传动系统示意现做出假设：盱喊，等虻嘞m2等当电力元件不与输入直接连接时，公式(2)中得到i。。、i。、i。、i。4个特征参数。若电力元件与输入构件连接，例如当矗，。=O，即输入构件停止，则∞。=o，对应参数i。=∞，而参数i。此时为不确定参数。为确定这种情况，应将构件B转速与被动轴转速相比