行星齒輪混合動力系統(tǒng)的效率講解

1、行星齒輪混合動力系統(tǒng)的效率學(xué)校，漢城，韓國漢城國立大學(xué)機械和航空航天工程于2005年9月26日收到的稿件，并接受修訂后，于2006年6月5號出版摘要：行星齒輪的混合動力系統(tǒng)（PGHP ）被稱為最有效的混合動力電動汽車 的配置。該系統(tǒng)控制每個混合動力汽車的速度和轉(zhuǎn)矩，以使它可以產(chǎn)生足夠的輸入 和輸出的速度。對該機制進行分析以了解關(guān)系之間的輸入和輸出速度。此外傳輸效 率可表示為三個參數(shù)的基礎(chǔ)上計算的凈輸入功率的功能。另外，由于能量轉(zhuǎn)換損 失，電動機和發(fā)電機起到?jīng)Q定性因素，。在市區(qū)行駛時間表，發(fā)動機的最佳操作的 模擬能夠獲得，這個系統(tǒng)顯示改善燃料中占 2.2%.關(guān)鍵詞：混合動力電動汽車，行星齒輪，平

2、行系列，傳動效率。1. 引言：其中的各種動力系統(tǒng)的混合動力電動汽車。行星齒輪混合動力系統(tǒng)是最有名 的，以其獨特的配置和顯著的特點著稱。這種配置降低了傳輸損耗，并使車輛運行 的zev模式，因此燃油經(jīng)濟性顯著改善1,2。豐田，星宿，歐寶等車，可以分為 這種混合配置。這種類型的混合裝置電源也稱為混合動力平行系統(tǒng)。另一個術(shù)語被 稱為豐田的混合動力系統(tǒng)（THS）,豐田與普銳斯在1997年實現(xiàn)這種類型的配 置。普銳斯在燃料經(jīng)濟性以及廢料排放等方面表現(xiàn)出色，并在相應(yīng)的主題性住戶調(diào) 查中一直被稱為最有前途的配置。而混合動力電動汽車動力總成等裝置需要安裝設(shè) 備如無級變速器，MT,AT，行星齒輪混合動力系統(tǒng)使行星

3、齒輪組合額外產(chǎn)生電機 控制輸入齒圈的速度和輸入發(fā)動機轉(zhuǎn)速。通過控制發(fā)電機的轉(zhuǎn)速，行星齒輪控制系 統(tǒng)可以將發(fā)動機所需要的操作點調(diào)整到高效率的區(qū)域。下列的討論主要集中在性能方面，行星齒輪混合動力系統(tǒng)的使用。然而，一旦 行星齒輪混合動力系統(tǒng)是分析和等價轉(zhuǎn)換為電控無極變速器等混合動力操作如動力 輔助，積極充電，再生制動燈，可以另外考慮包括這些的影響。2. 發(fā)電機轉(zhuǎn)速控制分析2.1 :系統(tǒng)布荷行星齒輪的混合動力系統(tǒng)裝置動力總成如圖，它的三軸連接到載體，太陽齒 輪，齒圈，載體上的軸連接到發(fā)動機可以作為輸入軸，另一個輸入軸連接到傳動軸 通過環(huán)形齒輪軸減少安全較低的車輛。MG1圖MG2圖中描述的一代驅(qū)動電機。

4、在很大程度上，該電機消耗電，驅(qū)動 車輛，和發(fā)電機，吸收性機械動力發(fā)動機供電的電池或點機。然而，馬達可作為發(fā) 電機時，車輛減速時，發(fā)電機消耗電源時，氣速度是否定的，在行星齒輪混合動力 系統(tǒng)中，元素的車輛限制是在發(fā)動機運轉(zhuǎn)所需要的速度下的，限速值的速度比獲得 如下：發(fā)動機5500 r/min馬達 6000 r/mi n發(fā)電機-5500, 5500 r/min2.2：速比系統(tǒng)速比系統(tǒng)的行星齒輪混合動力系統(tǒng)為發(fā)電機轉(zhuǎn)速提供輸出軸的比率。下面的公 式表示的制約關(guān)系的行星齒輪和速比的定義Fig. 1行星齒輪混合動力系統(tǒng)的配置GenerAtin 口Fig. 2系統(tǒng)的運行速度比限制Tspnftij rat.o

5、“ “ = Min rr jflnratio2.6L十“亦 電皿Qr freedSR ），發(fā)電機的為了表達上限和下限，作為一個功能齒圈的速度和速度比（ 轉(zhuǎn)速必須限制可用的速度范圍通過更換wg的同時，改變方程（2）,在方程3中，上部的速比的下限可以得 到，圖2顯示了最大和最小速度，方程 3得到的比率，虛線和實線之間為最大和最 小速度比的范圍。在這個速度比下，功率從發(fā)動機傳輸只能通過平行的路徑，可以 通過簡單的插入wg在公式2中計算出邊界速度比在這里邊界速度比在0.7222，當0,3846被用于行星齒輪發(fā)電機時，邊界速比 的價值是非常重要的，因為它是最低的速度比，該系統(tǒng)可以不使用電力運行的發(fā)電 機

6、如果電力提供在負速度運行的發(fā)動機，速度比低于邊界速比。2.3：發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制范圍利用公式2和4,它是計算出發(fā)動機轉(zhuǎn)速的的可控制范圍，圖3顯示了最大和最小發(fā)動機的兩個不同的傳輸速度，實線是行星齒輪控制系統(tǒng)。比較無極變速器， 并用虛線繪制速度的控制范圍。最終減速比不同，轉(zhuǎn)速是用來代替齒圈的速度或無 極變速器的輸出速度的，齒輪比率如下：行星齒輪R =30/78最終減少3.93WT最小0.443,最大2.416最終減少05001QOO1500ivtufils. RPM5.76Fig. 3可控的發(fā)動機轉(zhuǎn)速范圍隨著行星齒輪混合動力系統(tǒng)的運用，發(fā)電機可以運行一個較低的速度比，整個 范圍內(nèi)的無極變速器與傳統(tǒng)的

7、車軸，此外，某車軸的速度，車軸可以操作的ZEV模式，發(fā)動機停止和電機驅(qū)動，另一方面，發(fā)動機運行在一個較高的速度，限制使 用發(fā)動機的峰值。這種驅(qū)動電源不足，可補充所使用的驅(qū)動電機和電動動能。有了 這個特點，車輛的發(fā)動機工作在一個較低的轉(zhuǎn)速區(qū)域，通常是高效率的區(qū)域4.除了這個好處，許多元素，如活塞環(huán)，和閥門都可以修改，以提高發(fā)動機的效率， 因為發(fā)動機并不需要高速運行。3. 功率的傳輸效率系統(tǒng)3.1:系統(tǒng)輸出功率由發(fā)動機和牽引電機產(chǎn)生動力的車輛。也就是說，由齒圈交付的權(quán)利可分為兩 個功率流：平行流和串行流。轉(zhuǎn)矩在平行流直接從發(fā)動機轉(zhuǎn)移。在串行流的扭矩轉(zhuǎn) 移到發(fā)動機或電池供應(yīng)的電機f 孑 rf-/-在

8、本文件中，它被認為是沒有電能儲備裝置和發(fā)電機功率完全由電機消耗。如 果發(fā)動機消耗電力，電機提供動力，事實上，該行星齒輪動力系統(tǒng)作為一個傳輸方 式，這些情況和一個真正的系統(tǒng)有所不同，除了從發(fā)電機的電流，需要數(shù)額較大的 負載時，電流由電池輔助動力。然而，這種情況，對應(yīng)于重負載的加速模式，通常 情況下，權(quán)力的流入式或流出的電池是不在大多數(shù)行駛的因素里的5。另外估計，所有元素的議案是穩(wěn)定狀態(tài)，瞬態(tài)運動如轉(zhuǎn)子和發(fā)動機曲軸的慣性忽略不計。 考慮到慣性的相對大小這種假設(shè)不含降低有效性以下的分析。3.1.1:正發(fā)電機轉(zhuǎn)速當發(fā)電機在一個積極的速度旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生電流。因此，電機消耗積極的動力和驅(qū)動 范圍，行星齒輪的扭矩

9、系統(tǒng)如下dxF 雷&A32S0Fig. 3可控的發(fā)動機轉(zhuǎn)速范圍然后，兩間電力流量，pr和pm，都表達如下圣童PK&殳住一匚：-3.1.2:負發(fā)動機轉(zhuǎn)速當車輛需要的速度比小于邊界速比的時候，發(fā)動機反向旋轉(zhuǎn)，吸收的能量從電 機產(chǎn)生。這種情況下的凈輸出功率可以得到如下(HU3.1.3:零發(fā)動機轉(zhuǎn)速在次駕駛模式下，發(fā)電機控制，要保持轉(zhuǎn)速，電機是在其隨心所欲的狀態(tài)，不 消耗或產(chǎn)生電力，理論上可以得到如下的凈輸出功率R1+RII RPg =ps =丁27 = = ?n,?ffttsSR如叫% =加耳*叫g(shù)iC 5 SR)(17)(18)(19)(20)在公式18,通過汽車的是未知的值，由 TM值確定。此外

10、，TM可以不被確 定，可以不被發(fā)現(xiàn)通過汽車的價值。計算公式之間需要 18和20，確定這兩個值, 該系統(tǒng)的傳輸效率內(nèi)的公式。在這里，一個恒定的效率98%，將用于分析連環(huán)的效率，這個是因為已知的 道路負荷條件8.9.補償使用校正表。例如，100%的理論效率與速度比，比修 正為89%、=世務(wù) Z2SR + SR- 1)7；竹丁丁 % = gi(Te. d SR)F】m = Wm 丨=g,匚* tae* R)Fig. 4電機效率(a| FaH訂lpvt tWHJrP MknOvonHbfcMWdlFig. 7傳輸效率減少了 19.2個百分點4. 在部分負何的傳輸效率傳動效率表示行星齒輪的動力系統(tǒng)作為

11、TE的功能，注意到一個傳輸效率和 CVT是相同的參數(shù)，兩個傳輸系統(tǒng)對于相同的輸入可以比較。為計算傳輸效率， 從ADVISOR2002中得到的數(shù)據(jù)可以用于模擬發(fā)動機，電動機發(fā)電機，行星齒輪 組，和無極變速器的電動機，其中包括逆變器的能量損失，效率是圖4,組件的能量如下：發(fā)動機63 kW,汽油,1.9 L馬達30 kW,永久磁鐵發(fā)電機15 kW,永久磁鐵5到7段的數(shù)字顯示傳輸效率，兩個系統(tǒng)的三個減速比。兩個系統(tǒng)的最終減速 比，總減速比被定義為發(fā)動機轉(zhuǎn)速比的驅(qū)動橋的速度。操作可以最小化的特點傳輸損耗和油耗發(fā)動機。計算最佳的燃油消耗率，這里 的模擬車是中型車。且 坯4丁 OQ OCCFig. 8傳動效

12、率與電機性能3000130T*nX遵 pff君*HSTcm茍 *t wt*rrhB |f rrtfl aieFig. 9價值配置文件ENwhhiDQKF r*9W *lpX , ftS-MAH 真04Fig. 10發(fā)動機豐積兩起案例進行了行星齒輪的動力系統(tǒng)和無極變速器的分析。為了比較兩個系統(tǒng)作為傳輸效率的設(shè)備如何。它被稱為車輛的唯一電源內(nèi)燃機。圖7的數(shù)字顯示發(fā)動機運行的最小的燃油消耗。無極變速器的控制提供了速度比對應(yīng)的發(fā)動機的最佳操作線。即滿負荷扭矩的 曲線和較低線的最佳操作線（ool ）。在行星齒輪動力系統(tǒng)的控制策略中，提供速比，使發(fā)動機的操作為維持附近的最佳操作線的有效速度比。5 3 S

13、7 53:2.1Blg1IHSFig. 11速度比結(jié)論行星齒輪作為傳動裝置的混合動力系統(tǒng)的作用已被調(diào)查使用。對于發(fā)動機，電 動機，發(fā)電機的屬性和速度比率。該系統(tǒng)可以提供一個穩(wěn)定的車速。然后，參數(shù)的 確定也確定了系統(tǒng)的效率。特色的行星齒輪動力系統(tǒng)進行了比較，以支持這些分析 的無極變速器。最后，總的系數(shù)。討論與最佳發(fā)動機運轉(zhuǎn)效率的行星齒輪混合動力 系統(tǒng)?？梢愿爬ㄈ缦拢?. 對行星齒輪混合動力系統(tǒng)，發(fā)動機可以在較低或零速運行，直到車輛達到一 個中等速度。2. 三個情況下，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速是正，負，零計算，該系統(tǒng)的傳輸?shù)妮敵鲂?作為三個獨立的參數(shù)功能：輸入速度，輸入轉(zhuǎn)矩，速度比系統(tǒng)的傳輸效率4. 影響系

14、統(tǒng)效率的關(guān)鍵參數(shù)是比速度，而高度依賴輸入扭矩的無極變速器的效 率。5. 電動機和發(fā)電機的性能的關(guān)鍵是改善效率。6. 應(yīng)該從不同的引擎與行星齒輪混合動力系統(tǒng)運作傳統(tǒng)設(shè)備。因為發(fā)動機的最 佳操作線并不總是意味著最佳的油耗，由于在行星齒輪混合動力系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)換也 有相應(yīng)的損失。7. 當上述運作的ETP72行車時間表模擬表現(xiàn)為行星齒輪混合動力系統(tǒng)時候， 該系統(tǒng)表現(xiàn)出更好的燃油消耗率。8. HEV與行星齒輪混合動力系統(tǒng)的操作優(yōu)于在單杠的HEV與無級變速器。致謝：此次專項研究一部分得自于 BK-21的支持，韓國漢城國立大學(xué)機械和航空航 天工程技術(shù)的研究計劃。1. CHO.S :混合動力電動汽車的燃油經(jīng)濟

15、性的單一性能的優(yōu)化，學(xué)校，漢城 國立大學(xué)機械和航空航天工程博士論文，2002.2. JEON.S :自適用多模式控制策略的混合動力系統(tǒng)，機械學(xué)院和航空航天工 程，漢城國立大學(xué)。3. I noue,，Kusada, M., Kan ai, H., Hi no, S.等：一種高效的混合動力汽車的集 成超低排放的改進。4. An, F., Stodolsky, F., and Santini, D 輕型車輛的混合選項。5. Kawahashi, A.新一代的混合動力電動汽車及其配套的功率半導(dǎo)體器件。6. Douba, M., Ng, H., and Larse n, R兩個混合動力電動汽車本田和豐田的表征和 比較。7. Oba