浅谈混合动力汽车动力集成传动机构的设计与分析

徐利韵

广州市高级技工学校 广东省广州市 510000

混合动力汽车，除了传统汽车的电力驱动外，还加入了辅助动力单元，既有传统内燃机的驱动，还融合电动车辆的驱动，这样在很大程度上拥有电动汽车排放物少，同时，也改善了内燃机汽车燃油的经济性等问题，对于电动车辆来讲，其增加了可以行驶的里程，因此在汽车行业，混合动力汽车具有广阔的发展前景。这是内燃机汽车逐渐转向电动汽车的发展过程，在环境保护、能源节约和汽车行业的绿色发展中有着重要的意义。结合动力学的相关理论，以行星轮系元件和动力部件等为基础，对混合动力汽车的传动机构进行研究和分析，设计出一种转矩、转速耦合，并且能实现自由切换的动力集成传动机构。这种工作模式在混合动力汽车中，具有良好的动力性能，且运行中其经济性良好，在很多汽车中得到了良好的应用。

1 混合动力汽车传动机布置分析

因为混合动力汽车采用了两种动力源，其传动机的布置方案也存在不同，结构形式比较多。我们根据动力源的数量、传递方式的差异等，将其分为三个类型，这三种类型的传动机布置方案，会根据发动机和电机的功率、运作模式、电池荷电状态等，具有各自的特点。

1.1 串联式动力传动

如图1所示，串联式动力传动中，发动机与汽车的驱动，并无直接的连接，因为如此，传动系统能独立于汽车的行驶状态，控制发动机，在一些起步比较频繁、经常进行加速或减速操作的汽车中，能保证发动机的稳定，实用性比较强，尤其是一些驱动轮机械连接存在很大困难的发动机上，常见的有燃气轮机等。当然，这种传动发动机输出的机械能，需要通过发电机进行转化，这时是电能，再通过电动机将电能进行转化，最后的机械能才能作为汽车的驱动，在这个过程中，经过了两次的能量转换，转换中会有大量的能量的损耗，而转换中所需要的发动机、发电机等都会给整个系统的布置增加很多成本。因此这种传动布置，多运用于两种情况。其一是发动机的主要作用是为车辆续驶路程，车辆正常驱动可以有蓄电池等，这样整个系统能量转化中所消耗的能量比较小；第二种是发动机、电动机两者的综合效率比较高，这种一般多为大型轿车，一般轿车中比较少见。

1.2 并联式传动

如图2所示，在并联式传动系统结构中，发动机、发电机是分别独立的两个组件，这与串联式相比，发动机的机械能不需要转换，能直接作为汽车驱动，因此整个系统的运作效率也比较高，燃油的消耗也相对较少。当然，因为发动机与车辆驱动存在直接的机械连接，这样汽车的行驶状况，也会对发动机的运行产生影响，这就对整个的控制系统要求比较高。

图1 串联式动力传动系统

图2 并联式传动系统

1.3 混联式传动系统

混联式动力传动系统中，融合了串联与并联两种结构的优点，在整个结构系统中，有电动机，也安装有发动机，主要是通过离合器，实现两者的相互切换，在不同的模式和需求下，通过离合器的结合或脱离，分离状态下，发电机与发动机可以与驱动轮，实现驱动连接，此时是串联模式；离合器结合状态下，系统处于并联模式下，发动机与驱动机械连接。在串联与并联都处于中作状态下时，主要由行星齿轮传动，对发动机所输出的能量进行控制和分配，这种控制，还能维持发动机与驱动轮的连接，从而对车辆发动机的转速加以进一步的控制。

整体来讲，混联式结构综合了前面两种的优势，其综合性能比较强，但是也要注意到，其整个系统组成比较庞大，并且离合器的使用，也增加了整个控制系统和控制策略的难度。

2 动力集成传动机构概述与设计

在混合动力汽车东来研究中，动力集成传动机构作为一种多工作模式，这种机构主要是由两个行星轮系、一个发动机和电机，还有若干的离合器等，在整个系统的研究中，主要是要对行星轮系数和相关的参数进行确定，并了解不同输入输出状态下，转速、转矩等关系问题，并利用仿真分析等分析方法，对整个传动机构的可行性和实用性等进行分析和研究。

2.1 机构设计概述

对于混合动力汽车的动力系统，其主要的耦合方式包括三种，转矩、转速和功率的耦合，转矩耦合，主要是分别独立控制发动机和电机，让发动机和电机的转矩能进行叠加，从而实现最大转矩的输出，但是也要考虑到，发动机的转速，会受到车速的影响，要保证发动机的转速能稳定在一个比较平衡和经济的区域，这就需要增加一个变速调节器，这种装置能对整个转速进行调节，从而保证经济性和稳定性。转速耦合发动机，这里的转速与轴转速并无关联，可以进行单独的控制和操作，保证发动机的运行处于比较经济的区域，但是因为转矩的输出与发动机、电机转矩有联系，这样无法实现对二者的独立控制。因此，这两种耦合的方式都存在一定的缺陷，如果能实现，将发动机和电机的转矩和转速线性和，作为整个动力系统输出的转矩和转速，这样就能进行更好的控制。

2.2 混合动力汽车传动机构分析

混合动力汽车的动力系统，其设计主要是保证对不同动力源的输出，进行有效的合成分解，在保证汽车正常运行动力需求，保证汽车的排放等在规定的范围内，保证汽车的稳定性和安全性，满足这两些基本条件的基础上，尽可能地保证汽车的经济效益。在保证汽车的速度变化或者是转矩需求发生变化时，整个动力系统能进行调节和控制，从而满足其转速和转矩的需要，且仍然保证车辆处于高效率的运作状态。

行星轮式传动与定轴齿轮传动相比较，具有一定的优势，如其结构比较严谨，质量较轻，所承载的力度比较大，整个系统的稳定性比较高，它还有一些功能是定轴齿轮传动不具备的，如无级变速、动力分解和合成等，因此，混合动力汽车中，运用行星齿轮传动机构，能保证整个车辆传动系统的性能较好。

2.3 传动机构的主要工作模式

在整个传动机构中，其主要工作状态的切换是由离合器的调节来实现的，离合器处于不同的工作状态下，传功机构也会有不同的耦合方式，具体的模式有电机驱动、发动机驱动、混合驱动等模式，对于不同的模式，其控制和制动器的工作状态也不同，因此其动力输出模式也会存在差异，在整个工作状态下，需要对不同能量输出进行优化管理。同时，混合动力汽车集成传动机构中，需要对行星轮系的参数进行确定，保证整个传动系统的稳定性和经济性，安全性。

3 结语

综上所述，从文章的分析可以了解到，混合动力电动汽车在集成传统内燃机汽车的基础上，要综合了电动汽车的特定，且自身也兼具其他的功能，主要是借助传统的汽车技术研究和发展的结果，以此为基础，分析传统内燃机汽车的缺点和不足，研究其排放和油耗的问题，并借助新的电动汽车技术的研究，从而实现传统内燃机向电动汽车的过渡，这已经成为了当前人们研究的重点。在混合动力汽车传动机构的研究中，其主要的模式包括串联、并联和混合式三种方案，每个模式的结构布局、运作模式、操作、适用环境等都各有各的特点，用途各有不同，并联结构在其结构布局上接近于传统的动力传动系，有一定的技术基础，在其基础上进行进一步研发，难度相对较小。

混合动力集成传动机构，具有混合动力传动机构的一般特点，可以实现东流河，并且耦合的方式比较多，工作模式较多。对汽车动力集成传动的研究，其主要目的是宝恒汽车正常运行条件下，有更好的稳定性和经济性，在未来发展中，还有待进一步研究。