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混合动力|混合动力变速器方案选型研究


来源 | 电动新视界
近些年 ， 由于全球变暖和能源消耗问题 ， 燃油经济性法规变得更为严格 。 电动动力装置可有效改善燃油经济性 ， 以此为基础开发了几种混合动力装置 。 然而 ， 仅有少量的小型车辆采用了如强混合系统的电动动力装置 。 原因是燃油经济性的提高相对于成本增加十分有限 ， 而且还需额外增加的电动装置的安装空间 。
混合系统选择
电气化程度和功能电动力装置通常基于电气化程度和功能进行分类（图１） 。 考虑到未来严格的燃油经济性法规 ， 本文侧重研究强混合动力 。 为选择系统类型／结构 ， 能量效率综合了发动机效率和变速器效率 ， 并作为改善燃油经济性的１种方法 。 为提高发动机效率 ， 使发动机集中运行在高效区域（优化运行工况点） 。
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综合当前已知的部分整车企业和零部件企业采用的混合动力构型 ， 对其进行归纳对比 ， 可以发现 ， 国外厂商早期的混合动力方案多基于双电机的行星排构型 ， 以及之后的双电机简单串并联构型 ， 而国内的整车及零部件企业更青睐于基于已有的自动变速器 ( 如AT或者DCT)， 通过增加单电机达到混合动力化的目的 。
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混合动力变速器采用哪种基础构型更有优势 ， AMT、DCT、CVT 还是 AT ， 仍未有定论 。 而一款具有足够市场竞争力的混合动力变速器 ， 需同时具备以下几个条件:
（1）具有成本优势 。 插电式混合动力系统的电池容量比较大 ， 电池充放电能力更强 ， 选用单电机的混合动力系统成本优势会更加明显 。 非插电式混合动力系统的电池容量较小 ， 为了更好地解决整车在行驶过程中的电平衡问题 ， 具备双电机的混合动力方案会是首选 ， 整车起步和倒车则可以通过发动机串联驱动实现 。 同时多挡位 DCT 因为本体价位较高 ， 以此为基础进行电机集成 ， 不利于整个混合动力变速器的成本控制 ， 需要慎重考虑 。
（2）具有较高的传递效率 。 整车采用混合动力构型变速器的最初目的 ， 即为降低整车油耗 ， 也是混合动力变速器是否具有市场竞争力的关键技术指标 。 多挡位 AT 变速器因为具有多个离合器 ， 拖曳扭矩偏大 ， 进而降低了整个变速器的传递效率 ， 所以不建议采用 。
（3）无换挡缺陷 。 主流自动变速器的类型有 DCT、AT、CVT、AMT ， 虽然 AMT 变速器具有成本优势 ， 但因为其存在换挡动力中断 ， 而不被广大消费者看好 。 因此在选用 AMT 变速器进行混合动力化的过程中 ， 需要改善此缺陷 。
（4）无功能缺陷 。 混合动力变速器相对于传统变速器 ， 需要具备其所有的特定功能以满足整车需要 。 如: 纯电驱动、纯发动机驱动、混合动力驱动、行驶中启动发动机、驻车充电、制动能量回收等 。 为考虑整车电量不足的特殊工况 ， 单电机的插电式混合动力系统需要同时具备纯发动机倒车功能 。
（5）外包络尺寸合适 。 在传统变速器的基础上增加电机模块后 ， 会增大其外包络尺寸 ， 特别是如果采用同轴式电机布置 ， 增加的变速器轴向长度会直接体现在整车的左右纵梁空间不足 ， 需要优化整车底盘结构 。 如果采用侧置式电机布置 ， 也需要注意电机与整车真空助力泵或者冷却水箱之间的安全间隙等 。
（6）优秀的整车动力性 。 因为电机的接入 ， 使整车具备两种动力源 ， 也就为提高整车动力性提供了可能 。 一个具备更优良的驾驶舒适性 ， 输出动力更强劲的混合动力系统 ， 可以作为整车的一大卖点 ， 同时也能够更好地迎合消费升级需求 。


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