1、行星齒輪混合動力系統(tǒng)的效率學校，漢城，韓國漢城國立大學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)的基礎上計算的凈輸入功率的功能。另外，由于能量轉換損失，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%.關鍵詞：混合動力電動汽車，行星齒輪，平行系列，傳

2、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，并在相應的主題性住戶調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)動機轉速。通過控制發(fā)電機的轉速，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圖中描述的一代驅動電機。在很大程度上，

4、該電機消耗電，驅動車輛，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/min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)電機轉速提供輸出軸的比率。下面的公式表示的制約關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 Fig. 2 系統(tǒng)的運行速度比限制 為了表達上限和下限，作為一個功能齒圈的速度和速度比（SR ），發(fā)電

5、機的轉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)動機轉速控制范圍利用公式2和4，它是計算出發(fā)動機轉速的的可控制范圍，圖3顯示了最大和最

6、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 5.76Fig. 3 可控的發(fā)動機轉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，整個范圍內的無極變速器與傳統(tǒng)的車軸，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。這種驅動電源不足，可補充所使用的驅動電機和電動動能。有了這

7、個特點，車輛的發(fā)動機工作在一個較低的轉速區(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，由齒圈交付的權利可分為兩個功率流：平行流和串行流。轉矩在平行流直接從發(fā)動機轉移。在串行流的扭矩轉移到發(fā)動機或電池供應的電機 在本文件中，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

8、，電流由電池輔助動力。然而，這種情況，對應于重負載的加速模式，通常情況下，權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)運動如轉子和發(fā)動機曲軸的慣性忽略不計?？紤]到慣性的相對大小這種假設不含降低有效性以下的分析。當發(fā)電機在一個積極的速度旋轉產(chǎn)生電流。因此，電機消耗積極的動力和驅動范圍，行星齒輪的扭矩系統(tǒng)如下 Fig. 3 可控的發(fā)動機轉速范圍 然后，兩間電力流量，pr 和pm ，都表達如下 最后從系統(tǒng)的凈輸出功率可以得到 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，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 在次駕駛模式下

9、，發(fā)電機控制，要保持轉速，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 在以上推導公式所需要的功率控制反應的轉矩被忽略。在帶夠時機系統(tǒng)中，方程12可以改寫為如下： 控制發(fā)電機的無功功率是不是濃度相當，估計功率轉換高達90%。出于這個原因，豐田汽車沒有安裝一個額外的離合器鎖定，鎖定主題性住戶調查的發(fā)電機和轉子。3.2; 行星齒輪混合動力系統(tǒng)的傳輸效率在上一節(jié)使用的結果，傳動效率可以通過簡單的計算，原發(fā)動機效率除以凈輸出功率。 在這里，三個獨立的參數(shù)用于獲得效率：輸入速度，轉矩，速比。作為驗證下列公式。確定這三個參數(shù)的值是已知的雷區(qū)時的電機和發(fā)電機的效率： 在公式18

10、，通過汽車的是未知的值，由TM 值確定。此外，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%、 Fig. 4電機效率 Fig. 7傳輸效率減少了19.2個百分點4. 在部分負荷的傳輸效率傳動效率表示行星齒輪的動力系統(tǒng)作為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

11、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)動機轉速比的驅動橋的速度。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。 Fig. 8 傳動效率與電機性能 Fig. 9 價值配置文件 Fig. 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)作為傳輸效率的設備如何。它被稱為車輛的

12、唯一電源內燃機。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。 Fig. 11速度比結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)動機運轉效率的行星齒輪混合動力系統(tǒng)?？梢愿爬ㄈ缦拢?. 對行星齒

13、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)動機的轉速是正，負，零計算，該系統(tǒng)的傳輸?shù)妮敵鲂省?. 作為三個獨立的參數(shù)功能：輸入速度，輸入轉矩，速度比系統(tǒng)的傳輸效率。4. 影響系統(tǒng)效率的關鍵參數(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)電機的性能的關鍵是改善效率。6. 應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)中的能量轉換也有相應的損失。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

14、. 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，韓國漢城國立大學機械和航空航天工程技術的研究計劃。參考：1. CHO.S ：混合動力電動汽車的燃油經(jīng)濟性的單一性能的優(yōu)化，學校，漢城國立大學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)，機械學院和航空航天工程，漢城國立大學。3. Inoue, T., Kusada, M., Kanai, H., Hino, 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體器件。6. Douba, M., Ng, H., and Larsen, R兩個混合動力電動汽車本田和豐田的表征和比較。 7. Oba, H., Kotani,