15979960_福特蒙迪欧混合动力汽车变速器动力传递解析

2023年12月2日发(作者：奥迪油电混合2022款报价)

栏目编辑：张新平?******************

张宪辉 (本刊编委会委员)

1996年哈尔滨工业大学汽车设计与制造专业硕士毕业。毕业后在大连交通运输集团汽车修配厂从事汽车维修工作12年，先后担任工程师、技术副厂长、总工程师等职务，在亚洲(日、韩等)车系的电控系统故障诊断领域经验丰富。现任大连职业技术学院汽车工程学院副院长、副教授、高级技师，兼任辽宁省汽车维修行业质量仲裁鉴定委员会鉴定员、大连市劳动职业技术培训中心汽车修理专业专家委员会委员。福特蒙迪欧混合动力汽车变速器动力传递解析◆文/辽宁张宪辉为了应对日益严格的环保要求和石油能源日趋枯竭的经济形势，继丰田汽车公司之后，各大汽车公司都纷纷着力开发新能源汽车技术。2016年，福特汽车公司推出了蒙迪欧油电混合动力汽车，称为CD391 HEV。该车型配备了一台105kW、175Nm的2.0L阿特金森循环发动机和一台92kW、228Nm的电动机。电动机和发电机均集成在HF35变速器之中。HF35变速器为ECVT电子无级变速器，与丰田PRIUS概念车上使用的变速器类似。在本文中，将通过在对HF35变速器的结构组成进行介绍的基础之上，解析CD391 HEV车型在不同工作模式下的HF35变速器动力传递。HF35变速器的传动结构如图2所示。行星齿轮机构是该变速器实现无级变速的核心部件，行星架与发动机刚性连接，同时行星架还用于驱动变速器油泵；太阳轮与发电机相连；齿圈与中间齿轮相连，间接与电动机连接。一、HF35变速器的组成如图1所示，HF35变速器的内部组成部件主要包括：行星齿轮机构、差速器、中间齿轮、发电机、电动机、散热油泵、油温传感器、发电机线圈温度传感器、电动机线圈温度传感器、两个旋变传感器、变速器挡位传感器等。图2 HF35变速器的传动结构电动机连接线发电机/启动机连接线二、HF35变速器的动力传递HF35变速器有多种工作模式。下面利用动力传递图示和矢量图分别对各工作模式下的变速器动力传递进行解析。电动机输出轴1.驻车充电中间齿轮与发动机输出相连在停车状态下，如果高压电池电量较低，发电机将在高压电池的电力驱动下作为启动机将发动机启动，之后发动机带动发电机运转，此时的发电机作为发电机给电池充电，系统进入驻车充电模式。另外，当外界温度较低且车辆处于P挡或D挡时，发动机也将自动运行，以保持高压电池的电量。如图3和图4所示，在此种模式下，发动机工作、发电机发电、电动机静止，车辆处于静止状态。

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图3 驻车充电模式下的动力传递(a)D挡矢量图图4 驻车充电模式下的行星齿轮驱动矢量图2.纯电动驱动当动力电池电量充足且功率需求较小(譬如：车辆起步、轻加速、稳定车速)时，车辆采用纯电动驱动工作模式，如图5所示，此时，电动机仅由高压电池为其提供电力。如图6的矢量图所示，在纯电动驱动模式下，发动机静止、电动机驱动。在倒挡时，控制系统控制反向供给电压，使电动机反转，实现倒挡。注意：在纯电动驱动模式下，无论是D挡驱动还是倒挡驱动，发电机都空转(不发电)，避免因其发电而夺走电动机输出给车轮的一部分动力；只有当发动机运行时，发电机才发电，而当发动机停止时，发电机一定不发电。(b)倒挡矢量图图6 纯电动驱动模式下的行星齿轮驱动矢量图3.混合驱动在轻负荷下加速(节气门开度小)，需要更多的动力时，车辆采用混合驱动工作模式。如图7所示，在此种模式下，发动机工作、发电机发电、电动机驱动。与纯电动驱动模式不同的是：电动机由发电机提供的电力驱动。图5 纯电动驱动模式下的动力传递图7 混合驱动模式下的动力传递76-CHINA·OctoberCopyright?博看网. All Rights Reserved. 栏目编辑：张新平?******************当在重负荷下加速(节气门全开)时，高压电池将给电动机提

供额外的电力补偿，这种模式也被称为电力驱动混合驱动模式。如图8所示，在此模式下，发动机工作、发电机发电、电动机驱动。此时，由高压电池和发电机共同提供电能驱动电动机。图10 再生制动模式下的动力传递图8 电力驱动混合驱动模式下的动力传递如图9所示，在混合驱动模式下(包括电力驱动混合驱动模式)，齿圈、行星架和太阳轮中没有一个部件被固定，此时，通过调整发电机的发电量，可以改变太阳轮的转速，从而保证发动机驱动与电动机驱动的转速协调一致。另外，假定发动机转速(即行星架转速)一定(见图9)，通过控制发电机的发电量以改变太阳轮的转速，由此就改变了齿圈(即车轮)的转速，以此实现变速器的无级变速功能。图11 再生制动模式下的行星齿轮驱动矢量图在再生制动模式下，还有另外一种情况存在，即发动机制动。在此情况下：电动机产生的电能还可以提供给发电机, 然后由发电机驱动发动机，同时发动机燃油被切断(停止工作)，此时，发电机的动力用作发动机制动。三、结语通过对福特蒙迪欧CD391 HEV车型的HF35变速器动力传递的解析可以看出，HF35变速器通过其独特的结构设计，具备这些特点：通过行星齿轮机构把燃油驱动、电力驱动、启动、发电、能量回收等完美地结合在一起；取消了液力变矩器，发动机图9 (电力驱动)混合驱动模式下的行星齿轮驱动矢量图与变速器直接连接，效率更高；没有复杂的齿轮组，结构简单，可靠性高；实现无级变速。正是由于这样的结构特点，使得HF35变速器实现了提供电力驱动、为高压电池充电、启动发动机和传递发动机扭矩等诸项功能，充分体现了该变速器在油电混合动力系统中所具有的不可或缺的地位和价值。 (作者张宪辉工作单位：大连职业技术学院)4.再生制动当踩下制动踏板或松开加速踏板时，发动机停止喷油，电动机工作处于发电机模式，将动能转化成电能向电池充电。如图10和图11所示，在此种模式下，发动机不工作、发电机空转(不发电)、电动机发电。Copyright?博看网. All Rights Reserved.

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