混联式混合动力汽车EVT构型分析

【摘要】：影响混联式混合动力汽车性能的关键要素是行星轮式动力耦合器（EVT）的构型。本文绪论中总结了已经应用于实车的EVT构型，并将它们归纳成两个不同的构型体系：丰田系EVT构型和GM系EVT构型。探究这些构型体系的发展脉络，以及寻找从众多构型中筛选出它们的条件，成为了本文的核心和重点。 在正式分析构型体系之前，本文先系统地总结了针对EVT进行构型分析的最基本最重要的研究方法——杠杆法。第二章归纳并建立了杠杆法应用于EVT构型分析领域所必备的十条应用原则。这些原则既是进行杠杆法应用的前提，也为进一步拓展杠杆法的应用范围提供了保障。由此，杠杆法可以在已有的应用范围——抽象直观地表述行星轮与各动力总成、行星轮与行星轮之间的连接关系及动力学关系——的基础上，被更广泛地应用于复合式行星轮特点的讨论、EVT动态过程的表述、带有固定速比的EVT构型分析等问题上。 以杠杆法为主要研究方法，结合对实用构型进行必要性分析的思想，本文展开了对绪论中两种构型体系的研究。依据杠杆法的表述，可以直观地展现出每种构型体系的演变过程；对实用构型的结构进行必要性分析，能够揭示出构型的每个细节的设计（如行星轮排数的选择，模式切换的时机等）的理论依据，帮助我们更加准确地理解好构型的优势在哪，以及不可替代的原因。 在第三章对丰田系构型的分析中，THS构型作为单排单模构型的必要性首先被揭示出来：将六种输入分配型构型经由机械点位置的范围、电机转速转矩、电路线功率的比例等方面进行比较，得出THS构型综合性能最优的结论。接下来的对丰田系MG2增扭构型的研究，先提出增扭的可能方案，然后引入变量i（对于增扭效果的评价指标），表明各种备选方案的优劣。通过讨论丰田系两种增扭构型（共三种方案）的结构参数选择，分析并评价了各方案的侧重点。在此分析过程中，丰田系构型的发展脉络逐步清晰。 第四章对GM系构型的探究，所关注的主要是GM系双模构型的特点及必要性，以及固定速比的功能。本章两次实践了杠杆法的动态应用，并以第三章提出的机械点为切入点，挖掘出具有三个机械点的双模构型的高效性、双模构型选用三排行星轮的必要性等结论。随后研究的固定速比构型，展现出不同于普通双模构型的功能，但也有一些弱点，故更适合于全尺寸SUV等车型。由三排双模向固定速比的过渡成为了GM系构型的发展方向。 此外，本文对一些未被应用于实车的构型（如中汽研“混联+串联”构型、福特的FHS构型、Timken的双排双模构型）的合理性进行了评价；还提出了一些新的构型的设计思路(复合式行星轮与普通单排行星轮的互换等)。 【关键词】：混联式混合动力汽车 杠杆法 构型筛选 必要性分析 机械点
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-32
• 1.1 选题背景12-13
• 1.2 国外 EVT 构型发展现状13-16
• 1.2.1 丰田公司13-14
• 1.2.2 GM 公司14-15
• 1.2.3 其他公司15-16
• 1.3 国内 EVT 构型发展现状16-20
• 1.3.1 中国汽车技术研究中心16-17
• 1.3.2 上海交通大学17-19
• 1.3.3 重庆大学19-20
• 1.4 针对 EVT 构型的分析方法20-26
• 1.4.1 杠杆法20-22
• 1.4.2 D 矩阵法22-24
• 1.4.3 “分离因子”法24-26
• 1.5 选题意义及研究内容26-32
• 1.5.1 选题意义26-27
• 1.5.2 研究内容27-32
• 第2章 杠杆法应用原则探究及应用范围拓展32-46
• 2.1 杠杆法应用原则探究32-39
• 2.1.1 单排行星轮的杠杆法应用原则32-36
• 2.1.2 多排行星轮的杠杆法应用原则36-39
• 2.2 杠杆法应用范围拓展39-45
• 2.2.1 复合式行星轮39-40
• 2.2.2 杠杆法在 EVT 动态过程中的应用40-43
• 2.2.3 带有固定速比的 EVT 构型43-45
• 2.3 本章小结45-46
• 第3章 丰田系 EVT 构型分析46-62
• 3.1 THS 构型的筛选机理探究46-53
• 3.1.1 输入分配型构型讨论46-53
• 3.1.2 采用输入分配型构型的合理性分析53
• 3.2 THS+电机增扭构型53-58
• 3.2.1 MG2 增扭构型汇总54-55
• 3.2.2 评价增扭效果55
• 3.2.3 THS+MG2 增扭构型筛选机理55
• 3.2.4 THS+两档位 MG2 增扭构型档位的实现55-57
• 3.2.5 THS+两档位 MG2 增扭构型筛选机理57
• 3.2.6 丰田增扭构型综合分析57-58
• 3.3 其它相关构型58-60
• 3.3.1 中汽研 MG2 增扭构型58-59
• 3.3.2 FHS 构型59
• 3.3.3 中汽研“混联+串联”构型59
• 3.3.4 丰田“混联+串联”构型59-60
• 3.4 本章小结60-62
• 第4章 GM 系 EVT 构型分析62-76
• 4.1 Allison EP-40/50 构型63-68
• 4.1.1 两种模式的实现63-64
• 4.1.2 两种模式转速转矩特征分析64-65
• 4.1.3 双模高效性分析65-67
• 4.1.4 三排行星轮必要性分析67
• 4.1.5 前两排合并的原则分析67-68
• 4.2 Allison EP-40/50+4FG 构型68-71
• 4.2.1 固定速比的实现68-69
• 4.2.2 固定速比的功能分析69-71
• 4.2.3 固定速比的优缺点分析71
• 4.3 2MT70 构型71-72
• 4.4 其它相关构型72-74
• 4.4.1 GM 双排双模构型72-73
• 4.4.2 Timken 双排双模构型73-74
• 4.5 本章小结74-76
• 第5章 全文总结及展望76-80
• 5.1 全文总结76-77
• 5.2 论文研究成果77
• 5.3 研究展望77-80
• 参考文献80-85
• 作者简介85-86
• 致谢86

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