行星齿轮混合动力系统的效率讲解

行星齿轮混合动力系统的效率

学校，汉城，韩国汉城国立大学机械和航空航天工程于2005年9月26日收到的稿件，并接受修订后，于2006年6月5号出版。

摘要：行星齿轮的混合动力系统（PGHP ）被称为最有效的混合动力电动汽车的配置。该系统控制每个混合动力汽车的速度和转矩，以使它可以产生足够的输入和输出的速度。对该机制进行分析以了解关系之间的输入和输出速度。此外传输效率可表示为三个参数的基础上计算的净输入功率的功能。另外，由于能量转换损失，电动机和发电机起到决定性因素，。在市区行驶时间表，发动机的最佳操作的模拟能够获得，这个系统显示改善燃料中占2.2%.

关键词：混合动力电动汽车，行星齿轮，平行系列，传动效率。

1. 引言：

其中的各种动力系统的混合动力电动汽车。行星齿轮混合动力系统是最有名的，以其独特的配置和显著的特点著称。这种配置降低了传输损耗，并使车辆运行的zev 模式，因此燃油经济性显著改善<1,2>。丰田，星宿，欧宝等车，可以分为这种混合配置。这种类型的混合装置电源也称为混合动力平行系统。另一个术语被称为丰田的混合动力系统（THS ）, 丰田与普锐斯在1997年实现这种类型的配置。普锐斯在燃料经济性以及废料排放等方面表现出色，并在相应的主题性住户调查中一直被称为最有前途的配置。而混合动力电动汽车动力总成等装置需要安装设备如无级变速器，MT,AT ，行星齿轮混合动力系统使行星齿轮组合额外产生电机控制输入齿圈的速度和输入发动机转速。通过控制发电机的转速，行星齿轮控制系统可以将发动机所需要的操作点调整到高效率的区域。

下列的讨论主要集中在性能方面，行星齿轮混合动力系统的使用。然而，一旦行星齿轮混合动力系统是分析和等价转换为电控无极变速器等混合动力操作如动力辅助，积极充电，再生制动灯，可以另外考虑包括这些的影响。

2. 发电机转速控制分析

2.1：系统布荷

行星齿轮的混合动力系统装置动力总成如图，，它的三轴连接到载体，太阳齿轮，齿圈，载体上的轴连接到发动机可以作为输入轴，另一个输入轴连接到传动轴通过环形齿轮轴减少安全较低的车辆。

MG1图MG2图中描述的一代驱动电机。在很大程度上，该电机消耗电，驱动车辆，和发电机，吸收性机械动力发动机供电的电池或点机。然而，马达可作为发电机时，车辆减速时，发电机消耗电源时，气速度是否定的，在行星齿轮混合动力系统中，元素的车辆限制是在发动机运转所需要的速度下的，限速值的速度比获得如下：

发动机 5500 r/min

马达 6000 r/min

发电机−5500, 5500 r/min

2.2：速比系统

速比系统的行星齿轮混合动力系统为发电机转速提供输出轴的比率。下面的公式表示的制约关系的行星齿轮和速比的定义

Fig. 1行星齿轮混合动力系统的配置

Fig. 2 系统的运行速度比限制

为了表达上限和下限，作为一个功能齿圈的速度和速度比（SR ），发电机的转速必须限制可用的速度范围

通过更换wg 的同时，改变方程（2）, 在方程3中，上部的速比的下限可以得到，图2显示了最大和最小速度，方程3得到的比率，虚线和实线之间为最大和最小速度比的范围。在这个速度比下，功率从发动机传输只能通过平行的路径，可以通过简单的插入wg 在公式2中计算出边界速度比

在这里边界速度比在0.7222，当0,3846被用于行星齿轮发电机时，边界速比的价值是非常重要的，因为它是最低的速度比，该系统可以不使用电力运行的发电机

如果电力提供在负速度运行的发动机，速度比低于边界速比。

2.3：发动机转速控制范围

利用公式2和4，它是计算出发动机转速的的可控制范围，图3显示了最大和最小发动机的两个不同的传输速度，实线是行星齿轮控制系统。比较无极变速器，并用虚线绘制速度的控制范围。最终减速比不同，转速是用来代替齿圈的速度或无极变速器的输出速度的，齿轮比率如下：

行星齿轮R =30/78最终减少 3.93

WT 最小 0.443, 最大2.416最终减少

5.76

Fig. 3 可控的发动机转速范围

随着行星齿轮混合动力系统的运用，发电机可以运行一个较低的速度比，整个范围内的无极变速器与传统的车轴，此外，某车轴的速度，车轴可以操作的ZEV 模式，发动机停止和电机驱动，另一方面，发动机运行在一个较高的速度，限制使用发动机的峰值。这种驱动电源不足，可补充所使用的驱动电机和电动动能。有了这个特点，车辆的发动机工作在一个较低的转速区域，通常是高效率的区域《4》. 除了这个好处，许多元素，如活塞环，和阀门都可以修改，以提高发动机的效率，因为发动机并不需要高速运行。

3. 功率的传输效率系统

3.1:系统输出功率

由发动机和牵引电机产生动力的车辆。也就是说，由齿圈交付的权利可分为两个功率流：平行流和串行流。转矩在平行流直接从发动机转移。在串行流的扭矩转移到发动机或电池供应的电机

在本文件中，它被认为是没有电能储备装置和发电机功率完全由电机消耗。如果发动机消耗电力，电机提供动力，事实上，该行星齿轮动力系统作为一个传输方式，这些情况和一个真正的系统有所不同，除了从发电机的电流，需要数额较大的负载时，电流由电池辅助动力。然而，这种情况，对应于重负载的加速模式，通常情况下，权力的流入式或流出的电池是不在大多数行驶的因素里的《5》。另外估计，所有元素的议案是稳定状态，瞬态运动如转子和发动机曲轴的惯性忽略不计。考虑到惯性的相对大小这种假设不含降低有效性以下的分析。

3.1.1:正发电机转速

当发电机在一个积极的速度旋转产生电流。因此，电机消耗积极的动力和驱动范围，行星齿轮的扭矩系统如下

Fig. 3 可控的发动机转速范围

然后，两间电力流量，pr 和pm ，都表达如下

最后从系统的净输出功率可以得到

3.1.2:负发动机转速

当车辆需要的速度比小于边界速比的时候，发动机反向旋转，吸收的能量从电机产生。这种情况下的净输出功率可以得到如下