Video在线视频

这一节我们介绍混合动力变速器

混合动力变速器出现得比较晚

从上世纪90年代末

以丰田推出的

普锐斯混合动力为典型代表

目前市场上的混合动力车型

越来越多

在这里头很多混合动力车型上

都推出了混合动力变速器

它的特点就是把电机

集成到齿轮变速机构中

并且和内燃机结合起来

可以实现多种工作模式

各家的混合动力系统方案

差异性较大

混合动力变速器的方案

也是多种多样

很多轿车上把混合动力变速器

跟主减速器和差速器

会集成在一起

这样就变成

叫混合动力变速驱动器

按照混合动力不同的电机

在传动系统中不同位置

混合动力变速器

也可以有P2型的

P3型的和PS型的

P2型的这种就是把电机

放在变速器的输入端位置

电机跟发动机之间

往往会有离合器

电机跟变速器之间看情况

有的带离合器有的也不带

这是一种混合动力变速器

P3型的是把驱动电机

放在变速器的

输出轴位置上构成的

像我们国家比亚迪的秦

有些混合动力

他们就采用了这种配备方式

PS就是功率分流型的

这一种是以丰田公司的

混合动力系统为典型代表

通用在它的沃蓝达

混合动力（汽车）里面

虽然（通用）公司把它名称称之为

里程延长器型的混合动力（汽车）

但实际从它（变速器）内部的

功率（传递）的工作过程来看

我认为可能更接近功率分流（型）的

这种（混合动力）变速器的方式

下面我们就以丰田的

混合动力系统为代表

来介绍一下混合动力变速器

因为自从上世纪90年代末

丰田推出混合动力系统以来

到2017年的1月份

这种混合动力系统

已经在全球全世界

销量累计达到1000万辆以上

用户用自己实际的驾驶（体验）

来证明了这种混合动力系统

是有效的 是成功的

我们这举的例子是以丰田

第三代的混合动力系统为例

在这个混合动力变速器（P410）里头

它利用了两对（实际指两套）行星齿轮机构

将两个电机和内燃机

巧妙的给它结合起来

在这里头所有的齿轮都是常啮合

它没有我们前面说的

AT里面的一些离合器

制动器和单向离合器

这样可以保证动力的传动

比较平顺

另外它齿轮的传动比是固定的

变速箱（在）车辆变速（时）

都是靠调节电机

和内燃机的转速来实现的

因此也常常称之为E-CVT

在这个混合动力变速器里头

它有两个行星齿轮机构

一个叫动力分配行星齿轮机构

这个动力分配行星机构的太阳轮

连的是一个电机叫MG1

丰田把它叫MG1

这个电机主要起到起动机

它用来起动发动机

或者是一个发电机的作用

（这套）行星齿轮机构的行星架

和发动机相连

它通过一个扭转减震器

跟发动机连在一起

它的齿圈实际上是有两个（作用）

一个是跟后面的中间轴齿轮（配合）

是驱动后面的主减速器

这是往传动链路下方走

是跟这些部件相连

同时在动力分配行星（齿轮）的齿圈上

还通过一套行星齿轮机构

跟MG2这个电机相连

MG2在混合动力系统中

它主要起的是驱动电机的作用

这套行星齿轮机构

叫减速行星齿轮机构

也就是说它是MG2的电机

驱动的是这套行星齿轮机构的太阳轮

然后把这个行星齿轮机构的行星架

给它固定

齿圈实际上是跟

刚才我们说的动力分配

这套行星齿轮机构的齿圈

是共用的

这样就形成了一个MG2

通过一套减速的行星齿轮

把它的扭距也传到共用的齿圈上

齿圈通过中间轴齿轮

传给后面的主减速器

最后把动力传递到车轮上去

它之所以增加一套减速行星齿轮

主要是通过减速比

可以让MG2的电机

扭距减小转速提升

这样可以有利于

减小它的体积和重量

第三代这套混合动力系统

它的传动系统的特点

整个这套动力系统特点是

它的发动机采用了

阿特金森循环的发动机

这种发动机

它的有效工作范围比较窄

但是在这个范围里面

它工作效率比较高

（由于）它窄的（工作）范围

其它顾及不到的范围

就由电机来提供辅助

在这里MG2主要是

作为驱动电机用

MG1主要是作为发电机

和起动机来使用

它重要的一个特点

是整套变速器里面

它没有换挡机构

结合它这个传动系统

我们用前面讲过的

矢量图的方法来对它进行分析

由于这个地方

是有两套行星齿轮机构

这两套行星齿轮机构

是共用齿圈的行星齿轮机构

因此我们把齿圈放在中间

两边分别是有两条

（表示）矢量的分布的（矢量）分析线

这个线一般是用垂直线

主要表示转速和转动的方向

垂直线的高度

代表它转速的大小

围绕这条水平线

往上是一个方向

往下是另外一个方向

这些垂直线之间的距离

就代表了它们齿轮的齿数比

在这个图里面

左边是一个动力分配（行星齿轮）机构

它的这套行星齿轮机构

最左边的这条垂直线

代表的是MG1这个电机

中间这个代表的是发动机

它是行星架

对右边这个行星齿轮机构来讲

太阳轮是跟MG2相连的

这个行星架是固定的

也就说右边这杠杆

它永远通过行星架这个零点

永远是围绕这一点上下的摆动

下面在这个图示里面

箭头表示扭矩的方向

红颜色对电机来讲表示耗电

这个蓝色表示发电

用这种图例方式来进行表示

（下面）我们就围绕典型的行驶工况

来对它的第三代混合动力系统

变速器的工作模式做一个分析

首先这个车是从静止起步

在起步的时候发动机是不工作的

只有MG2这个电机通过减速机构

把扭矩放大

通过齿圈驱动主减速器

只有MG2这个电机

是处于电动模式

这时候由于发动机不工作

因此它的转速是0

因此行星齿轮结构的约束

使得MG1也不工作

但是它是被动地旋转

所以整个车在这种情况下

它的驱动力

只由MG2这个电机来提供

这是一种纯电动的行驶方式

起步起来之后

车辆就要进入到缓加速阶段

在缓加速工况下

MG2仍然是作为一个电动机

来进行工作的

MG1是先进入到一种电动模式

起动发动机

把发动机给起动起来

你看在这个图里的发动机

对应这个线就是抬上去了

也就是说通过MG1

把发动机给起动起来

发动机一旦起动之后

发动机可以对外输出能量

这时候发动机输出的动力

一方面通过齿圈

去跟电机一起驱动车轮

另一方面还会带动MG1发电

看（动力系统）情况一方面发了电

可以给MG2使用

多余的电可以充到

高压的动力电池包里面去

因此这种情况下

车辆的驱动力就是由发动机

和MG2共同来提供

加速到一定速度之后

就会在一种轻负荷

和巡航速度下去行驶

这是比较理想的一种工况下

在这种工况下

主要的动力是靠发动机来提供

在这种时候MG2

可能会成为一个发电机

它成为发电机的选择

尽量使发动机这时候处于

它最有效的区域去工作

这时候甚至可以把MG1

作为一个电动模式

由它来调节发动机的工作范围

让它调节到最省油的区域去工作

因此这时候发动机是工作的

动力有可能在这种情况下

是由发动机和MG1来提供的

这时候MG2是作为一种

发电（机）的模式（来工作）

具体在行驶过程中

它这个策略还是比较灵活的

有可能是根据行驶情况的变化

MG2变成电动机

MG1也会变成发电机

反正一切的目的就是

根据车辆使用的不同的工况

为了使整个发动机

和整个动力系统效率最高的模式

来进行协调的分配这些发动机

和电机的工作的方式

和动力的大小

如果这个车在全力加速的时候

在这种情形下

电机（MG2）也是处于一种电动的模式

而且是处于一种很强的

发挥出它的最大功率的

这种电动的模式

这时候发动机也是在工作的

而且发动机也处于

比较大的负荷下

这时候的MG1

就作为一个发电模式

因为这个行星齿轮机构

如果发电机作为发电模式

才能够帮助（发动机）

通过（左边）行星齿轮机构

才能把动力

通过齿圈把它往下传递

因此在这种全力加速的情况下

全车车辆的驱动力

主要是由发动机和MG2来提供

当车辆在制动的时候

这时候发动机（通常）是关机的

发动机是不工作的

这时候的MG2

可能是会处于一种发电模式

但是这时候的发电

它不是用发动机来驱动它

它是靠车轮通过传动系统

反过来驱动MG2来发电

发的电就会充到高压电池包里面

这时候发动机是不工作的

但这时候MG1也是不工作

但是它会被被动的带动旋转

所以这时候车辆的制动力

制动力主要是由MG2

来提供部分制动力

剩下的制动力

由液压（制动）系统来提供

这个具体谁提供多少（制动力）

主要看制动强度

以及这时候车辆的技术状态

丰田这套混合动力系统

除了D挡制动之外

实际上还有B挡制动

在B挡制动的时候

它会把MG1会让它来工作

工作实际上就是由MG1拖着发动机

发动机我们知道（在停机时被反拖）

是一个很大的泵气损失

通过这个可以提供很强的

发动机的制动

所以在混动车上它有D挡制动

也有B挡制动

这个B挡制动

可以提供更大的辅助制动力

混合动力变速器

我们就介绍到这里