紧凑型混合动力汽车后轮驱动系统的开发

紧凑型混合动力汽车后轮驱动系统的开发

随着人们环境意识的提高，促进了混合动力汽车的使用。出于对环境的考虑，混合动力汽车多采用紧凑型设计，很少采用四轮驱动，致使混合动力汽车无法在海拔高度变化较大的城市中使用。对此，日本爱信精机公司与丰田汽车公司合作，开发了一个紧凑且高效的电动汽车后轮驱动系统。对该电动汽车后轮驱动系统特征进行了介绍。

常见的混合动力汽车采用前置前驱的布置方式，而开发的混合动力汽车后轮驱动系统需要对现有的汽车封装结构进行小幅度更改，同时其还应具有较高的紧凑性、较低的成本和较高的效率。为了满足上述要求，所设计的后轮驱动系统（包含一个异步电机、一个两轴齿轮传动机构）采用机油搅拌阻力抑制结构。异步电机能够在电机两端通电产生气隙旋转磁场，并与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩。与传统电机相比，异步电机具有效率高和质量轻的优势。所开发的电动汽车后轮驱动系统采用了异步电机，由于该异步电机不使用具有永久磁性的定子，而是采用分布式绕组定子，因此消除了混合动力汽车两轮驱动模式下异步电机产生的电能损耗，提高了后轮驱动系统的效率。采用两轴齿轮传动机构可以减小后轮驱动系统的体积，在该结构中异步电机转轴与差速轴置于同一轴线直接相连，并采用具有较高减速比的齿轮（考虑后轮驱动系统的纵向长度和异步电机允许的最大转速，将减速比设定为10.487）。采用两轴齿轮传动机构，不仅减少了零件数量和降低了机械加工成本，而且还实现了异步电机与传动机构的集成。采用机油搅拌阻力抑制结构是为了进一步提高能源效率。在怠速条件下，将机油油位维持在差速轴中心处，在降低机油搅拌损失的同时可方便汽车再起动时及时被润滑。在发动机驱动前轮、电机驱动后轮的四轮驱动模式下，将机油油位维持在异步电机转子的最低端，对电机和齿轮传动机构充分润滑。在发动机驱动前轮、电机不工作的两轮驱动模式下，将机油油位维持在差速轴最低位置，防止出现机油搅拌损失。基于雷克萨斯RX450h，利用有限元方法对该后轮驱动系统进行了仿真。仿真结果显示：所设计的后轮驱动系统能够与汽车原有结构兼容。在四轮驱动模式下，汽车的动力性得到了增强，与异步电机的功率有关，需要根据销售区域的地形特征进行选择。

Yasuaki Tahara et al.SAE 2016-01-1104.

编译：李臣