基于系统效率最优的多模混合动力系统构型选择及匹配设计研究

邹玉凤

摘 要：随着中国政府对车辆油耗限值的要求越来越低，2020年达到5L/100km，2025年达到4L/100km，因此越来越多的中国OEM开始研发高节油率的混合动力系统。这其中，以丰田、通用为代表的具备功率分流功能的混动系统引起了越来越多的关注。但丰田的混动系统在发动机工作时只能以功率分流的形式工作，不具备发动机直接驱动功能，因此在高速行驶时整车的油耗水平偏高，而通用的双模混动系统虽然在全车速下都具备较好的油耗水平，但因其采用双排行星排、4个离合器及制动器，导致系统的成本较高。本文试图基于系统效率最优、在考虑成本的前提下，设计一种多模式混合动力系统，在保证系统成本的前提下，实现高的节油率。

关键词：多模混合;优化;油耗最低

1 功率分流系统的效率分析

行星排是功率分流系统中的关键零部件。其包括：太阳轮、行星架及齿圈。图1 为行星排的杠杆图分析。

设定行星排的特征参数为2，电机的效率为98%，则根据以上7式可以得到动力系统的转速比与系统效率的曲线，动力系统各部件转速与速比的曲线。当速比为1.5时，动力系统具有最高的效率，此时的发电机EM1的转速为0，驱动电机EM2的转速为0，即此时动力系统中无电功率的传递。当速比由0逐渐增大到1.5时，系统的效率逐渐提升，但在速比超过1.5之后，系统的效率逐渐降低，这就意味着如果发动机的转速固定在一个设定的转速下，随着车速的提高，系统的效率先增加，当超过机械点时，系统的效率会下降，且下降的幅度远大于机械点之前上升的幅度。……