首先介绍主动变速箱的内部状态。其中包括“没有动力传输”的状态、2个ECVT模式和4个固定的基本挡位。然后将这些内部状态分配给从驾驶员角度出发的相应挡位。 下面将借助一个变速箱结构示意图来对这些状态进行说明。通过图4-7可以轻松将变速箱结构元件和实际部件联系起来。
(1)ECVT模式具有可变传动比的第一种模式(ECVT1模式)用于较低车速和最大牵引力。处于该模式时可通过以下方式驱动车辆:仅通过电动机B(图4-8);仅通过发动机;通过电动机B和发动机(图4-9)。
使用发动机驱动时的传动比可通过下式计算。
i=发动机转速/变速箱输出轴转速该传动比可从无穷大至1.8。无穷大表示发动机可以运转,而变速箱输出轴保持静止状态。因此可以像带有液力变矩器时一样起步。可以通过控制两个电动机的转速来调节该传动比,电动机A
转速越高,该传动比越大。电动机B以约为4的传动比与变速箱输出轴相连。
为了实现ECVT1模式,在主动变速箱内只有片式离合器1接合,其他片式离合器均断开。以纯电动方式行驶时,电动机A运转时不会产生任何负荷,而电动机B则正相反。这样可使变速箱输入轴及发动机保持静止状态。
采用发动机和电动机B混合驱动方式时,发动机功率分为两个部分,也可以说发动机的功率“分支”。这就是“功率分支式混合动力”术语的来源。包括两部分:机械部分,直接用于驱动车辆;电气部分,因为电动机A作为发电机使用并产生电量。
发电机产生的电能可以部分或完全存储在高电压蓄电池内。电动机B吸收电能。电能完全或部分来自电动机A或高电压蓄电池。
各能量的大小取决于很多因素,这些能量由混合动力主控控制单元随时重新计算和调节。
ECVT1模式的特点在于,除发动机机械驱动路径外还有电动驱动路径。使用电动驱动路径时,发动机借助一个发电机产生电能,这些电能完全或部分通过一个电动机用于驱动车辆。这种电动驱动路径的布置方式与串联混合动力驱动装置相同。如果考虑到能量流的总量,则电动驱动装置可以为发动机提供支持。在这种模式下也可以为高电压蓄电池充电。但是发动机必须提供更大功率且消耗更多燃油。如果这样可以提高发动机效率,则混合动力运行策略主要负责实现这种所谓的“负荷点提高”,例如满负荷时效率高于部分负荷。通过这种方式存储的能量用于相对较小的额外能量损耗,例如可以重新用于以纯电动方式行驶。
(2)ECVT2模式与第一种模式相反,第二种ECVT模式设计用于较高车速。在ECVT2模式下,既可以纯电动方式行驶,也可启动发动机行驶。发动机的传动比可在0.723~1.8的范围内调节。
与ECVT1模式相同,电动机转速在此也用作控制参数。根据具体数值可以看出传动比较ECVT1模式更小,因此适于较高
车速,但电动机的传动比也更小,亦即它的有效转速范围向更高速度推移。电动机可以为发动机提供支持或用于为高电压蓄电池充电。与第一种ECVT模式相似,通常一个电动机吸收电能(在此为电动机A),另一个电动机发出电能(在此为电动机B)。在ECVT2模式下片式离合器2接合,其他片式离合器均断开,如图4-10所示。
在第二种ECVT模式下也可以通过控制电量流(考虑到总量)使高电压蓄电池充电(发动机负荷点提高)或放电(为发动机提供支持)。运行策略会在考虑最佳总效率的同时调节相应能量流。
(3)固定的基本挡位与两个ECVT模式不同,对于主动变速箱固定的基本挡位而言,变速箱输入轴与变速箱输出轴间的传动比固定不变。因此发动机转速变化时,车速也会发生相应程度的改变。
只有当发动机不在最佳效率范围内时,该固定传动比才会体现出不利的一面。但在需要发动机高转矩的情况下,运行策略仍会选择这些范围。相对于ECVT模式而言,固定挡位的优势在于取消了电动驱动装置内的双重能量转换。因为通过一个电动机产生电能并通过另一个电动机使用电能也会造成相应损失。处于所有固定的基本挡位时(除基本挡位4外),电动机均可以:无负荷旋转;作为电动机驱动,从而为发动机提供支持;作为发电机驱动,从而为
高电压蓄电池充电。
例外:处于固定的基本挡位4时,电动机B静止不动,因此只有电动机A可以灵活使用。
以发电机方式运行特别适用于滑行阶段或车辆减速时,从而将动能转化为电能并存储到高电压蓄电池内。如果忽略固定基本挡位的不同传动比,那么主动变速箱的工作状态就好像电动机和发动机安装在同一根轴上一样。这种布置方式与并联混合动力驱动装置完全一样。
在主动变速箱内通过接合两个片式离合器可以实现所有固定基本挡位,如图4-11~图4-14所示。
表4-1展示了4个固定基本挡位的主要特点。
(4)没有动力传输由于在发动机与主动变速箱之间没有中央离合器,主动变速箱必须提供一种在变速箱输入轴与变速箱输出轴之间没有动力传输的状态。这样可确保在发动机自由转动的同时车辆不会移动。相反也可以确保在车轮自由滚动的同时发动机不会输出或吸收转矩。
没有动力传输的状态通过断开所有片式离合器来实现。发动机运转时电动机也随之运转,此时电动机不产生任何负荷,既不作为发电机也不作为电动机驱动。发动机转速超过4000r/min时,电动机就会达到超过自身设计要求的过高转速,因此在这种变速箱状态下会通过电子限速使发动机转速低于4000r/min。
