消费电子 2 0 1 3年 4月下

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双模式机电复合传动方案设计与特性对比分析 刘莹

(保定创锐泵业有限公司，河北保定 0 7 1 0 5 1 ) 摘要：本文通过对双模式节点复合传动进行简单的概述，并提出了四种不同的传动方案，并对这四种不同传动方案速度特性、矩阵特性、功率特性进行对比分析，以为双模式机电复合传动特性优化提供重要依据，促进双模 式机电复合传动系统的发展。 关键词：双模式机电；复合传动；方案设计；特性对比

中图分类号： U 4 6 3 . 2 一

文献标识码： A

文章编号：1 6 7 4 - 7 7 1 2( 2 0 1 3 ) 0 8 - 0 1 6 7 - 0 1 行速度均不同。主要是因为传动模式 1中的电动机 B和输出系统连接，导致电动机 B的转速低于电动机 A,电动机转速特性未能得到充分发挥。在行星形式相同情况下，传动模式 2电动机在传动方案 2中转速较小，传动方案 3中的转速较大。传动模式 2在传动方案 3和传动方案 4中有一个对应的机械点，此时电动机 B的转速位于 0,电力功率也位于 0,电力分流未出现任何损失现象，功率能够满足机械传递，且传递效率相对较高。 。 (二)转矩特性对比。当双模式机电复合传动系统处于均速运行状态时，可忽略摩擦力，这是传动行星排转速矩阵关系式为 W : W : T j= 1: k:一( 1+ k )。其中 R代表太阳轮的转速矩阵，T 代表齿圈的转速矩阵， 代表行星架的转速矩阵。在传动模式 1和传动模式 2中，将输入转速矩阵 T 及输出转速矩阵T 0假设为自变量，即可得到电动机 A和电动机 B转速矩阵 T 和T ,运算公式为：

前言近年来，随着机电复合传动系统不断优化和发展，在车辆行业得到了广泛的应用，有效的降低能源消耗率，减少对环境的污染，是一种节能减排的方法。双模式机电复合传动主要在行星排相关机构作用下，将两个电机相连接，并在发动机基本 、

参数不变前提下，对其行星机构内的构件进行交替切换，以使电机转速发生改变，并呈连续性变化状态，以满足车辆对传动 系统的需求。 二、双模式机电复合传动设计方案 (一)传动模式设计。双模式机电复合传动系统主要由电动机和

发动机两个电机组成，并利用电动机来调整速度，并使传动转速呈出无极变化状态。双模式机电复合传动有两个模式，模式 l主要当 z在输出转速不断提高状态下，电动机 B

的转速将不断提高，而电动机 A转速 n A则慢慢降低。模式 2 主要是当 c在输出转速不断提高状态下，电动机 A的转速将不断提高，而电动机 B转速 n B则慢慢降低。 (二)速度特性设计。传动模式的切换点主要是指电动机转速时产生的拐点，其能够控制元件作用下，转换传动模式。 当双模式机电复合传动系统的电力输出处于稳定状态时，可以对其传动速度关系进行假设。当传动系统输出转速，即 a, c有所提高时，传动系统内部电动机的转速能够与行星排转速相复合。传动模式 1电动机 B产生的转速 n B主要随着 a、b、d发生改变，而电动机 A产生的转速 n A,则呈现四种不同的速度关系，即 e、g、h关系；e、g、j关系；f、g、h关系；f、g、 j关系。 (三)四种传动方案。通过对双模式机电复合传动模式及速度关系进行分析，可获得两种不同的行星排输入形式和行星

I]:砌 (三 )功率特性对比。在输出功率相同时，不同传动方案的两种传动模式电力功率存在较大差异。例如，传动方案 1 的传动模式 1电力功率明显大于传动模式 2。因此在传动系统设计中，要避免电动机在传动模式 2中的电力功率相差较大， 以提高双模式机电复合传动系统电力功率的密度。传动方案 1 和传动方案 2的两个传动模式中电动功率差异性较小，传动方案 4中的传动模式电力功率相对较小，但是其转速范围相对较小，对电力功率影响也相对较小。传动方案 3中的传动模式 1 与传动模式 2的电力功率差异较大。当车速达到最高值时，电动机电力功率相对较大，但是大部分电力功率主要消耗于系统内部。因此，传动方案 3不适合应用于双模式机电复合传动系统。为了明确双模式机电复合传动系统四种不同传动方案的电力功率，在明确电力分流功率情况下，可算出电力功率在电动机中的利用率。电力分流功率主要是指传动系统发动功率和电动机功率之间的比值。当双模式机电复合传动系统未增加任何输入能量下，电力分流功率运算公式为：

输出形式。在两种不同的行星排输入形式和行星输出形式作用 下，双模式机电复合传

动系统可形成四种不同的传动方案。传动模式 1中的电动机 B与行星输出形式相连接，这时第二排行星排输出形式处于空转状态。传动模式 1行星形式主要依据行星输出形式来确定的，这时即可得到传动模式 1和传动模式 2 简化图。然后在输出系统与电动机 B间添加一个离合器，即可得到双模式机电复合传动简化图。 三、双模式机电复合传动特性对比 (一 )速度特性对比 1 .控制关系。双模式机电复合传动系统四种设计方案控制关系主要表现为：( 1 )传动模式 1。制动器 z呈接合状态、离合器 c 1呈接合状态，离合器 c 2呈分离状态。 ( 2 )传动模式 2。 制动器 z呈接合状态、离合器 c 1呈分离状态，离合器 C 2呈接合状态。 2 .转速关系。由于双模式机电复合传动系统行星排构件间速度关系式为 n + k n q= ( 1+ k ) n ,因此只要将行星输入形式转速 n ,行星输出形式转速 n。假设为自变量，电动机 A转速 n A, 电 B动机转速 n B假设为因变量，即可得到电动机 A和电动机 B之间转速关系式为：

_ l l 四、结语

本文在两种不同传动模式和速度特性设计的基础上，提出了双模式机电复合传动系统四种不同的传动方案。通过对四种传动方案速度特性、转矩特性、功率特性进行对比分析，并在满足车辆节能减排的前提下，选出传动速率较高，转速矩阵关系良好，电力功率利用率较大的传动方案，为双模式机电复合传动系统实现与优化提供重要依据。 参考文献： [ 1】李宏才，闫清东，王伟达，明波.双模式机电复合传动特性 m.机械设计与研究， 2 0 1 1, 1 2 ( 3 ): 8 9— 9 O . f 2] 2 -:伟达，项昌乐，韩立金，马越，刘辉 .机电复合传动系统综合控制策略[ I 1 .机械工程学报， 2 0 1 1, 2 3 ( 2 0 ): 6 5— 6 7 . 3 .对比结果。在这四种传动方案中，每个方案速度特性均【 3 1项昌乐，韩立金，刘辉，李宏才.混联混合动力车辆功率分与转速矩阵相复合，但是这四种传动方案行车速度计电动机运流耦合机构挎胜分析『 1 1 _汽车工程， 2 0 1 0, 3 4 ( 3 ): 6 5— 6 6 .

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