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吉利和科力远的CHS混动系统 能比肩丰田?

2017-03-03 02:26:44

科力远 CHS 系统实际是来自于吉祥的技术,其首席技术官张彤也是来自吉祥。仔细研究公布的这套用于混动系统的动力分流装置,核心是1个拉威娜式的双排行星齿轮组,这样的结构在自动变速箱中应用10分广泛,丰田经典的 4AT 上就在使用,说起来其实不是甚么新鲜事物,关键是吉祥通过应用双排行星齿轮组,奇妙地规避了丰田的专利限制,同时也让该系统向本身的技术水平倾斜,扬长避短,实现非常接近丰田 THS 系统的性能。

先放个丰田 THS-II 系统示意图:

吉利和科力远的CHS混动系统 能够比肩丰田吗?

大家应当都比较熟习了,利用行星齿轮组的差速特性,把发动机、主机电和发机电3个转速进行耦合,由齿圈进行输出。上图是2代普锐斯的系统,3代系统为了进1步改良机电的输出特性,给主机电和齿圈之间加了1个行星齿轮组,以下图:

吉利和科力远的CHS混动系统 能够比肩丰田吗?

就是左侧的那个齿轮组,注意,由于这个行星齿轮组的行星架是固定在壳体上的,这只能算是1套减速齿轮,所以其实不是说 THS 变成了双排行星轮结构,同时,将齿圈与主减之间的带传动改成了齿轮传动。

由于有丰田 THS 专利限制,单排行星轮的方案行不通,大家只能想双排行星轮的办法,在检索吉祥专利的时候顺手看了1下其他如长安、长城这样厂商的专利,感觉大多是把传统自动变速箱内核挖出来然后把几个轴做组合,把原来的锁止离合器之类的全都保存下来了,系统比较复杂。

固然,吉祥也有这样的,下图是吉祥的另外一个专利:

吉利和科力远的CHS混动系统 能够比肩丰田吗?

吉祥的诉求比较明确:

1. 要把两个机电放到同侧,避免像丰田 THS 系统那样发机电(上图中 MG1)靠近发动机而影响工作温度,因此采取双排共用行星架的设计;

2. 下降对主机电的转速和转矩要求,因此通过齿比设计实现较为宽范围的传动比;

3. 尽量提高系统传动效力,因此加入了许多锁止离合器,比如可以将发动机转速和发机电转速直接相连。

可以看到,这样的系统,主要体现了吉祥对自己机电制造、控制和热管理方面的技术水平较弱的而做出针对性设计。

但是这样的系统离合器太多,控制较为复杂,同时发机电调速也比较局限。因此,吉祥才选择了目前看到的 CHS 系统作为终究的解决方案。(实际上 CHS 系统的专利申请要早于上面的这套系统,可以看出吉祥也是通过大量的选型比较以后才肯定下来的,而且,貌似也只有这套系统的专利发明人中有李书福(点击查看最新人物消息) ,可以说是吉祥内部比较满意和认可的方案)

下面就来简单说说这套系统,图片是自己在专利图上做了1些简单标注而来的,手拙还望见谅。

CHS 系统相比之前的系统做了大幅简化,核心变成了1个拉威娜双排行星齿轮系。下图可能比较直观,1、2 是太阳轮,4、5 是分别与 2、1 啮合的行星轮,4 和 5 共用1套行星架,而 4 是1个长齿轮,又与 5 啮合,5 再与外面的齿圈啮合,所以 4 是不直接与齿圈啮合的。

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因而系统就变成了下图这样,发动机输出到行星架,蓝色的是主机电,与大太阳轮相连,红色的辅助机电(主要起发电和调速作用)与小太阳轮相连。主机电与长行星齿轮啮合,辅助机电与短行星齿轮啮合。这样,这个系统与丰田 THS 最大的区分就是主机电通太长行星齿轮-行星架直接与发动机转速耦合了,长行星齿轮就充当了上面说到 3 代普锐斯中加入的减速行星齿轮组,同时由于与发动机转速耦合取得额外的速比,希望取得比较宽范围传动比而下降主机电制造要求的目的就到达了。这样1来,撇开蓝色的长行星齿轮不看,剩下的另外1排行星齿轮组是否是就基本上可以当做 THS 的那个单排行星齿轮系统来看了?只不过主机电的转速是经过了耦合再传递到齿圈上去的。

除此以外,这套系统还是保存了两个锁止离合器,1个用来锁止发动机,避免在发动机曲轴的倒转,下降纯电驱动时的控制负责度,另外一个用来锁止辅助机电,避免辅助机电工作在零转速附近的低效力状态。相比于丰田 THS 系统,两个锁止离合器的作用其实主要是为了下降调速控制中的复杂度,这也是吉祥希望避开的技术弱项。

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几个工作模式以下

1. 起步:

起步时直接将发动机锁止,由主机电进行输出,完全就是1台纯电动车。这样,如果未来系统用于插电混动,增大机电,也比较容易适配。

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2. 混动行驶

当超过1定车速后,由于辅助机电到达较高转速,发动机启动进行调速,同时将动力分流用于动力输出和充电(或辅助机电调速)。

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3. 混动巡航

在高速巡航状态下,当辅助机电工作在零转速附近时,直接将辅助机电锁止,以提高传动效力。

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4. 制动回收

当减速或下坡时,车轮的转动带动轮系,通过两个机电为电池充电。

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因而可知,吉祥经太长时间选型下来的这套 CHS 系统,实际上并没有特别的创新的地方,只是用双排行星齿轮的方式,在绕开丰田专利的情况下,实现了与丰田 THS 系统10分接近的结构和工作模式,同时还有益于规避吉祥自己的技术弱项。

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