緊湊型混合動力汽車后輪驅動系統的開發

緊湊型混合動力汽車后輪驅動系統的開發

隨著人們環境意識的提高，促進了混合動力汽車的使用。出于對環境的考慮，混合動力汽車多采用緊湊型設計，很少采用四輪驅動，致使混合動力汽車無法在海拔高度變化較大的城市中使用。對此，日本愛信精機公司與豐田汽車公司合作，開發了一個緊湊且高效的電動汽車后輪驅動系統。對該電動汽車后輪驅動系統特征進行了介紹。

常見的混合動力汽車采用前置前驅的布置方式，而開發的混合動力汽車后輪驅動系統需要對現有的汽車封裝結構進行小幅度更改，同時其還應具有較高的緊湊性、較低的成本和較高的效率。為了滿足上述要求，所設計的后輪驅動系統（包含一個異步電機、一個兩軸齒輪傳動機構）采用機油攪拌阻力抑制結構。異步電機能夠在電機兩端通電產生氣隙旋轉磁場，并與轉子繞組感應電流相互作用產生電磁轉矩。與傳統電機相比，異步電機具有效率高和質量輕的優勢。所開發的電動汽車后輪驅動系統采用了異步電機，由于該異步電機不使用具有永久磁性的定子，而是采用分布式繞組定子，因此消除了混合動力汽車兩輪驅動模式下異步電機產生的電能損耗，提高了后輪驅動系統的效率。采用兩軸齒輪傳動機構可以減小后輪驅動系統的體積，在該結構中異步電機轉軸與差速軸置于同一軸線直接相連，并采用具有較高減速比的齒輪（考慮后輪驅動系統的縱向長度和異步電機允許的最大轉速，將減速比設定為10.487）。采用兩軸齒輪傳動機構，不僅減少了零件數量和降低了機械加工成本，而且還實現了異步電機與傳動機構的集成。采用機油攪拌阻力抑制結構是為了進一步提高能源效率。在怠速條件下，將機油油位維持在差速軸中心處，在降低機油攪拌損失的同時可方便汽車再起動時及時被潤滑。在發動機驅動前輪、電機驅動后輪的四輪驅動模式下，將機油油位維持在異步電機轉子的最低端，對電機和齒輪傳動機構充分潤滑。在發動機驅動前輪、電機不工作的兩輪驅動模式下，將機油油位維持在差速軸最低位置，防止出現機油攪拌損失。基于雷克薩斯RX450h，利用有限元方法對該后輪驅動系統進行了仿真。仿真結果顯示：所設計的后輪驅動系統能夠與汽車原有結構兼容。在四輪驅動模式下，汽車的動力性得到了增強，與異步電機的功率有關，需要根據銷售區域的地形特征進行選擇。

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

編譯：李臣