双模式机电复合传动方案与特性对比

【摘要】介绍了双模式电动复合传动的主要工作原理以及系统的结构模式，对该系统的转速关系特性进行了详细的分析，并指出了通过调节电机的转速来不断优化发动机的工作特点。对双模式机电复合转动系统的功率特性、电力的相对分流功率进行了研究。在进行双模式机电复合传动方案的选择过程中，工作人员需要结合电力的分流功率、电机的磁比、系统应用背景等综合因素。

【关键词】双模式，机电复合传动方案，特性，对比

机电复合转动系统的主要作用是解决能源消耗、环境污染等众多问题。双模式机电复合传动主要是利用多个电机机构连接在一起，在输入不便的前提之下，工作人员通过对构建模式的切换，不断改变电机的状态，以满足车辆的需要。当电机转动趋势进行变化的时候，我们称之为对这种工作模式的转换。双模式机电复合转动的主要目的就是为了能够适应新的节能要求而产生的。通过与发动机的相协调，双模式机电复合传动能够达到最节省能源的效果。下面本文对双模式复合传动方案的选择和特性進行对比。

1.双模式机电复合传动方案

双模式机电复合传动系统的工作模式主要以图1所示，由电机A和电机B组成、由离合器C、D以及输入和输出部分组成。发动机通过连接第一排的输入以及离合器C、D的组合，从而实现两个驱动装置模式的控制。当两个操纵原件进行分离的时候，机电系统主要是复合传动工作模式。另外，当系统处于电力无级传动模式的时候，特定的输出、发动机和电机的组合也会有所不同。针对这种现象，工作人员可以通过改变电机和发动机的转速，实现机电的功率分流然后再汇流的形式。

2.速度特征的分析

下面本文通过对机电传动速度进行分析。

关于简单行星排速度的关系如下：n1+knq=（1+k）nj 。在这条公式当中，n1主要指的是太阳轮的转速。nq主要指的是齿圈的运转速度；nj主要指的是行星架的运转速度；k是一个基本参数。

当离合器C相结合、离合器D分离，是机电转动分离的一个重要模式。在这个模式之下，通过对行星排列转速关系，可以得到电机A、B的转速。且该公式的初次模式条件为na<0；nb=0.由此看来，电动机B只能够与行星架进行连接，输入i和电动机A与太阳轮以及齿圈进行连接。

除了上述的模式之外，还具有第二种模式。第二种模式主要是电动机A、B两者的转速关系呈正比关系，且nB>0；nA<0。随着输出的速度增加，电动机A的转速不断下降，由于行星排的作用，导致了电动机A的转速变化发生了改变。由此可见，电动机A主要是跟齿圈和太阳轮相连接，行星架被有所制动。

结合双模式复合转动的相关特点。该双模式复合传行星排的第1、2排运行模式如图一和图二所显示：

图一

图二

3.转矩的功率特性分析

传动机构匀速运转，简单行星排的力矩关系如下：Ti：Tq：Tj=1：k（1+k）。其中，Ti为太阳轮转矩，Tq是齿圈转矩，Tj是行星架的转矩。

根据转矩的关系表明，在第一模式之下，电机A的转矩和输入转矩之间具有一定的关系，输出转矩主要是由电机B转矩以及输入转矩之间的比例变化之后，通过叠加而形成的。另外，在第二模式之下，输出转矩主要是电机A的转矩和输入转矩之间的比例变化之后，通过叠加而形成的。

根据图三可以看出，第一模式之内的电机A发电，然后电机B进行电动。第二模式则相反，电机B进行发电，然后电机A进行电动。另外，在这两个模式当中，系统的功率比较大，这样很容易导致电机的过分发热。因此，设计人员在进行方案设计的时候异性要进行综合性考虑，尽可能降低电力分流功率。

图三

关于2个模式的转矩关系主要见表1，绘制转矩关系主要由图三所显示。下

面进行介绍。

表1：

图四：

从图中可以理解到，在输出功率的情况之下，不同方案模式之间的电力功率相差非常大。方案一第一模式的电力功率要比第2模式的电力功率要大。而在机电复合传动系统当中，设计人员在设计的过程中尽量要让两个模式内的电动机功率不要相差过大。将功率的差距控制在一定的范围之内，能够有效提高系统功率的密度。方案一和方案二在两个模式内的电动机功率相差不大，方案四和方案一的电力功率比较小，然而，第一模式的切换点并不是车辆经常用到的车速，因此对于车辆电动机的功率影响范围较小。另外，方案3的第一模式和第二模式的电动机功率相差较大。因此车辆行驶达到最高速度的时候，车辆电机的功率也就变大。根据这种情况来看，方案三并不符合双模式机电复合传动方案的设计。

电力功率的利用率主要可以通过电力分流功率进行分析，电力相对分流功率值指的就是电动机功率和发动机功率的壁纸。电力相对分流功率的公式为：

对于方案的选择方法，除了要考虑两个模式的功率利用率之外，设计人员还必须要对方案的结构布置、系统的背景、电动机的功率、机器的冷却方式等各种情况进行考虑。通过综合的考虑，选择合适的方案。

结束语

通过上述的分析，解释了双模式电机复合传动工作的相关原理，利用行星与三元件之间的转速关系，结合车载电动机的相关工作特点，针对折线式双模式机电复合传动的速度特点，给予速度特性，提出了关于双模式电机复合传动方案的设计。

本文设计了4中双模式机电无级传动系统方案。并且对这4种模式进行了速度、转矩、功率特性等一系列试验和分析。除此之外，在进行方案的选择过程中，要考虑机电设置的转速关系、转矩关系是否能够满足车辆的需求。

参考文献

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