专用混动变速器DHT的定义介绍
许多附加混合动力变速器的一个问题是，没有办法获得额外的时间和成本涉及设计和开发的补偿。随着电动汽车数量的增加，其成本效益比日益恶化。然而，专用混合动力传动系统(DHT)的概念采用了一种集成的、系统的基础方法，以减少冗余，使混合动力驱动器更紧凑、更高效、更经济。
2016年4月底，德国联邦财政部长Wolfgang Schauble宣布，为纯电动汽车提供财政补贴，为插电式混合动力汽车提供财政补贴，条件是价格低于6万欧元。特斯拉很快在其公司博客中批评这一成本上限是“武断的”。一个更有说服力的理由是，制造价格实惠的电动汽车，而不是抱怨环境对德国制造商的影响同样巨大。然而，对于参与市场的每个人来说，这种困境可能在一段时间内还会继续。从长远来看，与许多燃料相比，电池的能量密度将保持在非常低的水平。充电基础设施很难在真正需要它的地区使用。而适合长途旅行的汽车电池重、充电时间长、成本高。液态或气态燃料在日常使用中提供了更大的范围和更大的自由度。这些燃料以碳中性形式存在可以通过可再生能源来生产。目前还不清楚为什么清洁燃料比具有同等存储密度的超级电池更难以实现。到目前为止，我们只在不允许本地排放的地区看到了纯电力驱动的真正好处，换句话说，在城市。在可预见的未来，在更远的距离上，电动汽车仍然效率低下。然而，到目前为止，还缺乏针对这一目的设计的高效、专用的解决方案。目前，插电式混合动力车包含昂贵的附加解决方案，而且大多数驾驶者不准备支付额外的费用。P2插电式混合动力由一个高性能电机、电力电子设备和电池组成的传统传动系统，而在其他领域没有降低系统的复杂性。这意味着更高的重量、包装问题的情况下、横向安装的解决方案和额外的成本没有补偿。在这里，一个高速电动机通过齿轮减速器连接到一个子变速箱，这意味着它非常紧凑和驱动器的长度保持不变。这种设计与传统的驱动系统兼容，但即使在插电式混合动力车允许有非常小的电动马达。相比之下，DHT已经远离了兼容的传输设计，并将紧凑的电动机与简化的传输架构相结合。电动机的作用越大，在变速器中需要的齿轮就越少，在所有传动类型中需要的齿轮传动比就越小。这样可以减少组件的数量、安装空间、重量，并最终降低成本。AVL的工程和技术动力系统执行副总裁Robert Fischer认为，只有当电动马达在混合动力驱动中发挥更突出的作用时，重量和成本带来的挑战才能得到解决。Fischer参与起草了新的DHT变速器类别(专用混合动力变速器)的定义，该定义去年被由Ferit Kucukay教授主持的CTI汽车变速器-HEV和EV驱动的咨询委员会采用。其定义如下:DHTs使用至少两种推进源:一台ICE和至少一台电动机。没有这两个源，它们就不能完全发挥作用。DHTs可以提供多种模式，例如串行，并行，功率分流无级变速器，全电动和直驱模式。这一定义对DHTs和平行式混合动力汽车做出了明确的区分。在平行混合动力汽车中，电动机是驱动系统的附加部件，由此带来的所有问题包括包装、安装位置和重量。DHT的定义是新的，但实际的想法不是。丰田自1997年起就在普锐斯上使用了Synergy Drive混合动力汽车，目前已售出约900万辆。在动力分流架构中，内燃机和两个电动马达被组合在一个行星齿轮组周围。雷克萨斯车型使用的是Ravigneaux gearset，除了动力分流模式外，还允许驱动电机采用另一个齿轮比。变速器在机械方面的设计很简单，但作为传动系统之间的“中间人”，它起着更为中心的作用。在某些情况下，重要的功能领域已经从硬件转移到了软件，这使得系统更加复杂。丰田目前正在销售第四代混合动力汽车普锐斯，这款车在许多领域都进行了改进。在这里，两个电机中的一个通过齿轮减速装置连接到行星齿轮组，因此无论行星齿轮组的设计如何，都可以减小它的尺寸。通过两个正齿轮的连接，可以在图片中看到，也可以把电动机一个放在另一个上面。这样可以缩短传输时间。从2017年初开始，第四代普锐斯将再次作为插电式混合动力车上市，纯电动行驶里程“超过50公里”，这是中国为插电式混合动力车提供补贴的水平并允许在城市中定期使用。丰田已经明确表示，它将专注于Mirai等用于长途旅行的燃料电池汽车。但是它比普锐斯要昂贵得多，普锐斯通过其他方式也可以在城市交通中零排放驾驶，而且对于远距离驾驶没有限制。另一款量产DHT的车型是通用汽车公司生产的Voltec II混合动力驱动，目前已上市销售，该车型被用于雪佛兰Volt和Malibu混合动力车型。新变速器与第一代变速器的不同之处在于，它的电动机功率密度更高，续航里程可达53英里。第二代的一个关键的新特点是使用两个行星齿轮组而不是一个，这允许更多的工作模式，包括一个高效率的电动模式与一个或两个电动机，两个eCVT模式和串行模式。此外，从内燃机的扭矩可以直接传递到车轮的速度高达110公里/小时，这将最大限度地减少转换损失。通用汽车变速器和电气化执行董事拉里·尼茨表示，Voltec II变速器的设计比传统的自动变速箱简单得多，尽管它的操作模式可供选择。它有两个行星齿轮组和两个离合器，而一个正常的自动变速器可能需要3或4个行星齿轮组和最少5个离合器。另一个第二代概念是未来混合动力从AVL，更习惯于描述为8模式混合，这是后继的7模式混合。来自阿夫尔的穆阿默*约尔加2016年5月在诺维(密歇根州)举行的美国CTI研讨会上报告了其开发和设计。在进一步降低AVL DHTs的成本、包装尺寸、重量和燃料消耗的过程中，8模式混合动力是下一个进化步骤。2013年推出的7模式混合动力采用了一个拉维诺齿轮组和一个行星齿轮组，并提供了七种工作模式:两种eCVT，两种电动和三种平行。相比之下，新款的8模式混合动力车只配备了一个Ravigneaux gearset和两个离合器和刹车。它有一个eCVT模式，两个齿轮传动比电动驾驶像它的前任和五个平行操作。8模式混合动力的电机产生45千瓦和发动机105千瓦。eCVT模式允许汽车离开，而不需要单独的启动元件，还提供了一个高效的充电功能，而汽车是在移动。五固定传动比可用于平行操作，结合休整和增压功能。在目前的形态下，8模式hybrid的尺寸只有352×580×421 mm (L×W×H)。在2016年美国CTI研讨会上，几个额外的概念和解决方案被介绍，这反映了人们对DHTs日益增长的兴趣。在他的演讲中，来自AVL的Klaus Kupper谈到了DHTs的好处和不同的设计。来自密歇根大学的Huei Peng介绍了一种用于商用车辆的四轮驱动动力分裂混合驱动系统。来自驱动系统设计的Shaun Mepham也考虑了四轮驱动DHTs和它们对不同类型车辆的适用性。来自电装(Denso)的Seiichiro Washino介绍了一款具有三种工作模式的DHT，来自GKN的Joe Palazzolo介绍了自2013年开始在三菱欧蓝德(Mitsubishi Outlander)批量生产的常见多模式变速器。DHT的定义还包括作为layshaft传输设计的体系结构。Getrag早在2011年就在ATZ中描述了一种样机，它结合了纯电动和串并联操作。这一概念的主要好处是，与动力分割系统相比，内燃机的功率输出范围更广，而且可以使用大量生产的双离合器变速箱的传动组件。此外，可以在没有依赖关系的情况下定义各个齿轮传动比，除非考虑到包的多种用途。然而，这样做的需要随着齿轮的数量而减少。在Getrag的解决方案中，电动机还通过齿轮减速装置连接，这意味着它的尺寸可以保持在最小。正如这里所描述的解决方案所示，DHT概念通过一种专用的、基于系统的方法，提供了许多设计更小、更有效和更经济的混合驱动的方法。DHT的机会主要取决于由电动机和内燃机组成的混合动力系统在多大程度上被长期接受，而不是被视为一种过渡技术。城市的无排放区将促进这类发展。其中一个挑战当然是复杂性的增加与非混合动力驱动相比，该系统的性能更优。然而，丰田多年来一直在证明，电动机和内燃机之间的互动是可控的。有趣的是，这款日本DHT目前在所有混合动力车中占有最大的市场份额。DHT是否会被其他OEM所采用，很大程度上取决于成本是否能像架构的规模那样得到降低。总结如下:DHT的额外好处主要来自于传输的简化和基于系统的开发方法，它消除了附加解决方案核心的冗余。随着混合动力汽车数量的增加，DHT从成本角度来看将变得越来越有吸引力。电动汽车的主要好处是减少了污染物的排放。从总体上看，内燃机不是必需的。DHT是一种逻辑解决方案的混合驱动器这使得在城镇里开车不排放废气，长途旅行成为可能。它能否成功将取决于未来的交通状况。城市的零排放区域可以把DHT变成一个通用的驾驶概念。它们还可能导致城市居民转向其他交通方式。但只要司机喜欢个性化的机动性，像DHT这样的更紧凑的混合动力驱动就有意义。本人也是通过资料的搜集整理，以及对知识的理解消化后，形成自己的阐述方式，将此篇文章奉献给大家，如本人在撰写的文章中，对某些知识有认识不足或有疏漏的地方，还请多多指正。全文完~
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首次发布时间：2023-06-14
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