丰田最新款混合动力变速器（P810）结构特点介绍

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1.背景介绍

地球变暖、石油资源枯竭的担忧,作为应对CO2排放量削减和确保能源安全的举动在世界上越来越受到关注。以中国排放法规为例，国家生态环境保护部下发的《轻型汽车污染物排放限值及测量方法-中国第六阶段》简称“国6”，此标准a阶段于2020年7月1日正式实施，此标准b阶段于2023年7月1日正式实施。相比“国5”车辆来说，新的排放限值加严50%，特别是氮氧化物和PM颗粒限值；循环里程更长、加/减速工况更苛刻、高车速工况增多及变工况增多，所覆盖的运行工况更广；增加实际道路行驶排放RED测试，不仅要求在试验测试满足，还需要在正常驾驶工况也需要满足；加严蒸发排放控制要求；增加OBD控制要求等等。

另一方面，为了遵守最近更加严格的燃油经济性法规，世界各地对SUV的需求正在扩大。丰田已经开发了第四代混合动力汽车系列。本文介绍了包括新型汉兰达在内的中型SUV的新型电机。在实现比原电机更高的转矩和更高的输出的同时，对定子结构、磁路和冷却结构进行了改进，以达到降低损耗和减小尺寸的目的。

新款汉兰达

P810变速器剖切图

具体体现如下：

减少机械损耗，提高燃油经济性。
提升电动模式下的驱动力。
减小尺寸和质量，以便安装在TNGA-K平台上(与中型轿车相同)。
降低NV影响，提升客户体验。

以下主要介绍冷却系统及润滑系统及NVH解决方案。

2.结构介绍

P810的结构遵循了新一代丰田混合动力系统(THS)。其结构描述如下:与P610或P710的传动系统一致，均为四轴齿轮传动形态，由一个扭矩减震器、输入轴、动力分流装置、发电机、驱动电机，减速齿轮、差速器、壳体等零件组成。双轴电机结构和电机减速装置均采用平行轴齿轮布置。P810采用了新一代的THS结构，与P313相比，减少了25%的机械损失。与P313相比，P810在EV模式下虽然电机转矩降低了19%，但输出转矩增加了10%。这是通过提高36%的齿轮传动比和提高电机转速来实现的。这使得P810的质量比P313减少了6%。

P313&P810参数对比

剖切图对比

P313&P810电机尺寸及损失对比

3.冷却系统介绍

为了应对驱动电机高输出引起的发热量增加，P810采用了具备水冷和空冷两个热交换器的双系统冷却系统。

对于P313整箱，经整车散热器完成对MG1、MG2电机的冷却，而机械泵(MOP)不通过热交换器对MG2进行冷却。另一方面，P810采用MOP通过整车散热器冷却MGI和MG2电机，通过EOP通过热交换器冷却MG2的双系统冷却系统。

在以往的THS系统中，HV基本以MOP机械泵+飞溅润滑完成对电机、功率分流装置、齿轮等零件的润滑；而在PHV系统中，MOP+EOP+飞溅润滑完成特定零件的润滑；而现在所看到的系统在原有方案上，进行性能优化，扩大整箱的散热能力的增强。

通过将EOP布置位置的调整，缩短管路的长度，降低管路中的压力损失，保证压力及流量要求。

P313冷却回路

P810冷却回路

P313&P810热容量对比

P313冷却系统布置

810冷却系统布置

EOP布置位置下的压损

整箱热扩散能力示意图

4.电机定子介绍

在P810中,通过将发电机定子分布卷化,将发电机及电动机定子的卷线并列接线,实现高扭矩、高输出、小型.对低损耗有贡献。

分布式绕组已被证实不仅具有扭矩密度高、低谐波的优点，绕组和定子铁芯之间也具有较好的热传递特性。由于分布式绕组的线圈伸出定子槽的角度不同，导致线圈端部会集中式绕组要大。

集中式绕组和分布式绕组对应电机的有效长度及其应用场合

在将线圈端形状以几何率小径化的情况下,会发生与相邻线圈的干扰,因此,实施了将线圈曲部配置为 3d的复合弯曲。在复合弯曲中,控制弯曲型的间隙,抑制因被膜厚减少而引起的绝缘性恶化,结果避免了线圈的干扰,实现了小型化.另外,通过使线圈焊接电极小型化,可以在省空间进行焊接。

P810定子结构

线圈端部尺寸降低

到目前为止的第 4 代系列采用了将批量状态的偶数插槽和奇数插槽串联接线的 8 极 16 串联线圈构造。为了并行接线,将偶数槽和奇数槽线圈简单地并行化 (6 槽-6 槽接线),由于电气角角 30 度的转子相位差,产生电位差,在线圈内产生循环电流。通过循环电流导致转矩输出降低,交替连接偶数槽线圈和奇数槽线圈 (5 槽-7 槽接线) 由此,消除了转子相位的电位差,抑制了循环电流。

6slot-6slot Connection

5slot-7slot Connection

5.NVH优化

在工作状态下，驱动桥的主要振动源是轮齿接触位置，后盖对噪声辐射贡献较大。噪音从后盖传到车内有两种途径。其中一种途径是通过车身侧面构件和与后盖相连的左安装支架将振动传递到驾驶室。在第二种途径中，声音从后盖表面辐射到空气中。由于安装位置从后盖中心移开以减少跨桥长度，由于安装支架和后盖中心之间的反相位振动，存在安装振动和噪声辐射的担忧。因此，采取了几种不同的对策来降低NV。首先，对作为振动源的齿轮采取的对策。为了减小从齿轮到壳体的振动幅值，反从动齿轮法兰处有三个孔，减少刚度的同时保证强度。其次，后盖结构是振动传递途径，也是噪声辐射的重点，对其采取的应对措施如下。