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豐田在2019年4月紐約國際車展上發(fā)布了中型SUV Hilander(漢蘭達(dá))新車型（美國版）的混合動(dòng)力車，并從2020年2月起上市，該車型搭載新開發(fā)的混合動(dòng)力變速驅(qū)動(dòng)橋（P810）。
新型混合動(dòng)力變速驅(qū)動(dòng)橋簡(jiǎn)介 ?
新款Hilander搭載的用于中型SUV的新型混合動(dòng)力變速驅(qū)動(dòng)橋(P810)采用多軸配置電機(jī)的平行齒輪式減速機(jī)構(gòu)及用于加強(qiáng)冷卻性能的雙冷卻系統(tǒng)等，相對(duì)于2015年上市的Hilander搭載的HV變速驅(qū)動(dòng)橋(P313)，機(jī)械損失減少25%，長(zhǎng)度減少8%，重量減少6%，實(shí)現(xiàn)小型輕量化。
傳統(tǒng)的HV變速驅(qū)動(dòng)橋(P313)中，發(fā)電機(jī)與電機(jī)為同軸配置，且電機(jī)減速機(jī)構(gòu)為行星式，而新型HV變速驅(qū)動(dòng)橋(P810)則與第4代HV系列相同，采取電機(jī)與發(fā)電機(jī)配置于平行軸的結(jié)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)的減速機(jī)構(gòu)也是采用平行齒輪方式的多軸機(jī)構(gòu)，電機(jī)與發(fā)電機(jī)配置于不同的軸，縮短了變速驅(qū)動(dòng)橋的軸長(zhǎng)。此外，采取平行齒輪式后，還擴(kuò)大了減速比范圍，將減速比從2.478擴(kuò)大至2.882，而電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速從12300rpm擴(kuò)大至17500rpm。最大扭矩從335Nm減少至270Nm，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的小型化，同時(shí)EV行駛時(shí)的輸出扭矩提高了10%。
在電機(jī)和發(fā)電機(jī)方面，相比第4代HV系列，改善了定子結(jié)構(gòu)、磁路、冷卻結(jié)構(gòu)等，實(shí)現(xiàn)大扭矩和大功率的同時(shí)，在5cycle模式下，還減少了21%以上的損耗，電機(jī)尺寸也縮小了27%，使得輸出功率密度提高49%。分段導(dǎo)線的繞組線(SC分布繞組)與第4代HV系列的其他電機(jī)相同，但為了提高輸出功率，首次將繞組線的連接從串聯(lián)更改為并聯(lián)，同時(shí)冷卻方式也采取雙系統(tǒng)，滿足大扭矩、大功率的需求。此外，發(fā)電機(jī)方面，不是第3代、第4代HV系列采用的集中繞組，而是SC分布繞組。
電機(jī)冷卻結(jié)構(gòu) ?
圖 傳統(tǒng)型(P313)的冷卻系統(tǒng)圖
圖?新型(P810)的冷卻系統(tǒng)圖
(出處：豐田汽車技術(shù)會(huì)?2020年春季大會(huì)學(xué)術(shù)演講會(huì)演講稿)?
圖 雙油冷系統(tǒng)的散熱效果范圍
電機(jī)內(nèi)部冷卻機(jī)油的流向
(出處：豐田汽車技術(shù)會(huì)?2020年春季大會(huì)學(xué)術(shù)演講會(huì)演講稿)
冷卻系統(tǒng)的配套技術(shù) ?
圖 新型變速驅(qū)動(dòng)橋（T/A）的配套圖
圖 新型T/A內(nèi)部的冷卻管路的模式圖
(出處：豐田汽車技術(shù)會(huì)?2020年春季大會(huì)學(xué)術(shù)演講會(huì)演講稿)
發(fā)電機(jī)的分段導(dǎo)線繞組 ?
豐田的混合動(dòng)力車搭載的電動(dòng)動(dòng)力總成系統(tǒng)THS、THSⅡ的發(fā)電機(jī)(MG1)定子的第1代與第2代采用插入式的分布繞組，第3代與第4代采用集中繞組，此次的新系統(tǒng)則采用SC分布繞組。
集中繞組的電機(jī)產(chǎn)生的扭矩主要由轉(zhuǎn)子磁鐵產(chǎn)生的磁鐵扭矩為主，而分布繞組轉(zhuǎn)子磁鐵以外的磁路產(chǎn)生的磁阻扭矩的比例擴(kuò)大，因此在抑制感應(yīng)電壓的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了大功率和高效率的發(fā)電機(jī)。
電機(jī)和發(fā)電機(jī)的并聯(lián) ?
新型HV變速驅(qū)動(dòng)橋（P810）的電機(jī)、發(fā)電機(jī)的定子繞組線與第4代HV系列的其他電機(jī)一樣，采用SC式分布繞組，但由于扭矩和輸出功率變大，繞組線改為并聯(lián)，同時(shí)還改變了構(gòu)成線圈的線圈段組合，進(jìn)行了優(yōu)化。
電機(jī)、發(fā)電機(jī)是具有48個(gè)槽的三相同步電機(jī)，因此一相有16個(gè)槽，構(gòu)成8極電機(jī)，但第4代電機(jī)中，繞組通過波繞組繞成一圈，兩組線圈都串聯(lián)連接。
圖 6槽8極線圈簡(jiǎn)單地并聯(lián)連接
圖 新型繞組線連接（5槽和7槽交互組合的8極線圈并聯(lián)）
(出處：豐田汽車技術(shù)會(huì)?2020年春季大會(huì)學(xué)術(shù)演講會(huì)演講稿)?
圖?傳統(tǒng)的繞組線連接下由于轉(zhuǎn)子相位差導(dǎo)致的電位差
圖 新型繞組線降低了線圈末端高度
(出處：豐田汽車技術(shù)會(huì)?2020年春季大會(huì)學(xué)術(shù)演講會(huì)演講稿)?
對(duì)于電機(jī)和發(fā)電機(jī)，其他減少損耗的措施包括對(duì)層積電磁鋼板構(gòu)成的定子鐵芯進(jìn)行退火處理，以減少?zèng)_壓過程中殘余應(yīng)力造成的損耗，并且繞組線段采用細(xì)線，抑制線圈中產(chǎn)生的渦流損耗等，使得P810相比P313減少了5cycle模式下21%的電機(jī)損耗。
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P710解析
開發(fā)目標(biāo)
（1）匹配新平臺(tái)的變速箱要小型化、輕量化。
（2）降低機(jī)械損失，從而降低油耗。
（3）改進(jìn)NV性能，維持車輛的靜謐性。
基本規(guī)格和構(gòu)造
基本規(guī)格和構(gòu)造 現(xiàn)行變速箱和新型變速箱的斷面圖比較：
P314的發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)為同軸式，P710為平行軸式
P314的電動(dòng)機(jī)減速機(jī)構(gòu)為行星齒輪式，P710為平行齒輪式
新型變速箱（P710）的模式圖和動(dòng)力傳遞路徑：
現(xiàn)行變速箱和新型變速箱的主要規(guī)格：
革新技術(shù)
結(jié)構(gòu)變更以及電機(jī)小型化
PCU搭載方法變更
降低機(jī)械損失
電動(dòng)機(jī)減速機(jī)構(gòu)變更成平行軸式，降低有負(fù)荷狀態(tài)下的損失
最優(yōu)化變速箱油流動(dòng)路徑，降低無負(fù)荷損失
新型扭轉(zhuǎn)減振彈簧
新型扭轉(zhuǎn)減振彈簧構(gòu)造
新型扭轉(zhuǎn)減振彈簧性能
新型扭轉(zhuǎn)減振彈簧性能
總結(jié)
①小型輕量化
與現(xiàn)行相比，實(shí)現(xiàn)全長(zhǎng)：-31.6(mm)，重量：-22.8(kg)
?電動(dòng)機(jī)采用平行軸式齒輪減速機(jī)構(gòu)。
?縮小電機(jī)體積。
②機(jī)械損失的低減
與現(xiàn)行相比，機(jī)械損失降低：-25%
?電機(jī)減速機(jī)構(gòu)采用平行軸式齒輪，嚙合點(diǎn)減少。
?軸承小型化。
?采用飛濺式保證潤(rùn)滑的同時(shí)，降低動(dòng)態(tài)油面高度。
③Noise & Vibration (NV) 性能的改進(jìn)
?采用新型扭轉(zhuǎn)減振器，優(yōu)化減振率。
編輯：黃飛
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評(píng)論