新型混合動力變速驅(qū)動橋(P810)系統(tǒng)技術(shù)解析

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）的混合動力車，并從2020年2月起上市，該車型搭載新開發(fā)的混合動力變速驅(qū)動橋（P810）。

新型混合動力變速驅(qū)動橋簡介 ?

新款Hilander搭載的用于中型SUV的新型混合動力變速驅(qū)動橋(P810)采用多軸配置電機的平行齒輪式減速機構(gòu)及用于加強冷卻性能的雙冷卻系統(tǒng)等，相對于2015年上市的Hilander搭載的HV變速驅(qū)動橋(P313)，機械損失減少25%，長度減少8%，重量減少6%，實現(xiàn)小型輕量化。

傳統(tǒng)的HV變速驅(qū)動橋(P313)中，發(fā)電機與電機為同軸配置，且電機減速機構(gòu)為行星式，而新型HV變速驅(qū)動橋(P810)則與第4代HV系列相同，采取電機與發(fā)電機配置于平行軸的結(jié)構(gòu)。驅(qū)動電機的減速機構(gòu)也是采用平行齒輪方式的多軸機構(gòu)，電機與發(fā)電機配置于不同的軸，縮短了變速驅(qū)動橋的軸長。此外，采取平行齒輪式后，還擴大了減速比范圍，將減速比從2.478擴大至2.882，而電機的最高轉(zhuǎn)速從12300rpm擴大至17500rpm。最大扭矩從335Nm減少至270Nm，實現(xiàn)電機的小型化，同時EV行駛時的輸出扭矩提高了10%。

在電機和發(fā)電機方面，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，實現(xiàn)大扭矩和大功率的同時，在5cycle模式下，還減少了21%以上的損耗，電機尺寸也縮小了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?2020年春季大會學(xué)術(shù)演講會演講稿)?

圖 雙油冷系統(tǒng)的散熱效果范圍

電機內(nèi)部冷卻機油的流向

(出處：豐田汽車技術(shù)會?2020年春季大會學(xué)術(shù)演講會演講稿)

冷卻系統(tǒng)的配套技術(shù) ?

圖 新型變速驅(qū)動橋（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?2020年春季大會學(xué)術(shù)演講會演講稿)

發(fā)電機的分段導(dǎo)線繞組 ?

豐田的混合動力車搭載的電動動力總成系統(tǒng)THS、THSⅡ的發(fā)電機(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大，因此在抑制感應(yīng)電壓的同時實現(xiàn)了大功率和高效率的發(fā)電機。

電機和發(fā)電機的并聯(lián) ?

新型HV變速驅(qū)動橋（P810）的電機、發(fā)電機的定子繞組線與第4代HV系列的其他電機一樣，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)，同時還改變了構(gòu)成線圈的線圈段組合，進行了優(yōu)化。

電機、發(fā)電機是具有48個槽的三相同步電機，因此一相有16個槽，構(gòu)成8極電機，但第4代電機中，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?2020年春季大會學(xué)術(shù)演講會演講稿)?

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?2020年春季大會學(xué)術(shù)演講會演講稿)?

對于電機和發(fā)電機，其他減少損耗的措施包括對層積電磁鋼板構(gòu)成的定子鐵芯進行退火處理，以減少沖壓過程中殘余應(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%的電機損耗。

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P710解析

開發(fā)目標(biāo)

（1）匹配新平臺的變速箱要小型化、輕量化。

（2）降低機械損失，從而降低油耗。

（3）改進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)電機和電動機為同軸式，P710為平行軸式

P314的電動機減速機構(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)變更以及電機小型化

PCU搭載方法變更

降低機械損失

電動機減速機構(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，實現(xiàn)全長：-31.6(mm)，重量：-22.8(kg)

?電動機采用平行軸式齒輪減速機構(gòu)。

?縮小電機體積。

②機械損失的低減

與現(xiàn)行相比，機械損失降低：-25%

?電機減速機構(gòu)采用平行軸式齒輪，嚙合點減少。

?軸承小型化。

?采用飛濺式保證潤滑的同時，降低動態(tài)油面高度。

③Noise & Vibration (NV) 性能的改進

?采用新型扭轉(zhuǎn)減振器，優(yōu)化減振率。

編輯：黃飛

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