论文基于功率分析的CHS混合动力系统湿式离合器滑摩启动优化，该文是关于混合动力论文范文资料和离合器和动力系统和湿式方面在职研究生论文范文.
摘 要：湿式离合器作为混合动力汽车中的关键部件,对于混合动力汽车的性能有着重要影响.在CHS混合动力系统中,使用早期的离合器滑摩启动方法,存在寿命短、易烧蚀等缺点,本文基于功率分析的方法,对离合器滑摩启动的转速差和压力曲线两个方面提出了改进方案,经过试验验证,与CHS早期离合器滑摩启动方法相比改进后的离合器滑摩启动方法在稳定性和寿命的性能上得到了提高,提升了混合动力汽车运行的可靠性.
关键词：CHS混合动力系统；功率分析；离合器；滑摩启动
1引言
深度混合动力系统具有明显的节油效果,在已上市的混合动力轿车中占据绝对销量优势,并呈现继续增长的趋势[1].搭载混合动力系统的混合动力汽车具有低油耗、不插电、续航长等优点,已成为各大车企研究的重点.混合动力系统采用多个离合器元件进行工作模式切换,实现功率的复合分流.离合器是混合动力汽车传动系统过程中的关键零部件,它的作用不仅包括保证汽车平稳起步、防止传动系统过载,更重要的是可以实现混合动力系统的工况切换.在CHS（科力远混合动力技术有限公司）混合动力系统中,离合器的结合方式主要为Damping启动和滑摩启动,其中,最关键的结合方式为滑摩启动.
在汽车中,离合器起着传递发动机能量、减振、防止系统过载的重要任务[2].目前,国外将湿式离合器大量运用于深度混合动力系统中,例如日本丰田Prius混合动力系统和德国大众TwinDrive混合动力系统.由于技术保密和封锁,国外关于湿式离合器启动方式的相关文献很难搜索到.国内的混合动力系统大多都在研发阶段,相对成熟的技术很少.CHS对混合动力系统的湿式离合器启动做了大量的研究和实验,并取得了一定的成果.
本文基于功率分析的方法,详细分析了混合系统中离合器的工作原理和结合方式,结合台架试验和整车试验提出了一种优化方案,并进行了试验验证.
2工作原理
离合器的结构如图1所示,主要包括[1]活塞组件、[2]碟簧、[3]平衡板组件、[4]离合器毂组件、[5]摩擦片组件几个组成部分.当车辆处于纯电动工况的时候,发动机不介入工作,离合器处于分离状态,摩擦片对偶片完全分离,主从动轴具有相对转动且互不影响.当车辆处于混动工况的时候,发动机介入工作,离合器处于结合的状态.离合器的工作原理如下,液压系统电磁阀接收到控制信号,提供高压油到离合器活塞腔,在克服掉碟形弹簧力和O形圈摩擦力后推动活塞压紧对偶片和摩擦片,使摩擦片和对偶片完全贴合,形成刚性连接,传递动力.
在湿式离合器接合过程中,由于主、从盘的相对滑摩作用使得摩擦副表面温度升高,如果离合器接合参数控制不合理或接合启动频繁,可能会导致摩擦副表面温升过高或过快,从而超出摩擦副热负荷承载能力,导致摩擦片或对偶钢片热失效[3],所以对湿式离合器的压力、相对转速等参数的选取十分重要,见图1.
3结合方式
3.1 Damping启动
如图2所示,为CHS混合动力系统变速箱的杠杆图,当刚好打开制动器Bl的时候,R2轴转速为0,ICE（发动机输入轴）轴转速也为0,此时迅速高压结合co离合器,将发动机拖动至怠速,然后喷油点火,发动机和电机共同出力输出功率,形成混合动力输出,这种启动方式称之为Damping启动.
如图3所示,为Damping启动简图,可以看到离合器的结合是在发动机启动之前完成的,因此几乎不产生滑摩功（离合器滑摩过程中产生的做功）,因此对离合器的损伤较小,对耐久寿命有明显的提升.Damping启动的缺点是发动机的启动在离合器结合后,会产生较大的振动和冲击,影响车辆的舒适性.
3.2滑摩启动
3.2.1滑摩启动方式介绍
如图4所示,为滑摩启动的杠杆图,当高速纯电动工况向混动工况切换时,R2轴已具有较高的转速,此时使用DampiⅡg启动不仅会损伤离合器,且抖动也十分明显,因此,选择—种更好的启动方式就显得尤其重要.
如图5所示,为滑摩启动的工况图,离合器启动大致可分为5个阶段：冲击阶段、预充油阶段、滑摩阶段、发动机点火阶段、传递扭矩阶段.首先,使用大电流信号去进行控制,克服离合器（以及压力控制阀的滑芯等）的静态惯性力；然后调节控制电流信号,使活塞腔压力约等于Kisspoint点压力,进入预充油阶段,碱缓换挡冲击；上调控制电流信号,使活塞腔压力足以克服发动机负载扭矩,将发动机拖动至怠速；下调控制电流信号,使活塞腔压力约等于Kisspoint点压力,发动机喷油点火,减缓发动机启动时抖动对车辆造成的影响,提高整车舒适性,减小滑摩功,保护离合器；提高压力至目标压力,传递扭矩,完成滑摩启动,整车从EV（纯电动工况）进入HEV（混合动力）工况.
3.2.2滑摩功率（功）分析
在离合器工作过程中,确定离合器的摩擦力矩和滑摩功将为分析离合器的综合性能、工作可靠性和工作寿命提供依据[4].一般来说,离合器的损伤与否,有两个重要的限定指标（限定值由摩擦片性能决定）：滑摩功率和滑摩功.滑摩功率由扭矩、转速差、摩擦副总面积决定；滑摩功由滑摩功率和时间决定.
式中：
P-滑摩功率
n-离合器主、从动端转速差
A-摩擦片单面面积
注：计算滑摩功率的时候,扭矩值的取值有两个值可以选取,一个是通过上式计算出来的离合器提供扭矩,一个是在台架试验时用扭矩传感器实测的发动机负载扭矩.设计阶段用前者,验证阶段用后者.
在离合器结构不做调整的前提下,影响滑摩功率和滑摩功的主要是结合时的相对转速和压力.从图6曲线可以看出,目前的滑摩功率和滑摩功都较高,这对于离台器的寿命和性能使非常不利的,所以能能源变速箱内的离合器需要一个更好的启动方式.
4优化方案
41方案1一优化压力曲线
方案一是通过优化结合时的压力曲线（包括结合时间和每个阶段的压力值）,控制相对转速不变,来降低滑摩功率（注：滑摩功率是瞬时值,一般取启动时间区域内的最大值）和滑摩功（滑摩功为积累值,一般取启动完成后和开始启动时的滑摩功的差值）.湿式离合器接合过程中接合压力上升特性对其传递转矩产生机理具有重要影响[6],优化结合时的压力曲线可以影响其滑摩功.
离合器压力、离合器结合前相对转速差为自变量,滑摩功率、滑摩功为因变量.控制离合器结合前相对转速差不变,优化离合器压力曲线.从图7和图8的试验数据可以看出,当优化离合器压力曲线后,滑摩功率和滑摩功均有明显的降低.
4.2方案2-优化启动转速
湿式离合器长时间工作在有转速差的工况下,控制转速差是非常重要的[7].方案二是通过保持离合器压力不变,限制结合时的相对转速,降低滑摩功率和滑摩功.
从图9、图10试验数据可以看出,当降低结合时转速后,滑摩功率和滑摩功降低现象特别明显.经过两次优化后,滑摩功率由1.1w/mm2降低到0.8w/mm2；滑摩功由0.8J/mm2降低到O．8J/mm2.
表1为优化前后的试验数据对照.在滑摩启动进行优化后,对整车也进行了多次试验,试验发现,优化后离合器烧蚀等情况大大减少,离合器的性能得到了大幅度的提升.试验证明优化方案可行,且优化效果明显.
5结语
本文提出了CHS混合动力系统中离合器的两种启动方式,详细分析了两种启动方式的优缺点,对于极易损伤离合器的滑摩启动,从功率（功）的产生机理人手进行分析,提出了两种优化方案：优化压力曲线、优化启动转速,进行了台架试验和整车试验验证.
试验证明该优化方案能大幅度减小滑摩功率( max)和滑摩功,为提高离台器的使用寿命和性能提供了切实可行的方案,为新能源系统的控制提供了强有力的技术支持.
参考文献：
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[4]李立斌,唐应时离合器滑摩过程的动力 学仿真计算[J]．变通科学与工程,2006, 22 (4)：65-68
[5]陈德祥吴凡季文湿式离合器摩擦元件 试验方法[S].中华人民共和国国家标准, 2009 (11)：6(附录A)．
[6]刘小川,张志刚,石晚辉,等湿式离合 器接合压力对接合特性的影响研究[J]．重 庆理工大学学报,2015 (4)：7-11.
[7]Rikard Maki.Wet Clutch Tribology_hiction Characteristics in Limited Slip Differentials [D] Lulea University of Technology, 2005
言而总之,这篇文章为一篇适合离合器和动力系统和湿式论文写作的大学硕士及关于混合动力本科毕业论文，相关混合动力开题报告范文和学术职称论文参考文献.
参考文献：
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