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• 概要

• 新型混合動力變速驅動橋簡介

• 電機冷卻結構

• 冷卻系統的配套技術

• 發電機的分段導線繞組

• 電機和發電機的并聯

• P710系統技術解析

  
  

  
  

  概要

  
  

豐田在2019年4月紐約國際車展上發布了中型SUV Hilander(漢蘭達)新車型（美國版）的混合動力車，并從2020年2月起上市，該車型搭載新開發的混合動力變速驅動橋（P810）。

新型混合動力變速驅動橋簡介

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

傳統的HV變速驅動橋(P313)中，發電機與電機為同軸配置，且電機減速機構為行星式，而新型HV變速驅動橋(P810)則與第4代HV系列相同，采取電機與發電機配置于平行軸的結構。驅動電機的減速機構也是采用平行齒輪方式的多軸機構，電機與發電機配置于不同的軸，縮短了變速驅動橋的軸長。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，而電機的最高轉速從12300rpm擴大至17500rpm。最大扭矩從335Nm減少至270Nm，實現電機的小型化，同時EV行駛時的輸出扭矩提高了10%。

  在電機和發電機方面，相比第4代HV系列，改善了定子結構、磁路、冷卻結構等，實現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更改為并聯，同時冷卻方式也采取雙系統，滿足大扭矩、大功率的需求。此外，發電機方面，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。

電機冷卻結構

圖 傳統型(P313)的冷卻系統圖

圖 新型(P810)的冷卻系統圖

(出處：豐田汽車技術會?2020年春季大會學術演講會演講稿) 

 

圖 雙油冷系統的散熱效果范圍

電機內部冷卻機油的流向

(出處：豐田汽車技術會?2020年春季大會學術演講會演講稿)

 

冷卻系統的配套技術

圖 新型變速驅動橋（T/A）的配套圖

圖 新型T/A內部的冷卻管路的模式圖

(出處：豐田汽車技術會?2020年春季大會學術演講會演講稿)

發電機的分段導線繞組

  豐田的混合動力車搭載的電動動力總成系統THS、THSⅡ的發電機(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，此次的新系統則采用SC分布繞組。

  集中繞組的電機產生的扭矩主要由轉子磁鐵產生的磁鐵扭矩為主，而分布繞組轉子磁鐵以外的磁路產生的磁阻扭矩的比例擴大，因此在抑制感應電壓的同時實現了大功率和高效率的發電機。

電機和發電機的并聯

  新型HV變速驅動橋（P810）的電機、發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，同時還改變了構成線圈的線圈段組合，進行了優化。

  電機、發電機是具有48個槽的三相同步電機，因此一相有16個槽，構成8極電機，但第4代電機中，繞組通過波繞組繞成一圈，兩組線圈都串聯連接。

圖 6槽8極線圈簡單地并聯連接

圖 新型繞組線連接（5槽和7槽交互組合的8極線圈并聯）

(出處：豐田汽車技術會?2020年春季大會學術演講會演講稿) 

圖 傳統的繞組線連接下由于轉子相位差導致的電位差

圖 新型繞組線降低了線圈末端高度

(出處：豐田汽車技術會?2020年春季大會學術演講會演講稿) 

  對于電機和發電機，其他減少損耗的措施包括對層積電磁鋼板構成的定子鐵芯進行退火處理，以減少沖壓過程中殘余應力造成的損耗，并且繞組線段采用細線，抑制線圈中產生的渦流損耗等，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

開發目標

（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。

基本規格和構造

基本規格和構造 現行變速箱和新型變速箱的斷面圖比較：

P314的發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：

現行變速箱和新型變速箱的主要規格：

革新技術

結構變更以及電機小型化

PCU搭載方法變更

降低機械損失

電動機減速機構變更成平行軸式，降低有負荷狀態下的損失

最優化變速箱油流動路徑，降低無負荷損失

新型扭轉減振彈簧

新型扭轉減振彈簧構造

新型扭轉減振彈簧性能

新型扭轉減振彈簧性能

總結

①小型輕量化

與現行相比，實現全長：-31.6(mm)，重量：-22.8(kg)

?電動機采用平行軸式齒輪減速機構。

?縮小電機體積。

②機械損失的低減

與現行相比，機械損失降低：-25%

?電機減速機構采用平行軸式齒輪，嚙合點減少。

?軸承小型化。

?采用飛濺式保證潤滑的同時，降低動態油面高度。

③Noise & Vibration (NV) 性能的改進

?采用新型扭轉減振器，優化減振率。

參考來源：

google；驅動視界等

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