汽车机电一体化控制系统的经典M-M变速：应用与解决方案

器装置需求

汽车中使用的传统ECE/ICE，间歇地有如下的情况和特性：

• 为了起动它，必须使用某种形式的外部机械能。

• 相比使用蒸汽机、燃气轮机或牵引E-M电动机，其最大转矩值要小。

• 其最大功率值发生在ICE曲轴的角速度值相对高的情况，从重型商用车辆的约157rad/s（1500r/min）到赛车的1257rad/s（12000r/min），甚至更多。

其次，它必须装配有一个M-M DBW AWD驱动机电一体化控制系统。该系统与那些蒸汽机、燃气轮机或牵引E-M电动机驱动汽车使用有所不同。

各种各样的方式已被用来起动ECE/ICE，比如，利用存储在弹簧或飞轮中的机械能或容器中的化学能。但整个原理自然是应用一个CH-E/E-CH蓄电池驱动的有刷DC-AC机械换向器电磁激励起动E-M电动机。

为了尽可能地生产紧凑而经济的起动（摇动）机电一体化控制系统，就必须规定如何让ECE/ICE在起动运转期间脱离动力传动系统。在驱动车辆时，再次将其与动力传动系统接合，不管是为了乘客舒适性还是避免中断车辆机械装置，这个实现过程都要尽可能的流畅。在沿动力传动系统传递中，ECE/ICE的转矩被逐级适配，直到它在轮胎或履带和公路/越野路面之间的接触面处可被分别转换成驱动力。

如果在立定起动或任何其他情况下需要快速加速，比如，为了超车，那么驱动力必须要比之前更大。为了实现这个目标，可通过放大ECE/ICE转矩输出来完成，但仅仅这样做可能不够，所以通常也不得不对机械齿轮速比做出改变。在这种情况下，齿轮变换能与改变ECE/ICE和驱动轮之间的“杠杆比”（leverage）。因此，一个相对小的转矩可用性就可以转化成一个大的驱动力。在山路、非常松软或不平坦地面行驶时，也可能需要一个大的杠杆作用。

鉴于一个大的杠杆作用（leverage）引起输出端运动下降这一事实，这涉及ECE/ICE和驱动轮之间角速度值的一个大幅下降。因此，杠杆必须随着车速的增加而下降，否则ECE传动轴或ICE曲轴角速度值将过高，而车速的潜在最大值将无法获得。

此外，ECE传动轴和ICE曲轴的功率物理值、转矩和角速度之间的关系是：转矩值随着角速度值的增加而减少。

结果，某些简单地改变杠杆的方式是必不可少的，如变速齿轮。

然而，对几乎各种类型的汽车，M-M DBW AWD驱动机电一体化控制系统的经典M-M变速器装置的基本原理一直是类似的。明显的布局差异是，有些可能有DBW AWD，如DBW 4WD和其他的前轮驱动或后轮驱动的DBW 2WD。

如果ECE/ICE安装在前部并且其曲轴与车辆的纵轴平行或一致，则最后必须按顺序扭转π/2弧度通过动力传动系统，以便动力能被传送到车轮，动力传动系统的轴线自然垂直于纵轴。然而，如果ECE/ICE横向安装，则这样一种扭转并非必不可少，同时也可能发生其他的技术障碍，比如，将动力传动系统下降至ECE传动轴或ICE曲轴的水平面以下，同时通过2π弧度扭转。

M-M DBW AWD驱动机电一体化控制系统的经典M-M变速器装置的另一个需求，来源于当车辆转弯时外侧车路必须比内侧车轮转得更快这一事实。内侧车轮的转动半径要小于外侧车轮的半径，因此车轮角速度的平均值，导致ECE传动轴或ICE曲轴角速度值和车辆平移速度值双双可能都需要保持不变。

后来，为了降低传至底盘车架的振动，ECE/ICE再次被普遍安装在底盘车架。与此同时，通过车用弹簧固定在底盘车架上的驱动轮也有一个有关它的运动自由度（DoF）。M-M DBW AWD驱动机电一体化控制系统必须包含这两个动作。

总之，M-M DBW AWD驱动机电一体化控制系统的经典M-M变速器装置的需求如下：

• 为ECE/ICE从驱动轮脱离做准备。

• 当ECE/ICE工作时，允许与驱动轮的连接完成得顺畅而没有振动。

• 允许ECE/ICE和驱动轮之间的杠杆存在不一致。

• 它必须将动力传动系统从ECE/ICE的角速度至驱动轮的角速度比降低在大约3∶1和10∶1，或减少（与ECE/ICE相比）尺寸和质量，以及汽车相关质量的关联度。

• 如果必不可少，则通过π弧度扭转动力传动系统；如果不必要，则重新调整。(www.xing528.com)

• 允许驱动轮以不同的车轮角速度值转动。

• 提供ECE/ICE和驱动轮之间的相对运动。

为了满足各种各样的需求，DBW AWD驱动机电一体化控制系统的经典M-M变速器装置分为四类：

• M-M（机械-机械力）型。

• E-M（电子-机械）型。

• P-M（气动-机械）型。

• F-M（流体-机械）型。

■流体静压（fluido-static，FS）型。

■流体动压（fluido-dynamic，FD）型。

■电流变液（electro-rheologicalfluid，ERF）型。

■巨电流变液（giant-electro-rheological-fluid，GERF）型。

■磁流变液（magneto-rheologicalfluid，MRF）型。

■纳米磁流变液（nano-magneto-rheologicalfluid，NMRF）型。

其中第一类最为普遍，结合M-M和E-M、P-M或F-M，DBW AWD驱动机电一体化控制系统正变得越来越多，甚至在某些类别的重型商用汽车上也是如此。

现在已经建造了带DBW AWD驱动机电一体化控制系统的电子-机械（E-M）、气动-机械（P-M）或流体-机械（F-M）变速器装置的汽车，但它们还没有进入大规模的生产。

另一方面，这种DBW AWD驱动机电一体化控制系统的变速器装置在农用拖拉机中很常见，而且在如挖掘机的建筑和相关的工业设备上也是如此。在这些设备中，从怠速到满负载的状态改变可能是突然和周期性发生的。在每一对车轮上分别用一个机械-流体力（M-F）泵、机械-气动（M-P）压缩机或机械-电（M-E）发电机驱动单个轮毂上F-M、P-M或E-M电动机，但对于M-M差速齿轮没有规定。在不久的将来，DBW AWD驱动机电一体化控制系统的E-M变速器装置可以用在主战坦克（main battle tanks，MBT）和各种民用和军用全地形汽车中，同时这种装置也仍广泛用于柴油电气公共汽车和机动车中。随着目前对全电动汽车（all-electric vehicles，AEV）关注的复兴，它们正被重新考虑更为广泛的应用。全电动汽车包括：电池电动车（BEV）和燃料电池电动车（FCEV），以及混合电动车（HEV）。在每一对车轮上各自用一个M-E发电机或CH-E/E-CH蓄电池或燃料电池、M-P压缩机或M-F泵驱动单个E-M、P-M或F-M电动机。之所以对M-M差速齿轮没有规定，是因为E-M、P-M或F-M差速器装置可能是非常容易实现的。

DBW AWD驱动机电一体化控制系统的E-M、P-M和P-M变速器装置有多种共用的机械零件。比如，有些零件可代替M-M DBW AWD驱动系统的M-M离合器，以及MT（齿轮箱）或SAT/FAT/CVT。

大多数M-M DBW AWD驱动系统的传统的M-M变速器装置属于如下三类中的一类。每一类中有三个主要的零件：

• M-M离合器、M-MT/SAT/FAT/CVT，以及主动轴动力传动系统。

• M-M离合器、M-MT/SAT/FAT/CVT，以及从动轴动力传动系统。

• M-M离合器、M-MT/SAT/FAT/CVT，以及无轴动力传动系统。