混合动力变速器的结构特性与维修注意事项

◆文/河北 周晓飞

周晓飞河北石家庄市青年岗位能手。1998年开始在4S店学徒并从事一线维修工作数年，后自立门户至今；期间做过汽车专利、出版多部图书并获奖；系中国质检协会机动车专委会委员、机工社汽车分社特约顾问、河北省汽车维修行业协会顾问等。

一、总体结构特点

下述介绍的混合动力车辆上配置的变速器包括两个电动机、三个行星齿轮组和四个片式离合器。变速器结构剖面图如图1所示，变速器组如图2所示。

图1 变速器结构剖面图

图2 变速器组成

混合动力变速器与传统自动变速器一样，变速器输入端和变速器输出端之间传动比不同。以7挡变速器为例(例如，宝马E72七挡变速器)，在变速器内部，七个前进挡位通过四个固定的基本挡位和具有可变传动比的两个模式实现。在四个固定的基本挡位中，发动机和变速器输出轴的转速比固定不变。而具有可变传动比的模式是发动机与变速器输出轴的转速比能够进行连续可变调节。这种混动变速器通常也被称为 “双模式主动变速器”。通过集成在变速器内的两个电动机对传动比进行电动调节。因此这两种模式也称为“ECVT”，其中“E”代表的是“电动”。

电动机作为混合动力驱动装置的主要组成部分还用于为发动机提供助力以及回收利用制动能量。四个固定的基本挡位和两个ECVT模式通过三个行星齿轮箱和四个片式离合器实现或连接。

二、混合动力变速器主要部件的结构特点

1.双质飞轮

混合动力变速器使用一个双质量飞轮作为扭转减振器，此飞轮位于发动机与变速器之间。其结构与手动变速器车辆所用的部件相似，发动机不通过独立的启动机启动，但仍装有与起动机嵌接在一起的齿轮，此齿轮主要用于获取曲轴转速。然而，仅仅依靠电动机还不足以降低发动机的运转不平稳性，因此在发动机与变速器之间又安装了双质量飞轮。

2.机油泵

无液力变矩器仍配置了机油泵，虽然主动变速器没有液力变矩器，但变速器组件仍需要润滑。因此，为了操控片式离合器，通常在变速器输入端上会装有机油泵，该机油泵既可通过发动机也可通过专门为此安装的电动机驱动，同时，机油回路还用于对变速器组件进行冷却。

3.电液控制模块

混合动力系统车辆中自动变速器与其他自动变速器一样，混合动力电子变速器控制系统是电液控制模块(TCM)的组成部分，安装在变速器油底壳内。

4.驻车锁

与其他自动变速器不同，混合变速器的混合动力驻车锁并非液压操控式，而是通过一个电机操控。该电机以及相关电子控制单元集成在一个壳体内，称为“直接换挡模块”(DSM)。

5.电动机

混合动力变速器中没有液力变矩器，因此发动机转速与输出转速差异巨大，起步过程时其机理特点如下。

(1)通过电动机可以补偿这一转速差异。在利用发动机起步的过程中，发动机开始时仅驱动两个电动机中的一个。该电动机产生电能从而驱动第二个电动机，同时产生变速器输出轴上的扭矩，从而最终使车辆行驶。进行换挡时也需要电动机进行工作，它可以为发动机扭矩提供支持并确保在片式离合器分离和接合时换挡过程顺畅。

(2)电动机是混合动力驱动装置的重要电气部分。两个电动机均为永励式同步电机，既可以作为电机又可以作为发电机驱动。这些电动机是高电压组件，因此通过橙色高电压导线供应能量。由于三相横截面较大，因此没有组合而是单独连接。电动机的定子和转子均有变速器油经过，主要是为了进行冷却。在每个电动机定子的绕组中都装有一个温度传感器(NTC电阻)。温度传感器的信号分析用于在绕组温度过高时降低相应电动机的扭矩从而防止其过热。

(3)两个电动机各有一个带有供电电子装置的执行机构控制单元，混合动力电动机控制装置A和B。它们都安装在供电电控箱内。混合动力主控控制单元规定两个电动机的额定扭矩和额定转速。混合动力电动机控制装置执行这些规定值并产生为此所需的相电压。此外它们还负责分析电动机内温度传感器和电机位置传感器的信号。也就是说，上述在高温情况下降低扭矩、调节转速以及确定电机位置传感器偏置情况均由混合动力电动机控制装置执行。

图3 电动机

6. 混合动力主控控制单元

混合动力主控控制单元(混合动力控制器处理器 HCP)在控制混合动力驱动装置及主动变速器方面发挥主要作用。下面列出了对于主动变速器比较重要的混合动力主控控制单元功能：

(1)分析驾驶员指令并确定挡位(P、R、N、D、S、M)；

(2)选择换挡模式；

(3)确定正确挡位；

(4)自适应变速器控制系统；

(5)计算内部片式离合器上的所需力矩；

(6)计算变速器输出端上的额定扭矩。

7. 混合动力变速器控制系统

混合动力变速器控制系统负责执行混合动力主控控制单元的规定值(离合器和变速器输出端上的额定扭矩)。因此与其他自动变速器的变速器电子控制系统不同，混合动力变速器控制系统不再是变速器功能的主控单元，而是一个智能型执行机构控制单元。同时，混合动力变速器控制系统仍然执行一系列重要功能，具体包括以下6个内容。

(1)控制变速器油循环回路。

根据冷却要求和变速器内的转速，变速器油循环回路内必须设定特定压力。为了确保在内燃机静止状态下也能对该压力进行调节，混合动力变速器控制系统要求混合动力机油泵控制系统提供特定电动机油泵传动装置转速。通过控制一共四个压力阀来调节所需压力。

(2)操控和监控片式离合器。

为了挂入所需挡位，必须使一或两个片式离合器接合。为此，混合动力变速器控制系统控制换挡电磁阀。

(3)确保对电动机进行冷却。

(4)读取并向控制单元网络提供有关主动变速器状态的传感器信号。

这些信号包括输出转速、变速器油温度和驻车锁位置。这些传感器信号在用于单个功能的同时也通过总线系统传输给控制单元网络。

混合动力变速器控制系统可以根据自身产生的控制信号以及转速传感器和压力开关的信号识别出主动变速器是否出现不允许的状态。出现这种状态时，混合动力变速器控制系统就会根据识别出的故障状态启用应急模式。这样一方面可以延长车辆的行驶准备状态，另一方面也可以避免影响安全的情况。应急模式可能包括挂入某一固定挡位等。

(5)监控变速器状态并根据需要启用应急模式。

(6)电子禁起动防盗锁。

与其他自动变速器的变速器控制系统一样，混合动力变速器控制系统是电子禁起动防盗锁的组成部分。混合动力变速器控制系统从便捷登车及起动系统获取是否识别出有效识别发射器的信息。如果没有识别出有效识别发射器，混合动力变速器控制系统就不会建立任何动力传输。

三、维修注意事项

1.除了通常电动汽车安全操作和维修注意事项以外，混合动力汽车具有一个辅助高压车载网络，要注意其特殊的安全规定。

2.禁止对带电的高电压组件进行维修工作。维修涉及高压组件的每个工作步骤前，必须将高压系统切换为无电压并防止未经准许的再次试运转。

3.关闭点火开关并让车辆进入休眠状态。拔下高压安全开关，然后锁死高压安全开关以防重新插入。

4.再次打开开关以后，贯彻仪表显示。务必保持10s以上的等候时间，直到组合仪表上显示检查控制信息“高压系统已断开”，方可执行维修操作。