simulink仿真及代码生成技术入门到精通_行星排混动从入门到精通（结构）

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原文地址：行星排混动从入门到精通（结构）

行星齿轮机构结构在我们的行业生产中有着广泛的运用。如：AT变速箱(带变矩器的那种)、电机减速器、后桥差速器等。混合系统工程师看到行星排都会想到风靡全球的丰田普锐斯行星排混合动力（THS）。在介绍行星排混合动力系统前，请让【思想】先科普下行星齿轮机构的基础知识！

结构

上图是一个静止的行星齿轮机构示意图，由以下几个部分组成：

1、太阳轮（Sun Gear）

2、齿圈（Ring Gear）

3、行星架（Planet Carrier）

4、行星轮（Planet Gear）

其中行星轮与行星架结合为一个整体

这是行星齿轮机构运动的效果，有UG、ADAMS等这类能做多体动力学仿真的工具的老铁们，可以自己动手一个演示动画理解起来更加直观。

公式

上述用模拟杠杆法描述行星排原理，很多老铁在其他文章都见过了！这种方法的优点是比较直观，缺点是对定量计算没什么帮助。所以下面【思想】要从纯公式的角度介绍它们之间的动力学关系。

1、行星齿轮机构中，将齿圈与太阳轮的速比做为其基本特性参数：

Kp为行星排的特性参数；Z2为齿圈的齿数；Z1为太阳轮的齿数。

2、在行星架、太阳轮、齿圈均能转动的情况下，他们之间的存在的关系如下：

ω1为太阳轮转速，ω2为齿圈转速，ω3为行星架转速

T1为太阳轮转矩，T2为齿圈转矩，T3为行星架转矩

根据上面的公式可以看出：行星架、太阳轮、齿圈三者之间的扭矩与转速存在一定的代数关系，三个零部件相互制约才能实现动力的输出。具体的控制思路思想后面会再进行详细介绍

3、有兴趣的老铁可以动笔算下这题：

当kp为2.6时，行星架转速1800rpm，行星架扭矩77Nm，齿圈转速1700rpm，求解太阳轮转速、太阳轮扭矩、行星架扭矩。

4、行星架、太阳轮、齿圈有一个部件被锁死的情况下，他们之间的关系如下：

这种情况下行星排仅起到减速器的作用，无法实现功率分流功能！

构型

行星排的三个部件（行星架、太阳轮、齿圈）连接不同的动力总成（电机、发动机）就能排列组合成不同的构型

通过排列组合理论得出行星排有12各种构型，但是实际能用于混合动力汽车的只有#9的丰田普锐斯与#12的雪佛兰沃蓝达。下面就以风靡全球的丰田普锐斯为例子。

早期版本普锐斯只使用了一个行星排PG1，行星架与发动机连接，太阳轮与一号电机（ISG电机）连接，这样PG1就能发挥功率分流的作用。二号电机（驱动电机）通过一个减速器与PG1的齿圈连接，整个混合动力总成通过PG1的齿圈对整车输出功率。

后面的普锐斯进行了改进，增加了一个行星排PG2，PG2与PG1的齿圈连接，PG2的行星架锁死（转速为0），PG2的太阳轮与驱动电机连接。其实，就是用一个行星排取代了早期的减速器，使得结构更加紧凑。

发散思维

到这里，这本期内容已接近尾声，【思想】给各位老铁留下2道思考题：

1、前面介绍的是普锐斯混动的例子，能否举一反三分析下雪佛兰沃兰达的混动方案呢？

2、普锐斯的第二个行星排仅仅是个减速结构，是否能够利用行星排的特性，将其变成一个行星排2档箱？

欢迎大家在后台与【思想】讨论这两个问题！

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