一、H-RAM概述

1.1 綜述

由於各個國傢對汽車排放物的立法限制，使得主機廠不得不考慮實施電氣化。

實施電氣化一方面可以提高整車性能，一方面可以節約能源。同時主機廠目前更希望於混合動力和傳統車型協同使用，也即改動盡可能小。

歐瑞康在現有的這些問題前提下，提出瞭一款兩檔混動後驅電橋H-RAM(hybridrear axle module),其主要應用於高性能汽車。

其電機與後驅動橋同軸佈置，也就是我們常說的P3結構。

H-RAM第一臺P3混合動力模塊樣機僅用10個月就完成瞭開發、裝配、試驗，並交付使用。

1.2 系統構成

H-RAM系統首先是一個通過內燃機驅動的縱置變速器輸入軸，中間通過圓柱齒輪減速，再通過垂直軸的螺旋傘齒輪將縱置的動力傳動路線改為橫置，最後則為差速器，然後常規變速器的從動端通過傳動軸與Oerlikon Graziano後橋混合動力模塊的傳動法蘭相連接。

系統由以下幾部分組成：

• TCU:控制動力總成
• ELSD:電子限滑差速器（Electronic Limited Slip Differential）
• 箱體
• 撥叉及其他零部件
• 齒輪組
• 電機
• 驅動系統

1.3 外觀尺寸

整體長度近500mm，高度為305mm，可有效保證整車最小離地間隙。輸入端距離半軸313mm。

1.4 總成參數

二、H-RAM零部件

2.1 總成結構

• 整個電驅動總成佈置在後橋上，輸入端聯軸器與發動機輸出端連接。
• 圓柱齒輪組和錐齒輪組將動力傳遞到差速器上。
• 兩個齒輪軸采用軸承支撐，安裝在組件箱中。
• 差速器內部設有一離合器，一端連接差速器殼體，一端連接傳動半軸，可起到限滑作用。
• 行星排佈置在差速器和電機之間。
• 電機與輸出半軸同軸佈置，猜測水冷電機。

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▲傳動簡圖

2.2 行星排

• 電機輸入齒輪Z1作為太陽輪輸入，與3個大行星齒輪Z3嚙合。
• 大太陽Z3和小太陽輪Z4佈置在同一軸上，采用行星架支撐。
• 行星排齒圈Z2采用螺栓固定在箱體上，與小太陽輪嚙合。
• 行星架為左右兩個板塊，采用螺栓連接，考慮到行星齒輪軸傳遞扭矩較大，采用錐軸承支撐。
• 行星架作為1檔輸出端，其內花鍵可以與狗齒離合器外花鍵嚙合。
• 大太陽輪Z5作為2檔輸出端，其外花鍵可以與狗齒離合器內花鍵嚙合。

2.3 ELSD

電控限滑差速器(Electronically controlled limited slip differential,ELSD)

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• 最大輸出扭矩：12000Nm
• 最大鎖定扭矩：2500Nm
• 升壓時間：70毫秒
• 降壓時間：70毫秒
• 重量:9.5 Kg (包含半軸)

電子限滑差速器可實現控制差速功能，增強牽引力，增加整車在純電和混動模式下的駕駛體驗。

其差速部分與傳統差速器相同，包含差速器殼體、行星齒輪、行星齒輪軸和半軸齒輪。

限滑功能的核心零部件是位於差速器內部的離合器，離合器的外轂在差速器殼體上，內轂通過花鍵和輸出半軸連接。

通過離合器的接合，強制使得兩端輸出半軸和差速器殼體轉速一致，也即暫時喪失差速功能，增強牽引力，比如使用在高低不平路面打滑的路況。

後期可根據客戶需求將電子限滑差速器更改為機械式限滑差速器和傳統開式差速器。

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2.4 驅動系統

采用集成化的液壓系統，驅動ELSD和換擋系統。

系統采用無刷直流電機，油泵能以100%工作循環持續運行，使換擋時能無滯後地按需給液壓工作活塞供應壓力油，而無需等待電機加速過程，

無外部液壓管路，采用電機建壓。液壓系統即獲得瞭出色的動力學性能，如壓力調節閥即可根據差速器功能和所要傳遞的鎖定扭矩調節電自鎖差速器（eLSD）活塞上的壓力。

重量僅為3.8Kg。

三、H-RAM動力傳遞路徑

3.1 工作模式

該動力總成可實現多種工作模式：

• 發動機驅動
• 電機驅動（兩檔）
• 發動機和電機共同驅動
• 制動能量回收

3.2 發動機驅動傳遞路徑

發動機傳遞動力通過傳動軸傳遞到圓柱齒輪組，再經錐齒輪組傳遞到差速器主減齒輪，通過差速器傳遞到驅動半軸。此時電機不工作，撥叉位於中位。

3.3 電機1檔

空檔切1檔：驅動系統驅動撥叉向左移動，撥叉帶動狗齒離合器，同時電機調速使得轉速同步。

狗齒離合器的外花鍵插入到行星架的內花鍵中，狗齒離合器內花鍵與差速器殼體外花鍵嚙合實現1檔。

此時電機的動力經小太陽輪，行星齒輪，行星架，狗齒離合器，差速器殼體，驅動半軸傳遞到車輪。

3.4 電機2檔

1檔切2檔：驅動系統驅動撥叉向右移動，撥叉帶動狗齒離合器，經過空檔位置，同時電機調速。

狗齒離合器的內花鍵插入到大太陽輪的外花鍵中，狗齒離合器內花鍵始終與差速器殼體外花鍵嚙合，實現2檔。

此時電機的動力經小太陽輪，行星齒輪，行星架，狗齒離合器，差速器殼體，驅動半軸傳遞到車輪。

3.5 1檔切2檔換擋過程

H-RAM換擋過程是基於一個爪齒離合器，其中換擋接合套筒由一個液壓單元操縱並從空運轉進入檔位，此時的檔位通過電機實現電動同步，整個換擋時間通常小於100 ms。

換檔時間的具體要求是：空擋換到第一檔小於70 ms、第一檔換到第二檔小於90 ms。

但是由於結構和設計的原因，系統必須在行車速度大於等於150 km/h時才進行換檔操作。

空擋到一擋的時間< 70ms。

一擋到二擋的時間< 95ms。

一檔切換二檔的標定車速為150Km/h。

四、H-RAM應用

H-RAM可以同時應用於P3和P4平臺，隻需將原圓柱齒輪組和錐齒輪組取消，采用蓋板密封，就可以作為單獨的兩檔後驅動電橋使用。

在H-RAM開發期間，Oerlikon曾將P2和P3佈置方式在試驗臺上進行過比較，P3佈置方式顯示出明顯的效率優勢。試驗結果證明在WLTC工況下以電驅動方式行駛時，P3佈置方式具有高達8%的節能效果。

五、小結

H-RAM的一個設計特點或者說優勢是其緊湊的結構，它允許在車身後車架橫梁間安裝整個系統的混合動力模塊，而無需對前倉的常規的動力傳動系統（內燃機、變速器或萬向節軸）進行調整，所以它可以利用P3混合動力結構型式的所有優點，包括提高從電機至車輪的傳動效率以及在較低的行駛速度和常規變速器較高檔位時實施較大功率電助力的可能性。