串联式混合动力系统APU结构设计

　　2.1　电控离合器系统结构

　　电控离合器系统结构见图2,由气路部分、控制部分、机械部分和气动部分组成。

　　气路部分包括电动压气机、高压气罐、减压阀、进气阀和进排气两位三通阀。压气机可以将高压气罐内的空气压力保持在0.6～0.8MPa,气罐出口与减压阀相连，确保后面气路中气体压力保持不变，便于控制计算。进气阀为常闭阀A,需要时才打开让高压气体通过。进排气两位三通阀包括常开阀B和排气阀C,两者配合控制可以调节进入驱动活塞气缸的气体压力。

　　气动部分主要是1个高压气驱动的活塞，调节气缸的气压，可以改变活塞输出力的大小。活塞的有效驱动直径可以由式（1）确定，式中，Dmin为活塞的最小直径，Fmin为脱开离合器所需的最小力，pmax为气缸内气体能达到的最大压力。

　　机械部分的拨叉与驱动活塞的推杆铰链，推杆的初始位置和极限位置分别对应了离合器的接合和脱开状态。

　　控制部分的转速传感器为整车控制单元（VCU）提供发动机转速信息，VCU根据该信息选择离合器接合/脱开的时机；位置传感器与拨叉相连，为VCU提供离合器的状态信息。VCU的输出经驱动电路可直接控制常闭阀A、常开阀B和排气阀C的开闭，调节驱动活塞的气缸压力，从而控制离合器的接合与脱开。

　　2.2　APU起动控制

　　APU的起动控制需与电控离合器系统的控制相配合，起动过程可以分为3步：脱开离合器、发动机起动至平稳工况和接合离合器。起动过程要求离合器脱开迅速可靠，接合平稳，对发动机冲击尽可能小。

　　APU发出起动指令后，离合器首先脱开，其过程为VCU向常闭阀A输出高电平信号，使其打开，高压气体通过常闭阀A和常开阀B进入气缸推动活塞运动，使离合器脱开。脱开过程所用时间与高压气压力以及活塞有效截面积有关。气体压力越高，截面越大，活塞作用力越大，离合器脱开所用时间越短。此外，从常闭阀A到活塞气缸的气路长度也会对脱开时间有影响。