CN105150835B - 带单极直流电磁传动机的燃料动力车辆动力系统 - Google Patents

Abstract

一种带有燃烧燃料发动机的车辆动力系统，由传动系中的单极直流电磁传动机(HET)实现无级变速传动。车辆正车和倒车驱动转矩的控制由HET的调节控制系统主导执行，由HET输出司机指令所需的正车正向或倒车反向驱动转矩，而发动机调速器控制发动机在一条调节线路上随动运行，只需供应需要的功率。现有的机械无级变速器和液力变矩器，缺乏双向传动、反转、零转速、零转矩、负转矩调节等功能，功率不能满足几百至几千千瓦的需求，效率不高，结构复杂。HET避免了这些问题。现有车辆发动机运行时燃料效率不高，本发明可使发动机运行在优选的最佳效率线路上，大幅提高经济性。

Description

带单极直流电磁传动机的燃料动力车辆动力系统

所属技术领域

本发明涉及一种车辆动力系统，特别是带有燃烧燃料发动机和无级变速传动的车辆动力系统。还涉及带这种动力系统的车辆。

背景技术

使用燃烧燃料的发动机并带有无级变速传动的车辆动力系统，目前主要应用机械无级变速器和液力变矩器。

机械无级变速器基本上是摩擦式的，靠传动元件间的摩擦力或油膜的切应力传动，包括刚性定轴式、刚性动轴式(行星式)、挠性带式、挠性链式。定轴式机械无级变速器又分为无中间滚动体的和有中间滚动体的，无中间滚动体的又分为改变主动轮工作直径调速的(I型)和改变从动轮工作直径调速的(II型)，有中间滚动体的又分为同时改变主从动轮工作直径调速的(III型)和改变中间滚动体工作直径调速的(IV型)。定轴式机械无级变速器的摩擦滑动率3％～5％，I型、III型和IV型功率小于40kW，传动效率I型仅有50％，II型约85％，III型75％～95％，IV型80％～93％，变速比(输入轴转速恒定时，输出轴转速的最大值与最小值之比)I型3～5，II型小于3，III型小于16或25，IV型小于17或20，III型和IV型不可以反转。行星式机械无级变速器的基本原理与定轴式相同，并利用了行星传动原理，扩大了传递功率和变速的范围，但功率也小于75kW，变速比也小于40，零转速附近的机械特性差，滑动率较大(7％～10％)，传动效率60％～80％，只能降速调速。带式和链式无级变速器的原理与定轴式基本相同，但采用了中间挠性构件(带、链)，单变径轮带式的传动效率不大于92％，变速比不大于2.5，功率不大于25kW，只用于降速；双变径轮带式的传动效率80％～90％，其普通V带型的变速比1.6～2.5，功率不大于40kW，宽V带型的变速比3～6，功率不大于55kW，块带型的变速比2～16，功率不大于44kW。链式无级变速器比带式的传递功率大，但结构也较复杂，齿链式功率0.75～22kW，变速比3～6，传动效率90％～95％；光面轮链式功率最大175kW，变速比2～10，传动效率不大于93％。机械无级变速器仅适用于中小功率传动，变速比有限，有滑动摩擦，传动效率低，对材料、热处理、加工精度、润滑油的要求高，轴及轴承载荷大，承受过载及冲击的能力差，寿命短，多数不可在停车时变速，有的只能降速调速，有的不可反转(本节上述资料来源于《机械工程手册》(第二版)传动设计卷)。机械无级变速器目前应用并不多见，但其中的V型推块金属带无级变速器已在汽车领域展开应用。

液力变矩器具有泵轮、涡轮和导轮，工作液体在其中依次循环流动，泵轮装在输入轴上，涡轮装在输出轴上，导轮与静子连接，产生变矩效果，泵轮均为离心式，涡轮有向心式、轴流式和离心式三种，导轮多为轴流式或向心式，广泛应用向心涡轮和轴流导轮结构。轴流或离心涡轮式液力变矩器具有良好的反转制动性能。在泵轮转速恒定时，泵轮转矩、涡轮转矩和传动效率均是涡轮转速的单变量函数，其中，泵轮转矩变化不大，涡轮转矩随涡轮转速的增加几乎呈线性下降，直至为零，传动效率在某一中间转速(涡轮设计转速附近，通常是右侧)处于最高值，最高效率约为85％～90％，在低转速区域和高转速区域效率下降较快，一直下降为零。在泵轮转矩恒定时，泵轮转速、涡轮转矩和传动效率也均是涡轮转速的单变量函数。由于受到上述这些关联作用的制约，液力变矩器只具有变矩作用，转速被限定只能跟随变化。为解决这个问题，增加辅助结构或措施的可调速型液力变矩器可实现无级调速，调速范围为3～5，效率为40％～85％(本节上述资料来源于《机械工程手册》(第二版)传动设计卷)。液力变矩器的主要问题是效率低，要提高其效率只能简化结构和降低变矩比(涡轮转矩与泵轮转矩之比)，将起动工况变矩比K0(涡轮转速为零时，变矩比最大值)降低到2左右，才能使效率接近90％左右。

多种设备的组合使用是目前无级变速变矩传动装置的常见方式，其目的是弥补不足、增加功能。在汽车上应用的V型推块金属带无级变速器，与起步装置部分和前进/后退换向机构部分组合形成传动系统，起步装置有三种形式：电磁离合器、电子控制式湿式摩擦离合器、液力变矩器，目前比较倾向于采用液力变矩器作为起步装置。目前应用于汽车自动变速器的主流是液力机械变矩器，它由液力变矩器和电子控制动力换档机械变速器组成，后者结构大多是行星齿轮传动机构，传动速比档位多的有6～7档，液力变矩器绝大多数采用结构简单的对称型三元件单级两相形式，一般K0在2左右，变矩器主要是在起步加速和换档时起作用。

但是，在轿车、客车、货车、工程车辆、作业车辆、履带车辆、有轨车辆等应用领域，存在着对无级变速变矩传动的较高要求和更多的功能需求，需要几百、几千千瓦的传动功率，需要大范围的无级变速(如转速从零至最大值，变速比为无穷大)，需要带有无级变速反转功能，需要大范围的无级变矩(如从零至最大转矩)，需要转矩不依赖于转速而独立地全范围调节，需要两轴转速无关联而各自独立自由变化(两端的转子系统由动力学定律决定其自身转速变化)，需要尽量高的传动效率(如95％～98％)，需要高功率密度，需要结构简单、成本低、可靠性高、寿命长，需要隔离机械振动和冲击在两轴之间的传递，需要低噪声、振动小。对于上述这些要求，现有的无级变速变矩传动装置都难以满足，有的只是在局部个别方面有所满足，至今还没有一种能够全面满足上述要求的设备，目前采取的策略多是组合多个不同类型特点的设备，以争取满足较多的功能要求，但总是不尽如人意。

另外，现有的使用燃烧燃料发动机的车辆，其中包括带有无级变速传动的车辆，行驶时发动机的燃料效率总体上不高，高效率区域运行占比小，高效运行的控制手段缺乏或不具备。

发明内容

本发明车辆动力系统采用单极直流电磁传动机(HET--HomopolarElectromagnetic Transmission)作为无级变速变矩传动系统的核心设备，避免了使用现有无级变速变矩传动装置的上述缺点和不足，可以满足上述在功能和性能等方面的需求。

HET应用了单极直流电机的电磁作用原理，可以抽象看作是两个单极直流电机的组合，一个发电，一个电动，可以互换改变功率流向，两个转子之间的大电流以最短的导体路径传输，回避掉单极直流电机的外部大电流损耗问题，同时充分利用单极直流电机的技术优点，实现所求目标的功能和性能。更进一步，由于传动的转矩、功率、功率流向、转向均可由HET调节控制，使其超越了常规变速传动装置只能“被动”传输动力的局限，具备了按意愿控制“主动”传输动力的能力。

由于HET的加入，以及其独特功能的利用，使得车辆动力的操控使用在某些方面不同于以往传统，其中的一个重要改变是发动机变为“随动”调节，只需满足于供应所需的功率，而不论其转速和转矩的路径如何变化，这就为选择最佳燃料效率运行路径提供了前提条件，使得发动机高效运行成为可能。

下面对本发明的技术方案及原理进行详细说明。

一种车辆动力系统，包括：一个燃烧燃料输出轴功的发动机(46)，一套传输发动机动力至驱动桥主减速器的传动系，以及它们的控制系统，其基本特征是：传动系含有一个单极直流电磁传动机(HET)(48)。

燃烧燃料输出轴功的发动机，是指燃烧液体或气体燃料，将燃料潜热能转换为机械能，并输出转矩和轴功率的热机。

在这种车辆动力传动系统中，两轮驱动结构不需要设置离合器，四轮驱动结构至少在发动机与分动器或轴间差速器之间不需要设置离合器。

HET的输入轴与发动机的输出轴可以直接连接，也可以在二者之间设置固定速比机械传动装置(47)，以适应两轴转速设计值或最大值的不同。固定速比机械传动装置包括齿轮、带、链、蜗杆传动等形式。在此一般使用单级齿轮传动装置。

在两轮驱动结构中，HET的输出轴与驱动桥主减速器可以直接连接，也可以在二者之间设置固定速比机械传动装置(49)，也可以在二者之间设置有级变速机械传动装置，或者其中还可设置一个万向传动轴。按照轿车的典型设计参数，HET的输出轴与主减速器之间一般应加一级减速器。设置有级变速器可使低速驱动转矩增大。

在四轮驱动结构中，HET的输出轴与分配前后轴驱动力的分动器或轴间差速器连接，或通过一个固定速比机械传动装置连接，或通过一个有级变速比机械传动装置连接，分动器或轴间差速器再与前后两个驱动桥主减速器连接，或者其中还设置有万向传动轴。

上述“输入轴”和“输出轴”是指驱动车辆运动时的定义名称，当功率流反向时各轴功能调换。

HET所应用的单极直流电机的电磁作用原理如下：

由轴对称环形直流励磁线圈产生单一极性的轴对称磁场，其磁通密度B没有周向分量Bt，只有子午面分量Bm，Bm由径向分量Br和轴向分量Bz合成。转子上有一段轴对称导体，磁密B的磁场磁力线穿过该导体，该导体具有旋转线速度Vt，切割磁力线，产生单一极性的感应电动势E＝V×B·L，其中的黑体字母代表矢量(下同)。E也没有周向分量，只有子午面分量Em，且Em的方向与Bm的方向垂直，Em＝Vt·Bm·L，其中，L为Em方向上的转子导体长度。在该长度两端的转子导体上设置电刷，引出两极连接外电路，转子导体上就有直流电流I0通过，当电机发电时，I0方向与电动势Em的方向相同，当电机作为电动机时，I0方向与Em方向相反。

作用在转子导体上的电磁力(安培力)F＝I0×B·L，由于I0方向与Em方向相同或相反，而Em方向与Bm方向垂直，可知F只有周向分量Ft，且Ft＝I0·Bm·L。

经过推导，可得到如下公式：

转子导体的电动势：

E＝Em＝ω·Фm/(2π)

ω为转子角速度，Фm为穿过转子导体的磁通量，即子午面分量磁密Bm的磁通量。由于存在漏磁现象，对于有一定厚度的转子导体，属于电流边界的导体表面的射入磁通与射出磁通有差别，Фm取二者平均值。

转子导体所受的电磁转矩：

Me＝-I0·Фm/(2π)

转矩矢量Me的正方向与角速度矢量ω的正方向相同，I0的正方向与E的正方向相同。

转子导体所接受或输出的电磁功率：

Pe＝Me·ω＝-E·I0＝-ω·I0·Фm/(2π)

标量Pe为正值或负值时，表示转子导体接受或输出电磁功率。

当电磁转矩Me的矢量方向与角速度ω的矢量方向相同时，处于电动工况，表示转子接受电磁功率Pe，再经由转动轴向外传输机械功率Pm。当Me与ω的矢量方向相反时，处于发电工况，表示机械功率Pm由转动轴端输入，再由转子导体向外输出电磁功率。

在电磁功率Pe与轴端机械功率Pm之间的传递过程中，存在机械损耗，包括：电刷的摩擦功率，转子的鼓风摩擦功率，轴承摩擦功率，转子动密封摩擦功率。

本发明产品上的单极直流电磁传动机(HET)，原理上是两个单极直流电机的组合，具有两个转子及其转动轴，每个转子与静子之间都有上述单极直流电磁作用。每个转子上至少有一个轴对称形状的导磁和导电性能均良好的导磁导电体(3)，材料可以选择电磁纯铁、低碳钢、20#钢、45#钢等，以强度够用的较高磁导率材料为佳。导磁导电体(3)通过磁通量Фm的绝大部分，而与之相接的非磁性材料的转子导电体(4)也通过少量漏磁通，这两部分磁通一起构成磁通Фm。转子导电体(4)的材料可以选择铜、铝、铜合金、铝合金等，铜合金中可以选择铬铜(Cu-0.5Cr)、镉铜(Cu-1Cd)、锆铜(Cu-0.2Zr)、铬锆铜(Cu-0.5Cr-0.15Zr)、铁铜(Cu-0.1Fe-0.03P)、银铜(Cu-0.1Ag)，以强度够用的较高电导率材料为佳。磁通Фm与转子角速度ω共同作用，在转子导体(3，4)上产生电动势E。一个转子的各个转子导体(3，4)流过的主电流I0，方向与其电动势E的方向相同，起主动转子作用，另一个转子的I0与E方向刚好相反，起被动转子作用。主电流回路的主电流I0值的大小，遵守欧姆定律，等于主动转子各导体电动势E之和与被动转子各导体电动势E之和的差值再与主电流回路电阻R0之比值。磁通Фm与主电流I0共同作用，对转子导体(3，4)产生电磁转矩Me，该转矩矢量的方向，在主动转子上与其ω矢量方向相反，在被动转子上与其ω矢量方向相同。由此引起电磁功率Pe从主动转子向被动转子传输，主动转子电磁功率大于被动转子电磁功率，二者差值等于主电流回路的欧姆热损耗功率，即I0的平方与R0之积。主动转子与被动转子可以互换角色，从而使功率流向产生调转。

HET静子上至少有两个环绕轴心线(1)缠绕的直流励磁线圈(9)。HET至少有两个主磁路(22)。所谓“主磁路”是指励磁线圈周围的磁阻最小的闭合磁路，区别于多路径并联导磁材料结构中的次要分支磁路。磁路由转子和静子上的轴对称结构件导引为闭环，环路中除转子与静子之间的窄缝气隙之外，其余结构件均为导磁材料。在这些结构件中，转轴(2)和转子导磁体(14)可选电磁纯铁、低碳钢、20#钢、45#钢等，静子导磁导电体(7，17，18)和静子导磁体(10，20，21)可选电磁纯铁、低碳钢等，以强度够用的较高磁导率材料为佳，磁导率较高的材料其电导率也较高。

当HET两个转子有对一路励磁源的共用时，即出现一个主磁路(22)同时经过两个转子的导磁导电体(3)的情形(图2至图3)。这时，穿过共用主磁通的两个转子相邻表面，可以是垂直端面，可以是圆锥面(图2)，可以是圆柱面(图3)。这三种结构产生的两转子轴向磁吸力不同，垂直端面结构的轴向磁吸力最大，圆柱面的很小，圆锥面的介于二者之间，可以通过改变锥角来调整轴向磁吸力的大小。

在HET两套转子和静子上，构造有一套串联闭合的主电流回路(23)，该回路由三种不同性质的电路连接件组成：固体结构件，转子与静子之间的导电连接物，无相对速度的(同在一个转子上，或同在静子上)固体结构件之间的导电连接物。

主电流回路上的转子固体结构件，包括转子导磁导电体(3)和转子导电体(4)。也可以使与前二者相邻的转轴(2)参加导电，此时转轴(2)与前二者的接触面是导电性的，甚至转轴(2)与导磁导电体(3)设计为一体。转轴(2)参加导电有利有弊，优点是电阻减小，缺点是转动轴带电，并加大了励磁的磁阻。

主电流回路上的静子固体结构件，包括：与转子直接导电相连的静子导电体(6，11)，静子导磁导电体(7，17，18)，静子中间导电体(8)，静子外引导电体(16)，以及外部电路导体。导电体(6，8，11，16)和外部电路导体可以选择铜、铝等高导电性材料。

无相对速度的固体结构件之间的导电连接，可以用导电胶粘接，可以用固体软金属材料填缝，可以充填液态金属，也可以直接接触导电。充填液态金属的方案在导电性和容许接缝错位变形方面具有优势。

转子与静子之间的电路连接区(5)，采用液态金属作为导电媒介，可选的液态金属包括：钠钾合金(如钠钾比例为22∶78，凝固点-11℃，蒸发点784℃)，镓(凝固点29.9℃)，镓铟合金(如镓铟比例为75∶25，凝固点15.7℃)，镓铟锡合金(如镓铟锡比例为62∶25∶13，凝固点约5℃；比例为62.5∶21.5∶16，凝固点10.7℃；比例为69.8∶17.6∶12.5，凝固点10.8℃)，水银(凝固点-39℃，蒸发点357℃)等。金属液体电路连接方案的接触电阻小、摩擦损耗低，可以循环流动液态金属以带走热量。

HET转子与静子之间的主磁通气隙表面，设计为轴对称圆柱面(轴面型)，轴面型不产生轴向磁吸力。

通过每个转子导磁导电体(3)的磁通，有单磁通方案和双磁通方案，后者由两路励磁源励磁，电动势倍增。轴面型双磁通方案利用了转轴(2)的双面导磁通道，结构细长。结构趋向细长的设计还包括：缩小励磁线圈中心线半径，使线圈趋近转轴中心线。这种近轴线圈设计方案还可减少励磁线圈所耗的铜材或铝材。

轴面型方案的转轴(2)，可以设计为实心轴，也可以设计为空心轴。在相同的转轴外径情况下，实心轴的导磁能力最大。在转速较低、液态金属“电刷”线速度不受限的情况下，转轴外径可以设计的较大，转轴设计为空心轴，这种方案的结构耗材较少、重量较轻。

一般应用场合下，HET转子在内圈，静子在外圈，即内转子型结构。

轴面型、内转子型方案的转子导磁导电体(3)与转子导电体(4)的相接表面，可以是直至二者外径的全高圆盘面，也可以是非全高的圆盘面加圆柱面，即转子导电体为非全高型(图12)。在转速较高、全高型转子导电体强度不足时，采用非全高型设计。

从HET两个转子之间的距离和方位关系不同来区分，具有集中型和分离型两种结构。集中型的两个转子轴心线重合，且两个转子互相靠近，主电路较短。分离型的两个转子分开布置，各有独立的静子，具有外联导体传输主电流。集中型的主电路电阻较小，耗材和重量较少，但励磁之间干扰较大，不利于独立调节励磁，其转子支承也不易布置。分离型的布置灵活，利于独立调节励磁，但主电路电阻较大，电路耗材和重量较多。

分离型具有两个HET半偶件，二者之间具有外联导体，以构成一套主电流闭合回路。外联导体(8，11，图5)可以是集中型静子导电体的拉伸变形。可以用外接端子(16，图6至图11)连接外联导体。用外接端子(16)连接的外联导体，可以采用多个同轴导体，具有同轴的芯轴和套筒，芯轴和套筒分别传输方向相反、大小相同的主电流，芯轴与套筒的间隙可以通以冷却介质散热。用外接端子(16)连接的外联导体，也可以采用数量众多的小线径导线，电流方向相反的两路导线互相绝缘地均匀混排，可以在导线束外加装套筒，并密封导线进出两端，在套筒内通以冷却介质散热。小线径导线具有柔软、易布置的特点，小线径导线可与端子钎焊连接，小线径导线与外接端子(16)的连接可采用钎焊或通过中间过渡端子连接。

分离型的单个转子，可以设计为具有一个转子导磁导电体(3)，可以设计为具有多个转子导磁导电体。此多个转子导磁导电体采用串联连接，称为多级串联型。采用外接端子(16)和外部导体对多个转子导磁导电体进行串接的多级串联型，称为多级外串联(图9、图10)，此种情况下，相邻的、串接的两个导磁导电体有对一个主磁通的共用。采用靠近转轴的内部导体对多个转子导磁导电体进行串接的多级串联型，称为多级内串联(图11)，此种情况下，每个主磁通仅穿过一个转子导磁导电体。

采用外接端子(16)连接外联导体的分离型，其两个HET半偶件可任意配对，不必为相同类型。

HET转子与静子之间的金属液体电路连接区(5)结构设计为：连接区空隙呈轴对称缝隙形状，其中段的半径大于两侧半径，对应中段最大半径位置，在静子导电体(6，11)上，开有轴对称的、与上述缝隙连通的分支缝隙(25)。较窄的缝隙利于减少电阻和组织流动。中段半径大于两侧半径的结构，利于在旋转时包容金属液体不失位。对应中段最大半径位置的分支缝隙，用于充装金属液体、收回金属液体、循环金属液体(需要第二分支缝隙(26)的参与)。当电路连接区金属液体摩擦发热量不大，且不需要该处金属液体负担转子导体电流欧姆热的传导外散时，不进行金属液体的循环流动是可选方案，这时可仅设分支缝隙(25)。

第二分支缝隙(26)用作循环流动金属液体的进液通道，分支缝隙(25)用作出液通道。当进液通道(26，29)附近区域温度较高、热通量较大时，为避免进液通道中的金属液体在到达电路连接区之前过早地被加热升温，特此设置隔热缝隙(31)，并与动、静件之间的气隙相连通。进液的隔热措施还包括进液相关管道(30)的隔热气隙。

设置与分支缝隙(25)和第二分支缝隙(26)分别相连通的均匀配送缓冲区空隙通道(27，29)，该通道窄端与缝隙(25，26)相连，宽端与数个沿周向均布的通向外部附属系统的圆管(28，30)相连。这种楔形设计的缓冲区用于将圆管(30)的周向不均匀进液流动尽量调整为在缝隙(26)的周向均匀进液流动，使圆管(28)的周向不均匀出液流动尽量不影响缝隙(25)的周向均匀出液流动。

在HET金属液体电路连接区(5)的两端，在静子导电体(6，11)上，开有轴对称的、与电路连接区(5)连通的凹槽(32)，凹槽中安装密封用的环形胶管(33)，有一个通气管(34)与胶管连通，通气管穿过静子导电体(6，11)，通气管与外部附属系统连通。通过调节密封胶管(33)中的气体压强，可控制胶管的膨胀和收缩，从而控制胶管外壁与转子壁面的接触状态和分离状态，实现对电路连接区(5)的密封。该密封用于充装金属液体时保持真空吸力和维持液体边界，在无转速或转速较低时也可使用该密封作为特别的液体保持措施。

在HET静子导电体(6，11)上，在电路连接区(5)的两端内、靠近胶管(33)之处，各开有一个通气孔(35)，连通至外部附属系统。在机器组装初始充填金属液体时，先对与电路连接区(5)相连通的全部腔室和管路抽真空，再对密封胶管(33)充压，使胶管外壁与转子壁面密封接触，持续保持对两个通气孔(35)的抽真空操作，同时，从外部管路注入液体开始，按照串行线路顺序进行，向与电路连接区相连通的真空腔充装金属液体，应用真空抽吸作用，使金属液体充满由胶管(33)密封的空间。对两个通气孔(35)的持续抽真空操作，保持了金属液体注入过程中的真空度，保证了金属液体到达电路连接区的两端。从外部管路注入金属液体开始，按照串行线路顺序进行，其目的是赶出全部气体，不留有封闭的气体死区。两个通气孔应是金属液体最后到达之处，当某通气孔的外部管路出现金属液体时，即可明确判断金属液体已到达电路连接区的此端。

在HET外部附属系统中设置一个液态金属容积调节阀，该阀的可调容积腔室与电路连接区(5)相通。当需要改变电路连接区的金属液体容量时，调整该阀的容积即可。容积调节阀可以采用活塞结构、柱塞结构、隔膜结构。

HET金属液体的循环流动由设置在外部附属系统中的流体循环泵驱动，该泵可以采用离心泵、轴流泵、混流泵、齿轮泵、螺杆泵、电磁泵等，该泵的流量应可以调节。循环流动的主要目的是带走所携热量，起冷却作用，另外还可滤除金属液体中的固体杂质和所携气泡，减小电路连接区固体壁面的磨损，消除流动中卷入气泡的不利影响(如总体积增大、导电导热性降低、流动易出现不稳定)。金属液体在电路连接区的循环流动，特别是第二分支缝隙(26)的进液流动，非常有利于电路连接区内流动的稳定组织，即保持液体与转动壁面的稳定接触不分离，保持液体区域边界稳定不窜位置，具有一定的抵抗外界作用力的自卫能力。

在HET外部附属系统中设置的冷却循环流动金属液体的表面换热式散热器，可以直接由外部空气或水冷却，也可以采用中间媒质(如绝缘油)先行冷却，再由中间媒质循环至另设的集中式换热器中被外部空气或水最后冷却。由于带有不同电势的各个循环通路的液态金属之间需要绝缘，考虑到液态金属需要与外部空气特别是水严格隔离，采用化学惰性的绝缘油(如变压器冷却油)作为中间媒质，以及采用外部另设二次集中式换热器，应是一种较优的对应方案。

在HET外部附属系统中设置的液态金属循环流动液的固体杂质过滤器和气泡滤除器，可以采用粉末冶金多孔材料，其材质可用镍、青铜、不锈钢等。

对于HET液态金属电路连接区，需要隔离外界空气，因此设置针对隔离腔的密封结构，其中包括动密封结构，并对隔离腔抽真空和充装惰性气体。惰性气体可为氮气或氦气，氮气价廉、泄露慢，但与转子的气体摩擦阻力较大，氦气特点与氮气相反。动密封可采用磁性流体密封结构。此时，支承转子的轴承设置在隔离腔之外，与外界空气接触，一是避免轴承润滑油或脂在隔离腔内蒸发，二是保证滚动轴承在空气氛围中工作(真空、非空气、非氧化环境下滚动轴承磨损加剧)。

液态金属电路连接区(5)的转子、静子壁面上，可加工有耐磨、导电表面层。表面层可以是镀硬铬、镀硬银、镀硬金、镀银锑合金、镀金钴合金、镀金镍合金、镀金锑合金、金-碳化钨复合镀层、金-氮化硼复合镀层、化学镀镍磷合金镀层、化学镀镍硼合金镀层、化学镀镍磷合金-碳化硅复合镀层、化学镀镍磷合金-金刚石复合镀层、化学镀镍硼合金-金刚石复合镀层。

液态金属电路连接区可设置检测金属液体液位的传感元件，即：在电路连接区(5)通道两端的静子导电体(6，11)壁面上，镶嵌有电阻材料的长条薄片状元件，元件长度轴线在子午面内，元件的一个主面与通道壁面齐平，无绝缘，另一个主面和四边在凹槽内，表面被以绝缘材料，元件两端连接有导线，导线引出至外部附属系统。传感元件电阻材料要求有尽量高的电阻率，可采用电阻合金、电刷电碳材料，电刷电碳材料可选择树脂石墨、电化石墨、金属石墨、天然石墨。

与金属液体有接触的物体材料，不宜用塑料，应用橡胶材料时应选用氟橡胶。可选用氟橡胶的物体包括：密封胶管(33)，主电流回路上相邻导体间的液态金属接缝端部密封件，与金属液体有接触的结构中分面密封胶。

为便于理解和叙述下文的调节控制方法，先进行如下名词术语解释及相关说明。

励磁线圈具有n个，每个线圈的各匝直流电流之和记作Ii，i＝1，2，…，n，n最小为2。励磁线圈电流是周向流动的。每个线圈的匝数记作Zi，每个线圈的电阻记作Ri，每个线圈的欧姆热功率Poi＝(Ii/Zi)·(Ii/Zi)·Ri。

主电流回路的直流电流记作I0。主电流在子午面内流动，没有周向分量。子午面是包含轴心线的任一平面。

一个转子上具有k个导磁导电体(3)，其序号记作j，j＝1，2，…，k，k最小为1。每个导磁导电体的两端通常有导电体(4)与之相接，一个导磁导电体及其两端导电体组成所在转子上的一段独立的主电路，穿过该电路回转面的磁通记作Фmj，其意义是“单极直流电机的电磁作用原理”一节所述的穿过转子导体的磁通量Фm。一个转子上的穿过转子主电流回路回转面的总磁通等于k个Фmj之和，记作∑Фr，r＝1或2(对应转子1或转子2)。一个转子上的串联主电路的各个对应Фmj通常应具有相同的方向，特殊情况下例外，这时应对相反方向的Фmj作减法计算。

磁通Фmj是由励磁线圈激励产生的，同一主磁路(22)附近的主励磁线圈对Фmj的激励作用最大，其他的励磁线圈对Фmj具有不同程度的影响，同属于一个转子的其他励磁线圈因结构相近和相通而有较大影响，有共享磁通的两转子的励磁线圈的影响也较大，无共享磁通的集中型结构不同转子励磁线圈也有漏磁影响，分离型结构的不同转子励磁线圈的影响可忽略不计。

主电流回路中的主电流产生周向磁密Bt，该磁场位于由主电流回路导体外表面围成的轴对称环管内。该周向磁场必然穿过主磁路上的某个或某几个导磁体，与此处由励磁源激励的子午面方向的磁密Bm合成为一个较大的总磁密矢量B。由于软磁材料导磁体的磁化曲线(磁通密度B与磁场强度H的关系曲线)是非线性的，周向磁密Bt的加入，使产生相同磁密Bm的磁场强度Hm相比Bt为零时增加。可见，主电流产生的周向磁场弱化降低了磁路的导磁性能，因而间接影响了各个Фmj值。

在运行使用时，对Фmj值有影响的可变因素是相关的励磁线圈电流和主电流。此外，磁路导磁体温度变化对导磁率有影响，磁路气隙变化对磁阻有影响，但这些影响的程度是很弱的。

下文所述的串联主电流回路的电磁定律公式包括：

转子1的电动势：

E1＝ω1·∑Ф1/(2π) (1)

转子2的电动势：

E2＝ω2·∑Ф2/(2π) (2)

主电流回路的电动势之和：

∑E＝E1+E2 (3)

主电流：

I0＝∑E/R0 (4)

转子1所受的电磁转矩：

Me1＝-I0·∑Ф1/(2π) (5)

转子2所受的电磁转矩：

Me2＝-I0·∑Ф2/(2π) (6)

其中，R0为主电流回路的总电阻，包括电路固体电阻、固体之间接触或连接物电阻、电刷电阻。电刷使用液态金属时，电路连接区(5)金属液体的状态对R0值的大小有影响。温度对材料电阻率有影响。所述电路连接区金属液体状态记为MLS，由液体左、右边界位置参数来描述，或者由液体容量和中心位置参数来描述。

上述除R0之外的各量均有方向性，具有正值或负值。方向基准选取为：设计点时，主动转子1的角速度ω1的矢量方向选定为ω矢量正方向，磁通∑Ф1的方向选定为∑Ф正方向，E1的方向选定为E正方向。I0的正方向与E正方向相同，Me的矢量正方向与ω矢量正方向相同。E1在设计点具有正方向和正值，但在其他工作点可以是负值。E2与E1的方向始终相反，以构成主动轴与被动轴的关系。当∑E＞0时，I0的方向为正，当∑E＜0时，I0的方向为负。当一个转子的电磁转矩Me的矢量方向与角速度ω的矢量方向相同时(即两参数同为正值或同为负值)，表示该转子接受电磁功率(Pe值为正)，该转轴表现为被动轴。当一个转子的电磁转矩Me的矢量方向与角速度ω的矢量方向相反时，表示该转子输出电磁功率(Pe值为负)，该转轴表现为主动轴。

忽略温度等次要因素的影响，串联主电路的∑Ф1和∑Ф2在运行使用时可表示为主电流I0的绝对值|I0|和相关励磁线圈电流的函数：

∑Ф1＝Ff1(|I0|，Ir11，Ir12，…，Ir1n) (7)

∑Ф2＝Ff2(|I0|，Ir21，Ir22，…，Ir2n) (8)

其中，{Ir11，Ir12，…，Ir1n}是{I1，I2，…，In}中的子集或全集或空集，{Ir21，Ir22，…，Ir2n}也是{I1，I2，…，In}中的子集或全集或空集，不能全为空集。

忽略温度等次要因素的影响，串联主电流回路的I0、Me1、Me2在运行使用时可表示为如下变量的函数：

I0＝Fi0(ω1，ω2，MLS，Ii01，Ii02，…，Ii0n) (9)

Me1＝Fm1(ω1，ω2，MLS，Ii01，Ii02，…，Ii0n) (10)

Me2＝Fm2(ω1，ω2，MLS，Ii01，Ii02，…，Ii0n) (11)

其中，{Ii01，Ii02，…，Ii0n}是{Ir11，Ir12，…，Ir1n}与{Ir21，Ir22，…，Ir2n}的合集。

第一种HET调节控制方法如下。

总损耗取为主电流欧姆热(I0·I0·R0)和励磁电流欧姆热(∑Poi)的总和，其中R0和Ri取为定值。选定转矩指令针对Me1或Me2。选定主电流和各个励磁电流的应用极限范围，在该范围内，分别计算或试验获得两个转子上的穿过转子主电流回路回转面的总磁通跟随主电流I0和各个励磁电流Ii多维变量变化的对应关系，即：

∑Ф1＝Ff1(|I0|，Ir11，Ir12，…，Ir1n) (7)

∑Ф2＝Ff2(|I0|，Ir21，Ir22，…，Ir2n) (8)

给定两轴转速的应用范围和一轴电磁转矩(Me1或Me2)的应用范围，利用电磁定律公式((1)～(4)、(5)或(6)，其中R0取为定值)和上述多维变量函数关系((7)、(8))，计算出全范围覆盖不同转速条件和转矩需求的、满足总损耗最小目标的各个励磁电流最佳值Iiopt矩阵，并把全部数据存储于控制系统。

在调节执行时，即时采集两个转子的转速(ω1和ω2)，作为输入条件，给出转矩指令(Me1值或Me2值)，也作为输入条件，从控制系统中调用相关存储数据，采用样条插值函数公式计算获得对应的各励磁电流最佳值Iiopt，用于执行环节。

第二种HET调节控制方法如下。

总损耗取为主电流欧姆热(I0·I0·R0)、励磁电流欧姆热(∑Poi)和电路连接区液态金属磨擦热的总和，其中，R0取为液态金属状态参数MLS的函数，Ri取为定值。选定转矩指令针对Me1或Me2。选定主电流和各个励磁电流的应用极限范围，在该范围内，分别计算或试验获得两个转子上的穿过转子主电流回路回转面的总磁通跟随主电流I0和各个励磁电流Ii多维变量变化的对应关系，即：

∑Ф1＝Ff1(|I0|，Ir11，Ir12，…，Ir1n) (7)

∑Ф2＝Ff2(|I0|，Ir21，Ir22，…，Ir2n) (8)

给定两轴转速的应用范围、一轴电磁转矩(Me1或Me2)的应用范围和液态金属状态参数MLS的应用范围，利用电磁定律公式((1)～(4)、(5)或(6)，其中R0取为液态金属状态参数MLS的函数)和上述多维变量函数关系((7)、(8))，计算出全范围覆盖不同转速条件和转矩需求的、满足总损耗最小目标的各个励磁电流最佳值Iiopt矩阵和液态金属状态参数最佳值MLSopt矩阵，并把全部数据存储于控制系统。

在调节执行时，即时采集两个转子的转速(ω1和ω2)，作为输入条件，给出转矩指令(Me1值或Me2值)，也作为输入条件，从控制系统中调用相关存储数据，采用样条插值函数公式计算获得对应的各励磁电流最佳值Iiopt和液态金属状态参数最佳值MLSopt，用于执行环节。

电路连接区的金属液体应是无空洞的连续的一个轴对称液环，两端侧边界是气液界面，中间的液固界面应连续、不含气体。影响总电阻R0的不仅是金属液体电路连接区自身的电阻，金属液体分布位置的移动也影响了相邻导体的电流路径和电阻。金属液体左、右边界位置参数(即气液界面中心点位置参数)和气液界面的形状，可以完整描述与R0相关的金属液体状态(MLS)，但在实际应用时可以忽略气液界面形状因素。金属液体左、右边界位置参数也可由液体容量和中心位置参数来替代，这种替代是对等的。MLS参数同时也是影响金属液体摩擦热的一个主要参数。

电路连接区的金属液体受到以下方面的作用：液体表面张力，液体旋转离心力，动壁面旋转带动的液体子午面迴流，循环泵驱动的循环流动(含射入流和汇出流)，两侧气体压力，导电金属液体受到的电磁力。在电磁力中，周向磁密Bt与主电流产生的子午面洛仑兹力Flm是唯一显著并起重要作用的部分，Flm方向垂直于主电流方向，始终指向主电流环的外侧。在维持金属液体位置不脱位方面，循环流动是有利因素，其流速越高则维稳能力越强；中间半径大、两侧半径小的通道使两侧液体旋转离心力互相牵制，利于维稳；洛仑兹力Flm始终向外，是不利因素，可设计液体旋转离心力与之抵消。对于两侧气体压力，可采用调节两侧压差的手段维持金属液体位置稳定。由此产生金属液体位置维稳的两种方案，方案一：不调节两侧气体压力，两侧压差为零(自由状态)，设计较长的两侧通道，采用较多的液体容量，主要利用液体旋转离心力的作用，保证在全部运行使用范围内金属液体位置不脱位，即不脱离循环流动入口和出口对应的位置；方案二：调节两侧气体压差，不必设计较长的两侧通道，不必采用较多的液体容量，主要利用两侧气体压差的作用，保证在全部运行使用范围内金属液体位置不脱位，并且处于较佳的、预定的位置。调节两侧气体压差可采用容积伸缩法：设置活塞结构或柱塞结构或隔膜结构的容积调节阀，其可调容积腔室与待调节压强的气体腔连通，利用容积变化改变压强，这在HET缝隙小容积腔是可行的，并且有调节时操作迅速的优点。

在采用金属液体位置维稳方案一时，液体中心位置是不能主动调节控制的，因此，上述调节控制方法所用的金属液体状态MLS参数仅含可控量金属液体容量参数，而液体中心位置参数固定为一个平均值以近似处理。在采用方案二时，增加了两侧气体压差调节手段，液体中心位置由此可主动调节控制，当中心位置要求控制在一个固定位置时，MLS参数仅含金属液体容量参数；当中心位置变动控制时，MLS参数可包含液体中心位置参数和液体容量参数，中心位置控制在满足总损耗最小目标的最佳位置上；当中心位置变动控制时，MLS参数也可仅含金属液体容量参数，以简化工作量，而中心位置参数固定为一个平均值以近似处理，这时的中心位置控制与总损耗最小目标无关，按照其他要求执行。

HET励磁线圈直流电流大小的控制，采用电压调节方法，可采用直流斩波器，或者采用电阻电位器。

发动机带有调速器，在怠速工况和最大功率工况之间，发动机由调速器调节，始终运行在设计选定的转矩-转速图的一条线路上，以及该线路附近的调节缓冲带区域内。选择调节线路时，有以下几项主要原则：整条线路上各点的功率从始至终是单调增加的；整条线路上各点的油门开度(或燃料气门开度等对应的燃料供应口径)从始至终是单调增加的；在满足前两个条件前提下，优选线路经过高燃料效率区域，例如选择一系列等功率线的最佳或较佳效率点组成优选调节线路。

该调节线路，可由转矩随转速单调增加的曲线组成，或可由等转速线、转矩随转速单调增加的曲线组成，或可由等转速线、等转矩线组成，或可由等转矩线、转矩随转速单调增加的曲线组成，或可由等转速线、等转矩线、转矩随转速单调增加的曲线组成。也可由其它类型曲线构成，只要其满足油门开度和功率单调增加的条件。

将上述调节线路变换为油门开度-转速图上的曲线，在进行调节时，当检测的转速和油门开度状态点位于线路右侧(较高转速侧)，则减小油门开度，反之则增大油门开度。

车辆正车和倒车驱动转矩的控制由HET调节控制系统主导执行。正车或倒车意向在起车前设定，由司机给出范围在零至最大的驱动转矩相对值指令(例如油门踏板行程)，由HET调节控制系统指挥HET输出所需的正车正向或倒车反向驱动转矩。而发动机调速器只需控制发动机在一条调节线路上随动运行，供应所需的功率。当HET输出功率减小时，在油门开度未调整之前，与发动机相连的HET输入轴转子被施加的转矩大于输出转矩，使其转速升高，偏离发动机调节线路，于是调节器减小油门开度，使发动机状态回复到调节线路上的、但功率相应地减小的工况，达到该轴系转子转矩的重新平衡。当HET输出功率增大时，在油门开度未调整之前，与发动机相连的HET输入轴转子被施加的转矩小于输出转矩，使其转速降低，偏离发动机调节线路，于是调节器增大油门开度，使发动机状态回复到调节线路上的、但功率相应地增大的工况，达到该轴系转子转矩的重新平衡。

车辆起动程序：HET的各个励磁线圈电流处于零值状态，电路连接区(5)液态金属处于缩回断路状态，启动发动机至怠速工况(发动机已处于怠速工况的无此项)，设定正车或倒车，给出驱动转矩指令，电路连接区液态金属归位，由HET调节控制系统控制输出驱动转矩，起动车辆开始行驶。对装备有级变速比机械传动装置的车辆，在给出驱动转矩指令之前，还应设定其初始速比档位。

设定的初始速比档位，可以是有级变速比机械传动装置的任意一个档位，包括最小传动速比档位。在车辆行驶速度从零至最大速度范围内，控制使得传动速比值从初始档位值依次降低至最小传动速比档位值。当初始速比档位选择最小传动速比档位时，速比档位不再变化，相当于使用固定速比传动。

行驶中的换档操作由HET调节控制系统自动控制，当达到预定的档位转换速度时，控制使HET输出转矩降为零(即励磁电流降为零)，脱开原档位，使用同步器摩擦同步欲接合的两部分，挂接新档位，再按当时的驱动转矩指令使HET输出所需的转矩。

车辆溜车程序：驱动转矩指令回复到零，HET的各个励磁线圈电流回复到零，电路连接区(5)液态金属缩回断路，发动机随动回复至怠速工况或直至熄火。

车辆停车程序：驱动转矩指令回复到零，HET的各个励磁线圈电流回复到零，电路连接区(5)液态金属缩回断路，发动机随动回复至怠速工况或直至熄火，需要制动时，制动指令在转矩指令后发出，直至车辆停止。

在车辆溜车并且发动机熄火或未点火的情况下，可以利用车辆动能，通过HET反向功率传输，带动发动机点火启动至怠速工况。

一种带有上述动力系统的车辆，包括：如上所述动力系统，行驶系，转向系，制动系，车身，附属设备。行驶系由车辆的行路机构和承载机构组成，包括轮胎及车轮、车桥、悬架、车架等。车身是指车辆上起覆盖、载客、载货等作用的部分，覆盖部分指车前、车后板制件，载客部分指驾驶员和乘客乘坐的车室，载货部分指货箱或货厢，车身在结构上包括车身内外覆盖件、内外装饰件、功能件(隔声、防振、密封等功能件)，以及盖、窗等部件，以及车身附件(刮水器、洗涤器、遮阳板、烟灰盒、座椅、安全带、安全气囊、门锁、门铰链、门限位器、玻璃升降器、内外后视镜、扶手等)。附属设备包括：车辆操纵机构(发动机启动/停止手动按钮、正车/倒车设定器、传动速比档位设定器、驱动转矩踏板、制动踏板、驻车制动操纵器、转向盘、各类操纵开关等)，照明及仪表(外部照明及信号装置、喇叭、仪表、车内照明灯具、视听装置、导航系统、电话、天线等)，空调系统(通风装置、暖风装置、冷气装置、空气净化装置)，供电系统(蓄电池、电线束、电器开关、继电器、发电机)。

附图说明

在附图中出现的标记7-1、7-2与标记7表示同一种组成部分，类似地，在附图中出现的标记x-y与标记x表示同一种组成部分(其中的x和y为阿拉伯数字)。图1：集中型、两轴单磁通(无两轴共用)、远轴线圈、实心轴、轴面型HET子午面示意图。

图2：集中型、两轴一单一双磁通(有两轴共用)、远轴线圈、实心轴、轴面型HET子午面示意图。

图3：集中型、两轴两双磁通(有两轴共用)、近轴线圈、实心轴、轴面型HET子午面示意图。

图4：集中型、两轴两双磁通(形式上无两轴共用)、近轴线圈、实心轴、轴面型、两轴转向相同的HET子午面示意图。

图5：分离型、两轴两单磁通、远轴线圈、实心轴、轴面型、两轴垂直的HET子午面示意图。

图6：分离型、单磁通、近轴线圈、实心轴、轴面型HET半偶件子午面示意图。

图7：分离型、双磁通、近轴线圈、实心轴、轴面型HET半偶件子午面示意图。

图8：分离型、双磁通、近轴线圈、空心轴、轴面型HET半偶件子午面示意图。

图9：分离型、双磁通、两级外串联、近轴线圈、实心轴、轴面型HET半偶件子午面示意图。

图10：分离型、双磁通、三级外串联、近轴线圈、实心轴、轴面型HET半偶件子午面示意图。

图11：分离型、双磁通、两级内串联、近轴线圈、实心轴、轴面型HET半偶件子午面示意图。

图12：分离型、双磁通、近轴线圈、实心轴、轴面型、转子导电体非全高的HET半偶件子午面图。

图13：集中型、两轴两双磁通(形式上无两轴共用)、近轴线圈、实心轴、轴面型、两轴转向相反的HET子午面示意图。

图14：分离型、单磁通、近轴线圈、实心轴、轴面型、轴端集电设计的HET半偶件子午面示意图。

图15：分离型、双磁通、近轴线圈、实心轴、轴面型HET半偶件子午面图。

图16：集中型、两轴两双磁通(有两轴共用)、近轴线圈、实心轴、轴面型HET子午面图。

图17：车辆动力系统示意图(前置发动机后轮驱动)。

具体实施方式

一个轿车动力系统方案，主要由发动机、传动系、控制系统等组成。前置发动机后轮驱动，发动机为汽油机，最大功率240kW，最大功率时转速6000r/min，发动机输出轴与HET的输入轴之间设置一个速比1.667的单级齿轮增速器，HET的两个转子最大转速均为10000r/min，HET的输出轴连接一个具有两档速比的齿轮减速器，后者通过一个万向传动轴与后驱动桥的主减速器连接。

所用HET为分离型方案，具有两个相同结构和尺寸的半偶件，每个半偶件是双磁通、单级、单电路、近轴线圈、实心轴、轴面型，其子午面图如图15所示。

每个半偶件的尺寸：转轴轴面半径53mm，静子本体半径138.65mm，外接端子半径213.5mm，静子轴向长度280mm。每个半偶件的转轴转速设计值10000r/min，电磁功率设计值240kW。主电流设计值40794A。在设计点工况，HET全部的励磁电流欧姆热功率、电路连接区NaK液摩擦功率和主电流欧姆热功率的总和，约是电磁功率设计值240kW的4％。

HET每个转子具有一个转子导磁导电体3，在其左右两侧具有对称结构的两个转子导电体4、两个静子导电体6、两个励磁线圈9、两个静子导磁导电体7、两个NaK金属液体电路连接区5及其配套的通道和管路。双磁通的磁路除两端部之外也是对称结构的。两端的支撑端盖36采用铝合金材质，不影响磁路的对称性，尽量不产生对转子的轴向磁吸力，同时也满足端盖内圈所装的磁流体密封件37的非导磁要求。两个励磁线圈通以大小相同、方向相反的电流，产生的双磁通磁场基本是左右对称的。这两个励磁线圈串接在一起，可以视作一个线圈，具有一种励磁电流。

HET转轴2由中心细轴和外圈环轴两部分过盈配合组成，中心细轴两端装滚动轴承，一端带轴伸与外部转轴相连，中心细轴材质采用45钢或40Cr钢。外圈环轴采用20钢，磁流体密封件37与外圈环轴相配对，外圈环轴在该处具内凹槽，一为减少磁流体密封的漏磁，同时也减小应力集中。

HET转子上的导磁导电体3和导电体4均是整圈结构，均与转轴2过盈配合，并与转轴2之间电绝缘。导磁导电体3采用20钢，导电体4采用铬铜Cu-0.5Cr。导磁导电体3的两端面底部加宽成锥体状，利于导磁，也利于减少过盈配合引起的应力集中。导电体4采用与导磁导电体3外径相同的全高设计，二者之间连接缝采用NaK金属液体充填，连接缝顶端和底端采用氟橡胶密封体和胶粘剂密封。导电体4底部加工有周向均布的两个注液孔，连通外部与金属液体连接缝，注液孔外端设有堵塞，装配注液时采用真空抽吸方法，一个注液孔用于抽真空，另一注液孔用于注入NaK金属液体。底部注液孔装满的液体可补充到连接缝在旋转时增加的容积空间中，保证连接缝始终充满金属液体。

HET静子导电体6设计为非整圈的上下半中分结构，以在装配时与整体设计的转子导电体4不发生干涉(若把导电体4在中间细颈处分割为左右两体，则静子导电体6也可整圈分体安装)，同时也有利于在中分面加工或安装所需的通道、管路和连线。导电体6材质选用紫铜。导电体6上设计有NaK金属液体的进入通路和排出通路，排出通路含分支缝隙25、均匀配送缓冲区空隙27、径向布置的周向均布16个通孔(供圆管28插入)，进入通路含第二分支缝隙26、均匀配送缓冲区空隙29、径向布置的周向均布16个通孔(供圆管30插入)。圆管28和30采用紫铜材料，插入相应通孔时接触面用氟橡胶密封胶粘剂密封。为防止进入通路的金属液体受热过快升温，设计有气体隔热缝隙31，同时在圆管30的外伸线路上设计有隔热气隙。为便于加工导电体6上的窄缝(25，26，27，29，31)，导电体6分为依次套装的4个分体(6a，6b，6c，6d)，使各窄缝壁面在加工时完全暴露在外。6a与6b的连接止口(所称止口具有圆柱面和端面)，以及6b与6c的连接止口，采用氟橡胶导电胶粘剂密封，保持导电性；6c与6d的连接止口位于顶端，采用氟橡胶密封胶粘剂密封。

在HET静子导电体6a和6d上开有两个轴对称凹槽32，里端半圆形，凹槽中安装氟橡胶胶管33，胶管在内外压强为大气压时卧藏在凹槽中不突出。每个胶管有一个通气管34与之相连通，通气管采用氟橡胶，通气管插入胶管开孔中并粘接密封。通气管穿过导电体6和导磁体10连至HET外部附属系统。通气管的中心线位于导电体6中分面上，即在导电体6两半中分面相应开出半圆凹槽，上下半合并时构成整圆凹槽容纳通气管，装配时通气管与凹槽壁面采用氟橡胶密封胶粘剂密封。通气管在导电体6与导磁体10邻接面处轴向布置，整圈结构的导磁体10轴向安装时，通气管穿过对应的导磁体10轴向通孔。

在靠近胶管33的导电体6a和6d上下半中分面上，开有半圆凹槽，上下半合并时构成通气孔35。在通气孔到达导电体6a或导电体6d的边界之前，采用通气孔接管与通气孔连通。通气孔接管材质为氟橡胶，其安装、布置及相应加工操作与通气管34的做法相同。

HET静子导电体6上下半中分面在装配合并时采用氟橡胶密封胶粘剂密封。

HET的两个静子导磁导电体7、两个外接端子16、两个静子导磁体10均是整圈结构。导磁导电体7和导磁体10采用电磁纯铁，外接端子16采用紫铜。静子导电体6与导磁导电体7之间的连接缝采用NaK液充填，NaK液由周向均布的4个小孔44供应，连接缝顶端和底端采用氟橡胶密封体和胶粘剂密封。导磁导电体7与外接端子16的连接面为锥面，该连接缝采用NaK液充填，NaK液由周向均布的4个小孔38供应，连接缝顶端和底端采用氟橡胶密封体和胶粘剂密封。两个外接端子16和两个导磁体10的机械连接采用交错方向布置的螺栓紧固，即单数螺栓紧固两个外接端子和左侧导磁体，双数螺栓紧固两个外接端子和右侧导磁体。设计有橡胶材质的弹性锥形垫圈39，传递紧固导磁体10的螺栓轴向力，依次轴向压紧励磁线圈9、静子导电体6a和6b、静子导磁导电体7。

在两个外接端子16上加工出周向均布的16组同轴心的凹槽和通孔，同轴外联导体的芯轴40与凹槽表面贴合，贴合面间隙充填镓铟锡合金液体(镓铟锡比例为62∶25∶13)，由氟橡胶密封圈42密封；同轴外联导体的管壁41与通孔表面贴合，贴合面间隙充填镓铟锡合金液体(镓铟锡比例为62∶25∶13)，由氟橡胶密封圈43密封；充装镓铟锡合金液体时采用真空抽吸法。芯轴40和管壁41采用纯铝材质。在芯轴40与管壁41之间留有间隙，在其中流动变压器油带走热量。

励磁线圈9采用连续缠绕的整圈结构，中间无插接头、无中分面。

在电路连接区5的转子壁面上，加工有耐冲蚀磨损的、并且导电的表面层，表面层为电镀银锑合金。

在HET外部附属系统中，对应每个电路连接区5设置有一个循环NaK液外部流路，流路进液端连通16个圆管28的汇总管，流路出液端连通16个圆管30的汇总管。在每个外部流路中，从流路进液端一侧开始，依次设置有容积调节阀、固体杂质过滤器、循环泵、气泡滤除器、散热器。

容积调节阀采用隔膜结构，隔膜材质为氟橡胶，隔膜的轴向移动由带直线位移输出的步进电动机驱动，由隔膜和阀体封闭围成并密封的可调容积腔室与外部流路连通。

固体杂质过滤器采用镍材粉末冶金多孔材料作滤芯，使外部流路的全部NaK液流过滤芯，截留固体杂质于滤芯前部。

循环泵采用离心泵，由可调转速的电动机驱动，离心叶轮的转轴采用氟橡胶填料密封。

气泡滤除器采用镍材粉末冶金多孔材料作为气液分离元件，全部NaK液较缓速流过由该元件内侧面围成的通道，该元件外侧面有一个与电路连接区5周围气腔连通的腔室，NaK液中的气泡由内外侧压差驱动穿过分离元件孔隙，得到滤除并返回原有气腔，而NaK液体因表面张力很大被限制不能穿过分离元件孔隙。

散热器为管壳式结构，NaK液在换热管内流动，变压器油在管外壳内流动，换热管外壁带有翅片。

HET有一套变压器油循环系统，其中含有一个变压器油循环泵、一个变压器油风冷换热器和一个固体杂质过滤器，循环泵采用离心泵或轴流泵，驱动变压器油并联流过4个NaK液散热器的壳侧和同轴外联导体的中间空隙，并集中流过翅片管式风冷换热器的管内流道和固体杂质过滤器，冷却用空气由外部风扇驱动。循环泵位于风冷换热器之前和过滤器之后，变压器油依次经历在散热器和同轴导体吸热升温和降压、在过滤器降压、在循环泵增压和升温、在风冷器放热降温和降压的不断反复循环过程。

在HET转轴两端轴承的内侧设置磁流体动密封件37。除了在上面已描述的静密封之外，在静子上还设置了下列各处的静密封：件37与件36之间，件36与件10之间，件10与件16之间，两个件16之间(绝缘和密封)，圆管28和30与件10之间(采用密封环45)，通气管34与件10之间，通气孔35的接管与件10之间。在由上述密封及其他相关物体构成的封闭气体腔室中，装有氮气。

在HET全套系统组装时，充装氮气和金属液体。首先对氮气和NaK液体将占据的封闭空间抽真空，该空间是相互连通的一个空间(密封用胶管33不膨胀密封，对其管内同时抽真空)，该空间含有静子本体内的NaK液连接缝，含有NaK液外部流路，含有气泡滤除器气液分离元件外侧面的腔室。再对密封胶管33用氮气充压，使胶管外壁与转子壁面密封接触。持续保持对两个通气孔35的抽真空操作，同时，从NaK液外部管路注入液体开始，按照串行线路顺序进行，向与电路连接区相连通的真空腔充装NaK液，应用真空抽吸作用，使NaK液充满由胶管33密封的空间。再对胶管33减压解除密封，通过通气孔35向气体腔室充装氮气，胶管33的管内氮气压强控制与气体腔室一致。

每个HET半偶件的两个励磁线圈以旋向相反方式串接在一起，视作一个对偶线圈，通以一种励磁电流。转子1和转子2分别对应的励磁电流记作I1和I2。由于分离型两个半偶件的磁场具有独立性，因此总磁通∑Ф1和∑Ф2可以表达为：

∑Ф1＝Ff1(|I0|，I1) (12)

∑Ф2＝Ff2(|I0|，I2) (13)

又由于两个半偶件的结构尺寸相同，规律性一致，因此函数形式Ff1()和Ff2()相同，可以记作一个函数形式Ff()，即：

∑Ф1＝Ff(|I0|，I1) (14)

∑Ф2＝Ff(|I0|，I2) (15)

同时，对应的规律内容计算量可以减半，只在一个半偶件上计算即可。

在运行控制时，可以选择应用以下2种调节控制方法的任一种。

第1种调节控制方法：

总损耗取为主电流欧姆热(I0·I0·R0)和励磁电流欧姆热(∑Poi)的总和，其中R0和Ri取为定值。

计算或试验获得下列随主电流I0和励磁电流Ii变化的关系曲面：

∑Ф＝Ff(|I0|，Ii) (16)

其中，I0取值范围为零至设计值，Ii取值范围为零至设计值Iid。

以I1、I2替代式(16)中的Ii，得到下列两个公式：

∑Ф1＝Ff(|I0|，I1) (17)

∑Ф2＝Ff(|I0|，I2) (18)

选定转矩指令针对Me1或Me2，并给定其应用范围。给定两轴转速的应用范围。利用电磁定律公式((1)～(4)、(5)或(6)，其中R0取为定值)和上述公式(17)和(18)，计算出全范围覆盖不同转速条件和转矩需求的、满足总损耗最小目标的励磁电流最佳值I1opt和I2opt矩阵，并把全部数据存储于控制系统。

在调节执行时，即时采集两个转子的转速ω1和ω2，作为输入条件，给出转矩指令(Me1值或Me2值)，也作为输入条件，从控制系统中调用相关存储数据，采用样条插值函数公式计算获得对应的各励磁电流最佳值I1opt和I2opt，用于执行环节。

第2种调节控制方法：

总损耗取为主电流欧姆热(I0·I0·R0)、励磁电流欧姆热(∑Poi)和电路连接区液态金属磨擦热的总和，其中，Ri取为定值，R0取为电路连接区NaK液状态参数MLS的函数，MLS参数中的变量是NaK液容量参数，而液体中心位置参数固定为一个平均值。MLS参数同时也对液态金属磨擦热有影响。

计算或试验获得下列随主电流I0和励磁电流Ii变化的关系曲面：

∑Ф＝Ff(|I0|，Ii) (16)

其中，I0取值范围为零至设计值，Ii取值范围为零至设计值Iid。

以I1、I2替代式(16)中的Ii，得到下列两个公式：

∑Ф1＝Ff(|I0|，I1) (17)

∑Ф2＝Ff(|I0|，I2) (18)

选定转矩指令针对Me1或Me2，并给定其应用范围。给定两轴转速的应用范围。给定电路连接区NaK液容量参数的应用范围。利用电磁定律公式((1)～(4)、(5)或(6)，其中R0取为NaK液容量参数的函数)和上述公式(17)和(18)，计算出全范围覆盖不同转速条件和转矩需求的、满足总损耗最小目标的励磁电流最佳值I1opt和I2opt矩阵，以及NaK液容量参数最佳值矩阵，并把全部数据存储于控制系统。

在调节执行时，即时采集两个转子的转速ω1和ω2，作为输入条件，给出转矩指令(Me1值或Me2值)，也作为输入条件，从控制系统中调用相关存储数据，采用样条插值函数公式计算获得对应的各励磁电流最佳值I1opt和I2opt，以及NaK液容量参数最佳值，用于执行环节。

励磁线圈直流电流大小的控制，采用直流斩波器。

预先试验获得汽油机的性能数据并形成如下图线：在横轴为转速、纵轴为输出转矩的转矩-转速图上，画出各个等油门开度线、等输出功率线、等燃料效率线(或油耗率与功率之比的等值线)。在转矩-转速图上，选择一条始于怠速工况、终于最大功率工况的线路，选择方法为：沿着等功率线递增的方向，尽量经过等功率线上的最佳效率点或较佳效率点，同时兼顾保证沿着等油门开度线递增的方向前进。将上述线路变换为油门开度-转速图上的曲线。

汽油机带有调速器，在怠速工况和最大功率工况之间，按照上述线路进行调节，保持汽油机在该线路以及该线路附近的调节缓冲带区域内运行。在进行调节时，采集转速值和油门开度值，比较油门开度-转速图上的曲线，当检测的转速和油门开度状态点位于曲线右侧(较高转速侧)，则减小油门开度，反之则增大油门开度。

司机位设置：驱动转矩踏板，制动踏板，正车1档、正车2档、倒车1档初始设定操纵杆。初始设定只在起车前进行，行驶中操纵无效。正车1档初始设定是指，在车辆正车行驶速度从零至一个中间切换速度范围内，有级变速减速器位于1档较大传动比状态，在中间切换速度至最大速度范围内，位于2档较小传动比状态。正车2档初始设定是指，有级变速减速器始终位于2档较小传动比状态。倒车1档初始设定是指，在车辆倒车行驶速度从零至一个中间速度范围内，有级变速减速器位于1档较大传动比状态，并且限速不超过该中间速度。倒车时，HET输出轴及其后轴系反转，没有专设的倒车齿轮组。

车辆正车和倒车驱动转矩的控制由HET调节控制系统主导执行，司机用驱动转矩踏板给出驱动转矩从零至最大的相对值指令，由HET调节控制系统指挥HET输出所需的正车正向驱动转矩或倒车反向驱动转矩，而汽油机调速器控制汽油机在一条调节线路上随动运行，只需供应所需的功率。

车辆起动程序：起动前，HET的各个励磁线圈电流处于零值状态，电路连接区5液态金属处于缩回断路状态，发动机处于静止或怠速工况；静止的发动机启动至怠速工况，用操纵杆执行正车1档或正车2档或倒车1档初始设定，用驱动转矩踏板给出转矩指令，由HET调节控制系统控制电路连接区液态金属归位，并输出驱动转矩，由此起动车辆开始行驶。

行驶中的换档操作由HET调节控制系统自动控制，当达到预定的档位转换速度时，控制使HET输出转矩降为零(即励磁电流降为零)，脱开原档位，使用同步器摩擦同步欲接合的两部分，挂接新档位，再按当时的驱动转矩指令使HET输出所需的转矩。

车辆溜车程序：驱动转矩指令回复到零，HET的各个励磁线圈电流回复到零，电路连接区5液态金属缩回断路，发动机随动回复至怠速工况或直至熄火。

车辆停车程序：驱动转矩指令回复到零，HET的各个励磁线圈电流回复到零，电路连接区5液态金属缩回断路，发动机随动回复至怠速工况或直至熄火，需要制动时，制动指令紧随转矩指令后发出，直至车辆停止。

设置一个动能回收启动按钮，在车辆溜车并且发动机熄火或未点火(如坡路溜车)的情况下，可以选择按下此按钮，启用专门程序，不用启动蓄电池和电机，仅利用车辆动能，通过HET反向功率传输，带动发动机点火启动至怠速工况。

Claims (46)

1.一种车辆动力系统，包括：一个燃烧燃料输出轴功的发动机(46)，一套传输发动机动力至驱动桥主减速器的传动系，以及控制系统，其特征是：传动系含有一个单极直流电磁传动机HET(48)，所述HET含有两套转子、一套静子、外部附属系统和调节控制系统，每个转子上有一个或多个轴对称形状的导磁导电体(3)，静子上有两个或多个环绕轴心线(1)缠绕的直流励磁线圈(9)，磁路由转子和静子上的轴对称结构件导引为闭环，至少有两个主磁路(22)，磁路经过转子导磁导电体(3)，最多有一个主磁路(22)同时经过两个转子的导磁导电体，构造有一套闭合的主电流回路(23)，该回路串联连接全部的转子导磁导电体，每个转子导磁导电体(3)的轴向两侧分别连接一个转子导电体(4)，该转子导磁导电体(3)和其两侧的转子导电体(4)与转轴(2)套接，转轴(2)导引主磁路(22)的磁通，并与经过转子导磁导电体(3)的磁通相接，每个转子导电体(4)通过一个电路连接区(5)缝隙内的液态金属与一个静子导电体(6，11)形成主电路连接，电路连接区(5)的径向位置介于转子导电体(4)的内径与外径之间，转子导磁导电体上的主电流方向与磁通(Φ)方向在子午面互相垂直，通过调节各个励磁线圈的电流(I1、I2、…)，调节直流主电流(I0)、每个转子的电磁转矩和电磁功率。

2.如权利要求1所述的动力系统，其特征是：HET的输入轴与发动机的输出轴连接，或通过一个固定速比机械传动装置(47)连接。

3.如权利要求1所述的动力系统，其特征是：HET的输出轴与一个驱动桥主减速器连接，或通过一个固定速比机械传动装置(49)连接，或通过一个有级变速比机械传动装置连接，或者其中还设置一个万向传动轴，以形成两轮驱动结构。

4.如权利要求2所述的动力系统，其特征是：HET的输出轴与一个驱动桥主减速器连接，或通过一个固定速比机械传动装置(49)连接，或通过一个有级变速比机械传动装置连接，或者其中还设置一个万向传动轴，以形成两轮驱动结构。

5.如权利要求1所述的动力系统，其特征是：HET的输出轴与分配前后轴驱动力的分动器或轴间差速器连接，或通过一个固定速比机械传动装置连接，或通过一个有级变速比机械传动装置连接，分动器或轴间差速器再与前后两个驱动桥主减速器连接，或者其中还设置有万向传动轴，以形成四轮驱动结构。

6.如权利要求2所述的动力系统，其特征是：HET的输出轴与分配前后轴驱动力的分动器或轴间差速器连接，或通过一个固定速比机械传动装置连接，或通过一个有级变速比机械传动装置连接，分动器或轴间差速器再与前后两个驱动桥主减速器连接，或者其中还设置有万向传动轴，以形成四轮驱动结构。

7.如权利要求1至6中任一权利要求所述的动力系统，其特征是：对HET采用总损耗最小原则的调节控制方法：主电流欧姆热和励磁电流欧姆热的总和为总损耗，选定主电流和各个励磁电流的应用极限范围，在该范围内，分别计算或试验获得两个转子上的穿过转子主电流回路回转面的总磁通跟随主电流和励磁电流多维变量变化的对应关系，给定两轴转速和一轴电磁转矩的应用范围，利用电磁定律公式和上述对应关系，计算出全范围覆盖不同转速条件和转矩需求的、满足总损耗最小目标的各个励磁电流最佳值矩阵，并把全部数据存储于控制系统，在调节执行时，即时采集两个转子的转速，作为输入条件，给出转矩指令，也作为输入条件，从控制系统中调用相关存储数据，计算获得对应的各励磁电流最佳值，用于执行环节。

8.如权利要求1至6中任一权利要求所述的动力系统，其特征是：对HET采用总损耗最小原则的调节控制方法：主电流欧姆热、励磁电流欧姆热和电路连接区液态金属磨擦热的总和为总损耗，选定主电流和各个励磁电流的应用极限范围，在该范围内，分别计算或试验获得两个转子上的穿过转子主电流回路回转面的总磁通跟随主电流和励磁电流多维变量变化的对应关系，给定两轴转速、一轴电磁转矩、电路连接区液态金属状态参数的应用范围，利用电磁定律公式和上述对应关系，计算出全范围覆盖不同转速条件和转矩需求的、满足总损耗最小目标的各个励磁电流最佳值矩阵和液态金属状态参数最佳值矩阵，并把全部数据存储于控制系统，在调节执行时，即时采集两个转子的转速，作为输入条件，给出转矩指令，也作为输入条件，从控制系统中调用相关存储数据，计算获得对应的各励磁电流最佳值和液态金属状态参数最佳值，用于执行环节。

9.如权利要求7所述的动力系统，其特征是：发动机带有调速器，在怠速工况和最大功率工况之间按照一条选定的转矩-转速图上的线路进行调节，保持发动机在该线路及其附近区域运行，该调节线路的从怠速工况起始的各点油门开度是单调增加的，各点输出功率也是单调增加的。

10.如权利要求8所述的动力系统，其特征是：发动机带有调速器，在怠速工况和最大功率工况之间按照一条选定的转矩-转速图上的线路进行调节，保持发动机在该线路及其附近区域运行，该调节线路的从怠速工况起始的各点油门开度是单调增加的，各点输出功率也是单调增加的。

11.如权利要求9所述的动力系统，其特征是：所述调节线路，由转矩随转速单调增加的曲线组成，或由等转速线、转矩随转速单调增加的曲线组成，或由等转速线、等转矩线组成，或由等转矩线、转矩随转速单调增加的曲线组成，或由等转速线、等转矩线、转矩随转速单调增加的曲线组成。

12.如权利要求10所述的动力系统，其特征是：所述调节线路，由转矩随转速单调增加的曲线组成，或由等转速线、转矩随转速单调增加的曲线组成，或由等转速线、等转矩线组成，或由等转矩线、转矩随转速单调增加的曲线组成，或由等转速线、等转矩线、转矩随转速单调增加的曲线组成。

13.如权利要求9至12中任一权利要求所述的动力系统，其特征是：所述调节线路，变换为油门开度-转速图上的曲线，在进行调节时，当检测的转速和油门开度状态点位于曲线右侧，即较高转速侧，则减小油门开度，反之则增大油门开度。

14.如权利要求1至6、9至12中任一权利要求所述的动力系统，其特征是：车辆正车和倒车驱动转矩的控制由HET调节控制系统主导执行，正车或倒车意向在起车前设定，由司机给出范围在零至最大的驱动转矩相对值指令，由HET调节控制系统指挥HET输出所需的正车正向或倒车反向驱动转矩，而发动机调速器控制发动机在一条调节线路上随动运行，供应所需的功率。

15.如权利要求7所述的动力系统，其特征是：车辆正车和倒车驱动转矩的控制由HET调节控制系统主导执行，正车或倒车意向在起车前设定，由司机给出范围在零至最大的驱动转矩相对值指令，由HET调节控制系统指挥HET输出所需的正车正向或倒车反向驱动转矩，而发动机调速器控制发动机在一条调节线路上随动运行，供应所需的功率。

16.如权利要求8所述的动力系统，其特征是：车辆正车和倒车驱动转矩的控制由HET调节控制系统主导执行，正车或倒车意向在起车前设定，由司机给出范围在零至最大的驱动转矩相对值指令，由HET调节控制系统指挥HET输出所需的正车正向或倒车反向驱动转矩，而发动机调速器控制发动机在一条调节线路上随动运行，供应所需的功率。

17.如权利要求13所述的动力系统，其特征是：车辆正车和倒车驱动转矩的控制由HET调节控制系统主导执行，正车或倒车意向在起车前设定，由司机给出范围在零至最大的驱动转矩相对值指令，由HET调节控制系统指挥HET输出所需的正车正向或倒车反向驱动转矩，而发动机调速器控制发动机在一条调节线路上随动运行，供应所需的功率。

18.如权利要求14所述的动力系统，其特征是：车辆起动程序如下：HET的各个励磁线圈电流处于零值状态，电路连接区(5)液态金属处于缩回断路状态，发动机未处于怠速工况的启动至怠速工况，设定正车或倒车，具有变速比机械传动装置的车辆设定初始速比档位，给出驱动转矩指令，电路连接区液态金属归位，由HET调节控制系统控制输出驱动转矩，起动车辆开始行驶。

19.如权利要求15所述的动力系统，其特征是：车辆起动程序如下：HET的各个励磁线圈电流处于零值状态，电路连接区(5)液态金属处于缩回断路状态，发动机未处于怠速工况的启动至怠速工况，设定正车或倒车，具有变速比机械传动装置的车辆设定初始速比档位，给出驱动转矩指令，电路连接区液态金属归位，由HET调节控制系统控制输出驱动转矩，起动车辆开始行驶。

20.如权利要求16所述的动力系统，其特征是：车辆起动程序如下：HET的各个励磁线圈电流处于零值状态，电路连接区(5)液态金属处于缩回断路状态，发动机未处于怠速工况的启动至怠速工况，设定正车或倒车，具有变速比机械传动装置的车辆设定初始速比档位，给出驱动转矩指令，电路连接区液态金属归位，由HET调节控制系统控制输出驱动转矩，起动车辆开始行驶。

21.如权利要求17所述的动力系统，其特征是：车辆起动程序如下：HET的各个励磁线圈电流处于零值状态，电路连接区(5)液态金属处于缩回断路状态，发动机未处于怠速工况的启动至怠速工况，设定正车或倒车，具有变速比机械传动装置的车辆设定初始速比档位，给出驱动转矩指令，电路连接区液态金属归位，由HET调节控制系统控制输出驱动转矩，起动车辆开始行驶。

22.如权利要求18所述的动力系统，其特征是：所述的初始速比档位，可以是变速比机械传动装置的任意一个档位，在车辆行驶速度从零至最大速度范围内，速比值从初始档位值依次降低至最小速比档位值。

23.如权利要求19所述的动力系统，其特征是：所述的初始速比档位，可以是变速比机械传动装置的任意一个档位，在车辆行驶速度从零至最大速度范围内，速比值从初始档位值依次降低至最小速比档位值。

24.如权利要求20所述的动力系统，其特征是：所述的初始速比档位，可以是变速比机械传动装置的任意一个档位，在车辆行驶速度从零至最大速度范围内，速比值从初始档位值依次降低至最小速比档位值。

25.如权利要求21所述的动力系统，其特征是：所述的初始速比档位，可以是变速比机械传动装置的任意一个档位，在车辆行驶速度从零至最大速度范围内，速比值从初始档位值依次降低至最小速比档位值。

26.如权利要求22所述的动力系统，其特征是：行驶中的换档操作由HET调节控制系统自动控制，当达到预定的档位转换速度时，控制使HET输出转矩降为零，即励磁电流降为零，脱开原档位，使用同步器摩擦同步欲接合的两部分，挂接新档位，再按当时的驱动转矩指令使HET输出所需的转矩。

27.如权利要求23所述的动力系统，其特征是：行驶中的换档操作由HET调节控制系统自动控制，当达到预定的档位转换速度时，控制使HET输出转矩降为零，即励磁电流降为零，脱开原档位，使用同步器摩擦同步欲接合的两部分，挂接新档位，再按当时的驱动转矩指令使HET输出所需的转矩。

28.如权利要求24所述的动力系统，其特征是：行驶中的换档操作由HET调节控制系统自动控制，当达到预定的档位转换速度时，控制使HET输出转矩降为零，即励磁电流降为零，脱开原档位，使用同步器摩擦同步欲接合的两部分，挂接新档位，再按当时的驱动转矩指令使HET输出所需的转矩。

29.如权利要求25所述的动力系统，其特征是：行驶中的换档操作由HET调节控制系统自动控制，当达到预定的档位转换速度时，控制使HET输出转矩降为零，即励磁电流降为零，脱开原档位，使用同步器摩擦同步欲接合的两部分，挂接新档位，再按当时的驱动转矩指令使HET输出所需的转矩。

30.如权利要求14所述的动力系统，其特征是：车辆溜车程序如下：驱动转矩指令回复到零，HET的各个励磁线圈电流回复到零，电路连接区(5)液态金属缩回断路，发动机随动回复至怠速工况或直至熄火。

31.如权利要求15至29中任一权利要求所述的动力系统，其特征是：车辆溜车程序如下：驱动转矩指令回复到零，HET的各个励磁线圈电流回复到零，电路连接区(5)液态金属缩回断路，发动机随动回复至怠速工况或直至熄火。

32.如权利要求14所述的动力系统，其特征是：车辆停车程序如下：驱动转矩指令回复到零，HET的各个励磁线圈电流回复到零，电路连接区(5)液态金属缩回断路，发动机随动回复至怠速工况或直至熄火，需要制动时，制动指令在转矩指令后发出，直至车辆停止。

33.如权利要求31所述的动力系统，其特征是：车辆停车程序如下：驱动转矩指令回复到零，HET的各个励磁线圈电流回复到零，电路连接区(5)液态金属缩回断路，发动机随动回复至怠速工况或直至熄火，需要制动时，制动指令在转矩指令后发出，直至车辆停止。

34.如权利要求15至30中任一权利要求所述的动力系统，其特征是：车辆停车程序如下：驱动转矩指令回复到零，HET的各个励磁线圈电流回复到零，电路连接区(5)液态金属缩回断路，发动机随动回复至怠速工况或直至熄火，需要制动时，制动指令在转矩指令后发出，直至车辆停止。

35.如权利要求14所述的动力系统，其特征是：在车辆溜车，并且发动机熄火或未点火的情况下，可以利用车辆动能，通过HET反向功率传输，带动发动机点火启动至怠速工况。

36.如权利要求31所述的动力系统，其特征是：在车辆溜车，并且发动机熄火或未点火的情况下，可以利用车辆动能，通过HET反向功率传输，带动发动机点火启动至怠速工况。

37.如权利要求34所述的动力系统，其特征是：在车辆溜车，并且发动机熄火或未点火的情况下，可以利用车辆动能，通过HET反向功率传输，带动发动机点火启动至怠速工况。

38.如权利要求15至30、32、33中任一权利要求所述的动力系统，其特征是：在车辆溜车，并且发动机熄火或未点火的情况下，可以利用车辆动能，通过HET反向功率传输，带动发动机点火启动至怠速工况。

39.一种车辆，包括：动力系统，行驶系，转向系，制动系，车身，附属设备，其特征是：动力系统采用权利要求7所述的动力系统。

40.一种车辆，包括：动力系统，行驶系，转向系，制动系，车身，附属设备，其特征是：动力系统采用权利要求8所述的动力系统。

41.一种车辆，包括：动力系统，行驶系，转向系，制动系，车身，附属设备，其特征是：动力系统采用权利要求13所述的动力系统。

42.一种车辆，包括：动力系统，行驶系，转向系，制动系，车身，附属设备，其特征是：动力系统采用权利要求14所述的动力系统。

43.一种车辆，包括：动力系统，行驶系，转向系，制动系，车身，附属设备，其特征是：动力系统采用权利要求31所述的动力系统。

44.一种车辆，包括：动力系统，行驶系，转向系，制动系，车身，附属设备，其特征是：动力系统采用权利要求34所述的动力系统。

45.一种车辆，包括：动力系统，行驶系，转向系，制动系，车身，附属设备，其特征是：动力系统采用权利要求38所述的动力系统。

46.一种车辆，包括：动力系统，行驶系，转向系，制动系，车身，附属设备，其特征是：动力系统采用权利要求1至6、9至12、15至30、32、33、35至37中任一权利要求所述的动力系统。