一種並聯式混合動力驅動裝置的製作方法

2023-07-04 20:56:01 2

專利名稱：一種並聯式混合動力驅動裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種並聯式混合動力車輛驅動裝置，尤其是一種帶有行星齒輪及離合裝置的混合動力驅動裝置。
背景技術：
混合動力汽車等新能源汽車一般利用發 動機與電動機兩種能源轉化裝置，將汽車或柴油等能源一部分轉化成電能，另一部分用於直接驅車輛，兼顧了傳統燃油汽車和新型電動汽車二者的優點，減少由於燃油引起的廢氣排放，同時可以回收制動能量，故而節能減排，對人們生活和國家經濟發展有重要的項獻。混合動力驅動系統一般有串聯式、並聯式、混聯式，其中混聯式是目前普遍採用的混合動力系統驅動方式，混聯式混合動力系統的布置方式綜合了串聯式布置方式和並聯式布置方式的特點，提供了根據不同工況讓油、電兩種能源分別按照串聯、並聯或串並聯結合三種模式工作，從而使得混合動力系統可以根據不同的工況選用不同的動力驅動方式。現有技術中一般從拓寬發動機燃油經濟區出發，改進現有混合動力裝置，使發動機更多時間在油耗經濟區工作。中國專利CN101450607A名為「混合動力驅動系統及其驅動方法」的專利申請公開文本中公開了一種混合動力驅動系統，該系統包括發動機、電機、行星齒輪機構和車輪驅動軸，所述行星齒輪機構包括第一轉動元件、第二轉動元件和第三轉動元件，所述第一轉動元件連接到所述發動機的輸出軸，所述第二轉動元件連接到所述車輪驅動軸，所述第三轉動元件連接到所述電機的輸出軸。該系統還包括第一離合器，所述第一離合器布置在所述發動機的輸出軸與所述行星齒輪機構的第一轉動元件之間；以及第二離合器，所述第二離合器布置在所述車輪驅動軸與所述行星齒輪機構的第二轉動元件之間。這種混合動力驅動系統在發動機工作時，發動機能夠總是處於油耗經濟區運行，從而能夠最大限度地降低油耗。但是,上述系統中，發動機一旦參加工作，根據行星齒輪三個轉動元件的傳動特徵，發動機的動力只能以一個恆定的輸出比通過行星齒輪輸出，在車速變化的情況下，如果想讓發動機穩定地工作在油耗經濟區，只能通過電動機進行調速，需要在車輛運行的整個過程中都保持電動機參與工作。另一方面，發動機處於高效運行區(例如70_80km/h)時，不再需要電動機輔助時，發動機的動力仍需要通過行星齒輪進行傳遞，一方面用於驅動車輛，經過行星齒輪的傳遞會產生能量損失，對於大部分時間處於該速度區間的大型車輛，比如城市公交車，由於這部分能量損失影響的經濟性很重要；

發明內容
因此，本發明要解決的技術問題在於針對現有技術中的混合動力系統發動機混合驅動的工作模式行星齒輪的傳遞能量損失大且很難使經常處於低速行駛工作的車輛處於高效運行區，提供一種適用於經常在低速運營工況下且使該類車輛處於高效運行區的混合動力系統。
本發明提供的混合動力系統，包括發電機、發動機、行星齒輪機構和電動機依次相連，行星齒輪機構包括齒圈、太陽輪及行星架，其中所述齒圈與所述發動機的輸出軸相連接；所述太陽輪與所述電動機轉子通過一中間軸相連接；所述行星架與車輪驅動軸相連接；儲能裝置與發電機和電動機電連接；本系統中還包括第一離合裝置，其設置於所述齒圈和所述行星架之間，用於實現所述齒圈和所述行星架的連接或者分開；和第二離合裝置，其設置於車體固定部件和所述齒圈之間，這裡車體固定部件可以是行星齒輪機構外部的殼體，以及第三離合裝置，設置於電動機轉子與車體固定件之間，這裡車體固定件可以是電動機機殼。本系統中還包括一控制系統，所述發電機、電動機、第一離合裝置、所述第二離合裝置、第三離合裝置與所述控制系統電連接。


圖I是本發明混合動力系統結構示意圖。 其中，10是發電機，20是電動機，30是行星齒輪機構，31是齒圈，310是齒圈延伸部，32是太陽輪，33是行星架，40是電動機，50是中間軸，51是傳動齒輪，52是車輪驅動軸，Cl是第一離合裝置，C2是第二離合裝置，C3是第三離合裝置。
具體實施例方式下面結合具體的實施例對本發明提供的混合動力系統的結構示意圖進行詳細的說明。圖I所示為本發明所述混合動力系統，包括發電機10、發動機20、行星齒輪機構30、電動機40和儲能裝置(未在圖中標出)，其中發動機20與發電機10相連接；行星齒輪機構包括齒圈31，太陽輪32和行星架33，其中所述齒圈31與所述發動機20輸出軸相連接，所述太陽輪32與所述電動機40轉子通過一中間軸50相連，所述行星架33和與車輪驅動軸52相連；儲能裝置與所述發電機10和所述電動機40電連接，存儲所述發電機10和電動機40產生的電能，也用於為所述電動機40供電，本實施例中設置所述儲能裝置為超級電容；此外，還包括第一離合裝置Cl和第二離合裝置C2，其中，第一離合裝置Cl設置於所述齒圈31和所述行星架33之間，本實施例中所述齒圈31具有延伸部，所述延伸部的軸心與所述行星齒輪機構30旋轉中心線位於同一直線上，所述延伸部與所述發動機20輸出軸固定連接，所述延伸部具有與所述發動機20輸出軸相互垂直且與所述行星架33 —側面平行的一延伸面310，所述第一離合裝置Cl設置在所述延伸面310與行星架33的所述側面之間；本實施例中設置所述第一離合裝置Cl為片式離合器，包括摩擦片和對偶片，二者可選擇地安裝在所述延伸面310上和所述行星架33側面上；第二離合裝置C2設置於車體固定部件A和所述齒圈31之間，所述車體固定部件A可以為設置在所述行星齒輪機構30外部的殼體，所述第二離合裝置C2可以為鋼帶式離合器，所述鋼帶式離合器包括固定在殼體內壁上的鋼帶和與所述鋼帶配合抱死或脫開所述齒圈31 ;此外，本混合動力系統還包括第三離合裝置C3，該離合裝置可以安裝在電動機轉子與車體固定部件B之間，用於鎖止電動機40轉子，所述車體固定部件可以是與車體不可相對移動的任意位置。對於上述第一離合裝置Cl，可以在齒圈31的延伸面上靠近行星架33 —側安裝外花鍵結構，第一離合裝置Cl的摩擦片(或對偶片)具有內花鍵結構，以嵌套式安裝在延伸面310—側，所述行星架33—側的對偶片(或摩擦片)以同樣的方式安裝於行星架33上。行星架33或齒圈31中一側連接於車輛液壓系統，通過液壓系統推動齒圈31或行星架33，使第一離合裝置Cl的摩擦片和對偶片的接合或者分開。為了使動力更好地傳遞給車輪驅動軸52用以驅動車輛，本實施例中行星架33與車輪驅動軸52之間通過一傳動齒輪51相連接。作為本發明的另一個實施例，所述第二離合裝置C2也可以是多片式離合器，所述多片溼式離合器包括摩擦片和對偶片，二者可選擇地分別安裝在齒圈外側和所述殼體上。本發明第三離合裝置C3可以使電動機40轉子鎖死，可以安裝在電動機40轉子或轉子軸與車體固定部件B之間，其中車體固定部件B是指與車體不可相對移動的固定件，如電動機40機殼。第三離合裝置C3也可以是多片式離合器，包括摩擦片和對偶片，二者可互換地分別以花鍵嵌套的方式安裝在電動機40機殼和轉子軸上。
作為本發明的另一個實施例，所述儲能裝置可以是動力電池。進一步，在上述實施例的基礎上，還包括一控制系統，所述發電機10、所述電動機40、所述第一離合裝置Cl和所述第二離合裝置C2以及第三離合裝置C3與所述控制系統電連接，即通過控制系統方便地控制上述部件的工作狀態。本實施例中所述混合動力驅動系統具有如下四種工作方式一、純電動驅動模式發動機20不啟動，第一離合裝置Cl處於脫開狀態，第二離合裝置C2處於接合狀態，第三離合裝置C3處於脫開狀態，由儲能裝置向電動機40供電，控制系統控制電動機40轉子的轉動通過中間軸50傳遞給行星齒輪機構的太陽輪32，太陽輪32的轉動帶動行星架33的轉動，從而通過傳動齒輪51帶動車輪驅動軸52的轉動，進而驅動車輪。可以根據工況需要調整電動機40的轉速和轉矩。由於齒圈31與機殼處於接合狀態，齒圈21固定，電動機40的轉速以一定的傳動比通過行星齒輪機構輸出，由電動機40單獨驅動車輛行駛。為了最大限度的發揮本系統的優勢，可以合理設計行星齒輪的尺寸，使電動機以高的升速比輸出，這樣做有利於減小電機體積，節省車內空間。二、發動機驅動模式一發動機20啟動，第一離合裝置Cl處於脫開狀態，第二離合裝置C2處於脫開狀態，第三離合裝置C3處於接合狀態，發動機20通過齒圈31輸出動力，動力經行星架33傳遞後傳給中間軸50，車輪驅動軸50旋轉，進而驅動車輛。此時與太陽輪32相連的電動機40固定，即太陽輪32固定不動，發動機20經過行星齒輪以固定的減速比輸出。三、發動機驅動模式二 發動機20啟動後，第一離合裝置Cl處於閉合狀態，第二離合裝置C2處於脫開狀態，第三離合裝置C3處於接合狀態，發動機20通過齒圈31輸出動力，由於齒圈31與行星架33連為一體結構，發動機動力以I :1向車輪驅動軸輸出。此時與太陽輪32相連的電動機40轉子鎖死，太陽輪固定不動，無能量損失。上述實施例中所述混合動力驅動系統工作過程如下首先，車輛起步、低速(小於第一預定車速)時，第一離合器Cl處於脫開狀態，第二離合器C2處於接合狀態，第三離合裝置C3處於脫開狀態，由儲能裝置給電動機40供電，由電動機40單獨驅動車輛起步和低速行駛，車輛處於純電動模式。純電動模式也適用於路況不好情況下的低速行駛和爬坡等工況。
當車速高於第一預定車速時，啟動發電機10，打開第二離合裝置C2，由發電機10帶動發動機20啟動，同時調節電動機40的轉速，使電動機40與發動機20耦合轉速與車速相適應，使車速平穩過渡平穩。逐漸降低電動機20的轉速，當電動機轉速20接近O時，接合第三離合裝置C3，發動機20通過行星齒輪機構30以固定減速比降速輸出，可以根據工況調節發電機10工作狀態(發電或者不發電)，消耗發動機20過剩能量，使發動機20更多的時間工作在燃油高效區。驅動系統工作在發動機驅動模式一。當車速需要進一步提高，高於第二預定車速時，發動機20通過行星齒輪機構30降速輸出不能滿足工況需求，繼續使用混合模式即將使其脫離燃油高效區，由使車輛進入發動機直接驅動模式閉合第一離合裝置Cl，並使第二離合裝置C2保持脫開，發動機20帶動齒圈31與行星架33同步旋轉帶動車輪驅動軸52，即發動機傳動比為I :1，發動機20的輸出能量全部用來驅動車輪，由於此時不需要電動機40調速，故接合第三離合裝置C3，使電 動機40轉子鎖止，即太陽輪32鎖止，以減小動能損失。此時，車輛進入發動機直驅模式，即由發動機10直接驅動車輛前進。
權利要求
1.一種並聯式混合動力驅動裝置，包括發電機(10)，發動機(20)，行星齒輪構件(30)，電動機(40 )，儲能裝置，所述發電機(10 )、發動機(20 )、行星齒輪機構(30 )、電動機(40 )依次相連，其中，所述行星齒輪機構包括齒圈(31)、與齒圈內嚙合的多個行星齒輪、連接多個行星齒輪的行星架(33)以及與多個行星齒輪嚙合的太陽輪(32)。所述發動機(20)輸出軸與所述齒圈(31)相連，所述太陽輪(32)通過一中間軸(50)與所述電動機(40)轉子軸相連，所述行星架(33)與所述動力驅動軸(52)相連，其特徵在於還包括 第一離合裝置(Cl)，設置於所述齒圈(31)與所述行星架(33)之間，所述齒圈(31)通過所述第一離合裝置(Cl)與所述行星架(33)連接或者分開；和 第二離合裝置(C2 )，設置於所述齒圈(31)與車體固定部件(A )之間，所述齒圈(31)與車體通過所述第二離合裝置(C2)固定或者分離；和 第三離合裝置(C3)，設置於所述電動機(40)轉子與車體固定部件(B)之間，電動機(40)轉子可以通過第三離合裝置(C3)與車體固定或者分開。
2.根據權利要求I所述的並聯式混合動力驅動裝置，其特徵在於，所述行星架(33)通過一傳動齒輪(51)與所述動力驅動軸(52)相連接。
3.根據權利要求I所述的並聯式混合動力驅動裝置，其特徵在於，所述齒圈(31)具有延伸部，所述延伸部具有一與所述行星齒輪機構旋轉中心線垂直的延伸面(310)，所述第一離合裝置(Cl)設置於所述延伸面(210)與所述行星架(33)之間。
4.根據權利要求3所述的並聯式混合動力驅動裝置，其特徵在於，所述第一離合裝置(Cl)為多片式離合器，包括摩擦片和對偶片，可選擇地安裝在所述延伸面(310)—側和所述行星架(33) —側。
5.根據權利要求4所述的並聯式混合動力驅動裝置，其特徵在於，所述第一離合裝置(Cl)與一液壓裝置相連，由所述液壓裝置控制所述離合裝置(Cl)的分開或者接合。
6.根據權利要求I所述的並聯式混合動力驅動裝置，其特徵在於，所述車體固定部件(A)為行星齒輪機構外部的殼體。
7.根據權利要求6所述的並聯式混合動力驅動裝置，其特徵在於，所述第二離合裝置(C2)是鋼帶式離合器，所述鋼帶式離合器包括安裝在所述殼體內壁上的鋼帶和與所述鋼帶配合抱死或脫開的所述齒圈(31)。
8.根據權利要求6所述的並聯式混合動力驅動裝置，其特徵在於，所述第二離合裝置(C2)是多片式離合裝置，包括摩擦片和對耦片，所述摩擦片和對偶片可選擇地分別安裝在所述殼體內部和所述齒圈上。
9.根據權利要求I所述的並聯式混合動力驅動裝置，其特徵在於，所述車體固定部件(B)是電動機(40)的機殼。
10.根據權利要求9所述的並聯式混合動力驅動裝置，其特徵在於，所述第三離合裝置(C3)是多片式離合裝置，包括摩擦片和對耦片，所述摩擦片和對偶片可選擇地分別安裝在所述電動機(40)機殼內部和所述電動機(40)轉子軸上。
全文摘要
本發明涉及一種並聯式混合動力驅動裝置，包括發電機、發動機、行星齒輪機構、電動機依次連接，其中發動機輸出軸與齒圈相連，電動機輸出軸與太陽輪相連，行星架與車輪驅動軸相連，其特徵在於還包括能夠接合齒圈和行星架的第一離合器、能夠使齒圈鎖止的第二離合器以及能夠使電動機轉子鎖止的第三離合器。該混合動力驅動裝置通過離合器和行星齒輪機構的配合，使發動機具有兩檔輸出，能夠實現混合動力發動機直驅模式，減少能量轉化和傳遞過程中的損失，達到節能減排的目的。
文檔編號B60K6/365GK102826002SQ201210328500
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月7日 優先權日2012年9月7日
發明者高小二, 靜佔國 申請人:天津市松正電動汽車技術股份有限公司