專利名稱：混合動力汽車驅(qū)動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車驅(qū)動系統(tǒng)，特別涉及一種混合動力汽車驅(qū)動系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
20世紀90年代以來，汽車保有量大幅增長，當前普遍使用的燃油發(fā)動機汽車存在種種弊病，統(tǒng)計表明在占80％以上的道路條件下，一輛普通轎車僅利用了動力潛能的40％，在市區(qū)還會跌至25％，更為嚴重的是排放廢氣污染環(huán)境；為提高燃油利用效率，減少廢氣排放，人們開發(fā)了一種采用混合動力裝置(Hybrid-ElectricVehicle，縮寫HEV)的汽車。這種混合動力裝置既發(fā)揮了發(fā)動機持續(xù)工作時間長，動力性好的優(yōu)點，又可以發(fā)揮電動機無污染、低噪聲的好處。
混合動力驅(qū)動系統(tǒng)按照能量合成的形式主要分為串聯(lián)式(SHEV)、并聯(lián)式(PHEV)混聯(lián)式三種。
串聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)由發(fā)動機、發(fā)電機和電動機三部分動力總成組成，它們之間用串聯(lián)的方式組成SHEV的動力單元系統(tǒng)。負荷小時由電池驅(qū)動電動機帶動車輪轉(zhuǎn)動，負荷大時則由發(fā)動機帶動發(fā)電機發(fā)電驅(qū)動電動機。當混合動力車處于啟動、加速、爬坡的工況時，發(fā)動機-發(fā)電機組和電池組共同向電動機提供電能；當處于低速、滑行、怠速的工況時，則由電池組驅(qū)動電動機，由發(fā)動機-發(fā)電機組向電池組充電。這種串聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)不管在什么工況下，最終都要由電動機來驅(qū)動車輪；發(fā)動機、發(fā)電機和電池組都要有汽車要求的總功率，設(shè)備較大，增加了車輛的成本和布置難度。
并聯(lián)式裝置的發(fā)動機和電動機以機械能疊加的方式驅(qū)動汽車，發(fā)動機與電動機分屬兩套系統(tǒng)，可以分別獨立地向汽車傳動系提供扭矩，在不同的路面上既可以共同驅(qū)動又可以單獨驅(qū)動。由于沒有單獨的發(fā)電機，發(fā)動機可以直接通過傳動機構(gòu)驅(qū)動車輪，因此該裝置更接近傳統(tǒng)的汽車驅(qū)動系統(tǒng)，得到比較廣泛的應用。本田Insight在發(fā)動機和帶有普通離合器結(jié)構(gòu)的手動變速箱之間有一個相對較小的永磁電動機。電機可以作為起動機、發(fā)動機的功率輔助和再生制動時的發(fā)電機，它同樣可以作為發(fā)動機的減振器。但是這種結(jié)構(gòu)的缺點是沒有純電動起步的能力。
混聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)同時具有串聯(lián)式和并聯(lián)式的優(yōu)點，理論上可以獲得整車最佳的燃油經(jīng)濟性和排放水平。豐田Prius的傳動結(jié)構(gòu)如附圖1所示。該結(jié)構(gòu)由一個發(fā)動機10、兩個電動機11、12、一個行星排13和減速機構(gòu)組成。行星排的行星架和發(fā)動機曲軸輸出端相連，太陽輪和發(fā)電機相連，齒圈作為傳動系統(tǒng)的輸出。輸出軸連接到主減速器，通過差速器和半軸驅(qū)動車輪。另外電機也和輸出軸相連。這種結(jié)構(gòu)將發(fā)動機的動力分成兩路，一路通過齒圈輸出，一路通過太陽輪傳遞給發(fā)電機。發(fā)電機發(fā)出的電一部分提供給電動機，剩余部分給電池組充電。通過使用發(fā)電機調(diào)節(jié)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，傳動系統(tǒng)可以使發(fā)動機大部分時間里都保持在最佳運行狀態(tài)。該系統(tǒng)可以提供四種運行模式電機驅(qū)動模式、無級變速模式、功率模式和再生制動模式。這種設(shè)計的缺點是需要兩個電機，并且需要發(fā)動機動力的等比例分配。這種結(jié)構(gòu)不能將發(fā)動機的所有動力直接輸送到輸出軸使得汽車在高速公路的燃油經(jīng)濟性比在市區(qū)公路行駛時低。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種具有多種運行模式、結(jié)構(gòu)簡單的混合動力汽車驅(qū)動系統(tǒng)。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種混合動力汽車驅(qū)動系統(tǒng)，包括發(fā)動機1、電動-發(fā)電機2，第一離合器5和第二離合器6、第一傳動機構(gòu)3、第二傳動機構(gòu)4；所述發(fā)動機曲軸的輸出端與第一、第二離合器的主動元件連接，所述第一離合器的從動元件與第一、第二傳動機構(gòu)的輸入件連接，第一、第二傳動機構(gòu)的輸出件與傳動軸連接，第二離合器的從動元件與第一傳動機構(gòu)的中間件連接，該中間件與輸入件嚙合，所述電機-發(fā)電機的轉(zhuǎn)子與第一、第二傳動機構(gòu)的輸入件為同軸連接。
上述的混合動力汽車驅(qū)動系統(tǒng)，還包括第一制動器8，用于對所述第二傳動機構(gòu)的中間件的制動。
上述的混合動力汽車驅(qū)動系統(tǒng)，所述第一傳動機構(gòu)3是行星排，其輸入件為太陽輪31，中間件為行星架32，輸出件為齒圈33。所述第二傳動機構(gòu)4是行星排，其輸入件為太陽輪41，中間件為齒圈43，輸出件為行星架42。
上述的混合動力汽車驅(qū)動系統(tǒng)，還包括第二制動器7，用于對所述第一離合器5的從動元件制動。
由于采用了以上的方案，帶來了如下的有益效果本系統(tǒng)只需要一個電機和一個發(fā)動機，結(jié)構(gòu)簡單緊湊；運行可靠，運行模式多樣，可實現(xiàn)純電動驅(qū)動、發(fā)動機-電動機并聯(lián)驅(qū)動、發(fā)動機充電模式(無級變速模式)、再生制動模式、發(fā)動機單獨驅(qū)動等模式，兼具各種驅(qū)動系統(tǒng)的優(yōu)點，又可以取長補短，克服現(xiàn)有技術(shù)中并聯(lián)式、串聯(lián)式或混聯(lián)式等系統(tǒng)的不足之處，可以最大限度地提高汽車的動力性和燃油經(jīng)濟性。
系統(tǒng)具超速檔，可實現(xiàn)發(fā)動機單獨驅(qū)動，提高車輛高速行駛時的燃油經(jīng)濟性。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)一種混合動力汽車串聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面通過具體的實施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述。
見圖2，本驅(qū)動系統(tǒng)用于混合動力汽車時可以同時實現(xiàn)純發(fā)動機驅(qū)動、混合動力并聯(lián)驅(qū)動、發(fā)動機充電模式(無級變速模式)、純電動以及再生制動模式。它由發(fā)動機1、電動-發(fā)電機2、輸入行星排3、輸出行星排4、第一離合器5、第二離合器6、第二制動器7和第一制動器8組成。其中，輸入行星排3為第一傳動機構(gòu)、輸出行星排4第二傳動機構(gòu)，輸入行星排3的太陽輪31和輸出行星排4的太陽輪41通過一根軸連接，該軸同時和電動/發(fā)電機2的轉(zhuǎn)子相連；輸入行星排3的齒圈33和輸出行星排4的行星架42通過一根軸相連，該軸同時是整個傳動結(jié)構(gòu)的輸出軸；兩個離合器5、6的主動元件連接在一起，第一離合器5的從動元件和輸入行星排3和輸出行星排4的太陽輪31、41相連，第二離合器6的從動元件和輸入行星排3的行星架32相連；第二制動器7對第一離合器5的從動元件制動；第一制動器8對輸出行星排4的齒圈43制動。
第一制動器8制動，而其它離合器和制動器均分開，可以實現(xiàn)純電動起步和行駛，也可以再生制動。
第一離合器5閉合、第一制動器8制動而其它離合器和制動器均分開；或者第二離合器6閉合、第一制動器8制動而其它離合器和制動器均分開；或者第一離合器5和第二離合器6均閉合而制動器均分開，在這三種方式下，通過控制電動/發(fā)電機的啟停，即電動或發(fā)電狀態(tài)，都可以實現(xiàn)發(fā)動機單獨驅(qū)動、并聯(lián)驅(qū)動、發(fā)動機充電以及再生制動模式。高速時，結(jié)合第二離合器6和第二制動器7可以換到超速檔，實現(xiàn)發(fā)動機單獨驅(qū)動，提高高速時的燃油經(jīng)濟性。
第二離合器6結(jié)合，而其它離合器和制動器均分開，通過調(diào)節(jié)電動/發(fā)電機的負荷和轉(zhuǎn)速，可以實現(xiàn)無級變速功能。
本例的驅(qū)動系統(tǒng)只需要一個電機和一個發(fā)動機，可以提供多種運行模式。電機驅(qū)動模式時，電機單獨驅(qū)動車輛行駛。并聯(lián)驅(qū)動模式下，發(fā)動機和電動機的動力同時驅(qū)動汽車行駛。發(fā)動機模式時，傳動結(jié)構(gòu)作為一個多檔自動變速箱。發(fā)動機充電模式時，發(fā)動機向電池組充電并向電氣系統(tǒng)提供功率，同時驅(qū)動車輛行駛。發(fā)動機充電的一種子模式可以實現(xiàn)無級變速的功能，此時發(fā)動機可以運行在最佳工作點，電機作為發(fā)電機調(diào)節(jié)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，并向電池組充電。再生制動模式時，汽車的動能向電池組充電。發(fā)動機的功率不必總是分成兩路，因此提高了傳動系統(tǒng)的效率，同時還具有純電動運行模式。
實施例二與上例不同的是，本例的結(jié)構(gòu)不設(shè)置第二制動器7，同樣可以實現(xiàn)各種驅(qū)動模式，但在發(fā)動機驅(qū)動模式下沒有超速檔。
權(quán)利要求
1.一種混合動力汽車驅(qū)動系統(tǒng)，其特征是包括發(fā)動機(1)、電動-發(fā)電機(2)，第一離合器(5)和第二離合器(6)、第一傳動機構(gòu)(3)、第二傳動機構(gòu)(4)；所述發(fā)動機曲軸的輸出端與第一、第二離合器的主動元件連接，所述第一離合器的從動元件與第一、第二傳動機構(gòu)的輸入件連接，第一、第二傳動機構(gòu)的輸出件與傳動軸連接，第二離合器的從動元件與第一傳動機構(gòu)的中間件連接，該中間件與輸入件嚙合，所述電機-發(fā)電機的轉(zhuǎn)子與第一、第二傳動機構(gòu)的輸入件為同軸連接。
2.如權(quán)利要求1所述的混合動力汽車驅(qū)動系統(tǒng)，其特征是還包括第一制動器(8)，用于對所述第二傳動機構(gòu)的中間件的制動。
3.如權(quán)利要求2所述的混合動力汽車驅(qū)動系統(tǒng)，其特征是所述第一傳動機構(gòu)(3)是行星排，其輸入件為太陽輪(31)，中間件為行星架(32)，輸出件為齒圈(33)。
4.如權(quán)利要求2或3所述的混合動力汽車驅(qū)動系統(tǒng)，其特征是所述第二傳動機構(gòu)(4)是行星排，其輸入件為太陽輪(41)，中間件為齒圈(43)，輸出件為行星架(42)。
5.如權(quán)利要求2或3所述的混合動力汽車驅(qū)動系統(tǒng)，其特征是還包括第二制動器(7)，用于對所述第一離合器(5)的從動元件制動。
6.如權(quán)利要求4所述的混合動力汽車驅(qū)動系統(tǒng)，其特征是還包括第二制動器(7)，用于對所述第一離合器(5)的從動元件制動。
全文摘要
本發(fā)明公開一種混合動力汽車驅(qū)動系統(tǒng)，包括發(fā)動機(1)、電動－發(fā)電機(2)、第一離合器(5)、第二離合器(6)、輸入行星排(3)、輸出行星排(4)、第一制動器(8)、第二制動器(7)；結(jié)構(gòu)簡單緊湊；運行可靠，運行模式多樣，可實現(xiàn)純電動驅(qū)動、發(fā)動機－電動機并聯(lián)驅(qū)動、發(fā)動機充電模式(無級變速模式)、再生制動模式、發(fā)動機單獨驅(qū)動等模式，兼具并聯(lián)式、串聯(lián)式、混聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)的優(yōu)點，又可以取長補短，克服各種方式現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，可以最大限度的提高汽車的動力性和燃油經(jīng)濟性。
文檔編號B60K17/28GK1778587SQ20041005247
公開日2006年5月31日 申請日期2004年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月26日
發(fā)明者文明 申請人:比亞迪股份有限公司