專利名稱：機電一體式并聯(lián)混合動力系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種廣泛適用于變工況變負荷動力裝置的機電一體式并聯(lián)混合動力系統(tǒng)，其屬于交通運輸的動力裝置領域。
背景技術：
眾所周知，在混合動力系統(tǒng)中，動力的傳送有三種方式，即串聯(lián)方式、并聯(lián)方式和混聯(lián)方式。串聯(lián)方式是用發(fā)動機驅動發(fā)電機，發(fā)電機通過發(fā)出的電力來驅動電動機，由電動機來驅動車輪，采用這種方式，可使輸出功率較小的發(fā)動機在有效的范圍內較穩(wěn)定地運轉，車輛還可以一邊有效地進行蓄電池充電，一邊行駛。而并聯(lián)方式是以發(fā)動機和電動機驅動車輪，這種方式能夠根據行駛狀況而分別或同時使用兩種動力。豐田混合動力系統(tǒng)將并聯(lián)方式和串聯(lián)方式組合在一起較好地發(fā)揮了二者的各自長處。該混合動力系統(tǒng)專設了一個行星齒輪，相對來說，混聯(lián)方式混合動力系統(tǒng)的控制較為復雜。

發(fā)明內容
為了使汽車混合動力系統(tǒng)結構更加簡單，使用更加方便，進一步提高效率，本發(fā)明提供一種機電一體式并聯(lián)混合動力系統(tǒng)，該混合動力系統(tǒng)應把機械驅動裝置和電力驅動裝置結合為一體，靠ECU控制單元實現綜合控制。機械驅動裝置應采用至少有二臺發(fā)動機組成的發(fā)動機；電力驅動裝置中的電機應既可作電動機使用，也可作發(fā)電機使用。由ECU控制單元對整個系統(tǒng)進行優(yōu)化控制，使車輛同時具有良好的動力性、經濟性和排放指標。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是一種機電一體式并聯(lián)混合動力系統(tǒng)，它主要包括機械驅動裝置和電力驅動裝置，機械驅動裝置由發(fā)動機經離合器、變速器、差速器、半軸和車輪依次連接在一起，電力驅動裝置主要由電機、蓄電池和電能轉換控制器電氣連接在一起。它還包括一個ECU控制單元，上述的電機采用復式激磁直流電機，復式激磁直流電機安裝在發(fā)動機的輸出軸上，上述的發(fā)動機至少有二臺發(fā)動機靠離合器連接在一起，高壓油泵、水泵和機油泵安裝在帶有輸出軸的發(fā)動機上，高壓油泵經高壓油管與各缸的噴油器連接，水泵有供水管連接各臺發(fā)動機，機油泵也有供油管連接各臺發(fā)動機，各臺發(fā)動機的油底殼由連接管連通，ECU控制單元與發(fā)動機、轉速傳感器、電能轉換控制器和離合器采用電氣連接。上述的發(fā)動機采用至少有二臺發(fā)動機使用離合器單軸線串聯(lián)連接，或者將一臺發(fā)動機至少分成兩個缸組，在缸組之間的曲軸上用離合器串聯(lián)在一起；也可以采用至少有二臺發(fā)動機使用離合器多軸線并聯(lián)連接，或者將一臺發(fā)動機至少分成兩個缸組，在缸組之間的曲軸上用離合器串聯(lián)在一起。
上述技術方案的指導思想是這種機電一體式并聯(lián)混合動力裝置可以采用數臺發(fā)動機進行組合，或者將一臺發(fā)動機至少分成兩個缸組，在外界負載變化時，可以使某發(fā)動機接合或分離，讓發(fā)動機輸出的負荷與外界負載相適應，這就可以保證正在工作的發(fā)動機總是處于良好的性能狀態(tài)。由于電機采用復式激磁直流電機，只要由ECU控制單元改變激磁方式，復式激磁直流電機既可當發(fā)電機使用，也可當電動機使用。而且為簡化結構把復式激磁直流電機安裝在發(fā)動機的輸出軸上。因此該混合動力系統(tǒng)具有更加寬廣的高效率范圍，能夠完全滿足從高速公路到城市道路，從滿載到空載等不同工況的使用需要。
本發(fā)明的有益效果是這種機電一體式并聯(lián)混合動力系統(tǒng)機把機械驅動裝置和電力驅動裝置結合為一體。由于發(fā)動機至少有二臺發(fā)動機組成；采用的電機既可作發(fā)電機使用，也可作電動機使用。該混合動力系統(tǒng)根據駕駛狀況進行優(yōu)化控制，一方面把發(fā)動機控制在高效率區(qū)運行，另一方面通過再生制動改善燃料經濟性，能最大限度地提高混合動力系統(tǒng)的效率。


下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
圖1是二臺發(fā)動機串聯(lián)連接的機電一體式并聯(lián)混合動力系統(tǒng)原理圖。
圖2是二臺發(fā)動機并聯(lián)連接的機電一體式并聯(lián)混合動力系統(tǒng)原理圖。
圖3是二缸機、四缸機和電機單軸線串聯(lián)結構示意圖。
圖4是三缸機、三缸機和電機雙軸線并聯(lián)結構示意圖。
圖中1、腳踏板，2轉速傳感器，3、ECU控制單元，4、電能轉換控制器，5、蓄電池，6、二缸發(fā)動機，7、10、離合器，8、四缸發(fā)動機，9、復式激磁直流電機，11、變速器，12、半軸，12a、差速器，13、車輪，14、高壓油泵，15、高壓油管，16、噴油器，17、機油泵，18、水泵，19、連接管，20、三缸發(fā)動機，21a、主動齒輪，21b、中間齒輪，21c、從動齒輪。
具體實施例方式
在圖1、2所示的實施例中，機電一體式并聯(lián)混合動力系統(tǒng)主要包括機電一體式驅動裝置。復式激磁直流電機9安裝在發(fā)動機的輸出軸上，發(fā)動機經復式激磁直流電機9、離合器10、變速器11、差速器12a、半軸12和車輪13依次連接在一起。復式激磁直流電機9、蓄電池5和電能轉換控制器4電氣連接在一起。在電機的輸出端裝有轉速傳感器2，ECU控制單元3與發(fā)動機、轉速傳感器2、電能轉換控制器4和離合器7、10采用電氣連接。在圖1中，發(fā)動機由一臺四缸發(fā)動機8經離合器6與一臺二缸發(fā)動機6單軸線串聯(lián)連接。在圖2中，發(fā)動機由二臺三缸發(fā)動機20經齒輪傳動裝置和離合器7雙軸線并聯(lián)連接。
圖3屬于二臺發(fā)動機的單軸線串聯(lián)結構。一臺四缸發(fā)動機8與一臺二缸發(fā)動機6經液壓驅動的離合器7實現接合或分離，復式激磁直流電機9安裝在四缸發(fā)動機8的輸出軸上。高壓油泵14、水泵18和機油泵17安裝在四缸發(fā)動機8上，高壓油泵14經高壓油管15與各缸的噴油器16連接，水泵18有供水管連接二臺發(fā)動機，機油泵17也有供油管連接二臺發(fā)動機，二臺發(fā)動機的油底殼由連接管19連通。這樣可保證各臺發(fā)動機的滑油和冷卻水都處于同樣的熱狀態(tài)。該發(fā)動機工作時由微電腦控制器檢測外界的負載，實時控制離合器7的接合或分離，同時自動控制被接合或分離的發(fā)動機是否供油，并自動調節(jié)供油正時。以保證發(fā)動機始終在良好的性能區(qū)工作，使發(fā)動機的動力性、經濟性和排放指標實現最佳匹配。該實施例也可采用一臺六缸機分成四缸和二缸共二個缸組，在缸組之間的曲軸上設有離合器。
圖4屬于二臺發(fā)動機的雙軸線并聯(lián)結構。二臺三缸發(fā)動機20經液壓驅動的離合器7實現接合或分離。復式激磁直流電機9、高壓油泵14、水泵18和機油泵17安裝在帶有輸出軸的發(fā)動機上。高壓油泵14經高壓油管15與各缸的噴油器16連接，水泵18有供水管連接二臺發(fā)動機，機油泵17也有供油管連接二臺發(fā)動機，二臺發(fā)動機的油底殼由連接管19連通。這樣可保證各臺發(fā)動機的滑油和冷卻水都處于同樣的熱狀態(tài)。雙軸線并列結構還要增設一組傳動齒輪，一般應由主動齒輪21a、中間齒輪21b和從動齒輪21c組成。以便于在離合器7接合時向輸出發(fā)動機傳遞扭矩。
機電一體式并聯(lián)混合動力系統(tǒng)的運行狀態(tài)主要靠駕駛員操縱腳踏板1來發(fā)出指令一、車輛起動和低負荷運行時，在ECU控制單元3的控制下，切斷發(fā)動機的燃料供給，蓄電池5供電，復式激磁直流電機9作為電動機驅動車輪行駛。
二、車輛正常運行時，在ECU控制單元3的控制下1、中等負荷時，一臺發(fā)動機工作；2、大負荷時，二臺發(fā)動機工作；3、特大負荷時，二臺發(fā)動機和復式激磁直流電機9都參加工作。
三、車輛減速和制動時，在ECU控制單元3的控制下，車輪13驅動復式激磁直流電機9進行再生發(fā)電，所回收的制動能量轉變成電能被儲存在蓄電池5中。
四、蓄電池充電，在ECU控制單元3的控制下，在車輛運行過程中，只要蓄電池5的電量不足，就會進行自動充電。
五、車輛減速或停止運行時，在ECU控制單元3的控制下，就會使發(fā)動機停止運轉。
權利要求
1.一種機電一體式并聯(lián)混合動力系統(tǒng)，它主要包括機械驅動裝置和電力驅動裝置，機械驅動裝置由發(fā)動機經離合器(10)、變速器(11)、差速器(12a)、半軸(12)和車輪(13)依次連接在一起，電力驅動裝置主要由電機、蓄電池(5)和電能轉換控制器(4)電氣連接在一起，其特征在于它還包括一個ECU控制單元(3)，上述的電機采用復式激磁直流電機(9)，復式激磁直流電機(9)安裝在發(fā)動機的輸出軸上，上述的發(fā)動機至少有二臺發(fā)動機靠離合器(7)連接在一起，高壓油泵(14)、水泵(18)和機油泵(17)安裝在帶有輸出軸的發(fā)動機上，高壓油泵(14)經高壓油管(15)與各缸的噴油器(16)連接，水泵(18)有供水管連接各臺發(fā)動機，機油泵(17)也有供油管連接各臺發(fā)動機，各臺發(fā)動機的油底殼由連接管(19)連通，ECU控制單元(3)與發(fā)動機、轉速傳感器(2)、電能轉換控制器(4)和離合器(7)(10)采用電氣連接。
2.據權利要求1所述的機電一體式并聯(lián)混合動力系統(tǒng)，其特征在于上述的發(fā)動機采用至少有二臺發(fā)動機使用離合器(7)單軸線串聯(lián)連接，或者將一臺發(fā)動機至少分成兩個缸組，在缸組之間的曲軸上用離合器串聯(lián)在一起。
3.據權利要求1所述的機電一體式并聯(lián)混合動力系統(tǒng)，其特征在于上述的發(fā)動機采用至少有二臺發(fā)動機使用離合器(7)多軸線并聯(lián)連接，或者將一臺發(fā)動機至少分成兩個缸組，在缸組之間的曲軸上用離合器串聯(lián)在一起。
全文摘要
一種廣泛適用于變工況變負荷動力裝置的機電一體式并聯(lián)混合動力系統(tǒng)，其屬于交通運輸的動力裝置領域。這種混合動力系統(tǒng)主要包括一個機電一體式驅動裝置，即電機直接安裝在發(fā)動機的輸出軸上。由于發(fā)動機至少有二臺發(fā)動機進行組合，可以使發(fā)動機接合或分離，讓發(fā)動機輸出的負荷與外界負載相適應。該混合動力系統(tǒng)根據駕駛狀況由ECU控制單元進行優(yōu)化控制，一方面把發(fā)動機控制在高效率區(qū)運行，另一方面通過再生制動改善燃料經濟性。能進一步提高混合動力系統(tǒng)的效率。
文檔編號B60K6/24GK1663831SQ20051004601
公開日2005年9月7日 申請日期2005年3月11日 優(yōu)先權日2005年3月11日
發(fā)明者隆武強, 范立云, 辛世界, 田江平, 杜寶國 申請人:大連理工大學