專利名稱：一種并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)驅(qū)動方式及裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種汽車的部件結(jié)構(gòu)，尤其是指一種并聯(lián)式混合動力系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)，多用于汽/柴油發(fā)動機為主動力的城市公交客車及城際公路客車。
技術(shù)背景-
汽車已經(jīng)成為了現(xiàn)代人們生活中不可缺少的交通工具，然而隨著現(xiàn)代 經(jīng)濟發(fā)展與現(xiàn)代化建設不斷推進，其間能源、環(huán)保問題與經(jīng)濟發(fā)展間的相 互矛盾日益突出，可能是成為制約社會與經(jīng)濟發(fā)展的重大瓶頸。由汽車所 導致的環(huán)境危機備受國際社會關(guān)注，分別對污染廢氣與溫室氣體排放制定 了嚴格法規(guī)，表現(xiàn)如下
(1) 現(xiàn)階段已強制各類汽車達到歐III標準，并逐步推廣并執(zhí)行歐IV標準。
(2) 歐盟委員會于2008年提交全球最嚴格的汽車溫室氣體排放計劃。 一旦成員國政府通過提案，截至2012年，歐盟境內(nèi)新生產(chǎn)汽車的平均排放 量將不得超過130g/km，目前的排放最高標準是161g/km。這樣就直接要求 汽車屆時必須達到20%以上的節(jié)油性能。
為有效地解決上述問題，采用混合動力汽車技術(shù)將是一項切實可行 的解決方案?；旌蟿恿ζ嚲褪抢冒l(fā)動機、電機與儲能系統(tǒng)，優(yōu)化車 輛的動力與傳動系統(tǒng)，實現(xiàn)節(jié)省燃油和降低排放。
目前，混合動力汽車的動力系統(tǒng)技術(shù)主要有兩大體系，即串聯(lián)混合動 力系統(tǒng)和并聯(lián)混合動力系統(tǒng)，且各種混合動力系統(tǒng)都有自己的特點和不足。
關(guān)于并聯(lián)混合動力系統(tǒng)，主要的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式如下
1、 雙電機雙模式并聯(lián)方案 該種并聯(lián)方案主要不足是
*電動機不能與傳動鏈切斷，導致額外的能量損耗；
*離合器(后部)的主動端轉(zhuǎn)動慣量過大，導致該離合器磨損大； 參傳動鏈較長，不適合10.5m以下的客車；
*電控離合器與手動離合器間很難實現(xiàn)良好匹配，導致傳動不平穩(wěn)， 不適合工況變化頻繁的道路。
2、 變速器中間軸的并聯(lián)方案
該種并聯(lián)方案主要不足是
*電動機不能與傳動鏈切斷，導致額外的能量損耗；
*變速器的中間軸系轉(zhuǎn)動慣量過大，導致變速器中同步器磨損大與換
擋吃力；
3、 傳動軸的并聯(lián)方案
其特點主要是系統(tǒng)構(gòu)成比較簡單，發(fā)動機、離合器、變速箱不需過多 改動，基本繼承了內(nèi)燃汽車的傳動型式。但傳動鏈太長，完全不適合現(xiàn)代 客車的動力后置，低入口的要求；同樣電動機不能與傳動鏈切斷；不能使 電動機轉(zhuǎn)矩增大，導致起步助力性能不良。
4、 AMT的并聯(lián)方案 該種并聯(lián)方案主要不足是
*電動機不能與傳動鏈切斷，導致額外的能量損耗； 參不能使電動機轉(zhuǎn)矩增大，導致起步助力性能不良。
因此很有必要對現(xiàn)有的并聯(lián)混合動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)加以改進。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有并聯(lián)混合動力系統(tǒng)的不足，提供一種既結(jié)構(gòu) 簡單，電動機能與傳動鏈切斷，且傳動鏈相對更短的并聯(lián)式混合動力驅(qū)動 方式及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以解決目前混合動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不足。
本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的 一種并聯(lián)式混合動力驅(qū)動 方式，以燃油動力汽車的動力驅(qū)動為基礎，將發(fā)動機所產(chǎn)生的動力通過離 合器傳遞給一由主變速器與副變速器串聯(lián)組合而成的組合式變速傳動機 構(gòu)，再由組合式變速傳動機構(gòu)傳遞給車輛的傳動軸，由傳動軸帶動驅(qū)動橋， 再由驅(qū)動橋帶動車輪行走。同時，組合式變速傳動機構(gòu)上并聯(lián)有一套電機 驅(qū)動系統(tǒng)，由電機通過電機傳動軸將電機的動力傳遞給組合式變速傳動機 構(gòu)，再由組合式變速傳動機構(gòu)傳遞給車輛的傳動軸，由傳動軸帶動驅(qū)動橋， 再由驅(qū)動橋帶動車輪行走。兩套驅(qū)動機構(gòu)通過組合式變速傳動機構(gòu)并聯(lián)在 一起，使用時根據(jù)工況的需要分別使用。所述的組合式變速傳動機構(gòu)，由 主變速器與副變速器串聯(lián)組合而成；主變速器為多檔手動或自動變速器； 副變速器直接裝配在主變速器的機體上；所述的副變速器可以為一單檔分 動器，其兩輸出軸分別連接驅(qū)動橋與電機驅(qū)動系統(tǒng)的電機傳動軸，兩輸出 軸相互平行或垂直，兩軸間始終以一定的速比轉(zhuǎn)動。所述的電機驅(qū)動系統(tǒng) 中，在電機傳動軸一端裝有電控離合器，電機通過電控離合器與電機傳動 軸相連，以實現(xiàn)發(fā)動機與電動機間的動力切換；并在電機驅(qū)動系統(tǒng)中設置 有法拉級超級電容的儲能系統(tǒng)，法拉級超級電容的儲能系統(tǒng)為電機驅(qū)動系 統(tǒng)提供強大的脈沖功率的物理二次電源。所述的法拉級超級電容的儲能系
統(tǒng)用于車輛在起步與加速時進行助力，并在制動時回收制動能量。
本發(fā)明的混合動力汽車并聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為 一種混合動 力汽車并聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，包括發(fā)動機、離合器、變速器、電動機、 電機傳動軸和驅(qū)動橋，其中，發(fā)動機通過離合器與變速器連接，電動機通 過電機傳動軸與變速器連接，發(fā)動機與電動機相互并聯(lián)與變速器連接，形 成并聯(lián)混合動力驅(qū)動系統(tǒng)。所述的變速器采用組合式變速傳動機構(gòu)，由主 變速器與副變速器串聯(lián)組合而成；主變速器為多檔手動或自動變速器；副
變速器直接裝配在主變速器的機體上；所述的副變速器可以為一單檔分動 器，其兩輸出軸分別連接驅(qū)動橋與電機系統(tǒng)，兩輸出軸相互平行或垂直，
兩軸間始終以一定的速比轉(zhuǎn)動；并同時在動力系統(tǒng)增加具有法拉級超級電
容的儲能系統(tǒng)，為電機驅(qū)動系統(tǒng)提供強大的脈沖功率的物理二次電源。所 述的法拉級超級電容的儲能系統(tǒng)用于車輛在起步與加速時進行助力，在制 動時回收制動能量。此外，在電機傳動軸一端內(nèi)裝有電控離合器，以實現(xiàn) 發(fā)動機與電動機間的動力切換。
本發(fā)明的優(yōu)點主要是
1、超級電容是一種具有超級儲電能力，可提供強大的脈沖功率的物理 二次電源。法拉級超級電容的儲能系統(tǒng)性能特點如下-參具有法拉級的超大電容量；
參比脈沖功率比蓄電池高近十倍；
參充放電循環(huán)壽命在百萬次以上；
參極低的電源內(nèi)阻，為蓄電池的1/10;
參無污染，真正免維護 2、 車輛當制動時，電機將制動能量轉(zhuǎn)換為電能并存儲到超級電容中； 當車輛起步與急加速時，電機起動并牽引助力，改善發(fā)動機的運行工況； 從而實現(xiàn)節(jié)油及改善排放。
3、 電機傳動軸一端內(nèi)裝有電控離合器，以實現(xiàn)發(fā)動機與電動機間的動 力切換，表現(xiàn)在當電動機驅(qū)動助力、或吸收制動能量時，離合器接合；當 僅有發(fā)動機進行驅(qū)動時，離合器分離，從而避免電機摩擦力與弱磁所引起 的損耗。
說明書附圖


圖1為本發(fā)明原理示意圖2為本發(fā)明一種兩輸出軸相垂直的組合式變速器結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明一種兩輸出軸相平行的組合式變速器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的描述。
從附圖1可以看出，本發(fā)明為一種并聯(lián)式混合動力驅(qū)動方式，以燃油
動力汽車的動力驅(qū)動為基礎，將發(fā)動機2所產(chǎn)生的動力通過離合器3傳遞 給一由變速器4，再由變速器4傳遞給車輛的傳動軸5，由傳動軸5帶動驅(qū) 動橋6，再由驅(qū)動橋6帶動車輪行走。同時，組合式變速傳動機構(gòu)4上并聯(lián) 有一套電機驅(qū)動系統(tǒng)，由電機8通過電機傳動軸7將電機的動力傳遞給變 速器4，再由變速器4傳遞給車輛的傳動軸5，由傳動軸5帶動驅(qū)動橋6， 再由驅(qū)動橋6帶動車輪行走。電機8由逆變器9提供電源。兩套驅(qū)動機構(gòu) 通過組合式變速傳動機構(gòu)并聯(lián)在一起，使用時根據(jù)工況的需要由車輛控制 單元1控制分別使用。所述的變速器4為組合式變速傳動機構(gòu)，由主變速 器與副變速器串聯(lián)組合而成；主變速器為多檔手動或自動變速器；副變速 器直接裝配在主變速器的機體上；所述的副變速器可以為一單檔分動器，
其兩輸出軸分別連接驅(qū)動橋與電機驅(qū)動系統(tǒng)的電機傳動軸，兩輸出軸相互 平行或垂直，兩軸間始終以一定的速比轉(zhuǎn)動。所述的電機驅(qū)動系統(tǒng)中，在 電機傳動軸一端裝有電控離合器，電機通過電控離合器與電機傳動軸相連，
當電動機驅(qū)動助力、或吸收制動能量時，離合器接合；當僅有發(fā)動機進行 驅(qū)動時，離合器分離，以實現(xiàn)發(fā)動機與電動機間的動力切換；從而避免電 機摩擦力與弱磁所引起的損耗。并在電機驅(qū)動系統(tǒng)中設置有法拉級超級電 容的儲能系統(tǒng)10，法拉級超級電容的儲能系統(tǒng)10為電機驅(qū)動系統(tǒng)提供強大 的脈沖功率的物理二次電源。所述的法拉級超級電容的儲能系統(tǒng)io用于車 輛在起步與加速時進行助力，并在制動時回收制動能量。 實施例一
附圖2給出了本發(fā)明的混合動力汽車并聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)一種兩 輸出軸相垂直的組合式變速器結(jié)構(gòu)示意圖，結(jié)合附圖1我們可以看出本發(fā) 明為一種混合動力汽車并聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，包括發(fā)動機2、離合器3、 變速器4、電動機8、電機傳動軸7和驅(qū)動橋6，其中，發(fā)動機2通過離合 器3與變速器4連接，電動機8通過電機傳動軸7與變速器4連接，發(fā)動 機2與電動機8相互并聯(lián)與變速器4連接，形成并聯(lián)混合動力驅(qū)動系統(tǒng)。 所述的變速器4采用組合式變速傳動機構(gòu)，由主變速器11與副變速器12 串聯(lián)組合而成(見附圖2和3);主變速器11為多檔手動或自動變速器；副 變速器12直接裝配在主變速器11的機體上；所述的副變速器12可以為一 單檔分動器，有兩根輸出軸13和14。其兩輸出軸13和14分別連接驅(qū)動橋與電機系統(tǒng)，兩輸出軸13和14相互垂直，兩軸間始終以一定的速比轉(zhuǎn)動； 并同時在動力系統(tǒng)增加具有法拉級超級電容的儲能系統(tǒng)10，法拉級超級電 容的儲能系統(tǒng)10為電機驅(qū)動系統(tǒng)提供強大的脈沖功率的物理二次電源。所
述的法拉級超級電容的儲能系統(tǒng)io用于車輛在起步與加速時進行助力，在
制動時回收制動能量。此外，在電機傳動軸一端內(nèi)裝有電控離合器15，以 實現(xiàn)發(fā)動機與電動機間的動力切換。
從附圖2可以看出其本發(fā)明的變速器4具體的組合式變速傳動機構(gòu)， 由主變速器11與副變速器12串聯(lián)組合而成，且主變速器第二軸13與副輸 出軸14相垂直，主變速器11為多檔手動變速器，但也可以更換為自動變 速器。
該結(jié)構(gòu)相對傳統(tǒng)的客車變速器具有以下優(yōu)點
1、 傳統(tǒng)燃油動力客車只配有主變速器，因此很難實現(xiàn)電動機與傳動 鏈切斷。本實用新型在引入副變速器之后，可以很方便的實現(xiàn)電動機與傳 動鏈切斷。
2、 主變速器第二軸15即為主輸出軸16的驅(qū)動軸，也是副輸出軸17 的驅(qū)動軸，從而實現(xiàn)動力合成。
系統(tǒng)的工作原理
系統(tǒng)可根據(jù)車輛、儲能系統(tǒng)的狀態(tài)，有如下多種工作模式
1、 發(fā)動機工作模式
車輛完全由發(fā)動機驅(qū)動，同時圖1中件7電機傳動軸內(nèi)離合器分離以
避免電機摩擦力或弱磁場引起的損耗。
2、 電機驅(qū)動助力模式
當車輛起步或加速時，發(fā)動機處于高負荷狀態(tài)，這時儲能系統(tǒng)放電， 電機產(chǎn)生驅(qū)動力，實現(xiàn)電機扭矩助力以提高排放與經(jīng)濟性能。 3、制動減速模式
車輛制動時，電機作為發(fā)電機運行，將車輛制動能量轉(zhuǎn)換為電能存儲 到儲能系統(tǒng)中。 實施例二
附圖3給出了本發(fā)明的混合動力汽車并聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)一種兩 輸出軸相垂直的組合式變速器結(jié)構(gòu)示意圖，結(jié)合附圖1我們可以看出本發(fā)
明為一種混合動力汽車并聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，包括發(fā)動機2、離合器3、 變速器4、電動機8、電機傳動軸7和驅(qū)動橋6，其中，發(fā)動機2通過離合 器3與變速器4連接，電動機8通過電機傳動軸7與變速器4連接，發(fā)動 機2與電動機8相互并聯(lián)與變速器4連接，形成并聯(lián)混合動力驅(qū)動系統(tǒng)。 所述的變速器4采用組合式變速傳動機構(gòu)，由主變速器11與副變速器12 串聯(lián)組合而成(見附圖2和3);主變速器ll為多檔手動或自動變速器；副 變速器12直接裝配在主變速器11的機體上；所述的副變速器12可以為一 單檔分動器，有兩根輸出軸13和14。其兩輸出軸13和14分別連接驅(qū)動橋 與電機系統(tǒng)，兩輸出軸13和14相互水平，兩軸間始終以一定的速比轉(zhuǎn)動； 并同時在動力系統(tǒng)增加具有法拉級超級電容的儲能系統(tǒng)10，法拉級超級電 容的儲能系統(tǒng)10為電機驅(qū)動系統(tǒng)提供強大的脈沖功率的物理二次電源。所 述的法拉級超級電容的儲能系統(tǒng)IO用于車輛在起步與加速時進行助力，在 制動時回收制動能量。此外，在電機傳動軸一端內(nèi)裝有電控離合器15，以 實現(xiàn)發(fā)動機與電動機間的動力切換。 從附圖3可以看出其其本發(fā)明的變速器4具體的組合式變速傳動機構(gòu)，
由主變速器11與副變速器12串聯(lián)組合而成，且主變速器第二軸13與副輸 出軸14相互水平，主變速器11為多檔手動變速器，但也可以更換為自動
變速器。
該結(jié)構(gòu)相對傳統(tǒng)的客車變速器具有以下優(yōu)點
1、 傳統(tǒng)燃油動力客車只配有主變速器。
2、 主變速器第二軸15即為主輸出軸16的驅(qū)動軸，也是副輸出軸17 的驅(qū)動軸，從而實現(xiàn)動力合成。
系統(tǒng)的工作原理與實施例一是一致的。
該系統(tǒng)為新型客車用并聯(lián)混合動力系統(tǒng)，特點如下
1、 發(fā)動機2與電動機8在組合式變速器4的輸出軸實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩合成；
2、 未增加離合器3與組合式變速器4的主動端轉(zhuǎn)動慣量，不會增加兩 者的磨損；
3、 電機傳動軸7—端內(nèi)裝有電控離合器，以實現(xiàn)電動機與主傳動鏈間 的動力切換，不會導致額外的能量損耗；
4、 發(fā)動機2與電動機8可平行布置也可垂直布置，兩者可在組合式變
速器4的同側(cè)也可在相反側(cè)，使得動力系統(tǒng)的布置極為靈活，基本適用于 各類型客車；
5、 超級電容是一種具有超級儲電能力，可提供強大的脈沖功率的物理 二次電源。法拉級超級電容的儲能系統(tǒng)性能特點如下
參具有法拉級的超大電容量； 參比脈沖功率比蓄電池高近十倍；
參充放電循環(huán)壽命在百萬次以上； 參極低的電源內(nèi)阻，為蓄電池的1/10; 參無污染，真正免維護
6、 車輛當制動時，電機將制動能量轉(zhuǎn)換為電能并存儲到超級電容中； 當車輛起步與急加速時，電機起動并牽引助力，改善發(fā)動機的運行工況； 從而實現(xiàn)節(jié)油及改善排放。
7、 電機傳動軸一端內(nèi)裝有電控離合器，以實現(xiàn)發(fā)動機與電動機間的動 力切換，表現(xiàn)在當電動機驅(qū)動助力、或吸收制動能量時，離合器接合；當 僅有發(fā)動機進行驅(qū)動時，離合器分離，從而避免電機摩擦力與弱磁所引起 的損耗。
權(quán)利要求
1、一種并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)驅(qū)動方式，以燃油動力汽車的動力驅(qū)動為基礎，其特征在于將發(fā)動機所產(chǎn)生的動力通過離合器傳遞給一由主變速器與副變速器串聯(lián)組合而成的組合式變速傳動機構(gòu)，再由組合式變速傳動機構(gòu)傳遞給車輛的傳動軸，由傳動軸帶動驅(qū)動橋，再由驅(qū)動橋帶動車輪行走；同時，組合式變速傳動機構(gòu)上并聯(lián)有一套電機驅(qū)動系統(tǒng)，由電機通過電機傳動軸將電機的動力傳遞給組合式變速傳動機構(gòu)，再由組合式變速傳動機構(gòu)傳遞給車輛的傳動軸，由傳動軸帶動驅(qū)動橋，再由驅(qū)動橋帶動車輪行走；兩套驅(qū)動機構(gòu)通過組合式變速傳動機構(gòu)并聯(lián)在一起，使用時根據(jù)工況的需要分別使用。
2、 如權(quán)利要求1并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)驅(qū)動方式，其特征在于所述的 組合式變速傳動機構(gòu)，由主變速器與副變速器串聯(lián)組合而成；主變速器為 多檔手動或自動變速器；副變速器直接裝配在主變速器的機體上。
3、 如權(quán)利要求1并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)驅(qū)動方式，其特征在于所述的 副變速器為一單檔分動器，其兩輸出軸分別連接驅(qū)動橋與電機驅(qū)動系統(tǒng)的 電機傳動軸，兩輸出軸相互平行或垂直，兩軸間始終以一定的速比轉(zhuǎn)動。
4、 如權(quán)利要求1并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)驅(qū)動方式，其特征在于所述的電機驅(qū)動系統(tǒng)中，在電機傳動軸一端裝有電控離合器，電機通過電控離合 器與電機傳動軸相連，當電動機驅(qū)動助力、或吸收制動能量時，離合器接合；以實現(xiàn)發(fā)動機與電動機間的動力切換。
5、 如權(quán)利要求1并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)驅(qū)動方式，其特征在于所述的電機驅(qū)動系統(tǒng)中設置有法拉級超級電容的儲能系統(tǒng)，法拉級超級電容的儲 能系統(tǒng)為電機驅(qū)動系統(tǒng)提供強大的脈沖功率的物理二次電源；所述的法拉 級超級電容的儲能系統(tǒng)用于車輛在起步與加速時進行助力，并在制動時回 收制動能量。
6、 一種并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)驅(qū)動裝置，包括發(fā)動機、離合器、變速器、 電動機、電機傳動軸和驅(qū)動橋，其中，發(fā)動機通過離合器與變速器連接， 電動機通過電機傳動軸與變速器連接，發(fā)動機與電動機相互并聯(lián)與變速器 連接，形成并聯(lián)混合動力驅(qū)動系統(tǒng)；其特征在于所述的變速器采用組合 式變速傳動機構(gòu)，由主變速器與副變速器串聯(lián)組合而成；主變速器為多檔 手動或自動變速器；副變速器直接裝配在主變速器的機體上。
7、 如權(quán)利要求6并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)驅(qū)動裝置，其特征在于所述的副變速器為一單檔分動器，其兩輸出軸分別連接驅(qū)動橋與電機系統(tǒng)，兩輸 出軸相互平行或垂直，兩軸間始終以一定的速比轉(zhuǎn)動。
8、 如權(quán)利要求6并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)驅(qū)動裝置，其特征在于在動力系統(tǒng)增加有法拉級超級電容的儲能系統(tǒng)。
9、 如權(quán)利要求6并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)驅(qū)動裝置，其特征在于在電機傳動軸一端內(nèi)裝有電控離合器，以實現(xiàn)發(fā)動機與電動機間的動力切換。
全文摘要
一種并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)驅(qū)動方式及裝置，以燃油動力汽車的動力驅(qū)動為基礎，其特征在于將發(fā)動機所產(chǎn)生的動力通過離合器傳遞給一由主變速器與副變速器串聯(lián)組合而成的組合式變速傳動機構(gòu)，再由組合式變速傳動機構(gòu)傳遞給車輛的傳動軸，由傳動軸帶動驅(qū)動橋，再由驅(qū)動橋帶動車輪行走；同時，組合式變速傳動機構(gòu)上并聯(lián)有一套電機驅(qū)動系統(tǒng)，由電機通過電機傳動軸將電機的動力傳遞給組合式變速傳動機構(gòu)，再由組合式變速傳動機構(gòu)傳遞給車輛的傳動軸，由傳動軸帶動驅(qū)動橋，再由驅(qū)動橋帶動車輪行走；兩套驅(qū)動機構(gòu)通過組合式變速傳動機構(gòu)并聯(lián)在一起，使用時根據(jù)工況的需要分別使用。
文檔編號B60K6/28GK101380888SQ20081014340
公開日2009年3月11日 申請日期2008年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月24日
發(fā)明者凌 劉, 唐廣笛, 唐建林, 席力克, 李雪峰, 偉 汪, 蔣時軍 申請人:湖南南車時代電動汽車股份有限公司