專利名稱：機動車并聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種汽車用發(fā)動機、電動機混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，屬車輛驅(qū)動裝置 技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，汽車已逐步成為人們出行的主要交通工具，隨著汽車數(shù)量的不斷增加，能源 消耗和環(huán)境污染成為阻礙汽車業(yè)發(fā)展的主要因素。由發(fā)動機和電動機共同驅(qū)動的混合動力 汽車由于具有節(jié)能效果顯著和低排放等優(yōu)點，越來越受到人們的重視。在現(xiàn)有的混合動力 汽車中，電機一般獨立安裝，機電耦合一般采用行星齒輪結(jié)構(gòu)，其缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占用空 間大，故障率高，維修不便，而且成本較高，因此有必要進(jìn)行改進(jìn)。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足、提供一種結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低 而且可靠性高的機動車并聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)。本實用新型所述問題是以下述技術(shù)方案實現(xiàn)的一種機動車并聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，構(gòu)成中包括同軸布置的發(fā)動機、自動離合 器、電機、機械離合器和變速器，所述電機位于發(fā)動機與變速器之間，其定子殼體與發(fā)動機 缸體固定連接，發(fā)動機動力經(jīng)自動離合器和與電機轉(zhuǎn)子固連的發(fā)動機動力輸出軸，再經(jīng)機 械離合器驅(qū)動變速器的輸入軸，所述變速器輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)主減速器及差速器傳遞給車輪。上述機動車并聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，所述電機為盤式電動機。上述機動車并聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，所述自動離合器位于發(fā)動機與電機之間， 所述機械離合器位于電機和變速器之間，自動離合器的主動盤與發(fā)動機飛輪相連，從動盤 與發(fā)動機動力輸出軸和電機轉(zhuǎn)子連接，電機的轉(zhuǎn)子經(jīng)機械離合器與變速器的輸入軸連接。上述機動車并聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，所述的發(fā)動機動力輸出軸直接與電機的轉(zhuǎn) 子連接成一體后，再經(jīng)機械離合器與變速器的輸入軸連接。上述機動車并聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，所述自動離合器和機械離合器均為干式摩 擦式離合器。本實用新型的發(fā)動機和電動機采用同軸布置，具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、占用空間小，有 利于整個系統(tǒng)在整車上的布置；使用常規(guī)車現(xiàn)有成熟產(chǎn)品，可靠性高、成本低的顯著優(yōu)點。 同時，上述機動車并聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)有效降低了系統(tǒng)的復(fù)雜程度，采用常規(guī)車現(xiàn)有 成熟產(chǎn)品，不僅提高了系統(tǒng)的可靠性，還便于拆裝和維修，使整車維修維護成本降低。將自動離合器和機械離合器均布置在電機和變速器之間時，從發(fā)動機到變速器方 向，依次布置發(fā)動機、發(fā)動機動力輸出軸、電機、自動離合器、機械離合器、變速器等，其中， 發(fā)動機動力輸出軸一端與發(fā)動機曲軸固連，另一端與自動離合器相連。自動離合器，機械離 合器與電機轉(zhuǎn)子連接在一起，機械離合器與變速器連接，輸出整車動力。改進(jìn)后該系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 體積上更加緊湊，對于整個混合動力動力總成的整車布置更加有利。
以下結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)一步說明。


圖1是自動離合器位于發(fā)動機與電機之間時本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是自動離合器位于發(fā)動機與電機之間時本實用新型的剖視示意圖；圖3是發(fā)動機的輸出軸直接與電機的轉(zhuǎn)子連接時本實用新型的剖視示意圖。圖中各標(biāo)號為1、發(fā)動機，2、發(fā)動機飛輪，3、自動離合器，4、盤式電機，5、定子線 圈，6、電機轉(zhuǎn)子，7、機械離合器，8、手動變速器，9、主減速器及差速器，10、車輪，11、動力電 池組，12、電池管理系統(tǒng)，13、電機控制器，14、起動機，15、自動離合器控制器，16、整車主控 制器，17、發(fā)動機EOT。
具體實施方式
本實用新型機械部分包括發(fā)動機1、自動離合器3、盤式電機4、機械離合器7、變速 器8、主減速器及差速器9、車輪10、起動機14等主要零部件，整個系統(tǒng)中有自動離合器3和 機械離合器7共兩個離合器系統(tǒng)，故稱雙離合器混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，整個系統(tǒng)呈同軸布置。本實用新型電氣部分零部件包括動力電池組11、電池管理系統(tǒng)12、電機控制器 13、自動離合器控制器15、整車主控制器16、發(fā)動機E⑶17等。本實用新型所述整車主控制器負(fù)責(zé)對混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行管理、協(xié) 調(diào)，實現(xiàn)整個系統(tǒng)各種工作模式的控制，并協(xié)調(diào)各零部件的工作；電機控制器負(fù)責(zé)ISG電機 的控制；動力電池組由若干個動力電池單體組成，為盤式機提供電能，驅(qū)動整車行駛，電池 管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)對動力電池組的充放電進(jìn)行控制，并負(fù)責(zé)動力電池組的電量檢測、故障診斷 及單體均衡等；自動離合器控制器負(fù)責(zé)自動離合器液壓操縱機構(gòu)的控制，即依據(jù)整車主控 制器的指令，對離合器的分離、接合及滑摩狀態(tài)等進(jìn)行控制；發(fā)動機ECU負(fù)責(zé)對發(fā)動機的工 作狀態(tài)、故障等進(jìn)行管理與控制。通過控制自動離合器3的分離與閉合，發(fā)動機1的起動與關(guān)閉，以及盤式電機4的 發(fā)電、空轉(zhuǎn)與驅(qū)動，從而實現(xiàn)發(fā)動機1與盤式電機4動力傳輸路徑的轉(zhuǎn)換，以達(dá)到在滿足整 車需求的情況下，最優(yōu)化系統(tǒng)工作效率的目的。通過不同的工作模式切換和動力路徑的轉(zhuǎn) 變，可以將整個系統(tǒng)始終工作在高效率區(qū)域。尤其是發(fā)動機，不但可以消除怠速運轉(zhuǎn)，更可 以對其工作區(qū)域進(jìn)行優(yōu)化，使其一直工作在高效率區(qū)域內(nèi)。同時，因為盤式電機4的加入， 可以有效減小發(fā)動機的大小(排量、功率等)，從而更進(jìn)一步的降低油耗。在保證動力性相 同的情況下，該種系統(tǒng)與常規(guī)系統(tǒng)相比較可以實現(xiàn)燃油節(jié)省達(dá)25%以上。自動離合器3與機械離合器7均采用干式摩擦片式離合器，此種離合器具有傳遞 轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)，傳遞效率高，成本低，可靠性高等優(yōu)點，并且該離合器在整車上布置方便，有利于 離合器的維修和拆裝。本實用新型所用電機為永磁無刷式盤式電機。本實用新型的盤式電機4可以布置在發(fā)動機1與電控離合器3之間，與發(fā)動機固 定連接，也可以布置在兩個離合器之間。參看
圖1，發(fā)動機飛輪2與自動離合器3的離合器蓋總成相連，自動離合器3的從 動盤與發(fā)動機動力輸出軸(
圖1中未明確指出)相連，發(fā)動機動力輸出軸與電機轉(zhuǎn)子6、機械離合器7的離合器蓋總成連接。因此，發(fā)動機的動力傳遞路線為發(fā)動機動力從發(fā)動機飛 輪2通過自動離合器3的離合器蓋總成，傳遞到自動離合器3的從動盤總成，再通過發(fā)動機 動力輸出軸、電機轉(zhuǎn)子6和機械離合器7的從動盤，進(jìn)而通過手動變速器8傳遞給車輪，同 時發(fā)動機的動力也可以通過發(fā)動機動力輸出軸傳遞給電機轉(zhuǎn)子6，從而實現(xiàn)發(fā)動機1驅(qū)動 盤式電機4發(fā)電。電機動力傳遞路線為盤式電機4的轉(zhuǎn)矩或功率通過轉(zhuǎn)子6，傳遞到機械 離合器7的離合器蓋總成，再經(jīng)機械離合器蓋傳遞到機械離合器7的從動盤總成，最后經(jīng)變 速器輸出動力到傳動軸和車輪10。自動離合器3可以長時間閉合，亦可以長時間分離。自動離合器3通過一套專用 操縱機構(gòu)實現(xiàn)分離和接合的自動控制。機械離合器7為常接合式離合器，其液壓操縱機構(gòu)與常規(guī)車相同，由駕駛員通過 離合器踏板控制其接合與分離。盤式電機4的定子殼體與發(fā)動機缸體相連，固定在發(fā)動機與變速器殼體之間，或 與變速器殼體集成一體化，并且保持動力傳輸中心線在一條直線上，這樣可以有效節(jié)省動 力總成在汽車上的布置空間，并有利于提高零部件的可靠性。本實用新型可實現(xiàn)以下七種工作模式(1)純電動模式在這種模式下，發(fā)動機1不工作，自動離合器3處于分離狀態(tài)。此時機械離合器7 處于接合狀態(tài)，盤式電機4處于電動模式。此時，混合動力驅(qū)動系統(tǒng)能量流動路徑為動力 電池組11 —電機控制器13 —盤式電機4 —機械離合器7 —手動變速器8 —主減速器及差 速器9—車輪10。該模式可以避免發(fā)動機在低速、燃油經(jīng)濟性差的條件下運行，很大程度上降低汽 車燃油消耗，減少尾氣排放。動力電池組由若干個功率型鋰離子動力電池單體組成，可以維 持汽車以純電動模式運行，并允許整車以一定的速度運行較長的距離，達(dá)到一定的最高車 速。另外，該動力電池組可利用公共電網(wǎng)進(jìn)行充電。以使整車使用中盡可能多地使用電能， 使整車更加清潔，燃油消耗更低，并大幅降低整車運行成本。(2)起動發(fā)動機模式當(dāng)汽車在純電動模式時，如果需要起動發(fā)動機1，則由整車主控制器發(fā)送指令，起 動機14直接帶動發(fā)動機1起動，發(fā)動機1起動后，由整車主控制器16依據(jù)盤式電機4的轉(zhuǎn) 速和車速等信息，發(fā)送指令給發(fā)動機ECU17，由發(fā)動機ECU17控制發(fā)動機加速，直到發(fā)動機1 轉(zhuǎn)速與盤式電機4轉(zhuǎn)速差到設(shè)定范圍內(nèi)，發(fā)動機起動過程結(jié)束。整個過程中，自動離合器3 始終處于分離狀態(tài)。(3)加速助力模式當(dāng)車輛加速時，如果需要盤式電機4助力，則整車在驅(qū)動同時，運行起動發(fā)動機模 式，而后由整車主控制器發(fā)送指令，使自動離合器3閉合。此時系統(tǒng)的動力傳遞路徑分為兩 部分，第一部分發(fā)動機1 —自動離合器3 —發(fā)動機動力輸出軸；第二部分盤式電機4 — 電機轉(zhuǎn)子6 ；兩部分動力合成后，傳遞給機械離合器7 —手動變速器8 —主減速器及差速器 9—車輪10。盤式電機4的作用是優(yōu)化發(fā)動機的工作區(qū)域和加速助力，使整車發(fā)揮出充沛 的動力性能，并使發(fā)動機始終工作在高效區(qū)，從而降低油耗和排放，并提高整車動力性。整 個助力過程中自動離合器3始終處于接合狀態(tài)。[0036](4)高速巡航發(fā)電模式車輛高速巡航模式行駛時，若動力電池組S0C到達(dá)設(shè)定的下限值，需要充電，則發(fā) 動機1的轉(zhuǎn)矩除用于驅(qū)動車輛外，還驅(qū)動盤式電機4，使盤式電機4處于發(fā)電狀態(tài)，為動力電 池組充電。整個過程中自動離合器3都處于接合狀態(tài)。此時，混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的動力傳 輸路徑為發(fā)動機1 —自動離合器3 —發(fā)動機動力輸出軸，到盤式電機4后動力傳遞分為兩 部分，第一部分通過機械離合器7 —手動變速器8 —主減速器及差速器9 —車輪10，驅(qū)動車 輛行駛；第二部分傳遞到盤式電機4，經(jīng)盤式電機4轉(zhuǎn)換成電能后，儲存到動力電池組中，以 備純電動行駛和加速助力模式時使用。(5)滑行和制動模式當(dāng)車輛具有一定初速度后，駕駛員松開油門踏板，此時車輛進(jìn)入滑行模式。整車主 控制器16控制自動離合器3分離，發(fā)動機1停機。此時，盤式電機4進(jìn)入發(fā)電模式進(jìn)行能 量回收；需要繼續(xù)減速，駕駛員踩下制動踏板，盤式電機4發(fā)電同時制動系統(tǒng)開始工作，直 至車輛完全停止。整個過程中，發(fā)動機1轉(zhuǎn)速降為零后保持停止，自動離合器3始終處于分 離狀態(tài)。此時，混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的能量傳遞路徑為；車輪10 —主減速器及差速器9 —手 動變速器8 —機械離合器7 —盤式電機4 —電機控制器13 —動力電池組11。(6)怠速充電模式當(dāng)車輛停止時，如果整車控制器判斷動力電池組剩余電量不足以用純電動模式使 車輛起步時，將自動進(jìn)入怠速充電模式。此時，車輛速度為零，發(fā)動機1運轉(zhuǎn)帶動盤式電機 4進(jìn)入發(fā)電模式，此時自動離合器3處于接合狀態(tài)。此時，能量傳遞路徑為發(fā)動機1 —自 動離合器3 —發(fā)動機動力輸出軸一盤式電機4 —電機控制器13 —動力電池組11。(7)電網(wǎng)充電模式當(dāng)汽車停在停車場或充電站時，若動力電池組中電量較低，駕駛員可以使用電網(wǎng) 電能，通過車載充電機對動力電池組進(jìn)行充電。該充電模式可以分為快速充電與普通充電 兩種模式。駕駛員可以根據(jù)實際情況選擇合適的充電方式。一般快速充電僅需要10分鐘 即可充滿動力電池組電量的80%，普通充電約4到7小時充滿。這種模式可以最大限度地 延長車輛使用電能行駛的里程，不但可以提高整車能量利用效率，更可以大幅減少汽車運 行成本和環(huán)境污染。同時，若有效利用夜間電能進(jìn)行充電，還可以改善夜間電能過剩問題及 均衡電網(wǎng)負(fù)載。本實用新型所述混合動力驅(qū)動系統(tǒng)改善后的系統(tǒng)工作模式同上述7種工作模式， 只是零部件的具體結(jié)構(gòu)和動力傳輸稍有不同。
權(quán)利要求一種機動車并聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，其特征是，構(gòu)成中包括同軸布置的發(fā)動機(1)、自動離合器(3)、電機(4)、機械離合器(7)和變速器(8)，所述電機(4)位于發(fā)動機(1)與變速器(8)之間，其定子殼體與發(fā)動機缸體固定連接，發(fā)動機動力經(jīng)自動離合器(3)和與電機轉(zhuǎn)子固連的發(fā)動機動力輸出軸，再經(jīng)機械離合器(7)驅(qū)動變速器(8)的輸入軸，所述變速器(8)輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)主減速器及差速器(9)傳遞給車輪(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述機動車并聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，其特征是，所述電機(4)為盤 式電機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述機動車并聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，其特征是，所述自動離 合器⑶位于發(fā)動機⑴與電機⑷之間，所述機械離合器(7)位于電機⑷和變速器(8) 之間，自動離合器(3)的主動盤與發(fā)動機飛輪相連，從動盤與發(fā)動機動力輸出軸和電機轉(zhuǎn) 子(6)連接，電機轉(zhuǎn)子(6)經(jīng)機械離合器(7)與變速器(8)的輸入軸連接。
4.變速器(8)的輸 入軸連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述機動車并聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，其特征是，所述自動離合器 (3)和機械離合器(7)均為干式摩擦式離合器。
專利摘要一種機動車并聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，用于簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高可靠性。其技術(shù)方案是它包括同軸布置的發(fā)動機、自動離合器、電機、機械離合器和變速器，所述電機位于發(fā)動機與變速器之間，其定子殼體與發(fā)動機缸體固定連接，發(fā)動機動力經(jīng)自動離合器和與電機轉(zhuǎn)子固連的發(fā)動機動力輸出軸，再經(jīng)機械離合器驅(qū)動變速器的輸入軸，所述變速器輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)主減速器及差速器傳遞給車輪。本實用新型的發(fā)動機和電動機采用同軸布置，具有結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間小的顯著優(yōu)點，有利于整個系統(tǒng)在整車上的布置，制造成本也較低。同時，這種結(jié)構(gòu)還有效降低了系統(tǒng)的復(fù)雜程度，提高了系統(tǒng)的可靠性，且便于拆裝和維修。
文檔編號B60K6/48GK201597430SQ20092010416
公開日2010年10月6日 申請日期2009年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月20日
發(fā)明者劉寶, 李書利, 李強, 楊世春, 翁浩宇, 黃勇 申請人:長城汽車股份有限公司