專利名稱：采用同步器實現(xiàn)模式切換的增程式混合動力汽車動力系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種汽車動力系統(tǒng)，特別涉及一種采用同步器實現(xiàn)模式切換的增程式混合動力汽車動力系統(tǒng)。
背景技術：
混合動力汽車具有節(jié)油與低排放的優(yōu)點，但仍然依靠燃油提供動力。純電動汽車則無需燃油，但在目前電池技術條件下，一次充電里程有限。增程式混合動力汽車可以綜合電動汽車與傳統(tǒng)汽車的優(yōu)點，在一定設計里程內(nèi)，它可以純電動行駛，實現(xiàn)零油耗與零排放。如果需要長距離行駛，則可在增程模式下運行。目前在汽車工業(yè)界所采用的混合動力系統(tǒng)(包括增程設計)一般是串聯(lián)混合系統(tǒng)或者是并聯(lián)混合系統(tǒng)，其模式切換由電磁離合器實現(xiàn)，結構復雜，制造成本昂貴，且運行模式有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的提供了一種采用同步器實現(xiàn)模式切換的增程式混合動力汽車動力系統(tǒng)，它可以由純電動行駛，實現(xiàn)零油耗與零排放，如果需要長距離行駛，則可在增程模式下運行，其模式切換由電機控制同步器位置實現(xiàn)。一種采用同步器實現(xiàn)模式切換的增程式混合動力汽車動力系統(tǒng)，它包括第一電機與第二電機，發(fā)動機，行星輪系，同步器，與箱體相固連的固定犬齒環(huán)，與第一電機輸出軸的齒輪相固連的軸齒輪犬齒環(huán)，電池與逆變器，發(fā)動機與行星輪系的行星架相連，第二電機通過套軸與行星輪系的太陽輪相連，行星輪系的環(huán)內(nèi)齒輪可以由同步器固定于箱體上，也可以由同步器與第一電機輸出軸相連，第一電機輸出軸與主變速齒輪相連；所述同步器位于所述固定犬齒環(huán)與軸齒輪犬齒環(huán)之間，行星輪系的環(huán)內(nèi)齒輪與同步器的軸套花鍵連接。 當同步器位于空擋位置時，第一電機與環(huán)內(nèi)齒輪分離，當同步器位于右端位置時，其該同步器的接合套與軸齒輪犬齒環(huán)相接合，第一電機與環(huán)內(nèi)齒輪連接，當同步器位于左端位置時， 該同步器的接合套與固定犬齒環(huán)相接合，環(huán)內(nèi)齒輪固定于箱體上；在包含行星輪系與同步器的箱體內(nèi)，該動力系統(tǒng)還設置包括有一由模式切換控制電機驅動旋轉的凸槽軸，其軸線與同步器的軸線相平行；所述凸槽軸上具有一換擋槽，該換擋槽中可移動插有同步器撥叉桿的撥叉觸頭，該撥叉桿與同步器相連接并允許同步器相對其轉動，所述換擋槽具有對應于所述同步器右端位置的第一擋部、對應于同步器左端位置的第二擋部和位于所述第一擋部和第二擋部之間的空擋轉角部，所述撥叉觸頭位于所述換擋槽的第一擋部時，所述同步器與軸齒輪犬齒環(huán)相連；所述撥叉觸頭位于所述換擋槽的第二擋部時，所述同步器與固定犬齒環(huán)相連；所述撥叉觸頭位于所述換擋槽的空擋轉角部時，所述撥叉觸頭保持于圍繞凸槽軸的軸線的圓周方向以使同步器位于空擋位置；
本發(fā)明具有三個運行模式純電動，串聯(lián)混合動力，并聯(lián)混合動力； 純電動運行模式汽車在此模式運行時，同步器位于空擋位置，發(fā)動機與第二電機都關閉，汽車由第一電機驅動，所有驅動力由電池提供，根據(jù)設計需要，此模式可以保證汽車在一定航程內(nèi)純電動；
串聯(lián)混合動力模式汽車在此模式運行時，同步器位于左端位置(即第二擋位置)，行星輪系的環(huán)內(nèi)齒輪固定于箱體上，在進入此模式時，發(fā)動機首先由第二電機啟動，然后經(jīng)過行星輪系提供動力給第二電機發(fā)電，在此模式下，汽車仍然由第一電機驅動，此模式實際上是串聯(lián)運行模式，也就是說，發(fā)動機驅動第二電機發(fā)電，所發(fā)出的電能提供給第一電機驅動汽車，多余電能還可以通過逆變器給電池充電，此模式適合中低功率需求工況時以增程模式運行；
并聯(lián)混合動力模式汽車在此模式運行時，同步器位于右端位置(即第一擋位置)，環(huán)內(nèi)齒輪與第一電機輸出軸連接，此模式適合汽車高功率需求工況，此模式實際上是一種電動 CVT模式，主要作為增程模式在高功率工況時運行。優(yōu)選地，發(fā)動機與行星輪系的行星架相連，第二電機與行星輪系的太陽輪相連，行星輪系的環(huán)內(nèi)齒輪可以通過同步器與箱體固連，也可以通過同步器與第一電機輸出軸相連。優(yōu)選地，它具有三個運行模式，即純電動模式，串聯(lián)混合動力模式與并聯(lián)混合動力模式，因為具有此三個模式，裝備此系統(tǒng)的車輛可以在一定里程內(nèi)由純電動運行，需要長距離運行時，可用增程式模式(串聯(lián)混合動力或并聯(lián)混合動力模式)運行。優(yōu)選地，其運行模式切換由同步器實現(xiàn)，同步器的位置即第一擋位置，空擋位置和第二擋位置由單一控制電機驅動的凸槽軸控制。優(yōu)選地，所述凸槽軸上加工有換擋槽，所述換擋槽的第一擋部包括第一擋位置和位于所述第一擋位置與所述空擋轉角部之間的第一擋坡，該第一擋坡對應換擋槽的第一轉優(yōu)選地，所述換擋槽的第二擋部包括第二擋位置和位于所述第二擋位置與所述空擋轉角部之間的第二擋坡，該第二擋坡對應換擋槽的第二轉角。優(yōu)選地，所述自動換擋裝置具有處于第一擋部和第二擋部之間的空擋轉角部以使同步器在換擋過程中處于空擋位置，對動力電機進行調(diào)速控制，以實現(xiàn)模式切換同步平穩(wěn)， 從而優(yōu)化換擋快捷性與平穩(wěn)性，并且大為降低同步器磨損，大幅提高同步器的壽命。本發(fā)明提出的采用同步器實現(xiàn)模式切換的增程式混合動力汽車的動力系統(tǒng)采用行星輪設計，其模式切換由電機控制同步器位置實現(xiàn)，結構簡單，具備純電動，串聯(lián)混合動力，并聯(lián)混合動力三種運行模式，是一種全能型的增程式混合動力系統(tǒng)。本發(fā)明較之目前存在的混合動力汽車和純電動汽車具有成本低，里程長與結構簡單等技術優(yōu)點。


附圖1是本發(fā)明的結構示意圖。附圖2是本發(fā)明的換擋槽的節(jié)線展開圖。附圖3是本發(fā)明的純電動模式工作原理示意圖。附圖4是本發(fā)明的串聯(lián)混合動力模式工作原理示意圖。附圖5是本發(fā)明的并聯(lián)混合動力模式工作原理示意圖。附圖中1、第一電機；2、第二電機；3、行星架；4、第二擋部；41第二擋位置；42、 第二擋坡；43第二轉角；5第一擋部；51第一擋位置；52第一擋坡；53、第一轉角；6、發(fā)動機；7、電池；8、太陽輪；9、環(huán)內(nèi)齒輪；10、逆變器；11、套軸；12、第一電機輸出軸；13、主變速齒輪；14、同步器；15、固定犬齒環(huán)；16、軸齒輪犬齒環(huán)；17、凸槽軸；18、換檔槽；19、拔叉桿； 20、拔叉觸頭；21、空擋轉角部；211、空擋轉角；22、箱體。
具體實施例方式下面結合附圖1-5對本發(fā)明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領域的技術人員理解，從而對本發(fā)明的保護范圍作出更為清楚明確的界定。本發(fā)明所提出了一種采用同步器實現(xiàn)模式切換的增程式混合動力汽車動力系統(tǒng)結構如附圖1所示。此系統(tǒng)包括一個發(fā)動機6，第一電機1和第二電機2，一個行星輪系，同步器14、固定犬齒環(huán)15，軸齒輪犬齒環(huán)16，一組電池7與動力電子系統(tǒng)(即逆變器10)。發(fā)動機6與行星輪系的行星架3相連接，第二電機2與行星輪系的太陽輪8通過套軸11連接， 行星輪系的環(huán)內(nèi)齒輪9可以通過同步器14與箱體22固連，也可以通過同步器14與第一電機輸出軸12相連。所述軸齒輪犬齒環(huán)16置于第一電機輸出軸12上，所述第一電機輸出軸 12與汽車主變速齒輪13的驅動輪相連。所述同步器14位于所述固定犬齒環(huán)15與所述第一電機輸出軸12上的軸齒輪犬齒環(huán)16之間，行星輪系的環(huán)內(nèi)齒輪9與同步器14的軸套花鍵相連接，當同步器14位于空擋位置時，第一電機1與環(huán)內(nèi)齒輪9分離，當同步器14位于右端位置(即第一擋位置)時，其接合套與軸齒輪犬齒環(huán)16接合，第一電機1與環(huán)內(nèi)齒輪9 相連接，當同步器14位于右端位置時(即第二擋位置)，該同步器14的接合套與固定犬齒環(huán) 15相接合，環(huán)內(nèi)齒輪9固定于箱體22上。在包含行星輪系與同步器14的箱體22內(nèi)，設置有一模式切換控制電機驅動旋轉的凸槽軸17，該凸槽軸17的軸線與同步器14的軸線相平行。所述凸槽軸17上具有一換擋槽18，其節(jié)線展開圖如附圖2所示，所述換擋槽18中可移動地插有撥叉桿19的撥叉觸頭20，該撥叉桿19與同步器14相連接并允許同步器14相對其轉動，所述換擋槽18具有對應于同步器14右端位置的第一擋部5、對應于同步器14左端位置的第二擋部4和位于所述第一擋部5和所述第二擋部4之間的空擋轉角部21，所述撥叉觸頭20位于所述換擋槽18的第一擋部5 —擋位置51時，所述同步器14與軸齒輪犬齒環(huán)16相連；所述撥叉觸頭20位于所述換擋槽18的第二擋部4 二擋位置41時，所述同步器 14與固定犬齒環(huán)9相連；所述撥叉觸頭20位于所述換擋槽18的空擋轉角部21時，所述撥叉觸頭20保持于圍繞凸槽軸17軸線的圓周方向以使同步器14位于空擋位置。本發(fā)明增程式混合動力汽車的動力系統(tǒng)具有三個運行模式，純電動，串聯(lián)混合動力，與并聯(lián)混合動力。因為具有此三個模式，裝備此系統(tǒng)的車輛可以在一定里程內(nèi)由純電動運行，需要長距離運行時，可用增程式模式(串聯(lián)混合動力或并聯(lián)混合動力模式)運行。其模式切換由電機控制同步器位置實現(xiàn)。所發(fā)明的系統(tǒng)工作原理如下所述
純電動模式
在此模式下，發(fā)動機6與第二電機2關閉。同步器14處于空擋位置，第一電機輸出軸 12與環(huán)內(nèi)齒輪9脫離，此模式適應汽車起步，倒車，低速運行與巡航工況。適合速度-30公里/小時至60公里/小時，功率需求范圍0至30千瓦。此模式動力全部由電池7提供，其動力傳遞路線如附圖3所示。如第一電機輸出軸12后的主傳動比為4，則驅動輪和第一電機1之間力矩和轉速之間的關系為
權利要求
1.一種采用同步器實現(xiàn)模式切換的增程式混合動力汽車動力系統(tǒng)，其特征在于它包括第一電機與第二電機，發(fā)動機，行星輪系，同步器，與箱體相固連的固定犬齒環(huán)，與第一電機輸出軸的齒輪相固連的軸齒輪犬齒環(huán)，電池與逆變器，發(fā)動機與行星輪系的行星架相連，第二電機通過套軸與行星輪系的太陽輪相連，行星輪系的環(huán)內(nèi)齒輪可以由同步器固定于箱體上，也可以由同步器與第一電機輸出軸相連，第一電機輸出軸與主變速齒輪相連；所述同步器位于所述固定犬齒環(huán)與軸齒輪犬齒環(huán)之間，行星輪系的環(huán)內(nèi)齒輪與同步器的軸套花鍵連接；當同步器位于空擋位置時，第一電機與環(huán)內(nèi)齒輪分離，當同步器位于右端位置時，該同步器的接合套與軸齒輪犬齒環(huán)相接合，第一電機與環(huán)內(nèi)齒輪連接，當同步器位于左端位置時，該同步器的接合套與固定犬齒環(huán)相接合，環(huán)內(nèi)齒輪固定于箱體上；在包含行星輪系與同步器的箱體內(nèi)，該動力系統(tǒng)還包括一由模式切換控制電機驅動旋轉的凸槽軸，其軸線與同步器的軸線相平行；所述凸槽軸上具有一換擋槽，該換擋槽中可移動插有同步器撥叉桿的撥叉觸頭，該撥叉桿與同步器相連接并允許同步器相對其轉動，所述換擋槽具有對應于所述同步器右端位置的第一擋部、對應于同步器左端位置的第二擋部和位于所述第一擋部和第二擋部之間的空擋轉角部，所述撥叉觸頭位于所述換擋槽的第一擋部時，所述同步器與軸齒輪犬齒環(huán)相連；所述撥叉觸頭位于所述換擋槽的第二擋部時，所述同步器與固定犬齒環(huán)相連；所述撥叉觸頭位于所述換擋槽的空擋轉角部時，所述撥叉觸頭保持于圍繞凸槽軸的軸線的圓周方向以使同步器位于空擋位置；本發(fā)明具有三個運行模式純電動，串聯(lián)混合動力，并聯(lián)混合動力；純電動運行模式汽車在此模式運行時，同步器位于空擋位置，發(fā)動機與第二電機都關閉，汽車由第一電機驅動，所有驅動力由電池提供，根據(jù)設計需要，此模式可以保證汽車在一定航程內(nèi)純電動；串聯(lián)混合動力模式汽車在此模式運行時，同步器位于左端位置(即第二擋位置)，行星輪系的環(huán)內(nèi)齒輪固定于箱體上，在進入此模式時，發(fā)動機首先由第二電機啟動，然后經(jīng)過行星輪系提供動力給第二電機發(fā)電，在此模式下，汽車仍然由第一電機驅動，此模式實際上是串聯(lián)運行模式，也就是說，發(fā)動機驅動第二電機發(fā)電，所發(fā)出的電能提供給第一電機驅動汽車，多余電能還可以通過逆變器給電池充電，此模式適合中低功率需求工況時以增程模式運行；并聯(lián)混合動力模式汽車在此模式運行時，同步器位于右端位置(即第一擋位置)，環(huán)內(nèi)齒輪與第一電機輸出軸連接，此模式適合汽車高功率需求工況，此模式實際上是一種電動 CVT模式，主要作為增程模式在高功率工況時運行。
2.根據(jù)專利要求1所述的增程式混合動力汽車動力系統(tǒng)，其特征在于發(fā)動機與行星輪系的行星架相連，第二電機與行星輪系的太陽輪相連，行星輪系的環(huán)內(nèi)齒輪可以通過同步器與箱體固連，也可以通過同步器與第一電機輸出軸相連。
3.根據(jù)專利要求1所述的增程式混合動力汽車動力系統(tǒng)，其特征在于它具有三個運行模式，即純電動模式，串聯(lián)混合動力模式與并聯(lián)混合動力模式，因為具有此三個模式，裝備此系統(tǒng)的車輛可以在一定里程內(nèi)由純電動運行，需要長距離運行時，可用增程式模式(串聯(lián)混合動力或并聯(lián)混合動力模式)運行。
4.根據(jù)權利要求1所述的增程式混合動力汽車動力系統(tǒng)，其特征在于其運行模式切換由同步器實現(xiàn)，同步器的位置即第一擋位置，空擋位置和第二擋位置由單一控制電機驅動的凸槽軸控制。
5.根據(jù)權利要求1所述的增程式混合汽車動力系統(tǒng)，其特征在于所述凸槽軸上加工有換擋槽，所述換擋槽的第一擋部包括第一擋位置和位于所述第一擋位置與所述空擋轉角部之間的第一擋坡，該第一擋坡對應換擋槽的第一轉角。
6.根據(jù)權利要求1所述增程式混合動力汽車動力系統(tǒng)，其特征在于所述換擋槽的第二擋部包括第二擋位置和位于所述第二擋位置與所述空擋轉角部之間的第二擋坡，該第二擋坡對應換擋槽的第二轉角。
7.根據(jù)權利要求1所述的增程式混合汽車動力系統(tǒng)，其特征在于所述自動換擋裝置具有處于第一擋部和第二擋部之間的空擋轉角部以使同步器在換擋過程中處于空擋位置， 對動力電機進行調(diào)速控制，以實現(xiàn)模式切換同步平穩(wěn)，從而優(yōu)化換擋快捷性與平穩(wěn)性，并且大為降低同步器磨損，大幅提高同步器的壽命。
全文摘要
本發(fā)明的目的提供了一種采用同步器實現(xiàn)模式切換的增程式混合動力汽車動力系統(tǒng)，它包括第一電機與第二電機，發(fā)動機，行星輪系，同步器，與箱體相固連的固定犬齒環(huán)，與第一電機輸出軸的齒輪相固連的軸齒輪犬齒環(huán)，電池與逆變器，發(fā)動機與行星輪系的行星架相連，第二電機通過套軸與行星輪系的太陽輪相連，行星輪系的環(huán)內(nèi)齒輪可以由同步器固定于箱體上，也可以由同步器與第一電機輸出軸相連，第一電機輸出軸與主變速齒輪相連；所述同步器位于所述固定犬齒環(huán)與軸齒輪犬齒環(huán)之間，行星輪系的環(huán)內(nèi)齒輪與同步器的軸套花鍵連接，它可以由純電動行駛，實現(xiàn)零油耗與零排放，如果需要長距離行駛，則可在增程模式下運行，其模式切換由電機控制同步器位置實現(xiàn)。
文檔編號B60K6/44GK102303517SQ20111017080
公開日2012年1月4日 申請日期2011年6月23日 優(yōu)先權日2011年6月23日
發(fā)明者張毅, 秦大同, 米春亭, 郭進端 申請人:蘇州安遠新能源動力有限公司