專利名稱：一種混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混合動(dòng)力車輛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，屬于車輛混合動(dòng)力技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
混合動(dòng)力汽車是由兩種或兩種以上的能量轉(zhuǎn)換器作驅(qū)動(dòng)源，而其中至少有一種驅(qū)動(dòng)源能提供電能的車輛，一般認(rèn)為，混合動(dòng)力汽車就是既有內(nèi)燃機(jī)又有電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的車輛?；旌蟿?dòng)力系統(tǒng)按照動(dòng)力傳輸路線進(jìn)行分類可以劃分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式?；炻?lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)的布置方式綜合了串聯(lián)式布置方式和并聯(lián)式布置方式的特點(diǎn)，提供了根據(jù)不同工況讓油、電兩種能源分別按照串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)結(jié)合三種模式工作，從而使得混合動(dòng)力系統(tǒng)可以根據(jù)不同的工況選用不同的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)方式。中國(guó)專利文獻(xiàn)CN1769087A公開了一種混合驅(qū)動(dòng)裝置，在此結(jié)構(gòu)中，發(fā)動(dòng)機(jī)與行星 架相連，通過行星齒輪將動(dòng)力傳給外圈的齒圈和內(nèi)圈的太陽(yáng)輪，齒圈軸與電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)軸相連，太陽(yáng)輪與發(fā)電機(jī)相連。在起動(dòng)及低速工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)不工作，該機(jī)構(gòu)以純電動(dòng)方式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；當(dāng)車速提高時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率通過行星系統(tǒng)分為兩條，一條是通過齒圈直接傳到變速器，另一條是驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。上述專利文獻(xiàn)中所公開的混合驅(qū)動(dòng)裝置中只要發(fā)動(dòng)機(jī)參與工作，就要向發(fā)電機(jī)提供能量供發(fā)電機(jī)發(fā)電。上述系統(tǒng)用于大型車輛時(shí)，在起步或低速時(shí)采用第二電動(dòng)機(jī)起步或運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度進(jìn)一步提高時(shí)，采用發(fā)動(dòng)機(jī)和第二電動(dòng)機(jī)混合驅(qū)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過行星齒輪進(jìn)行傳遞，當(dāng)速度進(jìn)一步提高，發(fā)動(dòng)機(jī)處于高效運(yùn)行區(qū)(70-80km/h)時(shí)，不再需要電動(dòng)機(jī)輔助時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力仍需要通過行星齒輪進(jìn)行傳遞，一方面用于驅(qū)動(dòng)車輛，經(jīng)過行星齒輪的傳遞會(huì)產(chǎn)生能量損失，對(duì)于大部分時(shí)間處于該速度區(qū)間的大型車輛，比如城市公交車，由于這部分能量損失影響的經(jīng)濟(jì)性很重要；另一方面，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力需要供給發(fā)電機(jī)發(fā)電，系統(tǒng)所需的發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力大于用于驅(qū)動(dòng)所需的動(dòng)力，容易使發(fā)動(dòng)機(jī)脫離其燃油經(jīng)濟(jì)區(qū)。經(jīng)常處于低速行駛工作的大型車輛(例如城市公交或臨時(shí)作業(yè)特種車輛)與小型車輛所使用的發(fā)動(dòng)機(jī)一般不同，當(dāng)上述大型車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)采用上述專利文獻(xiàn)所述的混合驅(qū)動(dòng)裝置時(shí)，由于系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于高效區(qū)時(shí)仍需要通過行星齒輪傳輸，降低了能量率，因此，經(jīng)常處于中低速行駛工作的大型車輛如果采用上述混合驅(qū)動(dòng)裝置很難使該類車輛處于高效運(yùn)行區(qū)，因此能量損耗大，不利于能源節(jié)約。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于現(xiàn)有技術(shù)中的混合動(dòng)力系統(tǒng)中發(fā)動(dòng)機(jī)混合驅(qū)動(dòng)的工作模式行星齒輪的傳遞能量損失大且很難使經(jīng)常處于低速行駛工作的車輛處于高效運(yùn)行區(qū)，進(jìn)而提供一種適用于經(jīng)常在低速運(yùn)營(yíng)工況下且使該類車輛處于高效運(yùn)行區(qū)的混合動(dòng)力系統(tǒng)。本發(fā)明提供的混合動(dòng)力系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)，第一電機(jī)，其具有一空心軸結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子；第二電機(jī)其轉(zhuǎn)子與一車輪驅(qū)動(dòng)軸相連接；行星齒輪機(jī)構(gòu)，包括齒圈、太陽(yáng)輪、連接多個(gè)行星輪的行星架，其中所述齒圈與所述發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸相連接；所述太陽(yáng)輪與所述第一電機(jī)轉(zhuǎn)子軸相連接；所述行星架與所述第二電機(jī)轉(zhuǎn)子通過一中間軸相連接；儲(chǔ)能裝置，與所述第一電機(jī)和所述第二電機(jī)電連接；本系統(tǒng)中還包括第一離合裝置，其設(shè)置于所述齒圈和所述行星架之間，用于實(shí)現(xiàn)所述齒圈和所述行星架的連接或者分開；和第二離合裝置，其設(shè)置于車體固定部件和所述齒圈之間，這里車體固定部件可以是行星齒輪機(jī)構(gòu)外部的殼體。其中，所述齒圈具有延伸部，所述延伸部具有與所述發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸垂直且與所述行星架一側(cè)面平行的延伸面，所述第一離合裝置設(shè)置在所述延伸面與行星架的所述側(cè)面之間。本系統(tǒng)中還包括一控制系統(tǒng)，所述第一電機(jī)、第二電機(jī)、所述第一離合裝置、所述第二離合裝置與所述控制系統(tǒng)電連接。


圖I是本發(fā)明混合動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。其中，10是發(fā)動(dòng)機(jī)，20是行星齒輪機(jī)構(gòu)，21是齒圈，210是齒圈延伸部，22是太陽(yáng) 輪,23是行星架,30是第一電機(jī),40是第二電機(jī),50是車輪驅(qū)動(dòng)軸,51是中間軸，C I是第一
離合裝置，C 2是第二離合裝置。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的混合動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖進(jìn)行詳細(xì)的說明。圖I所示為本發(fā)明所述混合動(dòng)力系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)10、行星齒輪機(jī)構(gòu)20、第一電機(jī)30、第二電機(jī)40和儲(chǔ)能裝置，其中發(fā)動(dòng)機(jī)10具有一個(gè)輸出軸；第一電機(jī)30具有一轉(zhuǎn)子，其轉(zhuǎn)子具有空心軸結(jié)構(gòu)；第二電機(jī)40具有一轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子與車輪驅(qū)動(dòng)軸50相連接；行星齒輪機(jī)構(gòu)包括齒圈21，所述齒圈21中心與所述發(fā)動(dòng)機(jī)10輸出軸同軸固定、與所述齒圈21內(nèi)嚙合的多個(gè)行星齒輪、與所述行星齒輪固定的行星架23和與所述行星齒輪外嚙合的太陽(yáng)輪22 ;所述太陽(yáng)輪32與所述第一電機(jī)30的轉(zhuǎn)子相連接，所述行星架23與所述第二電機(jī)轉(zhuǎn)子通過一中間軸51相連接；儲(chǔ)能裝置與所述第一電機(jī)30和所述第二電機(jī)40電連接，用于為所述發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)供電，本實(shí)施例中設(shè)置所述儲(chǔ)能裝置為超級(jí)電容；此外，還包括第一離合裝置C I和第二離合裝置C 2，其中，第一離合裝置C I設(shè)置于所述齒圈21和所述行星架23之間，本實(shí)施例中所述齒圈21具有延伸部210，所述延伸部210的軸心與所述發(fā)動(dòng)機(jī)10輸出軸位于同一直線上，所述延伸部210的與所述發(fā)動(dòng)機(jī)10輸出軸固定連接,所述延伸部210具有與所述發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸相互垂直且與所述行星架23 —側(cè)面平行的一延伸面，所述第一離合裝置C I設(shè)置在所述延伸面與行星架23的所述側(cè)面之間；本實(shí)施例中設(shè)置所述第一離合裝置C I為片式離合器，包括安裝在所述延伸面210上的離合片和安裝在所述行星架23側(cè)面的離合片；第二離合裝置C 2設(shè)置于車體固定部件和所述太陽(yáng)輪22之間，所述車體固定部件為設(shè)置在所述行星齒輪機(jī)構(gòu)20外部的殼體，所述第二離合裝置C 2為鋼帶式離合器，所述鋼帶式離合器包括固定在殼體內(nèi)壁上的鋼帶和與所述鋼帶配合抱死或脫開所述齒圈21 ；作為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，所述第二離合裝置C 2也可以是多片濕式離合器，所述多片濕式離合器包括與安裝置在齒圈外側(cè)的外花鍵結(jié)構(gòu)嚙合的離合片，和與裝置在殼體上的內(nèi)花鍵結(jié)構(gòu)嚙合的離合片。作為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，所述儲(chǔ)能裝置可以是動(dòng)力電池。進(jìn)一步，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，還包括一控制系統(tǒng)，所述第一電機(jī)30、所述第二電機(jī)40、所述第一離合裝置C I和所述第二離合裝置C 2與所述控制系統(tǒng)電連接，即通過控制系統(tǒng)方便地控制第一電機(jī)30或第二電機(jī)40的工作狀態(tài)。本實(shí)施例中所述混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有如下四種工作方式一、純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式發(fā)動(dòng)機(jī)10不啟動(dòng)，第一離合裝置C I處于脫開狀態(tài)，第二離合裝置C 2處于接合狀態(tài),第一電機(jī)30作電動(dòng)機(jī)使用，由儲(chǔ)能裝置向第一電機(jī)30供電,控制系統(tǒng)控制第一電機(jī)30轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)通過轉(zhuǎn)子軸傳遞給行星齒輪機(jī)構(gòu)的太陽(yáng)輪22，太陽(yáng)輪22的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)行星架23的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)車輪驅(qū)動(dòng)軸50的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)車輪。第二電機(jī)40空轉(zhuǎn)，不消耗能量?？梢愿鶕?jù)工況需要調(diào)整第一電機(jī)30的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。由于齒圈21與機(jī)殼處于接合狀態(tài)，齒圈21固定，第一電機(jī)30的轉(zhuǎn)速以一定的傳動(dòng)比通過行星齒輪機(jī)構(gòu) 輸出，由第一電機(jī)30單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輛行駛。為了最大限度的發(fā)揮本系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，可以合理設(shè)計(jì)行星齒輪的尺寸，使電動(dòng)機(jī)以高的升速比輸出，這樣做有利于減小電機(jī)體積，節(jié)省車內(nèi)空間。二、混合驅(qū)動(dòng)模式發(fā)動(dòng)機(jī)10啟動(dòng)，第一離合裝置C I處于脫開狀態(tài)，第二離合裝置C 2處于脫開狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)10通過齒圈21輸出動(dòng)力，動(dòng)力經(jīng)行星架23傳遞后傳給中間軸51，帶動(dòng)第二電機(jī)40與車輪驅(qū)動(dòng)軸50旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)車輛。此時(shí)與太陽(yáng)輪22相連的第一電機(jī)30可以作為調(diào)速電機(jī)，與發(fā)動(dòng)機(jī)10轉(zhuǎn)速耦合，使發(fā)動(dòng)機(jī)燃油高效區(qū)的工作范圍更寬；與中間軸51相連的第二電機(jī)40可以視工況啟動(dòng)，與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩耦合，為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供更強(qiáng)勁的動(dòng)力。三、發(fā)動(dòng)機(jī)直驅(qū)模式發(fā)動(dòng)機(jī)10啟動(dòng)后，第一離合裝置C I處于閉合狀態(tài)，第二離合裝置C 2處于脫開狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)10通過齒圈21輸出動(dòng)力，由于齒圈21與行星架23連為一體結(jié)構(gòu)，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力以I :1向車輪驅(qū)動(dòng)軸輸出。此時(shí)太陽(yáng)輪22從動(dòng)，可以控制與太陽(yáng)輪22相連的第一電機(jī)30轉(zhuǎn)子空轉(zhuǎn)，即通過控制系統(tǒng)控制所述第一電機(jī)30定子不通電；亦可以控制第一電機(jī)30轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)10轉(zhuǎn)速耦合，使發(fā)動(dòng)機(jī)10更好地工作在高效區(qū)。上述實(shí)施例中所述混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作過程如下 首先，車輛起步、低速(小于第一預(yù)定車速)時(shí)，第一離合器C I處于脫開狀態(tài)，第二離合器C 2處于接合狀態(tài),啟動(dòng)第一電機(jī)30,由儲(chǔ)能裝置給第一電機(jī)30供電，由第一電機(jī)30單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輛起步和低速行駛；當(dāng)然，系統(tǒng)也可以設(shè)置使用第二電機(jī)40驅(qū)動(dòng)車輛啟動(dòng)。純電動(dòng)模式也適用于路況不好情況下的低速行駛和爬坡等工況。當(dāng)車速高于第一預(yù)定車速時(shí)，接合第一離合裝置C 1，同時(shí)打開第二離合裝置C2，由第二電機(jī)40帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)10啟動(dòng)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)10達(dá)到一定轉(zhuǎn)速，可以通過自身油路運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，打開第一離合裝置C 1，并且調(diào)節(jié)第一電機(jī)30的轉(zhuǎn)速，使整體車速平穩(wěn)。由于上述過程時(shí)間很短，一般I秒以內(nèi)，所以車體不會(huì)感覺到強(qiáng)烈的震動(dòng)，并且通過第一電機(jī)30的調(diào)速，可以使車速更加平穩(wěn)。發(fā)動(dòng)機(jī)10通過行星齒輪機(jī)構(gòu)20降速輸出，根據(jù)工況調(diào)節(jié)第一電機(jī)30的轉(zhuǎn)速,使發(fā)動(dòng)機(jī)10與第一電機(jī)30轉(zhuǎn)速稱合,第一電機(jī)30亦可以在必要時(shí)做發(fā)電機(jī)使用，消耗發(fā)動(dòng)機(jī)10過剩能量，使發(fā)動(dòng)機(jī)20工作在燃油高效區(qū)。必要時(shí)，第二電機(jī)40啟動(dòng)，由第一電機(jī)30或儲(chǔ)能裝置供電，與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩耦合，為系統(tǒng)增加轉(zhuǎn)矩。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作在混合驅(qū)動(dòng)模式。當(dāng)車速需要進(jìn)一步提高，高于第二預(yù)定車速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)10通過行星齒輪機(jī)構(gòu)20降速輸出不能滿足工況需求，繼續(xù)使用混合模式即將使其脫離燃油高效區(qū)，由使車輛進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)模式閉合第一離合裝置C 1，并使第二離合裝置C 2保持脫開，發(fā)動(dòng)機(jī)10帶動(dòng)齒圈21與行星架23同步旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)車輪驅(qū)動(dòng)軸50，即發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)比為I :1，發(fā)動(dòng)機(jī)10的輸出能量全部用來驅(qū)動(dòng)車輪，此時(shí)，車輛進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)直驅(qū)模式，即由發(fā)動(dòng)機(jī)10直接驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn)；當(dāng)然，上述各種工作模式可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適時(shí)調(diào)整，也可單獨(dú)使用。本發(fā)明所述混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)利用行星齒輪機(jī)構(gòu)20對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)10的輸出進(jìn)行降速，使發(fā)動(dòng)機(jī)10快速 進(jìn)入高效區(qū)工作，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)10處于高效區(qū)工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)10直接驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn)，不需經(jīng)行星齒輪機(jī)構(gòu)20變速，無能量傳遞損失，因而提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率，極大的節(jié)約了能源。
權(quán)利要求
1.一種混合動(dòng)力系統(tǒng)，包括 發(fā)動(dòng)機(jī)(10)； 第一電機(jī)(30 )，具有一電機(jī)轉(zhuǎn)子，其轉(zhuǎn)子具有空心軸結(jié)構(gòu)； 第二電機(jī)(40 )，具有一電機(jī)轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子與車輪驅(qū)動(dòng)軸(50 )相連接； 行星齒輪機(jī)構(gòu)(20)，包括齒圈(21)、太陽(yáng)輪(22)、連接多個(gè)行星輪的行星架(23)，其中所述齒圈(21)與所述發(fā)動(dòng)機(jī)(10)的輸出軸相連接；所述太陽(yáng)輪(22)與所述第一電機(jī)(30)轉(zhuǎn)子軸相連接；所述行星架(23)與所述第二電機(jī)(40)轉(zhuǎn)子通過一中間軸(51)相連接； 儲(chǔ)能裝置，與所述第一電機(jī)(30)和所述第二電機(jī)(40)電連接； 其特征在于還包括 第一離合裝置(Cl)，其設(shè)置于所述齒圈(21)和所述行星架(23 )之間，用于實(shí)現(xiàn)所述齒圈(21)和所述行星架(23)的連接或者分開；和第二離合裝置(C2)，其設(shè)置于車體固定部件和所述齒圈(21)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于所述齒圈(21)具有延伸部(210)，所述延伸部(210)具有與所述發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸垂直且與所述行星架(23) —側(cè)面平行的延伸面，所述第一離合裝置(Cl)設(shè)置在所述延伸面與行星架(23)的所述側(cè)面之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述第一離合裝置(Cl)為片式離合器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于所述車體固定部件為設(shè)置在所述行星齒輪機(jī)構(gòu)(20)外部的殼體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于第二離合裝置(C2)為帶式離合器， 包括設(shè)置在所述殼體上的鋼帶和設(shè)置在齒圈上的能夠與鋼帶抱死的離合片。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于第二離合裝置(C2)為片式離合器。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)動(dòng)機(jī)(10)、行星齒輪機(jī)構(gòu)(20 )、第一電機(jī)(30 )、第二電機(jī)(40 )設(shè)置于同一旋轉(zhuǎn)中心線上，所述中間軸(51)穿過所述第一電機(jī)(30 )轉(zhuǎn)子空心軸，所述第二電機(jī)(40 )轉(zhuǎn)子相連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于所述儲(chǔ)能裝置為蓄電池或者超級(jí)電容。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一所述混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于還包括一控制系統(tǒng)，所述第一電機(jī)(30)、第二電機(jī)(40)、所述第一離合裝置(Cl)、所述第二離合裝置(C2)與所述控制系統(tǒng)電連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、第一電機(jī)、第二電機(jī)、行星齒輪構(gòu)件，發(fā)動(dòng)機(jī)與行星齒輪機(jī)構(gòu)齒圈連接，第一電機(jī)與行星齒輪機(jī)構(gòu)太陽(yáng)輪相連接，第二電機(jī)一方面與行星齒輪機(jī)構(gòu)行星架相連，另一方面與系統(tǒng)車輪驅(qū)動(dòng)軸相連，其特征在于 所述驅(qū)動(dòng)裝置中還包括設(shè)置于齒圈與行星架之間的第一離合器、設(shè)置于齒圈與機(jī)殼之間的第二離合器。本裝置通過離合器的配合，可以實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)模式、混合模式、發(fā)動(dòng)機(jī)直驅(qū)模式，能夠有效地減少能量傳遞過程中的損失， 尤其適用于經(jīng)常處于中低速行駛工作的大型車輛。
文檔編號(hào)B60K6/38GK102774265SQ201210294920
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月18日
發(fā)明者朱春浩 申請(qǐng)人:天津市松正電動(dòng)汽車技術(shù)股份有限公司