專利名稱：一種采用雙離合傳動裝置的增程式電動汽車動力系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用雙離合傳動裝置的增程式電動汽車動力系統(tǒng)，特別涉及具有內(nèi)燃機和兩個電動機并能進行內(nèi)燃機驅(qū)動和電動機驅(qū)動的增程式電動汽車動力系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在節(jié)能和環(huán)保成為汽車行業(yè)發(fā)展主題的今天，混合動力汽車已經(jīng)成為各國汽車廠商重點研究的對象?；旌蟿恿ζ?Hybrid Electrical Vehicle,簡稱HEV)是指同時裝備兩種動力來源一熱動力源(由傳統(tǒng)的汽油機或者柴油機產(chǎn)生)與電動力源(動力電池與電動機)的汽車?；旌蟿恿ζ嚥恍枰饨映潆?，是以發(fā)動機為主要動力源的電動汽車，通過發(fā)動機怠速停機、制動能量回收、低速純電動行駛、行車發(fā)電、行車助力以及發(fā)動機單獨驅(qū)動等混合動力功能，使得發(fā)動機可以按照整車的實際運行工況靈活調(diào)控，保持在綜合性能最佳的區(qū)域內(nèi)工作，從而降低油耗與排放。
與混合動力汽車相比，純電動汽車(Battery Electric vehicle,簡稱BEV)完全依靠電電動機驅(qū)動車輛，其能量源來自電網(wǎng)，實現(xiàn)了零排放，能效高，噪音小。但是受目前動力電池技術(shù)水平限制，其能量密度還不能滿足車用需求，整車?yán)m(xù)駛里程有限，不能滿足用戶日常使用要求。為了延長純電動汽車的續(xù)駛里程，人們在電動車動力系統(tǒng)中增加了一個高效率內(nèi)燃機，當(dāng)動力電池電壓降低時，它可以驅(qū)動發(fā)電機提供動力，以此達到延長續(xù)駛里程的目的。這類電動車被稱為增程式電動汽車(Range-extended Electric Vehicle,簡稱REEV)。根據(jù)動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，目前存在的增程式電動汽車可以分為串聯(lián)增程式電動汽車和混聯(lián)增程式電動汽車。串聯(lián)增程式電動汽車在成本增加(與傳統(tǒng)車比較)方面優(yōu)勢較大，在電量保持階段下動力性很難滿足車輛性能要求，高速行駛?cè)加徒?jīng)濟性也較差。混聯(lián)增程式電動汽車在電量保持階段下動力性和油耗均優(yōu)于串聯(lián)增程式電動汽車，但動力系統(tǒng)復(fù)雜、成本較聞;
目前存在以下問題
(O由于傳統(tǒng)車(或混合動力汽車)的內(nèi)燃機需要工作在低速擋以滿 足加速需求，其負荷率低且負荷與轉(zhuǎn)速變化快，影響整車經(jīng)濟性；
(2)在現(xiàn)有的混合動力構(gòu)型中，電機主要用來調(diào)節(jié)內(nèi)燃機的工作區(qū)域，從而使內(nèi)燃機盡量在最優(yōu)經(jīng)濟區(qū)間工作，驅(qū)動車輛需要的動力還是主要由內(nèi)燃機提供，因此內(nèi)燃機的功率很大，影響整車經(jīng)濟性和排放性；
(3)在現(xiàn)有的混合動力構(gòu)型中，第一電動機形式一般有兩種，BSG(Belt StarterGenerator)和ISG (Integrated Starter Generator),它們通常與內(nèi)燃機直接相連，內(nèi)燃機工作時會一直帶動它們轉(zhuǎn)動，這不僅會產(chǎn)生機械摩擦損失，還會產(chǎn)生電磁損失，影響整車經(jīng)濟性；
(4)雖然純電動汽車能夠?qū)崿F(xiàn)零耗油量和零排放，但是由于動力電池的體積和能量密度的限制，其續(xù)駛里程非常有限；(5)串聯(lián)增程式電動汽車，在增程模式下，存在能量二次轉(zhuǎn)換損失，影響整車經(jīng)濟性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種采用雙離合傳動裝置的增程式電動汽車動力系統(tǒng)，其采用一個小功率等級的內(nèi)燃機和一個大功率等級的第二電動機。在內(nèi)燃機驅(qū)動時防止帶動第一電動機旋轉(zhuǎn)，減少了第一電動機的摩擦損失與電磁損失。通過兩套變速齒輪機構(gòu)為第二電動機提供兩檔傳動比，整車動力性需求由第二電動機滿足，降低了內(nèi)燃機的功率，提高了內(nèi)燃機的負荷率，改善了整車經(jīng)濟性和排放性。在動力電池電量不足時，低速時串聯(lián)驅(qū)動車輛，由內(nèi)燃機驅(qū)動第一電動機給動力電池充電，維持電量平衡；高速時并聯(lián)驅(qū)動車輛，能量傳遞效率高，在保證整車動力性的基礎(chǔ)上，進一步延長了車輛的續(xù)駛里程。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種采用雙離合傳動裝置的增程式電動汽車動力系統(tǒng)，由內(nèi)燃機、第一電動機、第二電動機、兩個雙離合傳動裝置和兩套變速齒輪機構(gòu)組成，其中第二雙離合傳動裝置可以用來換擋；其特征在于內(nèi)燃機的曲軸與第一雙離合傳動裝置殼體連接。第一雙離合傳動裝置的第一離合器通過傳動軸與第二雙離合傳動裝置第 二離合器連接；第一雙離合傳動裝置的第二離合器與第一電動機轉(zhuǎn)子連接；第二電動機轉(zhuǎn)子通過傳動軸與第二雙離合傳動裝置殼體連接；通過控制第二雙離合傳動裝置兩個離合器的分離或者結(jié)合，分別控制兩套變速齒輪機構(gòu)輸出動力，可以實現(xiàn)兩個檔位。所述的內(nèi)燃機用來滿足車輛高速勻速行駛的驅(qū)動功率與電動附件消耗功率的需求。所述的第一電動機的功率用來起動內(nèi)燃機，并滿足動力電池SOC平衡和電動附件電能需求。所述的第二電動機功率由整車動力性決定，通過控制第二雙離合傳動裝置和兩套變速齒輪機構(gòu)，實現(xiàn)兩個檔位，一檔滿足最大爬坡度要求，二檔滿足最高車速要求。所述的第二電動機轉(zhuǎn)子通過傳動軸與第二雙離合傳動裝置殼體連接，當(dāng)?shù)诙p離合傳動裝置的第一離合器結(jié)合，第二離合器分離，動力通過第一變速齒輪機構(gòu)輸出，第一變速齒輪機構(gòu)的傳動比等于I (二檔);當(dāng)?shù)诙p離合傳動裝置的第一離合器分離，第二離合器結(jié)合，動力通過第二變速齒輪機構(gòu)輸出，第二變速齒輪機構(gòu)的傳動比大于I (一檔)。所述的第二電動機可以通過一檔和二檔傳動比輸出動力，內(nèi)燃機只能通過二檔傳動比輸出動力。所述的第一雙離合傳動裝置第一離合器結(jié)合，內(nèi)燃機與第二電動機之間進行動力傳遞，第一雙離合傳動裝置第一離合器分離，內(nèi)燃機與第二電動機之間動力傳遞斷開；第一雙離合傳動裝置第二離合器結(jié)合，內(nèi)燃機與第一電動機之間進行動力傳遞，第一雙離合傳動裝置第二離合器分離，內(nèi)燃機與第一電動機之間動力傳遞斷開，也可取消第一雙離合傳動裝置第二離合器，第一電動機與第一雙離合傳動裝置的殼體成剛性連接。所述的動力系統(tǒng)包括以下工作模式
a)在起動內(nèi)燃機時，第一雙離合傳動裝置的第一離合器分離，第一雙離合傳動裝置的第二離合器結(jié)合，由第一電動機起動內(nèi)燃機。b)在車輛起步時，第一雙離合傳動裝置的第一離合器分離，內(nèi)燃機與第二電動機之間動力傳遞斷開，第二電動機單獨正向驅(qū)動，動力系統(tǒng)以純電動模式工作。
c)在車輛低速行駛或內(nèi)燃機效率較低時，第一雙離合傳動裝置的第一離合器分離，第二電動機單獨驅(qū)動車輛。根據(jù)動力電池剩余電量，可結(jié)合第一雙離合傳動裝置的第二離合器，由內(nèi)燃機驅(qū)動第一電動機發(fā)電，實現(xiàn)動力系統(tǒng)以串聯(lián)模式工作。
d)在車輛急加速行駛時，第一雙離合傳動裝置的第一離合器結(jié)合，第一雙離合傳動裝置的第二離合器分離，內(nèi)燃機和第二電動機同時驅(qū)動車輛，動力系統(tǒng)以并聯(lián)模式工作。e)在車輛勻速行駛且內(nèi)燃機效率較高時，第一雙離合傳動裝置的第一離合器結(jié)合，由內(nèi)燃機驅(qū)動車輛。據(jù)動力電池剩余電量可結(jié)合第一雙離合傳動裝置的第二離合器，由內(nèi)燃機驅(qū)動第一電動機發(fā)電，實現(xiàn)動力電池能量平衡；也可分離第一雙離合傳動裝置的第二離合器，第一電動機停止工作，減少第一電動機的摩擦損失和電磁損失。f)在車輛減速行駛或進行制動時，第一雙離合傳動裝置的第一離合器分離，斷開內(nèi)燃機與第二電動機之間動力傳遞，第二電動機給動力電池充電。g)在車輛倒車行駛時，第一雙離合傳動裝置的第一離合器分離，斷開內(nèi)燃機與第二電動機之間動力傳遞，第二電動機單獨工作，反向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動車輛。所述的內(nèi)燃機、第一雙離合傳動裝置和第一電動機可以取消，動力系統(tǒng)一直在純電動模式下工作為純電動汽車動力系統(tǒng)。本發(fā)明的積極效果是采用兩檔變速器，為第二電動機提供兩個傳動比，降低車輛對第二電動機扭矩需求，減小第二電動機體積；第一電動機、第二電動機、兩檔變速器集成化設(shè)計，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加緊湊，實現(xiàn)動力系統(tǒng)的輕量化；相比同級別混合動力汽車，內(nèi)燃機功率小，提高了車輛行駛時內(nèi)燃機的負荷率；第一雙離合傳動裝置的第二離合器分離時，防止內(nèi)燃機驅(qū)動時帶動第一電動機旋轉(zhuǎn)，減少了第一電動機的摩擦損失和電磁損失，從而提高了整車的燃油經(jīng)濟性；取消第一雙離合傳動裝置的第二離合器時，動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加緊湊，可降低整車成本。車輛低速行駛時，動力系統(tǒng)可以是純電動或串聯(lián)模式工作；車輛高速行駛時，動力系統(tǒng)可以是純電動模式工作，也可結(jié)合第一雙離合傳動裝置第一離合器，使發(fā)動機參與車輛驅(qū)動，此時動力系統(tǒng)能量傳遞效率高，在保證整車動力性的基礎(chǔ)上，可進一步延長車輛的續(xù)駛里程?；诒景l(fā)明的動力系統(tǒng)，可以取消內(nèi)燃機、第一雙離合傳動裝置和第一電動機，動力系統(tǒng)一直在純電動模式下工作，本發(fā)明演變?yōu)橐环N純電動汽車動力系統(tǒng)，可以實現(xiàn)增程式電動汽車和純電動汽車的動力系統(tǒng)共平臺。


圖I所示為增程式電動汽車動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2所示為動力系統(tǒng)的兩種工作階段。其中SOC為動力電池的荷電狀態(tài)。SOC高，說明動力電池電量充足；SOC低，說明動力電池電量不足。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的描述如圖I所示，一種采用雙離合傳動裝置的增程式電動汽車動力系統(tǒng)，由內(nèi)燃機1，第一雙離合傳動裝置殼體2，第一雙離合傳動裝置第一離合器3,第一雙離合傳動裝置第二離合器4,第二變速齒輪機構(gòu)5,第一變速齒輪機構(gòu)6，第二雙離合傳動裝置殼體7，第二雙離合傳動裝置第一離合器8，第二雙離合傳動裝置第二離合器9，第二電動機定子10，第二電動機轉(zhuǎn)子11，傳動軸12，第二變速齒輪機構(gòu)13,第一變速齒輪機構(gòu)14,動力輸出齒輪15,動力輸出齒輪16,第一電動機定子17,第一電動機轉(zhuǎn)子18組成。內(nèi)燃機I的曲軸與第一雙離合傳動裝置殼體2連接。第一雙離合傳動裝置的第一離合器3通過傳動軸12與第二雙離合傳動裝置第二離合器9連接。第一雙離合傳動裝置的第二離合器4與第一電動機轉(zhuǎn)子18連接。第二電動機轉(zhuǎn)子11通過傳動軸與第二雙離合傳動裝置殼體7連接。第一雙離合傳動裝置第二離合器4結(jié)合，內(nèi)燃機I與第一電動機轉(zhuǎn)子18之間進行動力傳遞；第二離合器4分離，內(nèi)燃機I與第一電動機轉(zhuǎn)子18之間動力傳遞斷開。第一雙離合傳動裝置第一離合器3結(jié)合，內(nèi)燃機I與第二電動機轉(zhuǎn)子11之間進行動力傳遞；第一離合器3分離，內(nèi)燃機I與第二電動機轉(zhuǎn)子11之間動力傳遞斷開。第二雙離合傳動裝置第一離合器8結(jié)合，第二離合器9分離，動力通過第一變速齒 輪機構(gòu)6輸出，為第二電動機提供等于I的傳動比(二檔)。第二雙離合傳動裝置第二離合器9結(jié)合，第一離合器8分離，動力通過第二變速齒輪機構(gòu)5輸出，為第二電動機提供大于I的傳動比(一檔)。如圖2所示,根據(jù)動力電池荷電狀態(tài)(S0C),動力系統(tǒng)有兩個工作階段電量消耗(CD)階段和電量維持(CS)階段。當(dāng)動力電池電量充足時，動力系統(tǒng)工作在CD階段，當(dāng)動力電池電量降低到一定程度時，動力系統(tǒng)進入到CS階段。在CD階段下動力系統(tǒng)有以下幾種工作模式低速純電動模式、高速純電動模式、高速內(nèi)燃機單獨驅(qū)動模式和高速聯(lián)合驅(qū)動模式。在CS階段下動力系統(tǒng)有以下幾種工作模式低速串聯(lián)模式、高速行車發(fā)電模式、高速內(nèi)燃機單獨驅(qū)動模式和高速聯(lián)合驅(qū)動模式，如下表所示。
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權(quán)利要求
1.一種米用雙離合傳動裝置的增程式電動汽車動力系統(tǒng)，由內(nèi)燃機、第一電動機、第二電動機、兩個雙離合傳動裝置和兩套變速齒輪機構(gòu)組成，其中第二雙離合傳動裝置可以用來換擋；其特征在于內(nèi)燃機的曲軸與第一雙離合傳動裝置殼體連接；第一雙離合傳動裝置的第一離合器通過傳動軸與第二雙離合傳動裝置第二離合器連接；第一雙離合傳動裝置的第二離合器與第一電動機轉(zhuǎn)子連接；第二電動機轉(zhuǎn)子通過傳動軸與第二雙離合傳動裝置殼體連接；通過控制第二雙離合傳動裝置兩個離合器的分離或者結(jié)合，分別控制兩套變速齒輪機構(gòu)輸出動力，可以實現(xiàn)兩個檔位。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種采用雙離合傳動裝置的增程式電動汽車動力系統(tǒng)，其特征在于所述的內(nèi)燃機用來滿足車輛高速勻速行駛的驅(qū)動功率與電動附件消耗功率的需求。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種采用雙離合傳動裝置的增程式電動汽車動力系統(tǒng)，其特征在于所述的第一電動機的功率用來起動內(nèi)燃機，并滿足動力電池SOC平衡和電動附件電能需求。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種采用雙離合傳動裝置的增程式電動汽車動力系統(tǒng)，其特征在于所述的第二電動機功率由整車動力性決定，通過控制第二雙離合傳動裝置和兩套變速齒輪機構(gòu)，實現(xiàn)兩個檔位，一檔滿足最大爬坡度要求，二檔滿足最高車速要求。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種采用雙離合傳動裝置的增程式電動汽車動力系統(tǒng)，其特征在于所述的第二電動機轉(zhuǎn)子通過傳動軸與第二雙離合傳動裝置殼體連接，當(dāng)?shù)诙p離合傳動裝置的第一離合器結(jié)合，第二離合器分離，動力通過第一變速齒輪機構(gòu)輸出，第一變速齒輪機構(gòu)的傳動比等于I即二檔；當(dāng)?shù)诙p離合傳動裝置的第一離合器分離，第二離合器結(jié)合，動力通過第二變速齒輪機構(gòu)輸出，第二變速齒輪機構(gòu)的傳動比大于I即一檔。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種采用雙離合傳動裝置的增程式電動汽車動力系統(tǒng)，其特征在于所述的第二電動機可以通過一檔和二檔傳動比輸出動力，內(nèi)燃機只能通過二檔傳動比輸出動力。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種采用雙離合傳動裝置的增程式電動汽車動力系統(tǒng)，其特征在于所述的第一雙離合傳動裝置第一離合器結(jié)合，內(nèi)燃機與第二電動機之間進行動力傳遞，第一雙離合傳動裝置第一離合器分離，內(nèi)燃機與第二電動機之間動力傳遞斷開；第一雙離合傳動裝置第二離合器結(jié)合，內(nèi)燃機與第一電動機之間進行動力傳遞，第一雙離合傳動裝置第二離合器分離，內(nèi)燃機與第一電動機之間動力傳遞斷開，也可取消第一雙離合傳動裝置第二離合器，第一電動機與第一雙離合傳動裝置的殼體成剛性連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種采用雙離合傳動裝置的增程式電動汽車動力系統(tǒng)，其特征在于所述的動力系統(tǒng)包括以下工作模式 a)在起動內(nèi)燃機時，第一雙離合傳動裝置的第一離合器分離，第一雙離合傳動裝置的第二離合器結(jié)合，由第一電動機起動內(nèi)燃機； b)在車輛起步時，第一雙離合傳動裝置的第一離合器分離，內(nèi)燃機與第二電動機之間動力傳遞斷開，第二電動機單獨正向驅(qū)動，動力系統(tǒng)以純電動模式工作； c)在車輛低速行駛或內(nèi)燃機效率較低時，第一雙離合傳動裝置的第一離合器分離，第二電動機單獨驅(qū)動車輛； 根據(jù)動力電池剩余電量，可結(jié)合第一雙離合傳動裝置的第二離合器，由內(nèi)燃機驅(qū)動第一電動機發(fā)電，實現(xiàn)動力系統(tǒng)以串聯(lián)模式工作；d)在車輛急加速行駛時，第一雙離合傳動裝置的第一離合器結(jié)合，第一雙離合傳動裝置的第二離合器分離，內(nèi)燃機和第二電動機同時驅(qū)動車輛，動力系統(tǒng)以并聯(lián)模式工作； e)在車輛勻速行駛且內(nèi)燃機效率較高時，第一雙離合傳動裝置的第一離合器結(jié)合，由內(nèi)燃機驅(qū)動車輛；據(jù)動力電池剩余電量可結(jié)合第一雙離合傳動裝置的第二離合器，由內(nèi)燃機驅(qū)動第一電動機發(fā)電，實現(xiàn)動力電池能量平衡；也可分離第一雙離合傳動裝置的第二離合器，第一電動機停止工作，減少第一電動機的摩擦損失和電磁損失； f)在車輛減速行駛或進行制動時，第一雙離合傳動裝置的第一離合器分離，斷開內(nèi)燃機與第二電動機之間動力傳遞，第二電動機給動力電池充電； g)在車輛倒車行駛時，第一雙離合傳動裝置的第一離合器分離，斷開內(nèi)燃機與第二電動機之間動力傳遞，第二電動機單獨工作，反向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動車輛。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種采用雙離合傳動裝置的增程式電動汽車動力系統(tǒng)，其特征在于所述的內(nèi)燃機、第一雙離合傳動裝置和第一電動機可以取消，動力系統(tǒng)一直在純電動模式下工作為純電動汽車動力系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用雙離合傳動裝置的增程式電動汽車動力系統(tǒng)，其特征在于內(nèi)燃機的曲軸與第一雙離合傳動裝置殼體連接。第一雙離合傳動裝置的第一離合器通過傳動軸與第二雙離合傳動裝置第二離合器連接；第一雙離合傳動裝置的第二離合器與第一電動機轉(zhuǎn)子連接；第二電動機轉(zhuǎn)子通過傳動軸與第二雙離合傳動裝置殼體連接；通過控制第二雙離合傳動裝置兩個離合器的分離或者結(jié)合，分別控制兩套變速齒輪機構(gòu)輸出動力，可以實現(xiàn)兩個檔位。低速行駛時主要由第二電動機驅(qū)動車輛，避免發(fā)動機低速、低負荷工作，改善了整車經(jīng)濟性和排放性；高速行駛時動力系統(tǒng)并聯(lián)工作驅(qū)動車輛，能量傳遞效率高，在保證整車動力性的基礎(chǔ)上，進一步延長了車輛的續(xù)駛里程。
文檔編號B60K17/02GK102874107SQ20121034609
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月18日
發(fā)明者李駿, 劉明輝, 楊興旺, 趙子亮, 楊鈁, 李元, 羅國鵬 申請人:中國第一汽車股份有限公司