專利名稱：一種插電式混合動力客車機(jī)電耦合系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及汽車制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種插電式混合動力客車機(jī)電耦合系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，世界石油市場價格波動劇烈，各國政府紛紛調(diào)整本國的能源策略，加之汽車尾氣排放造成了城市空氣的嚴(yán)重污染，隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，國家對能源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)的重視日益提高，國內(nèi)外正在興起一場電動車的研究開發(fā)熱潮。插電式混合動力客車兼具混合動力客車和純電動客車的特點，它與純電動客車同樣有著電機(jī)獨立驅(qū)動的工作模式，完全可以滿足客車低速大扭矩和高速行駛的要求。其能量來源不僅來自于外充電也可以來自于發(fā)電機(jī)組。插電式混合動力客車可以根據(jù)不同運營環(huán)境選擇純電動、插電式、混合動力等多種工作模式，達(dá)到明顯的節(jié)能減排效果，是由混合 動力客車向純電動客車過渡的最佳產(chǎn)品。2008年，科技部在^一五”863計劃中設(shè)立插電式混合動力客車研發(fā)課題，2011年，國家發(fā)改委設(shè)立插電式混合動力機(jī)電耦合驅(qū)動系統(tǒng)專項，支持插電式混合動力機(jī)電耦合系統(tǒng)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化工作。2010年起，國家有關(guān)部門將混合動力客車列為節(jié)能型客車，而將插電式混合動力客車和純電動客車列為新能源客車，并且在十二五期間加大支持力度。但是目前還沒有一款機(jī)電耦合系統(tǒng)完全適用于插電式混合動力客車使用，制約了插電式混合動力客車的產(chǎn)業(yè)化推廣工作。公司結(jié)合i^一五863計劃——插電式混合動力客車整車開發(fā)課題的實施，開發(fā)了一種新型的插電式混合動力客車機(jī)電耦合系統(tǒng)，通過系統(tǒng)的高度集成與一體化控制達(dá)到降低整車能耗及提高整車可靠性的目標(biāo)。本系統(tǒng)的開發(fā)將有力促進(jìn)插電式混合動力客車技術(shù)發(fā)展，逐步實現(xiàn)批量生產(chǎn)和市場推廣；同時可向傳統(tǒng)汽車技術(shù)擴(kuò)散，帶動我國汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。從技術(shù)路線角度考慮，串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)都具備實現(xiàn)可充電混合動力客車的可行性，其中最容易實現(xiàn)的是串聯(lián)和混聯(lián)，而隨著近幾年混合動力技術(shù)的不斷發(fā)展，串聯(lián)混合動力逐漸偏離了主流技術(shù)路線，比較流行且相對成熟的混合動力方式是并聯(lián)和混聯(lián)。國內(nèi)已開發(fā)成功的插電式混合動力客車都是基于串聯(lián)技術(shù)路線的，尚無綜合串聯(lián)混合動力和并聯(lián)混合動力兩者優(yōu)點的技術(shù)線路。

實用新型內(nèi)容為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種適用于插電式混合動力客車的機(jī)電耦合系統(tǒng)，它基于混聯(lián)方式的插電式混合動力機(jī)電耦合系統(tǒng)綜合了串聯(lián)混合動力和并聯(lián)混合動力的特點，可以使發(fā)動機(jī)和驅(qū)動電機(jī)在任何工況下都工作在高效區(qū)，使用范圍更加廣泛，而且具有通過系統(tǒng)的高度集成及一體化控制達(dá)到提高整車可靠性及降低能耗的目標(biāo)，并滿足批量化生產(chǎn)要求的優(yōu)點。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案。[0008]本插電式混合動力客車機(jī)電耦合系統(tǒng)由以下4區(qū)組成輔助動力系統(tǒng)區(qū)、能量源區(qū)、傳動系統(tǒng)區(qū)和控制及信號區(qū)；輔助動力系統(tǒng)區(qū)包括電動打氣泵及打氣泵控制器、電動助力轉(zhuǎn)向及助力轉(zhuǎn)向控制器、逆變器；能量源區(qū)包括發(fā)電機(jī)及發(fā)電機(jī)控制器、動力電池及電池管理系統(tǒng)、充電設(shè)備；傳動系統(tǒng)區(qū)包括發(fā)動機(jī)、離合器及離合器分泵、驅(qū)動電機(jī)及電機(jī)控制器；控制及信號區(qū)包括整車控制器、數(shù)字儀表、中控信號檔位信號、手剎信號、油門踏板、剎車踏板；具體連接方式為驅(qū)動電機(jī)為低速大扭矩異步交流電機(jī)，該電機(jī)同時具有輸入、輸出軸，其一端為與發(fā)電機(jī)花鍵吻合的輸入軸，并且具有和發(fā)電機(jī)飛輪殼吻合的連接法蘭盤，另一端為與傳動軸鏈接的輸出法蘭盤，通過將發(fā)電機(jī)的飛輪殼和驅(qū)動電機(jī)的連接法蘭盤相連接，干式離合器嵌在發(fā)電機(jī)的飛輪殼和驅(qū)動電機(jī)的連接法蘭盤之間；驅(qū)動電機(jī)的輸出法蘭盤通過傳動軸直接和驅(qū)動橋相連接，發(fā)動機(jī)通過皮帶或齒輪連接發(fā)電機(jī)，上述連接全部為機(jī)械連接； 發(fā)電機(jī)通過三相電纜線和發(fā)電機(jī)控制器連接，發(fā)電機(jī)控制器通過兩相電纜線和動 力電池連接；動力電池通過兩相電纜線分別和電動打氣泵控制器、電動助力轉(zhuǎn)向控制器、逆變器、充電設(shè)備、電機(jī)控制器相連接；電動打氣泵控制器通過三相電纜線和電動打氣泵連接；電動助力轉(zhuǎn)向控制器通過三相電纜線和電動助力轉(zhuǎn)向相連接；逆變電源通過電瓶線和電池連接；電機(jī)控制器通過三相電纜線和驅(qū)動電機(jī)連接；發(fā)電機(jī)、發(fā)電機(jī)控制器、電池管理系統(tǒng)、整車控制器通過控制器局域網(wǎng)絡(luò)連接；電機(jī)控制器、整車控制器、數(shù)字儀表通過控制器局域網(wǎng)絡(luò)連接；中控信號檔位信號、手剎信號、油門踏板、剎車踏板通過物理線和電機(jī)控制器相連接；動力電池通過物理線和電池管理系統(tǒng)相連接；所述能量源區(qū)還可以增加變速箱，所述變速箱一端連接驅(qū)動電機(jī)的輸出法蘭盤，另一端通過傳動軸連接驅(qū)動橋，此時就可以將驅(qū)動電機(jī)的功率減小。發(fā)電機(jī)可以為永磁同步電機(jī)也可以為異步交流電機(jī)。該發(fā)電機(jī)側(cè)掛在發(fā)動機(jī)的一側(cè)。所述發(fā)電機(jī)同時具有發(fā)電及ISG功能具體工作方式如下驅(qū)動電機(jī)的工作狀態(tài)由電機(jī)控制器協(xié)調(diào)完成。該驅(qū)動電機(jī)和發(fā)電機(jī)、干式離合器進(jìn)行機(jī)械化集成，構(gòu)成整車驅(qū)動系統(tǒng)鏈。離合器由液壓驅(qū)動的離合器分泵進(jìn)行控制，通過整車控制器控制離合分泵的供油從而構(gòu)成電控液壓自動離合器系統(tǒng)，實現(xiàn)發(fā)電機(jī)和驅(qū)動電機(jī)的自動動力耦合。該驅(qū)動系統(tǒng)配置的發(fā)電機(jī)可以為永磁同步電機(jī)也可以為異步交流電機(jī)。該發(fā)電機(jī)側(cè)掛在發(fā)動機(jī)的一側(cè)，縮短了動力系統(tǒng)的前后尺寸，發(fā)電機(jī)通過發(fā)電機(jī)控制器實現(xiàn)與動力電池的電氣連接。該發(fā)電機(jī)同時具有發(fā)電及ISG功能，可以通過發(fā)電機(jī)控制器將發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電逆變成直流電傳輸給電池，也可以將電池內(nèi)的直流電逆變成交流電傳輸給電機(jī)啟動發(fā)動機(jī)，而整個過程都是由整車控制器根據(jù)整車及零部件狀態(tài)、司機(jī)操作中控信號檔位信號、手剎信號、油門踏板、剎車踏板等信號綜合協(xié)調(diào)完成的。由于插電式混合動力客車具有較長的純電動行駛工況，因此對發(fā)動機(jī)進(jìn)行了重新匹配標(biāo)定，調(diào)整了發(fā)動機(jī)的高效區(qū)，并去掉了發(fā)動機(jī)的循環(huán)水泵、發(fā)電機(jī)、輔助動力系統(tǒng)等部件，使其裝車時成為真正的裸機(jī)。對輔助系統(tǒng)進(jìn)行了電動化設(shè)計。為了驗證該系統(tǒng)的實車搭載效果，公司在對研發(fā)的插電式混合動力客車機(jī)電耦合系統(tǒng)進(jìn)行了臺架試驗之后，于2010年開發(fā)了插電式混合動力客車LCK6105CHEV，并進(jìn)行了可靠性與定型試驗，經(jīng)過實際道路檢測，該插電式混合動力客車的故障間隔里程超過5000公里，綜合節(jié)油率達(dá)到50%以上。該車已于2011年5月獲批國家汽車產(chǎn)品公告第225批并如期獲得國家節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)品補(bǔ)貼目錄，說明了本插電式混合動力客車機(jī)電耦合系統(tǒng)具備了產(chǎn)品化能力，達(dá)到了設(shè)計效果。本實用新型的有益效果是，基于混聯(lián)方式的插電式混合動力機(jī)電耦合系統(tǒng)綜合了串聯(lián)混合動力和并聯(lián)混合動力的特點，可以使發(fā)動機(jī)和驅(qū)動電機(jī)在任何工況下都工作在高效區(qū)，使用范圍更加廣泛，而且具有通過系統(tǒng)的高度集成及一體化控制達(dá)到提高整車可靠性及降低能耗的目標(biāo)，并滿足批量化生產(chǎn)要求的優(yōu)點。

圖I是插電式混合動力機(jī)電耦合系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。其中，I、柴油發(fā)動機(jī)；2、離合器；3、驅(qū)動電機(jī)；4、離合器分泵；5、發(fā)電機(jī)；6、發(fā)電機(jī)·控制器；7、電池管理系統(tǒng)；8、整車控制器；9、助力轉(zhuǎn)向控制器；10、動力電池；11、充電座；12、充電槍；13、電機(jī)控制器；14、充電機(jī)；15、混合動力綜合儀表；16、24V逆變器；17、電動助力轉(zhuǎn)向；18、電動打氣泵；19、打氣泵控制器；20、中控信號檔位信號；21、手剎信號；22、油門踏板；23、剎車踏板；24、傳動軸；25、驅(qū)動橋。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖與實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。本插電式混合動力客車機(jī)電耦合系統(tǒng)由以下4區(qū)組成輔助動力系統(tǒng)區(qū)、能量源區(qū)、傳動系統(tǒng)區(qū)和控制及信號區(qū)；輔助動力系統(tǒng)區(qū)包括電動打氣泵18及打氣泵控制器19、電動助力轉(zhuǎn)向17及助力轉(zhuǎn)向控制器9、24V逆變器16 ;能量源區(qū)包括發(fā)電機(jī)5及發(fā)電機(jī)控制器6、動力電池10及電池管理系統(tǒng)7、充電座11、充電槍12、充電機(jī)14 ;傳動系統(tǒng)區(qū)包括柴油發(fā)動機(jī)I、離合器2及離合器分泵4、驅(qū)動電機(jī)3及電機(jī)控制器13 ;控制及信號區(qū)包括整車控制器8、混合動力綜合儀表15、中控信號檔位信號20、手剎信號21、油門踏板22、剎車踏板23 ；具體連接方式為驅(qū)動電機(jī)3為低速大扭矩異步交流電機(jī)，該電機(jī)同時具有輸入、輸出軸，其一端為與柴油發(fā)動機(jī)I花鍵吻合的輸入軸，并且具有和柴油發(fā)動機(jī)I飛輪殼吻合的連接法蘭盤，另一端為與傳動軸24鏈接的輸出法蘭盤，通過將柴油發(fā)動機(jī)I的飛輪殼和驅(qū)動電機(jī)3的連接法蘭盤相連接，干式離合器2嵌在柴油發(fā)動機(jī)I的飛輪殼和驅(qū)動電機(jī)3的連接法蘭盤之間；驅(qū)動電機(jī)3的輸出法蘭盤通過傳動軸24直接和驅(qū)動橋25相連接；柴油發(fā)動機(jī)通過皮帶或齒輪連接發(fā)電機(jī)5，上述連接全部為機(jī)械連接；發(fā)電機(jī)5通過三相電纜線和發(fā)電機(jī)控制器6連接，發(fā)電機(jī)控制器通過兩相電纜線和動力電池10連接；動力電池10通過兩相電纜線分別和電動打氣泵控制器19、電動助力轉(zhuǎn)向控制器9、24V逆變器16、充電座11、電機(jī)控制器13相連接，充電座11、充電槍12、充電機(jī)14依次相連；電動打氣泵控制器通過三相電纜線和電動打氣泵18連接；電動助力轉(zhuǎn)向控制器9通過三相電纜線和電動助力轉(zhuǎn)向17相連接；24V逆變電源通過24V電瓶線和24V電池連接；電機(jī)控制器13通過三相電纜線和驅(qū)動電機(jī)連接；柴油發(fā)動機(jī)I、發(fā)電機(jī)控制器6、電池管理系統(tǒng)7、整車控制器8通過控制器局域網(wǎng)絡(luò)連接；電機(jī)控制器13、整車控制器8、混合動力綜合儀表15通過控制器局域網(wǎng)絡(luò)連接；中控信號檔位信號20、手剎信號21、油門踏板22、剎車踏板23通過物理線和電機(jī)控制器相連接；動力電池10通過物理線和電池管理系統(tǒng)7相連接；發(fā)電機(jī)5為永磁同步電機(jī),該發(fā)電機(jī)5側(cè)掛在柴油發(fā)動機(jī)的一側(cè)。具體工作方式如下驅(qū)動電機(jī)3的工作狀態(tài)由電機(jī)控制器13協(xié)調(diào)完成。該驅(qū)動電機(jī)3和柴油發(fā)動機(jī)I、干式離合器2進(jìn)行機(jī)械化集成，構(gòu)成整車驅(qū)動系統(tǒng)鏈。離合器2由液壓驅(qū)動的離合器分泵4進(jìn)行控制，通過整車控制器8控制離合器分泵4的供油從而構(gòu)成電控液壓自動離合器系統(tǒng)，實現(xiàn)柴油發(fā)動機(jī)I和驅(qū)動電機(jī)3的自動動力耦合。該驅(qū)動系統(tǒng)配置的發(fā)電機(jī)5為永磁同步電機(jī)。該發(fā)電機(jī)5側(cè)掛在柴油發(fā)動機(jī)的一偵牝縮短了動力系統(tǒng)的前后尺寸，發(fā)電機(jī)5通過發(fā)電機(jī)控制器6實現(xiàn)與動力電池10的電氣連接。該發(fā)電機(jī)同時具有發(fā)電及ISG功能，可以通過發(fā)電機(jī)控制器將發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電逆變成直流電傳輸給電池，也可以將電池內(nèi)的直流電逆變成交流電傳輸給電機(jī)啟動柴油發(fā)動機(jī)，而整個過程都是由整車控制器8根據(jù)整車及零部件狀態(tài)、司機(jī)操作中控信號檔位信號20、手剎信號21、油門踏板22、剎車踏板23等信號綜合協(xié)調(diào)完成的。由于插電式混合動力客車具有較長的純電動行駛工況，因此對柴油發(fā)動機(jī)進(jìn)行了重新匹配標(biāo)定，調(diào)整了柴油發(fā)動機(jī)的高效區(qū)，并去掉了柴油發(fā)動機(jī)的循環(huán)水泵、24V發(fā)電機(jī)、輔助動力系統(tǒng)等部件，使其裝車時成為真正的裸機(jī)。對輔助系統(tǒng)進(jìn)行了電動化設(shè)計。上述雖然結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
進(jìn)行了描述，但并非對本實用新型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護(hù)范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種插電式混合動力客車機(jī)電耦合系統(tǒng)，其特征是，包括以下4區(qū)輔助動力系統(tǒng)區(qū)、能量源區(qū)、傳動系統(tǒng)區(qū)和控制及信號區(qū)； 輔助動力系統(tǒng)區(qū)包括電動打氣泵及打氣泵控制器、電動助力轉(zhuǎn)向及助力轉(zhuǎn)向控制器、逆變器；能量源區(qū)包括發(fā)電機(jī)及發(fā)電機(jī)控制器、動力電池及電池管理系統(tǒng)、充電設(shè)備；傳動系統(tǒng)區(qū)包括發(fā)動機(jī)、離合器及離合器分泵、驅(qū)動電機(jī)及電機(jī)控制器；控制及信號區(qū)包括整車控制器、數(shù)字儀表、中控信號檔位信號、手剎信號、油門踏板、剎車踏板； 具體連接方式為驅(qū)動電機(jī)為低速大扭矩異步交流電機(jī)，該電機(jī)同時具有輸入、輸出軸，其一端為與發(fā)電機(jī)花鍵吻合的輸入軸，并且具有和發(fā)電機(jī)飛輪殼吻合的連接法蘭盤，另一端為與傳動軸鏈接的輸出法蘭盤，通過將發(fā)電機(jī)的飛輪殼和驅(qū)動電機(jī)的連接法蘭盤相連接，干式離合器嵌在發(fā)電機(jī)的飛輪殼和驅(qū)動電機(jī)的連接法蘭盤之間；驅(qū)動電機(jī)的輸出法蘭盤通過傳動軸直接和驅(qū)動橋相連接，發(fā)動機(jī)通過皮帶或齒輪連接發(fā)電機(jī)，上述連接全部為機(jī)械連接； 發(fā)電機(jī)通過三相電纜線和發(fā)電機(jī)控制器連接，發(fā)電機(jī)控制器通過兩相電纜線和動力電池連接；動力電池通過兩相電纜線分別和電動打氣泵控制器、電動助力轉(zhuǎn)向控制器、逆變器、充電設(shè)備、電機(jī)控制器相連接；電動打氣泵控制器通過三相電纜線和電動打氣泵連接；電動助力轉(zhuǎn)向控制器通過三相電纜線和電動助力轉(zhuǎn)向相連接；逆變電源通過電瓶線和電池連接；電機(jī)控制器通過三相電纜線和驅(qū)動電機(jī)連接；發(fā)電機(jī)、發(fā)電機(jī)控制器、電池管理系統(tǒng)、整車控制器通過控制器局域網(wǎng)絡(luò)連接；電機(jī)控制器、整車控制器、數(shù)字儀表通過控制器局域網(wǎng)絡(luò)連接；中控信號檔位信號、手剎信號、油門踏板、剎車踏板通過物理線和電機(jī)控制器相連接；動力電池通過物理線和電池管理系統(tǒng)相連接。
2.如權(quán)利要求I所述的插電式混合動力客車機(jī)電耦合系統(tǒng)，其特征是，所述能量源區(qū)還設(shè)有變速箱，所述變速箱一端連接驅(qū)動電機(jī)的輸出法蘭盤，另一端通過傳動軸連接驅(qū)動橋。
3.如權(quán)利要求I所述的插電式混合動力客車機(jī)電耦合系統(tǒng)，其特征是，所述發(fā)電機(jī)為永磁同步電機(jī)或異步交流電機(jī)。
4.如權(quán)利要求I或3所述的插電式混合動力客車機(jī)電耦合系統(tǒng)，其特征是，所述發(fā)電機(jī)側(cè)掛在發(fā)動機(jī)的一側(cè)。
5.如權(quán)利要求I所述的插電式混合動力客車機(jī)電耦合系統(tǒng)，其特征是，所述發(fā)電機(jī)具有發(fā)電及ISG功能。
專利摘要本實用新型公開了一種插電式混合動力客車機(jī)電耦合系統(tǒng)，包括輔助動力系統(tǒng)區(qū)、能量源區(qū)、傳動系統(tǒng)區(qū)和控制及信號區(qū)；本實用新型的插電式混合動力客車機(jī)電耦合系統(tǒng)基于混聯(lián)方式的插電式混合動力機(jī)電耦合系統(tǒng)綜合了串聯(lián)混合動力和并聯(lián)混合動力的特點，可以使發(fā)動機(jī)和驅(qū)動電機(jī)在任何工況下都工作在高效區(qū)，使用范圍更加廣泛，而且具有通過系統(tǒng)的高度集成及一體化控制達(dá)到提高整車可靠性及降低能耗的目標(biāo)，并滿足批量化生產(chǎn)要求的優(yōu)點。
文檔編號B60K6/40GK202623903SQ20122020856
公開日2012年12月26日 申請日期2012年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月10日
發(fā)明者王欽普, 王波, 王力, 高振波, 范志先, 劉清波, 宋忠凱, 劉濤 申請人:中通客車控股股份有限公司