專利名稱：一種混聯(lián)式混合動(dòng)力四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于混合動(dòng)力車輛驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種混聯(lián)式混合動(dòng)力四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
節(jié)能與環(huán)保是當(dāng)今汽車發(fā)展的兩大主題。汽車工業(yè)的飛速發(fā)展為人們的生活帶來了許多便利的同時(shí)，也排放著大量的尾氣并消耗著有限的石油資源，嚴(yán)重危害著人類生存環(huán)境，在這樣的背景下，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車成為了汽車發(fā)展的重要方向之一?；旌蟿?dòng)力汽車具有節(jié)能減排的優(yōu)勢(shì)，但是其在動(dòng)力性上較傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車有不足。另外，車輛在行駛過程中大部分情況下都是以一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的中低車速運(yùn)行。而在這樣的情況下，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)其實(shí)并不需要輸出很大的力矩或功率；但是在現(xiàn)有的混合動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，不得不把動(dòng)力部件匹配的非常大以滿足爬坡、急加速、高速行駛等極限工況的需求，盡管這些極限工況只是偶爾出現(xiàn)。這樣一方面導(dǎo)致動(dòng)力系統(tǒng)體積龐大，另一方面在大部分工況中這些功率被閑置，系統(tǒng)負(fù)荷率非常低。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型提供一種混聯(lián)式混合動(dòng)力四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以在保證高度動(dòng)力性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)良好的燃油經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)還可以有效降低動(dòng)力部件的尺寸。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案，一種混聯(lián)式混合動(dòng)力四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、前電機(jī)、后電機(jī)、動(dòng)力電池組、變速器、逆變器組、增速箱、第一電控離合器及第二電控離合器；所述發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸經(jīng)第一電控離合器、第二電控離合器與變速器輸入軸相連接，變速器輸出軸與車輛的前軸相連接；在所述第一電控離合器與第二電控離合器之間的傳動(dòng)軸上設(shè)置有增速箱的大齒輪，增速箱的小齒輪與前電機(jī)的輸出軸相連接；所述后電機(jī)的輸出軸與車輛的后軸相連接，所述動(dòng)力電池組經(jīng)逆變器組分別與前電機(jī)、后電機(jī)相連接。所述變速器采用兩擋AMT變速器。本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型可以在保證高度動(dòng)力性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)良好的燃油經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)還可以有效降低動(dòng)力部件的尺寸。在常規(guī)車速行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)E帶動(dòng)前電機(jī)Ml發(fā)電與后電機(jī)M2構(gòu)成串聯(lián)模式，后電機(jī)M2單獨(dú)提供驅(qū)動(dòng)力，發(fā)動(dòng)機(jī)E工作在最優(yōu)區(qū)域，從而可以實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)性；在遇到極限工況時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)E直接輸出驅(qū)動(dòng)力到車輛的前軸，組成并聯(lián)4WD模式或混聯(lián)4WD模式，提高系統(tǒng)的動(dòng)力性。另外，后電機(jī)M2可以單獨(dú)滿足車輛在正常行駛工況下的功率需求，因此可以降低電機(jī)尺寸。AMT變速器I擋適用于低速爬坡，而2擋則用于高速行駛，這樣的擋位設(shè)計(jì)使得變速器不存在傳統(tǒng)意義上的換擋沖擊問題。當(dāng)車輛運(yùn)行速度達(dá)到低速時(shí)，AMT變速器自動(dòng)進(jìn)Λ I擋，但是第二電控離合器C2仍然保持?jǐn)嚅_狀態(tài)等候換擋指令；當(dāng)車輛運(yùn)行速度接近高速時(shí)，AMT變速器2擋齒輪即開始嚙合并等候換擋指令。也即是說，在進(jìn)入爬坡檔(I擋)和高速擋(2擋)之前，擋位其實(shí)就已經(jīng)掛上，換擋的過程實(shí)際只是結(jié)合離合器的過程，因此換擋時(shí)間很短且不存在動(dòng)力中斷。

圖I是本實(shí)用新型的混聯(lián)式混合動(dòng)力四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的混聯(lián)式混合動(dòng)力四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作模式示意圖；(a)是發(fā)動(dòng)機(jī)E與后電機(jī)M2串聯(lián)模式；(b)是后電機(jī)M2單獨(dú)工作模式(純電動(dòng)模式)；(c)是雙電機(jī)4WD模式；(d)是并聯(lián)4WD模式；(e)是混聯(lián)4WD模式；(f)是再生制動(dòng)模式；圖中，1—大齒輪，2—小齒輪，3—增速箱，E一發(fā)動(dòng)機(jī)，Cl一第一電控尚合器，C2—第二電控離合器，Ml—前電機(jī)，M2—后電機(jī)，I一逆變器組，B—?jiǎng)恿﹄姵亟M。
具體實(shí)施方式
如圖I所示，一種混聯(lián)式混合動(dòng)力四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)E、前電機(jī)Ml、后電機(jī)M2、動(dòng)力電池組B、變速器、逆變器組I、增速箱3、第一電控離合器Cl及第二電控離合器C2 ；所述發(fā)動(dòng)機(jī)E的輸出軸經(jīng)第一電控離合器Cl、第二電控離合器C2與變速器輸入軸相連接，變速器輸出軸與車輛的前軸相連接；在所述第一電控離合器Cl與第二電控離合器C2之間的傳動(dòng)軸上設(shè)置有增速箱3的大齒輪1，增速箱3的小齒輪2與前電機(jī)Ml的輸出軸相連接；所述后電機(jī)M2的輸出軸與車輛的后軸相連接，所述動(dòng)力電池組B經(jīng)逆變器組I分別與前電機(jī)Ml、后電機(jī)M2相連接。所述變速器采用兩擋AMT變速器。本實(shí)用新型的混聯(lián)式混合動(dòng)力四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中共有三個(gè)動(dòng)力部件一套發(fā)動(dòng)機(jī)E和兩套電機(jī)Ml與M2。發(fā)動(dòng)機(jī)E前置，負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)車輛的前軸，而后電機(jī)M2后置，負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)車輛的后軸；車載電源由動(dòng)力電池組B承擔(dān)，并通過逆變器組I與兩套電機(jī)Ml與M2相連接。所述AMT變速器采用兩擋AMT變速器。兩擋AMT變速器共包含3個(gè)擋位1擋、2擋和空擋。AMT變速器I擋適用于低速爬坡，而2擋則用于高速行駛，在其它情況下，AMT變速器均置于空擋狀態(tài)，車輛由后電機(jī)M2來直接驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)例如中低速行駛、倒車等動(dòng)作。由于低速爬坡與高速行駛這兩種情況不可能直接切換，因此每一次的換擋都是從I擋或2擋掛入空擋，或由空擋掛入I擋或2擋，顯然這樣的檔位設(shè)計(jì)使得變速器不存在傳統(tǒng)意義上的換擋沖擊問題。當(dāng)車輛運(yùn)行速度達(dá)到低速時(shí)，AMT變速器自動(dòng)進(jìn)入I擋，但是第二電控離合器C2仍然保持?jǐn)嚅_狀態(tài)等候換擋指令；當(dāng)車輛運(yùn)行速度接近高速時(shí)，AMT變速器2擋齒輪即開始嚙合并等候換擋指令。也即是說，在進(jìn)入爬坡檔(I擋)和高速擋(2擋)之前，擋位其實(shí)就已經(jīng)掛上，換擋的過程實(shí)際只是結(jié)合離合器的過程，因此換擋時(shí)間很短且不存在動(dòng)力中斷。本實(shí)用新型包含如下工作模式( I)發(fā)動(dòng)機(jī)E與后電機(jī)M2串聯(lián)模式在常規(guī)行駛狀態(tài)下，由后電機(jī)M2單獨(dú)工作，發(fā)動(dòng)機(jī)E工作在最優(yōu)效率區(qū)域，通過增速箱3帶動(dòng)前電機(jī)Ml發(fā)電，為后電機(jī)M2提供電能，動(dòng)力電池組B根據(jù)負(fù)載情況為發(fā)動(dòng)機(jī)E進(jìn)行補(bǔ)充或者吸收發(fā)動(dòng)機(jī)E多余功率,如圖2 (a)所示。(2)后電機(jī)M2單獨(dú)工作模式(純電動(dòng)模式)后電機(jī)M2單獨(dú)工作，發(fā)動(dòng)機(jī)E關(guān)閉，所有的電能來自于動(dòng)力電池組B。此模式用于汽車起步階段或者負(fù)載較低且電池SOC較高的情況，如圖2 (b)所示。(3)雙電機(jī)4WD模式當(dāng)汽車起步時(shí)，如果駕駛員加速踏板行程較大，則說明駕駛員需求一個(gè)較高的加速能力，此時(shí)前、后電機(jī)同時(shí)工作，實(shí)現(xiàn)良好的動(dòng)力性，如圖2 (C)所示。(4)并聯(lián)4WD模式發(fā)動(dòng)機(jī)E與后電機(jī)M2分別驅(qū)動(dòng)前、后軸，驅(qū)動(dòng)力在軸間進(jìn)行耦合，屬于一種并聯(lián)4WD模式；后電機(jī)M2電能由動(dòng)力電池組B獨(dú)自提供，如圖2 (d)所示。這種模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)E驅(qū)動(dòng)力可以完全輸出到車輛的前軸，但是后電機(jī)M2的電能只由動(dòng)力電池組B單獨(dú)提供，因此屬于短時(shí)間大力矩模式，適用于車輛爬坡，AMT變速器掛入I擋。(5)混聯(lián)4WD模式后電機(jī)M2驅(qū)動(dòng)車輛的后軸，發(fā)動(dòng)機(jī)E在驅(qū)動(dòng)車輛的前軸的同時(shí)，通過增速箱3帶動(dòng)前電機(jī)Ml發(fā)電，后電機(jī)M2的電能由發(fā)動(dòng)機(jī)E-前電機(jī)Ml組與動(dòng)力電池組B共同提供，如圖2 (e)所示；這種模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)E部分驅(qū)動(dòng)力用來驅(qū)動(dòng)車輛的前軸，部分驅(qū)動(dòng)力用來維持后電機(jī)M2的電能供應(yīng)，驅(qū)動(dòng)力雖略小于并聯(lián)4WD模式，但是后電機(jī)M2可以長時(shí)間運(yùn)行，適用于高速行駛工況，AMT變速器掛入2擋。(6)再生制動(dòng)模式剎車制動(dòng)過程中，前、后電機(jī)共同用作發(fā)電機(jī)，將車輛動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，如圖2 Cf)所示。
以下結(jié)合附圖說明本實(shí)用新型的一次使用過程盡管發(fā)動(dòng)機(jī)E可以通過兩個(gè)電控離合器和AMT變速器驅(qū)動(dòng)車輛的前軸，但是在大部分情況下發(fā)動(dòng)機(jī)E并不參與車輛驅(qū)動(dòng)，而是工作在最優(yōu)區(qū)域通過增速箱3帶動(dòng)前電機(jī)Ml進(jìn)行發(fā)電，為后電機(jī)M2提供電能,第一電控離合器Cl接合,第二電控離合器C2斷開,AMT變速器置于空擋狀態(tài)；發(fā)動(dòng)機(jī)E只在兩種情況下介入并直接輸出驅(qū)動(dòng)力到車輛的前軸，即車輛在爬坡時(shí)，需要大力矩的情況下；和高速行駛時(shí)，需求大功率的情況。后電機(jī)M2的功率只需滿足車輛在正常行駛工況下的功率需求即可，因此可以降低電機(jī)尺寸；在一般情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)E-前電機(jī)Ml組與后電機(jī)M2構(gòu)成串聯(lián)模式，發(fā)動(dòng)機(jī)E工作在最優(yōu)區(qū)域以實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)性，但是在遇到極限工況時(shí)，接合第二電控離合器C2，掛入AMT擋位，發(fā)動(dòng)機(jī)E直接輸出驅(qū)動(dòng)力到車輛的前軸，組成并聯(lián)4WD模式或混聯(lián)4WD模式。當(dāng)車輛爬坡時(shí)，道路阻力較大，單獨(dú)由后電機(jī)M2的力矩?zé)o法滿足阻力需求，此時(shí)AMT變速器掛I擋，電控離合器C1、C2均接合，前電機(jī)Ml暫時(shí)不工作，發(fā)動(dòng)機(jī)E輸出動(dòng)力驅(qū)動(dòng)車輛的前軸，與后電機(jī)M2共同為車輛提供驅(qū)動(dòng)力。[0043]當(dāng)車輛處于中低車速行駛時(shí)，后電機(jī)M2單獨(dú)提供車輛所需的驅(qū)動(dòng)力，AMT變速器掛空擋，第二電控離合器C2斷開，第一電控離合器Cl接合，發(fā)動(dòng)機(jī)E工作在最優(yōu)區(qū)域帶動(dòng)前電機(jī)Ml發(fā)電。隨著車速的增加行駛阻力增大，后電機(jī)M2的力矩下降，當(dāng)車輛處于高車速行駛時(shí)，單靠后電機(jī) M2無法滿足行駛阻力需求，此時(shí)AMT變速器掛2擋，第一電控離合器Cl、第二電控離合器C2均接合,發(fā)動(dòng)機(jī)E再次輸出動(dòng)力驅(qū)動(dòng)車輛的前軸,與后電機(jī)M2共同為車輛提供驅(qū)動(dòng)力。
權(quán)利要求1.一種混聯(lián)式混合動(dòng)力四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于包括發(fā)動(dòng)機(jī)、前電機(jī)、后電機(jī)、動(dòng)力電池組、變速器、逆變器組、增速箱、第一電控離合器及第二電控離合器；所述發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸經(jīng)第一電控離合器、第二電控離合器與變速器輸入軸相連接，變速器輸出軸與車輛的前軸相連接；在所述第一電控離合器與第二電控離合器之間的傳動(dòng)軸上設(shè)置有增速箱的大齒輪，增速箱的小齒輪與前電機(jī)的輸出軸相連接；所述后電機(jī)的輸出軸與車輛的后軸相連接，所述動(dòng)力電池組經(jīng)逆變器組分別與前電機(jī)、后電機(jī)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種混聯(lián)式混合動(dòng)力四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述變速器采用兩擋AMT變速器。
專利摘要一種混聯(lián)式混合動(dòng)力四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，屬于混合動(dòng)力車輛驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型可以在保證高度動(dòng)力性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)良好的燃油經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)還可以有效降低動(dòng)力部件的尺寸。本實(shí)用新型包括發(fā)動(dòng)機(jī)、前電機(jī)、后電機(jī)、動(dòng)力電池組、變速器、逆變器組、增速箱、第一電控離合器及第二電控離合器；所述發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸經(jīng)第一電控離合器、第二電控離合器與變速器輸入軸相連接，變速器輸出軸與車輛的前軸相連接；在所述第一電控離合器與第二電控離合器之間的傳動(dòng)軸上設(shè)置有增速箱的大齒輪，增速箱的小齒輪與前電機(jī)的輸出軸相連接；所述后電機(jī)的輸出軸與車輛的后軸相連接，所述動(dòng)力電池組經(jīng)逆變器組分別與前電機(jī)、后電機(jī)相連接。
文檔編號(hào)B60K6/442GK202641356SQ20122026192
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月5日
發(fā)明者陳澤宇, 趙廣耀, 楊英, 周淑文, 佟尚鍔, 李雪嬌 申請(qǐng)人:東北大學(xué)