以傳統(tǒng)差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了以傳統(tǒng)差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)，旨在克服現(xiàn)有技術(shù)中傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工周期長，行星齒輪機構(gòu)控制復(fù)雜，不易于工程實現(xiàn)的問題。其包括發(fā)動機、對稱式差速器、液壓泵、液壓泵/馬達與蓄能器。發(fā)動機通過主減速器的主動齒輪與主減速器的從動齒輪和對稱式差速器的殼體固連，對稱式差速器的左半軸齒輪與右半軸齒輪依次和左半軸一端與右半軸一端連接，左半軸與右半軸另一端依次和液壓泵與液壓泵/馬達輸入軸連接,對稱式差速器的行星齒輪套裝在十字軸上為轉(zhuǎn)動連接，行星齒輪和其兩側(cè)的左半軸齒輪與右半軸齒輪嚙合連接，液壓泵和液壓泵/馬達液壓管路連接，蓄能器用液壓管路和連接液壓泵與液壓泵/馬達的液壓管路連接。
【專利說明】以傳統(tǒng)差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種用于混合動力汽車上的混合動力裝置，更確切地說，本實用新型涉及一種以傳統(tǒng)差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]節(jié)能與環(huán)保是21世紀(jì)汽車發(fā)展的兩大主題，電動汽車是傳統(tǒng)燃油內(nèi)燃機汽車的理想替代品，但受蓄電池能量的限制，燃料電池后處理的污染性以及整個系統(tǒng)高成本等約束，制約了電動汽車的推廣。油電混合動力汽車雖然能在一定程度上實現(xiàn)優(yōu)化系統(tǒng)效率，達到節(jié)能減排的目的，但是仍然受到電池、電機等問題的約束。因此，液壓混合動力汽車可視為一種綜合解決上述問題的可行方案，它能夠避免來自于電池及電機控制等的限制。液壓混合動力汽車的動力是由發(fā)動機與液壓栗/馬達共同提供的，如何實現(xiàn)液壓混合動力系統(tǒng)的發(fā)動機與液壓栗/馬達之間的動力分配，是發(fā)展液壓混合動力必須解決的關(guān)鍵問題之
O
[0003]由于混合動力汽車具有多種動力源，如儲能元件和發(fā)動機等，因此，其驅(qū)動方式也比較多樣。根據(jù)動力源的結(jié)合方式不同可以分為串聯(lián)液壓混合動力汽車、并聯(lián)液壓混合動力汽車和串并聯(lián)液壓混合動力汽車。
[0004]串聯(lián)液壓混合動力汽車由液壓栗/馬達直接進行驅(qū)動，蓄能器作為儲能單元置于液壓栗和液壓栗/馬達之間，吸收發(fā)動機剩余功率及制動回收的能量。串聯(lián)液壓混合動力汽車的發(fā)動機與驅(qū)動輪之間沒有直接的機械連接，易于對發(fā)動機進行優(yōu)化控制，使發(fā)動機在高效區(qū)域或低排放區(qū)域附近穩(wěn)定工作。但是串聯(lián)液壓混合動力汽車的動力系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)多，動力系統(tǒng)的整體效率不是很高`。并聯(lián)液壓混合動力汽車具有發(fā)動機單獨驅(qū)動，液壓栗/馬達單獨驅(qū)動和發(fā)動機與液壓栗/馬達聯(lián)合驅(qū)動三種驅(qū)動方式。發(fā)動機作為主動力源，而液壓栗/馬達作為輔助動力源。在低速小功率時，可以關(guān)閉發(fā)動機，利用液壓栗/馬達進行驅(qū)動，而中高速平穩(wěn)工況下可以利用發(fā)動機單獨驅(qū)動，在高速或加速時，可利用發(fā)動機與液壓栗/馬達聯(lián)合驅(qū)動。并聯(lián)液壓混合動力系統(tǒng)由于其發(fā)動機的機械能可直接輸出到驅(qū)動輪，中間沒有過多的二次能量轉(zhuǎn)換，因此動力系統(tǒng)的整體效率較高，燃油消耗也較少。
[0005]串并聯(lián)液壓混合動力汽車的動力系統(tǒng)是串聯(lián)結(jié)構(gòu)與并聯(lián)結(jié)構(gòu)的綜合，結(jié)合了二者的優(yōu)點。同時它還能夠?qū)崿F(xiàn)動力源間的多種組合方式，從而在結(jié)構(gòu)上保證了在復(fù)雜情況下系統(tǒng)能工作在最優(yōu)狀態(tài)，因此更容易實現(xiàn)低油耗及低排放的目標(biāo)。
[0006]串并聯(lián)液壓混合動力系統(tǒng)一般都需要有一個動力耦合機構(gòu)，在結(jié)構(gòu)上保證發(fā)動機，液壓栗和液壓馬達三個動力源協(xié)調(diào)工作。目前用于串并聯(lián)結(jié)構(gòu)的動力耦合裝置多采用復(fù)雜的行星齒輪機構(gòu)，有的甚至還需要加裝變速器、離合器等，致使整個傳動系結(jié)構(gòu)復(fù)雜且不緊湊。同時這些機構(gòu)一般都需要較大的改裝或重新設(shè)計，對生產(chǎn)的工藝性要求較高，試制加工周期較長；另外對行星齒輪機構(gòu)的控制也相對比較復(fù)雜，不易于工程實現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在的傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工周期長、行星齒輪機構(gòu)控制復(fù)雜與不易于工程實現(xiàn)的問題，同時也解決了油電混合動力汽車中電機、電池成本高且控制復(fù)雜的問題，提供了一種以傳統(tǒng)差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:所述的以傳統(tǒng)差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)包括發(fā)動機、對稱式差速器、液壓栗、液壓栗/馬達與蓄能器。
[0009]發(fā)動機的輸出軸與主減速器的主動齒輪通過聯(lián)軸器固定連接，主減速器的主動齒輪與主減速器的從動齒輪嚙合連接，主減速器的從動齒輪與對稱式差速器的殼體用螺栓固定連接，對稱式差速器的左半軸齒輪上的左花鍵孔與右半軸齒輪上的右花鍵孔依次和左半軸右端的花鍵軸與右半軸左端的花鍵軸連接，左半軸的左端與右半軸的右端通過剛性聯(lián)軸器依次和液壓栗與液壓栗/馬達的輸入軸連接，對稱式差速器的行星齒輪套裝在十字軸上為轉(zhuǎn)動連接，行星齒輪和其兩側(cè)的左半軸齒輪與右半軸齒輪嚙合連接，液壓栗/馬達的右端輸出軸通過剛性聯(lián)軸器與傳動軸一端固接，液壓栗的出油口和液壓栗/馬達的進油口液壓管路連接，蓄能器的進出油口采用液壓管路和連接液壓栗與液壓栗/馬達的液壓管路連接。
[0010]技術(shù)方案中所述的主減速器的主動齒輪的旋轉(zhuǎn)軸線與主減速器的從動齒輪的旋轉(zhuǎn)軸線垂直相交，主減速器的從動齒輪的旋轉(zhuǎn)軸線與左半軸齒輪的旋轉(zhuǎn)軸線共線，左半軸齒輪的旋轉(zhuǎn)軸線與右半軸齒輪的旋轉(zhuǎn)軸線共線，行星齒輪公轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸線和左半軸齒輪與右半軸齒輪的旋轉(zhuǎn)軸線共線。
[0011]另一種所述的以傳統(tǒng)差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)包括發(fā)動機、對稱式差速器、液壓栗、液壓栗/馬達、蓄能器、電控離合器與鎖止離合器。
[0012]發(fā)動機的輸出軸與主減速器的主動齒輪通過聯(lián)軸器固定連接，主減速器的主動齒輪與主減速器的從動齒輪嚙合連接，主減速器的從動齒輪與對稱式差速器的殼體用螺栓固定連接，對稱式差速器的左半軸齒輪上的左花鍵孔與右半軸齒輪上的右花鍵孔依次和左半軸右端的花鍵軸與右半軸左端的花鍵軸連接，左半軸的左端通過剛性聯(lián)軸器和液壓栗的輸入軸連接，右半軸的右端通過鎖止離合器與電控離合器和液壓栗/馬達的輸入軸連接，對稱式差速器的行星齒輪套裝在十字軸上為轉(zhuǎn)動連接，行星齒輪和其兩側(cè)的左半軸齒輪與右半軸齒輪為嚙連接合，液壓栗/馬達右端輸出軸通過剛性聯(lián)軸器與傳動軸一端固接，液壓栗的出油口和液壓栗/馬達的進油口液壓管路連接，蓄能器的進出油口采用液壓管路和連接液壓栗與液壓栗/馬達的液壓管路連接。
[0013]技術(shù)方案中所述的右半軸的右端通過鎖止離合器與電控離合器和液壓栗/馬達的輸入軸連接是指:鎖止離合器套裝在右半軸上，鎖止離合器的離合器轂與右半軸中段通過平鍵連接，電控離合器中的連接盤套裝在右半軸的右端為花鍵副配合，電控離合器中的電控離合器從動盤轂套裝在液壓栗/馬達中的液壓栗/馬達輸入軸的左端為花鍵副連接。
[0014]技術(shù)方案中所述的括發(fā)動機、液壓栗、液壓栗/馬達與蓄能器分別安裝在汽車的底盤上，液壓栗采用單向變量栗，壓力等級為20_40Mpa，液壓栗/馬達采用雙向變量栗/馬達，壓力等級為20_40Mpa，蓄能器選擇皮囊式蓄能器。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比本實用新型的有益效果是:[0016]與傳統(tǒng)的混合動力汽車用動力耦合裝置相比本實用新型的有益效果是:
[0017]1.本實用新型所述的以傳統(tǒng)差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)實現(xiàn)混合動力汽車連續(xù)型串并聯(lián)驅(qū)動形式。本實用新型根據(jù)傳統(tǒng)汽車應(yīng)用的對稱式差速器的轉(zhuǎn)速差速、轉(zhuǎn)矩平均分配的原理，使其輸入軸通過主減速器連接發(fā)動機，兩輸出軸分別連接液壓栗/馬達與液壓栗，使發(fā)動機動力輸出的一半轉(zhuǎn)矩輸出給液壓栗產(chǎn)生液壓能儲存到蓄能器中，另一半轉(zhuǎn)矩驅(qū)動車輪，實現(xiàn)液壓混合動力汽車的連續(xù)型串并聯(lián)驅(qū)動形式。因此，該差速器可用作液壓混合動力汽車的動力耦合裝置，從而大大簡化了液壓混合動力汽車動力耦合裝置的全新設(shè)計與試制，節(jié)省時間，節(jié)約開銷。
[0018]2.本實用新型所述的以傳統(tǒng)差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)可實現(xiàn)電動無級變速器(ECVT)功能，并可削除變速器，使整個系統(tǒng)得到簡化。該系統(tǒng)利用差速器轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩傳遞與分配關(guān)系，通過調(diào)節(jié)液壓栗的轉(zhuǎn)速、輸入轉(zhuǎn)矩可使發(fā)動機工作在最佳效率點，徹底解決了傳統(tǒng)發(fā)動機由于與車輪的機械連接造成的工作點效率低下的問題，從而實現(xiàn)ECVT功能。并且可利用大扭矩特性的液壓栗/馬達實現(xiàn)傳統(tǒng)變速器的增加轉(zhuǎn)矩功能，這樣可消除變速器等機構(gòu)。
[0019]3.本實用新型所述的以傳統(tǒng)差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)混合動力汽車的多種驅(qū)動模式，保證發(fā)動機始終運行在最佳效率點，從而提高整車運行效率。
[0020]4.本實用新型所述的以傳統(tǒng)差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)通過合理控制液壓栗輸出功率，可實現(xiàn)行車過程中實時調(diào)節(jié)蓄能器壓力狀態(tài)的功能。
[0021]5.參閱圖6，圖中所示以傳統(tǒng)差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)的另一種技術(shù)方案，即在第一種以傳統(tǒng)差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)的技術(shù)方案中，液壓栗/馬達左側(cè)的輸入軸由右至左依次安裝有電控離合器與鎖止離合器。當(dāng)發(fā)動機停止工作，分離電控離合器，通過液壓栗/馬達即可驅(qū)動整車，可實現(xiàn)純液壓驅(qū)動的功能，純液壓驅(qū)動可更大程度節(jié)省燃油消耗，可進一步提高整車的效率。這種混合動力汽車用的動力耦合裝置還可實現(xiàn)串聯(lián)式驅(qū)動，即當(dāng)蓄能器壓力值較低，電控離合器分離，鎖止離合器接合，發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩僅驅(qū)動液壓栗對蓄能器進行充壓，使蓄能器壓力值能快速維持到合理范圍。
[0022]與混合動力電動車相比本實用新型的有益效果是:
[0023]1.本實用新型所述的以傳統(tǒng)差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)中的液壓蓄能器在相同條件下能為車輛提供更大的輔助動力，而且與蓄電池相比，其充放能量速度快，制動能量回收多，使用壽命長，價格便宜。
[0024]2.本實用新型所述的以傳統(tǒng)差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)中的液壓栗/馬達輸出扭矩大、控制精度高、響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)緊湊與所需安裝空間小。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明:
[0026]圖1是本實用新型所述的以傳統(tǒng)差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成示意圖；
[0027]圖2是本實用新型所述的以傳統(tǒng)差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)的工作流程圖；
[0028]圖3是本實用新型所述的以傳統(tǒng)差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)在發(fā)動機驅(qū)動并充壓時的動力傳遞路線圖；
[0029]圖4是本實用新型所述的以傳統(tǒng)差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)在聯(lián)合驅(qū)動時的動力傳遞路線圖；
[0030]圖5是本實用新型所述的以傳統(tǒng)差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)在再生制動時的動力傳遞路線圖；
[0031]圖6是本實用新型所述的以傳統(tǒng)差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)第二種技術(shù)方案結(jié)構(gòu)組成的示意圖；
[0032]圖7是本實用新型所述的以傳統(tǒng)差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)第二種技術(shù)方案中所采用的鎖止離合器結(jié)構(gòu)組成主視圖上的全剖視圖；
[0033]圖8是本實用新型所述的以傳統(tǒng)差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)第二種技術(shù)方案中所采用的電控離合器結(jié)構(gòu)組成主視圖上的全剖視圖；
[0034]圖9是本實用新型所述的以傳統(tǒng)差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)第二種技術(shù)方案的工作流程圖；
[0035]圖10是第二種技術(shù)方案的以傳統(tǒng)差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)在純液壓驅(qū)動時的動力傳遞路線圖；
[0036]圖11是第二種技術(shù)方案的以傳統(tǒng)差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)在串聯(lián)驅(qū)動時的動力傳遞路線圖；
[0037]圖12是所述以傳動差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)跟隨目標(biāo)工況仿真的車速曲線；
[0038]圖13是所述以傳動差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)跟隨目標(biāo)工況仿真的發(fā)動機、液壓栗與液壓栗/馬達的轉(zhuǎn)速曲線；
[0039]圖14是所述以傳動差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)跟隨目標(biāo)工況仿真的發(fā)動機、液壓栗與液壓栗/馬達的轉(zhuǎn)矩曲線；
[0040]圖中:1.左半軸齒輪，2.右半軸齒輪，3.主減速器的從動齒輪，4.行星齒輪，5.十字軸，6.主減速器的主動齒輪，7.液壓栗，8.液壓栗/馬達，9.發(fā)動機，10.蓄能器，11.驅(qū)動橋，12.車輪，13.液壓栗/馬達控制器，14.起動機，15.整車控制器(E⑶)，16.發(fā)動機控制器，17.電控離合器，18.鎖止離合器，19.實際車速曲線，20.目標(biāo)車速曲線，21.液壓栗/馬達轉(zhuǎn)矩曲線，22.發(fā)動機轉(zhuǎn)矩曲線，23.液壓栗轉(zhuǎn)矩曲線，24.液壓栗轉(zhuǎn)速曲線，25.發(fā)動機轉(zhuǎn)速曲線，26.液壓栗/馬達轉(zhuǎn)速曲線，27.右半軸，28.小卡環(huán)，29.彈簧，30.彈簧底座，31.離合器轂，32.壓盤，33.卡環(huán)，34.鋼片，35.摩擦片，36.密封圈，37.環(huán)形活塞，38.離合器殼，40.電控離合器壓盤，41.液壓栗/馬達輸入軸(滑動花鍵軸)，42.電控離合器從動盤轂，43.電控離合器蓋，44.電控離合器從動盤，45.連接盤，46.摩擦片。
【具體實施方式】
[0041]下面結(jié)合附圖對本實用新型作詳細的描述:
[0042]參閱圖1，所述的以傳統(tǒng)差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)包括發(fā)動機9、傳統(tǒng)差速器(實施例中選用對稱式差速器)、液壓栗7、液壓栗/馬達8、蓄能器10。液壓栗7采用單向變量栗，壓力等級為20_40Mpa，液壓栗/馬達8采用雙向變量栗/馬達，壓力等級同樣為20_40Mpa，至于液壓栗7和液壓栗/馬達8的具體轉(zhuǎn)速及排量等，需根據(jù)整車參數(shù)，設(shè)計指標(biāo)等技術(shù)要求進行選擇。蓄能器10采用皮囊式蓄能器。
[0043]對稱式差速器的左半軸齒輪I中心處的左花鍵孔與右半軸齒輪2中心處的右花鍵孔依次和左半軸一(右)端的花鍵軸與右半軸一(左)端的花鍵軸連接，左半軸與右半軸的另一(左端與右)端通過剛性聯(lián)軸器分別與液壓栗7、液壓栗/馬達8連接，主減速器的主動齒輪6與發(fā)動機9的輸出軸通過聯(lián)軸器固定連接，主減速器的主動齒輪6與主減速器的從動齒輪3嚙合連接，并且主減速器的主動齒輪6的旋轉(zhuǎn)軸線與主減速器的從動齒輪3的旋轉(zhuǎn)軸線垂直相交，主減速器的從動齒輪3與左半軸齒輪I是同一旋轉(zhuǎn)軸線，左半軸齒輪I的旋轉(zhuǎn)軸線與右半軸齒輪2的旋轉(zhuǎn)軸線共線，主減速器的從動齒輪3通過十字軸5帶動與左半軸齒輪I和右半軸齒輪2相嚙合的4個結(jié)構(gòu)相同的行星齒輪4繞左半軸齒輪I和右半軸齒輪2的旋轉(zhuǎn)軸線公轉(zhuǎn)，液壓栗/馬達8右端輸出軸通過剛性聯(lián)軸器與傳動軸的一端固定連接，傳動軸的另一端與驅(qū)動橋11連接，將驅(qū)動力輸出到驅(qū)動橋11，從而驅(qū)動車輪12行駛。
[0044]發(fā)動機9、液壓栗7、液壓栗/馬達8與蓄能器10分別安裝在汽車的底盤上。在汽車的底盤上還安裝有控制發(fā)動機9開關(guān)、負荷轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的發(fā)動機控制器16，控制液壓栗7與液壓栗/馬達8排量的液壓栗/馬達控制器13 ;發(fā)動機9與發(fā)動機控制器16用信號線連接，信號線包括控制發(fā)動機負荷、溫度的模擬量信號線，控制發(fā)動機開關(guān)的數(shù)字量信號線。液壓栗7、液壓栗/馬達8與液壓栗/馬達控制器13用信號線連接，該信號線為模擬量信號線，用來控制液壓栗/馬達的排量。液壓栗7的出油口和液壓栗/馬達8的進油口采用液壓管路連接，液壓栗/馬達8的出油口采用液壓管路與油箱連接，蓄能器10的進出油口采用液壓管路和連接液壓栗7與液壓栗/馬達8的液壓管路連接，另外在車上還安裝有統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制發(fā)動機控制器16和液壓栗/馬達控制器13的整車控制器(ECU) 15，整車控制器15接受鑰匙開關(guān)信號，加速踏板、制動踏板及擋位、車速，蓄能器壓力狀態(tài)等整車信號綜合控制發(fā)動機控制器16和液壓栗/馬達控制器13，進而決定三大動力源之間的工作狀態(tài)，使?jié)M足整車路載功率要求的同時，保持蓄能器壓力平衡并維持系統(tǒng)在高效區(qū)工作。整車控制器15分別和發(fā)動機控制器16、液壓栗/馬達控制器13用信號線連接。該信號線為CAN通信信號線，主要用于整車控制器15向發(fā)動機控制器16、液壓栗/馬達控制器發(fā)送狀態(tài)控制指令，以及發(fā)動機控制器16與液壓栗/馬達控制器13向整車控制器15發(fā)送發(fā)動機轉(zhuǎn)速、發(fā)動機溫度、液壓栗/馬達轉(zhuǎn)速、排量等狀態(tài)信號。在汽車的底盤上安裝有控制發(fā)動機9開啟的起動機14。
[0045]參閱圖2，在整車控制器15上裝有自編的用于統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制發(fā)動機控制器16和液壓栗/馬達控制器13的計算機程序，在整車控制器15的控制下，作為混合動力汽車動力耦合裝置的傳統(tǒng)差速器使得發(fā)動機9、液壓栗與液壓栗/馬達8實現(xiàn)了如下的工作流程:
[0046]1.整車控制器15查取上一時間步長的循環(huán)車速；
[0047]2.整車控制器15查取當(dāng)前時間步長的循環(huán)車速；
[0048]3.整車控制器15接收當(dāng)前以傳統(tǒng)差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)中發(fā)動機9，液壓栗7、液壓栗/馬達8、蓄能器10的狀態(tài)信號；
[0049]4.整車控制器15根據(jù)當(dāng)前循環(huán)車速和當(dāng)前加速度計算路載轉(zhuǎn)矩(或功率)需求和轉(zhuǎn)速需求；
[0050]5.整車控制器15根據(jù)路載轉(zhuǎn)速需求計算液壓栗/馬達8的轉(zhuǎn)速；
[0051]6.整車控制器15根據(jù)路載功率需求與蓄能器10壓力狀態(tài)等總成狀態(tài)信號，計算發(fā)動機9最佳工作點對應(yīng)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩，整車控制器15向發(fā)動機控制器16輸出發(fā)動機負荷的狀態(tài)控制指令；
[0052]7.由于發(fā)動機9最佳工作點對應(yīng)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩已經(jīng)由第6步計算確定，整車控制器15根據(jù)差速器轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩關(guān)系式即公式I可計算液壓栗7的轉(zhuǎn)速與輸入轉(zhuǎn)矩，并向液壓栗/馬達控制器13輸出液壓栗/馬達排量的狀態(tài)控制指令；
[0053]8.整車控制器15根據(jù)路載轉(zhuǎn)矩要求及公式I計算液壓栗/馬達輸出轉(zhuǎn)矩，并結(jié)合步驟5確定的液壓栗/馬達轉(zhuǎn)速，整車控制器15向液壓栗/馬達控制器13輸出液壓栗/馬達排量的狀態(tài)指令；
[0054]9.判斷循環(huán)是否結(jié)束，若循環(huán)未結(jié)束，則重復(fù)上述步驟。
[0055]2 ω e= ω ρ+ ω m [0057]Th-Tm=^
[0058]參閱圖6，它是本實用新型所述的以傳統(tǒng)差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)的第二種技術(shù)方案，即在圖1所示的第一種以傳統(tǒng)差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，在液壓栗/馬達8左側(cè)的輸入軸上由右至左依次加裝電控離合器17與鎖止離合器18。
[0059]參閱圖7，本實用新型所述的鎖止離合器18為一組合件，主要包括環(huán)形活塞37、密封圈36、三個結(jié)構(gòu)相同的摩擦片35、三個結(jié)構(gòu)相同的鋼片34、壓盤32、卡環(huán)33、離合器轂31、彈簧底座30、四個結(jié)構(gòu)相同的彈簧29、小卡環(huán)28。
`[0060]所述的離合器轂31為一環(huán)形元件，通過平鍵與右半軸27連接。離合器轂31的外側(cè)圓柱面上加工有等間距的三個花鍵槽，分別與三個結(jié)構(gòu)相同的鋼片34中心孔加工的內(nèi)花鍵配合連接。所述的彈簧底座30也是一環(huán)形元件，其中心孔與離合器轂31為間隙配合，配合公差可選用G7/h6，為了限制彈簧底座30的位置，在離合器轂31上加工了一卡環(huán)槽，裝入小卡環(huán)28。壓盤32為環(huán)形元件，其中心孔加工的內(nèi)花鍵與離合器殼38的內(nèi)圓面上加工的花鍵槽配合。在彈簧底座30上加工了四個均勻分布的結(jié)構(gòu)相同的凹槽，四個均勻分布的結(jié)構(gòu)相同的凹槽用于依次放置四個結(jié)構(gòu)相同的彈簧29。所述的環(huán)形活塞37與離合器殼38可相對運動，同時，為了保證環(huán)形活塞37與離合器殼38所形成的液壓油缸的密封性能，在環(huán)形活塞的外側(cè)圓面上加工一凹槽，并加裝密封圈36。環(huán)形活塞37的左側(cè)與離合器殼38形成液壓油缸，在離合器殼38上的大圓環(huán)上開一進油口 A。在離合器殼38的內(nèi)圓面上加工三個等距離的花鍵槽，分別與三個摩擦片35的外花鍵配合。所述的摩擦片35、鋼片34、壓盤32在通常情況下間隙配合，只有當(dāng)液壓油被壓入環(huán)形活塞37與離合器殼38所形成的液壓油缸，推動環(huán)形活塞37右移，并形成足夠大的壓緊力時，摩擦片35與鋼片34才相互接觸并壓緊。離合器殼38用螺栓連接在汽車底盤上，離合器殼38與離合器轂31之間為間隙配合，配合公差可選擇D9/h9。右半軸27、離合器轂31、鋼片34的回轉(zhuǎn)軸線共線。
[0061]參閱圖8，本實用新型所述的電控離合器17為一組合件，主要包括電控離合器壓盤40，電控離合器從動盤轂42，電控離合器蓋43，電控離合器從動盤44，連接盤45，摩擦片46 ο[0062]電控離合器從動盤轂42位于電控離合器從動盤44的中心處，即電控離合器從動盤44安裝在電控離合器從動盤轂42上，兩者的回轉(zhuǎn)軸線共線，電控離合器從動盤44與電控離合器從動盤轂42之間采用鉚接固定，電控離合器從動盤轂42套裝在液壓栗/馬達輸入軸41的左端即花鍵軸端為滑動連接。摩擦片46與電控離合器從動盤44鉚接。電控離合器壓盤40與電控離合器蓋43依次套裝在電控離合器從動盤44右側(cè)的滑動花鍵軸41的周圍，電控離合器從動盤轂42、液壓栗/馬達輸入軸41、電控離合器壓盤40與電控離合器蓋43的回轉(zhuǎn)軸線共線，為固定電控離合器蓋43，連接盤45安裝在右半軸27的末(右)端，連接盤45與右半軸27為花鍵副連接。
[0063]當(dāng)鎖止離合器18分離，電控離合器17接合時，第二種技術(shù)方案和第一種技術(shù)方案完全相同。但當(dāng)電控離合器17分離，鎖止離合器18接合，且關(guān)閉發(fā)動機時，液壓栗/馬達8可利用蓄能器10中的壓力能單獨驅(qū)動整車，從而實現(xiàn)純液壓驅(qū)動。由于液壓驅(qū)動會使蓄能器10的壓力值下降較低，當(dāng)蓄能器10的壓力值較低時，發(fā)動機9可參與驅(qū)動整車，同時利用液壓栗7進行充壓，蓄能器10的壓力值即可維持在合理范圍內(nèi)，保持蓄能器10的壓力狀態(tài)平衡并維持系統(tǒng)在高效區(qū)工作。
[0064]參閱圖9，在整車控制器15的控制下，第二種技術(shù)方案中的以傳統(tǒng)差速器作為動力耦合裝置使得發(fā)動機9、液壓栗7與液壓栗/馬達8實現(xiàn)了如下的工作流程:
[0065]1.整車控制器15查取上一時間步長的循環(huán)車速；
[0066]2.整車控制器15查取當(dāng)前時間步長的循環(huán)車速；
[0067]3.整車控制器15接收以傳統(tǒng)差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)中發(fā)動機9、液壓栗7、液壓栗/馬達8、電控離合器17、鎖止離合器18的狀態(tài)信號；
[0068]4.整車控制器15根據(jù)當(dāng)前循環(huán)車速和當(dāng)前加速度計算路載轉(zhuǎn)矩(或功率)需求和轉(zhuǎn)速需求；
[0069]5.整車控制器15根據(jù)車速、路載功率需求及各部件狀態(tài)信號判斷是否為純液壓驅(qū)動行駛；
[0070]6.若純液壓驅(qū)動，則分離電控離合器17，并關(guān)閉發(fā)動機9與液壓栗7，整車控制器15向液壓栗/馬達控制器13輸出液壓栗7與液壓栗/馬達8的排量狀態(tài)控制指令；
[0071]7.若不是純液壓驅(qū)動，整車控制器15需計算發(fā)動機9最佳工作點對應(yīng)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩，并向發(fā)動機控制器16輸出發(fā)動機負荷的狀態(tài)控制指令；
[0072]8.整車控制器15根據(jù)整車轉(zhuǎn)速計算發(fā)動機9的轉(zhuǎn)速，并利用差速器的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩關(guān)系式即公式I計算液壓栗7的轉(zhuǎn)速與輸入轉(zhuǎn)矩，并向液壓栗/馬達控制器13輸出液壓栗7的排量狀態(tài)控制指令；
[0073]9.根據(jù)整車轉(zhuǎn)速計算液壓栗/馬達8轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩，整車控制器15向液壓栗/馬達控制器13輸出液壓栗/馬達8的排量狀態(tài)控制指令；
[0074]10.判斷循環(huán)是否結(jié)束，若循環(huán)未結(jié)束，則重復(fù)上述步驟。
[0075]本實用新型所述的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)所能實現(xiàn)的工作模式:
[0076]參閱圖3至圖5及圖10至圖11，圖中給出了以傳統(tǒng)差速器為動力耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)工作在不同模式下的動力傳遞路線，圖中的粗實線箭頭表明了機械動力傳遞方向，細實線箭頭表明了液壓能傳遞的方向。
[0077]1.發(fā)動機驅(qū)動并充壓模式[0078]參閱圖3，汽車行駛時要求的動力主要由發(fā)動機9輸出，發(fā)動機9輸出的動力通過對稱式差速器分為兩部分輸入到差速器的兩個輸出端，其中一部分動力通過與差速器左端相連接的液壓栗7向蓄能器10進行充壓；另一部分動力則通過液壓栗/馬達8和傳動軸輸出到驅(qū)動橋11，進而驅(qū)動車輪12行駛。
[0079]2.聯(lián)合驅(qū)動模式
[0080]參閱圖4，當(dāng)發(fā)動機9用于驅(qū)動車輪的這部分動力不能滿足路載功率需求(如急加速情況)時，則通過整車控制器(ECU) 15向液壓栗/馬達控制器13發(fā)出狀態(tài)指令，控制液壓栗/馬達8驅(qū)動，使兩動力源的驅(qū)動力之和滿足路載功率需求。此時，液壓栗7存貯在蓄能器10內(nèi)的壓力能通過液壓栗/馬達8輸出，即實現(xiàn)發(fā)動機9與液壓栗/馬達8的聯(lián)合驅(qū)動。
[0081]3.再生制動模式
[0082]參閱圖5，當(dāng)車輛制動減速時，整車控制器15向發(fā)動機控制器16和液壓栗/馬達控制器13發(fā)出狀態(tài)指令，分別控制發(fā)動機9與液壓栗7關(guān)閉，而液壓栗/馬達8充當(dāng)液壓栗的功能，把整車的動能轉(zhuǎn)換為壓力能存貯到蓄能器10里。
[0083]4.純液壓驅(qū)動模式
[0084]參閱圖6，以傳統(tǒng)差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)的第二種技術(shù)方案是為了滿足整車小負荷行駛(驅(qū)動功率小于20千瓦)，并且蓄能器10所存貯的壓力比較充足時而設(shè)計的。參閱圖10，電控離合器17分離，鎖止離合器18接合，同時整車控制器15向發(fā)動機控制器16和液壓栗/馬達控制器13發(fā)出狀態(tài)指令，分別控制發(fā)動機9與液壓栗7關(guān)閉，由蓄能器10所存貯的壓力能來驅(qū)動液壓栗/馬達8轉(zhuǎn)動，進而達到汽車純液壓驅(qū)動行駛，整車控制器15可控制液壓栗/馬達8輸出整車所需求的動力需求。
[0085]5.串聯(lián)驅(qū)動模式
[0086]參閱圖11，當(dāng)蓄能器10的壓力值較低，電控離合器17分離，鎖止離合器18接合，發(fā)動機9的輸出轉(zhuǎn)矩僅驅(qū)動液壓栗7對蓄能器10進行充壓，使蓄能器10的壓力值能快速維持到合理范圍，同時為液壓栗/馬達8提供動力，驅(qū)動車輪12行駛，從而實現(xiàn)串聯(lián)模式驅(qū)動。
[0087]試驗分析
[0088]參閱圖12至圖14，圖12中所示的是車輛在整個試驗過程NEDC工況下的車速跟隨試驗數(shù)據(jù)曲線，該試驗過程由低速段加速、勻速和減速過程，以及高速段加速、勻速和減速過程組成。標(biāo)注19的曲線為實際車速曲線，標(biāo)注20的曲線為目標(biāo)車速曲線，在整個試驗過程中，車速跟隨情況良好。說明了以傳統(tǒng)差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)能夠保證車輛具有良好的動力性。圖13和圖14中所示的是采用傳統(tǒng)差速器作為液壓混合動力系統(tǒng)耦合裝置進行的試驗過程中各動力源的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩變化規(guī)律試驗數(shù)據(jù)曲線。在整個試驗過程中，液壓栗/馬達轉(zhuǎn)速曲線26所示轉(zhuǎn)速與車速耦合，跟隨車速變化規(guī)律，同時發(fā)動機9始終參與工作，且發(fā)動機轉(zhuǎn)矩曲線22和發(fā)動機轉(zhuǎn)速曲線25均被控制在發(fā)動機最優(yōu)工作曲線上。由轉(zhuǎn)速變化規(guī)律曲線(參閱圖13)可以看出，發(fā)動機轉(zhuǎn)速曲線25平穩(wěn)且不因車速的變化而波動，在整個工況下都被控制在發(fā)動機最優(yōu)工作曲線對應(yīng)的轉(zhuǎn)速下，通過調(diào)節(jié)液壓栗轉(zhuǎn)速曲線24，使得液壓栗/馬達轉(zhuǎn)速曲線26跟隨車速變化。由于發(fā)動機9工作點被控制在最優(yōu)工作曲線上，其轉(zhuǎn)速獨立于車輪，因此實現(xiàn)了類似于傳統(tǒng)無級變速功能，使發(fā)動機穩(wěn)定工作在最佳效率點，油耗與排放顯著降低。此外，由動力源轉(zhuǎn)矩變化規(guī)律曲線可以看出，在低速段與高速段的加速過程，發(fā)動機轉(zhuǎn)矩曲線22逐漸增加以滿足工況需求功率，在加速過程中，路載需求功率大于發(fā)動機最佳效率點對應(yīng)轉(zhuǎn)矩時，液壓栗/馬達控制器13控制液壓栗/馬達開啟，輸出轉(zhuǎn)矩曲線23，與發(fā)動機共同驅(qū)動車輛。同時，在制動過程中，液壓栗/馬達8作為液壓栗工作，回收制動能量，為蓄能器10充壓。
[0089]通過分析表明，以傳統(tǒng)差速器作為液壓混合動力汽車的動力耦合裝置可實現(xiàn)混合動力汽車的純液壓驅(qū)動、發(fā)動機9工作并充壓、發(fā)動機9與液壓栗/馬達8聯(lián)合驅(qū)動與液壓栗/馬達8制動能量回收等驅(qū)動模式，并且能通過調(diào)節(jié)液壓栗7的轉(zhuǎn)速，使液壓栗/馬達8跟隨車速，并維持發(fā)動機9工作與最佳轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩曲線上，從而大大改善了整車的經(jīng)濟性會泛。
【權(quán)利要求】
1.一種以傳統(tǒng)差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)，其特征在于，所述的以傳統(tǒng)差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)包括發(fā)動機(9)、對稱式差速器、液壓栗(7)、液壓栗/馬達(8)與蓄能器(10); 發(fā)動機(9)的輸出軸與主減速器的主動齒輪(6)通過聯(lián)軸器固定連接，主減速器的主動齒輪(6 )與主減速器的從動齒輪(3 )嚙合連接，主減速器的從動齒輪(3 )與對稱式差速器的殼體用螺栓固定連接，對稱式差速器的左半軸齒輪(I)上的左花鍵孔與右半軸齒輪(2)上的右花鍵孔依次和左半軸右端的花鍵軸與右半軸(27)左端的花鍵軸連接，左半軸的左端與右半軸(27)的右端通過剛性聯(lián)軸器依次和液壓栗(7)與液壓栗/馬達(8)的輸入軸連接，對稱式差速器的行星齒輪(4)套裝在十字軸(5)上為轉(zhuǎn)動連接，行星齒輪(4)和其兩側(cè)的左半軸齒輪(I)與右半軸齒輪(2 )嚙合連接，液壓栗/馬達(8 )的右端輸出軸通過剛性聯(lián)軸器與傳動軸一端固接，液壓栗(7)的出油口和液壓栗/馬達(8)的進油口液壓管路連接，蓄能器(10)的進出油口采用液壓管路和連接液壓栗(7)與液壓栗/馬達(8)的液壓管路連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的以傳統(tǒng)差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)，其特征在于，所述的主減速器的主動齒輪(6)的旋轉(zhuǎn)軸線與主減速器的從動齒輪(3)的旋轉(zhuǎn)軸線垂直相交，主減速器的從動齒輪(3)的旋轉(zhuǎn)軸線與左半軸齒輪(I)的旋轉(zhuǎn)軸線共線，左半軸齒輪(I)的旋轉(zhuǎn)軸線與右半軸齒輪(2 )的旋轉(zhuǎn)軸線共線，行星齒輪(4 )公轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸線和左半軸齒輪(I)與右半軸齒輪(2 )的旋轉(zhuǎn)軸線共線。
3.一種以傳統(tǒng)差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)，其特征在于，所述的以傳統(tǒng)差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)包括發(fā)動機(9)、對稱式差速器、液壓栗(7)、液壓栗/馬達(8)、蓄能器(10)、電控離合器(17)與鎖止離合器(18)； 發(fā)動機(9)的輸出軸與主減速器的主動齒輪(6)通過聯(lián)軸器固定連接，主減速器的主動齒輪(6 )與主減速器的從動齒輪(3 )嚙合連接，主減速器的從動齒輪(3 )與對稱式差速器的殼體用螺栓固定連接，對稱 式差速器的左半軸齒輪(I)上的左花鍵孔與右半軸齒輪(2)上的右花鍵孔依次和左半軸右端的花鍵軸與右半軸(27)左端的花鍵軸連接，左半軸的左端通過剛性聯(lián)軸器和液壓栗(7)的輸入軸連接，右半軸(27)的右端通過鎖止離合器(18)與電控離合器(17)和液壓栗/馬達(8)的輸入軸連接，對稱式差速器的行星齒輪(4)套裝在十字軸(5 )上為轉(zhuǎn)動連接，行星齒輪(4 )和其兩側(cè)的左半軸齒輪(I)與右半軸齒輪(2 )為嚙連接合，液壓栗/馬達(8)右端輸出軸通過剛性聯(lián)軸器與傳動軸一端固接，液壓栗(7)的出油口和液壓栗/馬達(8)的進油口液壓管路連接，蓄能器(10)的進出油口采用液壓管路和連接液壓栗(7)與液壓栗/馬達(8)的液壓管路連接。
4.按照權(quán)利要求3所述的以傳統(tǒng)差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)，其特征在于，所述的右半軸(27)的右端通過鎖止離合器(18)與電控離合器(17)和液壓栗/馬達(8)的輸入軸連接是指: 鎖止離合器(18)套裝在右半軸(27)上，鎖止離合器(18)中的離合器轂(31)與右半軸(27)中段通過平鍵連接，電控離合器(17)中的連接盤(45)套裝在右半軸(27)的右端為花鍵副連接，電控離合器(17 )中的電控離合器從動盤轂(42 )套裝在液壓栗/馬達(8 )中的液壓栗/馬達輸入軸(41)的左端為花鍵副連接。
5.按照權(quán)利要求1或3所述的以傳統(tǒng)差速器為耦合裝置的液驅(qū)混合動力系統(tǒng)，其特征在于，所述的括發(fā)動機(9)、液壓栗(7)、液壓栗/馬達(8)與蓄能器(10)分別安裝在汽車的底盤上，液壓栗(7)采用單向變量栗，壓力等級為20~40Mpa，液壓栗/馬達(8)采用雙向變量栗/馬達，壓力等級為20~40Mpa，蓄 能器(10)選擇皮囊式蓄能器。
【文檔編號】B60K17/06GK203600984SQ201320710939
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月12日
【發(fā)明者】曾小華, 白鴿, 李勝, 賀輝, 劉彬娜, 宋大鳳, 彭宇君, 巴特, 楊南南, 王俊 申請人:吉林大學(xué)