專利名稱:并聯(lián)式汽車油電混合動力系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油電混合動力系統(tǒng)，具體地說，本發(fā)明涉及一種并聯(lián)式油電混合動力系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在已有技術(shù)中，并聯(lián)式油電混合系統(tǒng)主要是將發(fā)動機(jī)輸出的力矩和電機(jī)輸出的力矩用機(jī)械方式耦合在一起，使電機(jī)可以協(xié)助發(fā)動機(jī)機(jī)械助推車輛。最簡單的并聯(lián)系統(tǒng)是將電機(jī)軸固聯(lián)在發(fā)動機(jī)輸出軸上，然后再通過變速箱中的離合器與變速器相連。這種系統(tǒng)只使用一個電機(jī)，結(jié)構(gòu)簡單，能量傳遞效率高，附加重量輕、體積小，成本低。但是，由于電機(jī)軸與發(fā)動機(jī)軸相連，兩者總是同時工作，使系統(tǒng)不能實現(xiàn)純電力驅(qū)動工況，限制了系統(tǒng)的功能和節(jié)能。
為克服上述缺點，美國專利6，655，484介紹了一種并聯(lián)式油電混合系統(tǒng)。參見該專利的圖1，其改進(jìn)點是在發(fā)動機(jī)12軸和電機(jī)16軸之間增加了一個離合器17，通過該離合器的離合，電機(jī)軸可以脫開發(fā)動機(jī)軸而單獨驅(qū)動車輛。這樣，在道路阻塞而走走停停的情況下，系統(tǒng)可以關(guān)閉發(fā)動機(jī)而用純電驅(qū)動車輛，從而避免頻繁地啟動和關(guān)閉發(fā)動機(jī)，達(dá)到節(jié)省燃油的目的；當(dāng)?shù)缆窌惩ê?，再啟動發(fā)動機(jī)加速。這是油車混合動力系統(tǒng)最適于城市交通的一大優(yōu)點。但是，該系統(tǒng)存在一個問題系統(tǒng)在行駛中啟動發(fā)動機(jī)時需要完成的步驟多， 控制復(fù)雜，參見該專利的圖1，即先要使主離合器15分離，然后控制電機(jī)減速到零速度，再控制離合器17耦合，再加速電機(jī)帶動發(fā)動機(jī)軸轉(zhuǎn)動，發(fā)動機(jī)啟動后，再將主離合器15耦合。 整個過程需要大約1 2秒鐘，且在此期間，系統(tǒng)無動力輸出，乘者有明顯感覺，使車輛的驅(qū)動性能下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對已有技術(shù)中問題，提供一種改進(jìn)的并聯(lián)式汽車油電混合動力系統(tǒng)，它可以在行駛間時直接、快速啟動發(fā)動機(jī)，從而達(dá)到控制簡單、用時短、車輛平穩(wěn)的效
^ ο
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下
它包括一個發(fā)動機(jī)、一個電機(jī)、一個變速箱、所述電機(jī)軸的一端通過耦合機(jī)構(gòu)與所述發(fā)動機(jī)的軸相聯(lián)，所述電機(jī)軸的另一端與變速箱的輸入軸相聯(lián)，所述變速箱的輸出軸與車輪的驅(qū)動軸相聯(lián)，其特征是所述的耦合機(jī)構(gòu)由一個單向離合器和一個限力矩離合器并聯(lián)構(gòu)成，它們的一端與發(fā)動機(jī)軸相聯(lián)，另一端與電機(jī)軸相聯(lián)，所述的單向離合器在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速低于電機(jī)轉(zhuǎn)速時處于開離狀態(tài)而允許兩軸之間自由轉(zhuǎn)動，而在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速趨向于超過電機(jī)轉(zhuǎn)速時處于閉合狀態(tài)而將兩軸鎖在一起，所述的限力矩離合器用于在車輛行駛中啟動發(fā)動機(jī)時傳遞一個預(yù)先設(shè)定的耦合力矩，它既可以啟動發(fā)動機(jī)，又可以避免發(fā)動機(jī)軸和電機(jī)軸兩軸鎖定時強(qiáng)烈的沖量矩；或者所述的耦合機(jī)構(gòu)是一個具有分離擋、限力矩耦合擋和全力矩耦合擋的三擋離合器，它的一端與發(fā)動機(jī)軸相聯(lián)，另一端與電機(jī)軸相聯(lián)；它還包括轉(zhuǎn)速信號采集器、駕駛信號采集器、智能控制器、蓄電池和逆變器，所述的智能控制器主要用于控制電機(jī)輸出扭矩的大小和方向及控制發(fā)動機(jī)在一些工況下的啟、停及所述限力矩離合器或三擋離合器的離、合動作，所述的轉(zhuǎn)速信號采集器和所述的駕駛信號采集器與智能控制器的信號輸入接口相接，所述智能控制器的電機(jī)扭矩及方向控制信號輸出端與逆變器的控制信號輸入端相接，所述智能控制器的離合控制信號輸出端與限力矩離合器或三擋離合器的離合控制端相接，所述智能控制器的發(fā)動機(jī)啟、?？刂菩盘栞敵龆伺c發(fā)動機(jī)噴油器的控制端相接，所述的逆變器的直流輸入端與所述蓄電池相接，所述逆變器的交流輸出端與電機(jī)的供電端相接。
本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案如下
所述的智能控制器是一個以電機(jī)控制器為核心的單片機(jī)系統(tǒng)，它主要由單片機(jī)、 內(nèi)部集成的實時處理單元、外掛的只讀存儲器和隨機(jī)存儲器及A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，所述的駕駛信號采集器通過A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的輸入接口相接，所述轉(zhuǎn)速信號采集器與單片機(jī)的信號輸入端口相接，單片機(jī)的并行輸出端口通過驅(qū)動門電路單元與逆變器的半導(dǎo)體開關(guān)管的控制端相接，單片機(jī)的一個串行輸出端與一個驅(qū)動解碼電路的輸入端相接，所述的驅(qū)動解碼電路的一個輸出端與限力矩離合器或三擋離合器的離合控制端相接，所述智能控制器的一個信號輸出端與發(fā)動機(jī)噴油器的控制端相接。
本發(fā)明與已有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點
一、本發(fā)明用于一個單向離合器和一個限力矩離合器或三擋離合器代替了接在發(fā)動機(jī)軸和電機(jī)軸之間的普通離合器，在行駛間啟動發(fā)動機(jī)時，系統(tǒng)用限力矩離合器將電機(jī)軸與發(fā)動機(jī)軸耦合在一起，由于限力矩離合器的耦合力矩是預(yù)先設(shè)定限量值，因此，當(dāng)它耦合時可以防止了兩軸產(chǎn)生強(qiáng)烈的碰撞力矩，同時，又能通過它將電機(jī)輸出的一部分正向力矩傳遞到發(fā)動機(jī)軸，使發(fā)動機(jī)啟動，當(dāng)發(fā)動機(jī)啟動后，發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速趨于超過電機(jī)轉(zhuǎn)速，這時，單向離合器或三擋離合器全力矩耦合，將發(fā)動機(jī)軸與電機(jī)軸鎖定在一起，使發(fā)動機(jī)輸出的力矩全部傳遞到驅(qū)動軸，來驅(qū)動車輛。因此，本發(fā)明行駛間啟動發(fā)動機(jī)時，只需控制限力矩離合器或三擋離合器耦合這一個動作，簡化了控制過程，大大縮短了啟動時間，只需 0. 3 0. 4秒，比已有技術(shù)縮短了二至四倍；同時，啟動期間不用斷開主離合器，仍保持電機(jī)的動力輸出，使車輛平穩(wěn)，不會降低車輛的驅(qū)動性能。
二、本發(fā)明用智能控制器實現(xiàn)了油電混合系統(tǒng)的各項功能，使系統(tǒng)驅(qū)動性能優(yōu)良。
三、本發(fā)明保持了已有技術(shù)的優(yōu)勢，即只使用一個電機(jī)，結(jié)構(gòu)簡單，能量傳遞效率高，附加重量輕、體積小，成本低。
綜上所述，本發(fā)明與已有技術(shù)相比，其系統(tǒng)性能更加優(yōu)越。


圖1、本發(fā)明的系統(tǒng)方框圖。
圖2、滾柱式單向離合器的具體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3、彈簧壓力、濕式多片限力矩離合器的具體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4、三擋離合器的具體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5、智能控制器的電路原理圖。
具體實施方式
參見圖1，它包括一個發(fā)動機(jī)1、一個電機(jī)2、一個變速箱3，所述電機(jī)2軸的一端通過一個單向離合器4和一個限力矩離合器5 (或一個三擋離合器)與發(fā)動機(jī)軸相聯(lián)，所述電機(jī)2軸的另一端與變速箱3的輸入軸相聯(lián)，變速箱的輸出軸與車輪的驅(qū)動軸相聯(lián)，其中單向離合器4和限力矩離合器5為并聯(lián)連接，它們的一端與發(fā)動機(jī)軸相接，另一端與電機(jī)軸相接。單向離合器4在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速低于電機(jī)轉(zhuǎn)速時處于離開狀態(tài)，可以允許兩軸之間自由轉(zhuǎn)動，而在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速趨于超過電機(jī)轉(zhuǎn)速時處于閉合狀態(tài)，即將兩軸鎖在一起，使兩軸以一個速度轉(zhuǎn)動，這時，發(fā)動機(jī)輸出的力矩可以通過變速箱直接傳遞到驅(qū)動軸(即變速箱3的輸出軸)。限力矩離合器5用于在行駛間啟動發(fā)動機(jī)時直接將發(fā)動機(jī)軸和電機(jī)軸耦合，使電機(jī)可以拖動發(fā)動機(jī)啟動，耦合時它傳遞的是一個預(yù)先設(shè)定的有限力矩，這樣既可以拖動發(fā)動機(jī)啟動、又可以避免靜止的發(fā)動機(jī)軸與轉(zhuǎn)動的電機(jī)軸耦合時產(chǎn)生的強(qiáng)烈沖量矩，從而使行駛間啟動發(fā)動機(jī)時保持車輛平穩(wěn)。
參見圖1、5，本系統(tǒng)還包括轉(zhuǎn)速信號采集器6、駕駛信號采集器7、智能控制器8、 蓄電池9和逆變器10。其中轉(zhuǎn)速采集器6應(yīng)具有發(fā)動機(jī)、電機(jī)和驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)速采集，一般的動力車上都設(shè)有發(fā)動機(jī)和電機(jī)的轉(zhuǎn)速傳感器，由它們提供發(fā)動機(jī)和電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號；驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速信號可以采用兩種方式進(jìn)行采集，一種是用轉(zhuǎn)速傳感器直接測軸速，一種是根據(jù)變速箱給出的擋位信號用變速箱輸入和輸出軸的傳速比計算出來。所述的駕駛信號采集器 7應(yīng)包括油門踏板、制動踏板、鑰匙、離合踏板(或主離合器)的信號采集，一般動力車上都設(shè)有上述駕駛動作的傳感器，它們可以提供這些駕駛傳感信號。所述的智能控制器8是一個以電機(jī)控制器為核心的單片機(jī)系統(tǒng)，下面以Motorola生產(chǎn)的MC68332器件為例說明智能控制器8的結(jié)構(gòu)及其工作原理，與MC68332器件相類似的電機(jī)微處理控制集成器件還有 Motorola 公司的 MC68HC708 器件和 iTexashstruments 公司的 TMS320C24 及 SGS-Thomason Microelectrics公司的ST92141K4器件等，它們都可作為MC68332器件的代換器件。智能控制器8主要由單片機(jī)8-1、內(nèi)部集成的實時處理單元(主要用于生成逆變器輸出頻率的控制信號)、外掛的只讀存儲器(EPROM)和隨機(jī)存儲器(RAM)及A/D轉(zhuǎn)換器8_2構(gòu)成。所述的駕駛信號7與A/D轉(zhuǎn)換器的輸入接口相接，由A/D轉(zhuǎn)換器8-2將駕駛信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入單片機(jī)8-1，所述轉(zhuǎn)速信號6從單片機(jī)8-1的輸入端口 chl3、chl4、chl5送入。單片機(jī)8-1根據(jù)這些傳感信號判斷電機(jī)所需的驅(qū)動扭矩(或速度)和方向，然后通過實時處理單元給出逆變器相應(yīng)頻率(或相位)的控制信號，從其并行輸出端口 chl chl2輸出，并通過驅(qū)動門電路單元8-3的驅(qū)動和單片機(jī)的“使能”控制分別送入逆變器10的半導(dǎo)體開關(guān)管的控制端々1^2、81、82、(1丄2，從而控制逆變器10輸出的電流頻率，通過改變逆變器電流的頻率可控制電機(jī)輸出扭矩的大小和正、反向的轉(zhuǎn)動。同時，單片機(jī)8-1還要根據(jù)這些傳感信號來控制車輛在某些工況下發(fā)動機(jī)的啟、停及限力矩離合器的離、合等，限力矩離合器的控制信號通過驅(qū)動解碼電路8-3輸出，并與限力矩離合器5的控制端相接，發(fā)動機(jī)的啟、 ?？刂菩盘柵c其噴油器的控制端相接。
電機(jī)2具有電動和發(fā)電兩個工作模式，也就是說，當(dāng)定子繞組旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速高于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時(或者當(dāng)定子繞組旋轉(zhuǎn)磁場的相位超前于轉(zhuǎn)子磁場相位時)，電機(jī)呈電動狀態(tài)，反之，電機(jī)則呈發(fā)電狀態(tài)。同時，逆變器10可以將蓄電池輸出的直流電變成交流電而為電機(jī)2供電，也可以將電機(jī)發(fā)出的交流電變成直流電而存入蓄電池。通過調(diào)整逆變器的電流頻率或相位，可控制電機(jī)進(jìn)入電動或發(fā)電狀態(tài)和控制其輸出功率大小。利用電機(jī)和逆變器的上述兩種特性，可以用蓄電池9為電機(jī)供電實現(xiàn)電動驅(qū)動功能，而電機(jī)制動時，電機(jī)又可將驅(qū)動軸的動能轉(zhuǎn)換成電能存入蓄電池。
本系統(tǒng)的變速箱3采用一種帶有主離合器3-1的變速箱，它可以是手動或自動的。
下面以手動變速箱為例說明本系統(tǒng)各工況的工作過程。
一、啟動系統(tǒng)
踩下主離合器3-1 (分離)，鑰匙轉(zhuǎn)到啟動位置，然后放松，鑰匙回到行駛位置，這時，智能控制器8通過電平檢測器13對蓄電池9進(jìn)行檢測，當(dāng)檢測到電力充足時，系統(tǒng)不動作，使其處于停車待機(jī)狀態(tài)，即不啟動發(fā)動機(jī)，電機(jī)2待機(jī)；當(dāng)檢測到蓄電池9的電力不足時，則系統(tǒng)動作，即智能控制器8控制限力矩離合器5 (或離合器5’ )耦合，同時，啟動電機(jī) (即輸出相應(yīng)頻率的控制信號送入逆變器，則蓄電池輸出的直流經(jīng)逆變器變成交流后為電機(jī)供電，使其啟動)，由電機(jī)2拖動發(fā)動機(jī)，同時控制發(fā)動機(jī)噴油器噴油，發(fā)動機(jī)1啟動，反過來帶動電機(jī)2轉(zhuǎn)動，兩軸通過單向離合器4(或三擋離合器5’全力矩?fù)?鎖在一起，這時控制電機(jī)進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)，電機(jī)輸出的電能通過逆變器10向蓄電池9充電。充電結(jié)束后，智能控制器8控制發(fā)動機(jī)噴油器停止噴油，從而關(guān)閉發(fā)動機(jī)1，系統(tǒng)進(jìn)入上述停車待機(jī)狀態(tài)。
二、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動時驅(qū)動車輛起步
踩下主離合器3-1，鑰匙轉(zhuǎn)到啟動位置，智能控制器8控制限力矩離合器5耦合，并啟動電機(jī)2拖動發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動，則發(fā)動機(jī)啟動而進(jìn)入怠速狀態(tài)，同時帶動電機(jī)一起轉(zhuǎn)動，兩軸由單向離合器4(或三擋離合器5’全力矩?fù)?鎖在一起；如果駕駛者掛變速箱擋(前進(jìn)或倒退)，則系統(tǒng)可以驅(qū)動車輛起步，即掛擋后踩一下油門(增加發(fā)動機(jī)的力量，避免熄火)， 同時，慢慢放松主離合器3-1的踏板，使其緩慢耦合，則發(fā)動機(jī)輸出的力矩可以通過變速箱傳遞到驅(qū)動軸(即變速箱3的輸出軸)，車輛緩慢起步；當(dāng)變速箱輸入軸的速度增大到與發(fā)動機(jī)軸的速度相等時，可以完成放松主離合器的踏板，使主離合器3-1完全耦合，即將發(fā)動機(jī)軸和變速箱輸入軸鎖在一起，驅(qū)動車輛前進(jìn)。在該起步過程中，智能控制器8也可以控制電機(jī)輸出力矩，輔助發(fā)動機(jī)驅(qū)動車輛，從而加速車輛的起步。起步后，智能控制器8可根據(jù)情況控制電機(jī)實現(xiàn)電動助力、發(fā)電或空轉(zhuǎn)。
上述車輛起步的操作與常規(guī)手排擋車相同。
三、電動起步和純電驅(qū)動
啟動時，鑰匙置到行駛位，發(fā)動機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)，踩下主離合器3-1，掛變速箱擋 (前進(jìn)擋或倒擋)，這時，限力矩離合器5處于分離狀態(tài)，再釋放主離合器3-1的踏板，使主離合器耦合；踩下油門，智能控制器8控制電機(jī)啟動，電機(jī)2轉(zhuǎn)動，它輸出的力矩通過主離合器3-1、變速器傳遞到驅(qū)動軸，則車輛起步和行駛。由于該工況下限力矩離合器5是分離的， 又因為發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為零(即低于電機(jī)轉(zhuǎn)速)，故單向離合器也是分離的，所以電機(jī)輸出的力矩不會傳遞到發(fā)動機(jī)軸上，發(fā)動機(jī)始終處于停止?fàn)顟B(tài)，從而實現(xiàn)電動起步和純電驅(qū)動。
四、純電驅(qū)動行駛時啟動發(fā)動機(jī)
車輛處于以下情況時系統(tǒng)需要在行駛時啟動發(fā)動機(jī)
1、電動起步時，當(dāng)車輛達(dá)到一定的速度，需要啟動發(fā)動機(jī)；
2、純電驅(qū)動行駛中，蓄電池電力不足時，需要啟動發(fā)動機(jī)；
3、為節(jié)省燃油，在低速滑行(或走走停停)時系統(tǒng)關(guān)閉了發(fā)動機(jī)，再重新加速時，
6需要啟動發(fā)動機(jī)。
當(dāng)智能控制器8通過各傳感信號判斷系統(tǒng)需要啟動發(fā)動機(jī)時，先控制限力矩離合器5耦合，這時，電機(jī)2正在正向轉(zhuǎn)動驅(qū)動車輛，它輸出的一部分正向力矩會通過限力矩離合器5 (或三擋離合器5’限力矩?fù)?傳遞到發(fā)動機(jī)軸，從而拖動發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動，當(dāng)發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到怠速時，控制發(fā)動機(jī)噴油器噴油，發(fā)動機(jī)啟動，發(fā)動機(jī)啟動后，限力矩離合器仍保持耦合，當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速趨于超過電機(jī)轉(zhuǎn)速時，兩軸通過單向離合器4(或三擋離合器5’全力矩?fù)?鎖在一起，發(fā)動機(jī)和電機(jī)呈現(xiàn)并聯(lián)狀態(tài)。在該狀態(tài)下，智能控制器8可根據(jù)各傳感信號判斷發(fā)動機(jī)的工作狀態(tài)，從而確定是否需用電機(jī)助推，如果需要助推，智能控制器8將控制電機(jī)輸出相應(yīng)的扭矩，與發(fā)動機(jī)一起驅(qū)動車輛；如果不需要助推，則電機(jī)空轉(zhuǎn)，用發(fā)動機(jī)單獨驅(qū)動車輛或巡航；如果需要發(fā)電，智能控制器8控制電機(jī)進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)，為蓄電池充電或為車上供電。
在上述限力矩離合器5耦合時，發(fā)動機(jī)1是靜止的，而電機(jī)2正在以一定的速度轉(zhuǎn)動而驅(qū)動車輛，因此，耦合時發(fā)動機(jī)軸與電機(jī)軸之間存在較大的速度差，如果用普通離合器將發(fā)動機(jī)和電機(jī)軸耦合，將會產(chǎn)生強(qiáng)烈的碰撞力矩，對車輛形成沖擊，這是不能被接受的。 同時，由于發(fā)動機(jī)的慣性力矩和摩擦力，在上述耦合過程中，必然有一個由此而產(chǎn)生的負(fù)扭矩施加在電機(jī)軸上，這個負(fù)力矩傳遞到驅(qū)動軸上，就會引起意料外的減速，還可能引發(fā)安全事故，這也是不能接受的。
為了解決上述問題，本發(fā)明一是采用了限力矩離合器5，限制了兩軸耦合時的耦合力矩，通俗的說，是限制離合器的握持力在較低的水平上，從而消除了上述沖擊力矩，二是增大電機(jī)輸出的扭矩，使其大于或等于限力矩離合器的耦合力矩，使電機(jī)產(chǎn)生的正向扭矩抵消發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的負(fù)扭矩。因此，可保證上述啟動發(fā)動機(jī)的過程車輛平穩(wěn)。
五、電機(jī)制動和再生發(fā)電
1、當(dāng)車速較高、限力矩離合器5和單向離合器4閉合、發(fā)動機(jī)軸和電機(jī)軸鎖定在一起時，駕駛者抬起油門而踩下制動踏板時，智能控制器8控制電機(jī)2輸出制動扭矩到驅(qū)動軸，同時，發(fā)動機(jī)的摩擦和泵氣力矩也傳遞到驅(qū)動軸而參與制動，這時，電機(jī)呈發(fā)電狀態(tài)，它輸出的電能通過逆變器送入蓄電池儲存起來。當(dāng)制動結(jié)束又踩下油門加速時，發(fā)動機(jī)立即進(jìn)入驅(qū)動狀態(tài)，確保行車安全。
2、當(dāng)車速中等、限力矩離合器和單向離合器處于分離狀態(tài)、發(fā)動機(jī)怠速(其轉(zhuǎn)速低于電機(jī)轉(zhuǎn)速)時，駕駛者抬起油門而踩下制動踏板時，智能控制器8控制電機(jī)輸出制動力矩到驅(qū)動軸，這時，電機(jī)呈發(fā)電狀態(tài)，它輸出的電能通過逆變器送存入蓄電池；當(dāng)制動結(jié)束又踩下油門踏板加速時，智能控制器8立即控制電機(jī)立刻進(jìn)入電動狀態(tài)，提供驅(qū)動力矩，同時，發(fā)動機(jī)迅速增速，當(dāng)達(dá)到電機(jī)的速度時，發(fā)動機(jī)和電機(jī)軸通過單向離合器鎖定在一起， 驅(qū)動車輛加速。
3、當(dāng)車速低速、進(jìn)入純電驅(qū)動的速度范圍、智能控制器8控制發(fā)動機(jī)關(guān)閉，不再消耗能量，限力矩離合器和單向離合器處于分離狀態(tài)，這時，駕駛者抬起油門踩下制動踏板時，智能控制器8控制電機(jī)輸出制動力矩，電機(jī)呈發(fā)電狀態(tài)，它輸出的電能通過逆變器存入蓄電池；當(dāng)制動結(jié)束又踩下油門踏板加速時，智能控制器8立即控制電機(jī)進(jìn)入電動狀態(tài)，提供扭矩驅(qū)動車輛加速，如果測得需要啟動發(fā)動機(jī)時，系統(tǒng)重復(fù)上述行駛中啟動發(fā)動機(jī)的過禾呈。[0043]系統(tǒng)的換擋等其他工況的操作與常規(guī)動力汽車相似，不一一贅述。
如果上述變速箱為自動變速箱，其工作過程與手動變速箱基本相同，只是變速箱的主離合器和換擋操作由系統(tǒng)控制完成。
參見圖2，所述的單向離合器4可以采用多種現(xiàn)有的單向離合器結(jié)構(gòu)。本例采用如圖2所示的滾柱式單向離合器，它的內(nèi)軸4-1與電機(jī)軸相聯(lián)，其外軸4-2與發(fā)動機(jī)軸相聯(lián)。 當(dāng)發(fā)動機(jī)軸低于電機(jī)轉(zhuǎn)速時，兩軸可以自由轉(zhuǎn)動，當(dāng)發(fā)動機(jī)趨于高于電機(jī)轉(zhuǎn)速時，兩軸之間被滾柱4-3頂住而不能相對轉(zhuǎn)動，則發(fā)動機(jī)軸帶動電機(jī)軸一起轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)兩軸的鎖定功能。
參見圖3，所述的限力矩離合器5也可以采用多種現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)。本例采用如圖中所示的彈簧壓力、濕式多片離合器。它的輸入軸5-1與發(fā)動機(jī)軸相聯(lián)，它的輸出軸5-2與電機(jī) 2的軸相聯(lián)，在輸入軸和輸出軸上分別固聯(lián)一個轉(zhuǎn)盤架5-3、5-4，交錯疊放的摩擦片5-5和隔離片5-6分別安裝在轉(zhuǎn)盤架5-3、5-4的花鍵上，并可沿花鍵軸向移動；它還設(shè)有一個推盤 5-7和動作器5-8。分離時，作動器5-8向右拉推盤5-7，壓縮彈簧5_10，使摩擦片5_5與隔離片5-6分離；耦合時，動作器釋放推盤5-7，彈簧5-10將推盤左推，使摩擦片和隔離片壓在一起，相互產(chǎn)生摩擦力矩，從而實現(xiàn)扭矩傳遞。可傳遞的扭矩量值與彈簧的壓力成正比， 預(yù)先設(shè)置好彈簧壓力，就可以決定本離合器的最大耦合力矩。當(dāng)輸入扭矩超過最大耦合力矩時，摩擦片和隔離片就會產(chǎn)生相對滑動，離合器仍然傳遞預(yù)先設(shè)定的扭矩，起到限制傳遞力矩大小的作用。圖中5-9為機(jī)殼。
參見圖4，所述三擋離合器5’與圖3中限力矩離合器的結(jié)構(gòu)相近，其中動作器5’_8 用液壓控制，并分為三個擋，一個是分離擋，即動作器位于釋放位置，分離彈簧5’ -10將推盤5’-7向右推開，釋放摩擦片5’-5，使其無扭矩傳遞；一個是限力矩?fù)酰磩幼髌魍ㄟ^推力軸承5’ -8將推盤5’ -7左推，使摩擦片和隔離片壓在一起，但左推的壓力由液壓控制在一個設(shè)定的較低壓力上，從而傳遞一個預(yù)設(shè)的有限扭矩；再一個是全力矩?fù)?，仍然是用動作器左推推盤5’ -7，并使摩擦片和隔離片壓在一起，但左推的壓力由液壓控制在一個較高的壓力上，使其能夠傳遞一個較大的扭矩，從而將兩軸緊鎖在一起。在發(fā)動機(jī)不工作或怠速時， 智能控制器控制該離合器位于分離擋，使發(fā)動機(jī)與電機(jī)兩軸5’ -1,5' -2自由轉(zhuǎn)動；當(dāng)發(fā)動機(jī)工作并輸出扭矩時，智能控制器控制該離合器全力矩耦合，使兩軸鎖定在一起；當(dāng)行駛間啟動發(fā)動機(jī)時，智能控制器控制該離合器限力矩耦合，傳遞啟動發(fā)動機(jī)所需的扭矩，并消除兩軸碰撞的沖量矩。
權(quán)利要求
1.一種并聯(lián)式汽車油電混合動力系統(tǒng)，A、它包括一個發(fā)動機(jī)(1)、一個電機(jī)O)、一個變速箱(3)、所述電機(jī)(2)軸的一端通過耦合機(jī)構(gòu)與所述發(fā)動機(jī)(1)的軸相聯(lián)，所述電機(jī)( 軸的另一端與變速箱(3)的輸入軸相聯(lián)，所述變速箱(3)的輸出軸與車輪的驅(qū)動軸相聯(lián)，其特征是B、所述的耦合機(jī)構(gòu)由一個單向離合器(4)和一個限力矩離合器(5)并聯(lián)構(gòu)成，它們的一端與發(fā)動機(jī)軸相聯(lián)，另一端與電機(jī)軸相聯(lián)，所述的單向離合器(4)在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速低于電機(jī)轉(zhuǎn)速時處于離開狀態(tài)而允許兩軸之間自由轉(zhuǎn)動，而在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速趨向于超過電機(jī)轉(zhuǎn)速時處于閉合狀態(tài)而將兩軸鎖在一起，所述的限力矩離合器( 用于在車輛行駛中啟動發(fā)動機(jī)時傳遞一個預(yù)先設(shè)定的耦合力矩，它既可以啟動發(fā)動機(jī)，又可以避免發(fā)動機(jī)軸和電機(jī)軸兩軸鎖定時強(qiáng)烈的沖量矩；或者所述的耦合機(jī)構(gòu)是一個具有分離擋、限力矩耦合擋和全力矩耦合擋的三擋離合器(5’)，它的一端與發(fā)動機(jī)軸相聯(lián)，另一端與電機(jī)軸相聯(lián)；C、它還包括轉(zhuǎn)速信號采集器(6)、駕駛信號采集器(7)、智能控制器(8)、蓄電池(9)和逆變器(10)，所述的智能控制器(8)主要用于控制電機(jī)輸出扭矩的大小和方向及控制發(fā)動機(jī)(1)在一些工況下的啟、停及所述限力矩離合器(5)或三擋離合器(5，)的離、合動作，所述的轉(zhuǎn)速信號采集器(6)和所述的駕駛信號采集器(7)與智能控制器⑶的信號輸入接口相接，所述智能控制器⑶的電機(jī)輸出扭矩大小及方向控制信號輸出端與逆變器(10)的控制信號輸入端相接，所述智能控制器(8)的離合控制信號輸出端與限力矩離合器(5)或三擋離合器的離合控制端相接，所述智能控制器(8)的發(fā)動機(jī)啟、?？刂菩盘栞敵龆伺c發(fā)動機(jī)噴油器的控制端相接，所述的逆變器(10)的直流輸入端與所述蓄電池(9)相接，所述逆變器(10)的交流輸出端與電機(jī)O)的供電端相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的并聯(lián)式汽車油電混合動力系統(tǒng)，其特征是所述的智能控制器(8)是一個以電機(jī)控制器為核心的單片機(jī)系統(tǒng)，它主要由單片機(jī)(8-1)、內(nèi)部集成的實時處理單元、外掛的只讀存儲器(EPROM)和隨機(jī)存儲器(RAM)及A/D轉(zhuǎn)換器(8- 構(gòu)成，所述的駕駛信號采集器(7)通過A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的輸入接口相接，所述轉(zhuǎn)速信號采集器(6) 與單片機(jī)(8-1)的信號輸入端(chl3、chl4、chl5)相接，單片機(jī)(8-1)的并行輸出端(chl chl2)通過驅(qū)動門電路單元(8-3)與逆變器(10)的半導(dǎo)體開關(guān)管的控制端(A1、A2、B1、B2、 CU C2)相接，單片機(jī)(8-1)的一個串行輸出端與一個驅(qū)動解碼電路(8-3)的輸入端相接， 所述的驅(qū)動解碼電路(8-3)的一個輸出端與限力矩離合器(5)或三擋離合器的離合控制端相接，所述智能控制器(8)的一個信號輸出端與發(fā)動機(jī)噴油器的控制端相接。
專利摘要
本發(fā)明是一種并聯(lián)式汽車油電混合動力系統(tǒng)。它包括一個發(fā)動機(jī)、一個電機(jī)、一個變速箱，主要改進(jìn)是電機(jī)軸的一端通過一個單向離合器和一個限力矩離合器與所述發(fā)動機(jī)的軸相聯(lián)，電機(jī)軸的另一端與變速箱的輸入軸相聯(lián)，變速箱的輸出軸與車輪的驅(qū)動軸相聯(lián)。本發(fā)明行駛間啟動發(fā)動機(jī)時，只需控制限力矩離合器或三擋離合器耦合這一個動作，簡化了控制過程，大大縮短了啟動時間，只需0.3～0.4秒，比已有技術(shù)縮短了二至四倍，同時，啟動期間不用斷開主離合器，仍保持電機(jī)的動力輸出，使車輛平穩(wěn)，不會降低車輛的驅(qū)動性能。本發(fā)明用智能控制器實現(xiàn)了油電混合系統(tǒng)的各項功能，使系統(tǒng)驅(qū)動性能優(yōu)良。本發(fā)明還具有結(jié)構(gòu)簡單、附加重量輕、體積小和成本低的優(yōu)點。
文檔編號B60K6/20GKCN101468597 B發(fā)布類型授權(quán) 專利申請?zhí)朇N 200810190764
公開日2011年9月7日 申請日期2008年12月25日
發(fā)明者段志輝 申請人:重慶長安汽車股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (6),