專利名稱：具有液力變矩器的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及車輛混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種具有液力變矩器的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，尤其適用于重型車輛。
背景技術(shù)：
近年來，采用混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的城市公交客車等重型車輛已越來越多地投入使用。 在主要作為生產(chǎn)工具使用的重型車輛上采用的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)必須具有較高的動(dòng)力性，以提高車輛的生產(chǎn)效能并能夠在各種地形上使用，例如，在具有較多坡路，而且坡路較長、坡度較大的山地城市中使用。具體而言，高的起步加速性和爬坡能力(包括最大爬坡度和持續(xù)爬坡能力)是對(duì)重型車輛混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的基本要求。例如，中國專利200720006M6. 3公開了一種混合電動(dòng)車輛，采用的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)、主離合器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、通過皮帶與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸相連接的發(fā)電機(jī)、電機(jī)控制器和蓄電裝置。此外，中國專利200910106080. 8公開了一種混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸上的發(fā)電機(jī)、主離合器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電機(jī)控制器和蓄電裝置。其工作原理為，車輛由驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)并加速到主離合器接合車速時(shí)，主離合器接合，發(fā)動(dòng)機(jī)開始參與驅(qū)動(dòng)車輛。在上述混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，取消了變速箱，采用主離合器作為發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間的動(dòng)力耦合裝置。在車輛起步加速或者爬坡時(shí)，主離合器分離，發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速狀態(tài)，只帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電提供電能，而不向驅(qū)動(dòng)輪提供輸出轉(zhuǎn)矩。因此，車速低于主離合器接合車速時(shí)，車輛的動(dòng)力性完全取決于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩。特別地，車輛的最大爬坡度受到驅(qū)動(dòng)電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩的限制。另一方面，如果坡路較長而且坡度較大，蓄電裝置難以提供持續(xù)時(shí)間足夠長的電功率以支持車輛快速通過該路段，導(dǎo)致車輛在爬坡的過程中出現(xiàn)動(dòng)力不足的問題。此外，倒車時(shí)車輛的最大爬坡度也取決于，而且只取決于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩。因此，采用主離合器作為動(dòng)力耦合裝置的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有明顯的性能缺陷，而且對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和蓄電裝置提出了較高的要求。上述混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不能滿足作為生產(chǎn)工具使用的重型車輛的高動(dòng)力性要求，特別地，不適合在山地城市中使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種具有液力變矩器的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，能夠在車輛起步加速或者爬坡時(shí)提供較大的輸出轉(zhuǎn)矩，降低對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)和蓄電裝置的要求，滿足作為生產(chǎn)工具使用的重型車輛的高動(dòng)力性要求，適合在山地城市中使用。本發(fā)明提供了一種具有液力變矩器的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其包括發(fā)動(dòng)機(jī)，其包含曲軸；液力變矩器，所述液力變矩器的泵輪連接所述曲軸，所述液力變矩器的渦輪通過所述液力變矩器的閉鎖離合器連接所述泵輪；行星排，所述行星排的太陽輪連接所述渦輪；行星架離合器，所述行星排的行星架通過所述行星架離合器連接所述行星排的齒圈；行星架制動(dòng)器，其被設(shè)置成用于制動(dòng)所述行星架；以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸連接所述齒圈。較佳地，所述的具有液力變矩器的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器和蓄電裝置，所述蓄電裝置通過所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器連接所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)。較佳地，所述的具有液力變矩器的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還包括混合動(dòng)力控制器，所述混合動(dòng)力控制器連接所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器、所述發(fā)動(dòng)機(jī)、所述蓄電裝置、所述閉鎖離合器、所述行星架離合器和所述行星架制動(dòng)器的控制裝置。根據(jù)該混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，以太陽輪為主動(dòng)件，齒圈為從動(dòng)件，當(dāng)行星架離合器接合，行星架制動(dòng)器分離時(shí)，行星排為正號(hào)機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)比為+1 ；當(dāng)行星架離合器分離，行星架制動(dòng)器接合時(shí)，行星排為負(fù)號(hào)減速機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)比為-K，其中K為行星排特征參數(shù)；以及當(dāng)行星架離合器和行星架制動(dòng)器同時(shí)接合時(shí)，行星排鎖止，可提供變速器側(cè)的駐車制動(dòng)功能。根據(jù)該混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，在混合驅(qū)動(dòng)模式下，當(dāng)車輛駐車時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后處于怠速狀態(tài)，閉鎖離合器處于分離狀態(tài)，液力變矩器處于液力傳動(dòng)工況，行星架離合器處于接合狀態(tài)，行星架制動(dòng)器處于接合狀態(tài)，行星排處于鎖止?fàn)顟B(tài)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)處于空轉(zhuǎn)模式。根據(jù)該混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，在混合驅(qū)動(dòng)模式下，當(dāng)車輛倒車時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)工作在某一油門開度下，液力變矩器處于液力傳動(dòng)工況，行星架離合器分離，行星架制動(dòng)器處于接合狀態(tài)，行星排工作在負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作在反轉(zhuǎn)電動(dòng)模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過液力變矩器傳遞到行星排，反向后輸出到驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸，耦合驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)力后共同驅(qū)動(dòng)車輛倒退。根據(jù)該混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，在混合驅(qū)動(dòng)模式下，當(dāng)車輛空檔時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速狀態(tài)，閉鎖離合器處于分離狀態(tài)，液力變矩器處于液力傳動(dòng)工況，行星架離合器處于分離狀態(tài)，行星架制動(dòng)器分離，行星排處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)處于空轉(zhuǎn)模式。根據(jù)該混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，在混合驅(qū)動(dòng)模式下，當(dāng)車輛起步時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)工作在某一油門開度下，閉鎖離合器處于分離狀態(tài)，液力變矩器處于液力傳動(dòng)工況，行星架離合器接合，行星架制動(dòng)器處于分離狀態(tài)，行星排工作在正號(hào)機(jī)構(gòu)狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作在正轉(zhuǎn)電動(dòng)模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過液力變矩器和行星排傳遞到驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸，耦合驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)力后驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn)。根據(jù)該混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，在混合驅(qū)動(dòng)模式下，當(dāng)車輛加速到液力變矩器閉鎖點(diǎn)對(duì)應(yīng)的車速時(shí)，閉鎖離合器接合，液力變矩器處于機(jī)械傳動(dòng)工況，行星架離合器處于接合狀態(tài)，行星架制動(dòng)器處于分離狀態(tài)，行星排工作在正號(hào)機(jī)構(gòu)狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作在正轉(zhuǎn)電動(dòng)模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過行星排傳遞到驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸，耦合驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)力后驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn)。根據(jù)該混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，在混合驅(qū)動(dòng)模式下，當(dāng)車輛勻速行駛時(shí)，如果液力變矩器處于機(jī)械傳動(dòng)工況，發(fā)動(dòng)機(jī)工作在某一油門開度下，行星架離合器處于接合狀態(tài)，行星架制動(dòng)器處于分離狀態(tài)，行星排工作在正號(hào)機(jī)構(gòu)狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作在正轉(zhuǎn)發(fā)電模式下， 發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過行星排傳遞到驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸，耦合驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)電轉(zhuǎn)矩后驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn)；以及當(dāng)車輛勻速行駛時(shí)，如果液力變矩器處于液力傳動(dòng)工況，發(fā)動(dòng)機(jī)工作在某一油門開度下，行星架離合器處于接合狀態(tài)，行星架制動(dòng)器處于分離狀態(tài)，行星排工作在正號(hào)機(jī)構(gòu)狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)處于空轉(zhuǎn)模式，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過液力變矩器和行星排傳遞到驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸后驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn)。根據(jù)該混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，在混合驅(qū)動(dòng)模式下，當(dāng)車輛制動(dòng)時(shí)，如果液力變矩器處于機(jī)械傳動(dòng)工況，發(fā)動(dòng)機(jī)處于減速斷油狀態(tài)，行星架離合器處于接合狀態(tài)，行星架制動(dòng)器處于分離狀態(tài)，行星排工作在正號(hào)機(jī)構(gòu)狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作在回饋發(fā)電模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)的制動(dòng)力矩通過行星排傳遞到驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸，耦合驅(qū)動(dòng)電機(jī)的再生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩后制動(dòng)車輛， 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低到發(fā)動(dòng)機(jī)減速斷油轉(zhuǎn)速時(shí)，閉鎖離合器分離，液力變矩器處于液力反傳工況，發(fā)動(dòng)機(jī)恢復(fù)供油點(diǎn)火，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過行星排傳遞到驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸，耦合驅(qū)動(dòng)電機(jī)的再生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩后制動(dòng)車輛；以及當(dāng)車輛制動(dòng)時(shí)，如果閉鎖離合器處于分離狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)處于減速斷油狀態(tài)，行星架離合器處于接合狀態(tài)，行星架制動(dòng)器處于分離狀態(tài)，行星排工作在正號(hào)機(jī)構(gòu)狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作在回饋發(fā)電模式下，液力變矩器處于液力反傳工況，發(fā)動(dòng)機(jī)的制動(dòng)力矩通過液力變矩器和行星排傳遞到驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸，耦合驅(qū)動(dòng)電機(jī)的再生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩后制動(dòng)車輛，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低到發(fā)動(dòng)機(jī)減速斷油轉(zhuǎn)速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)恢復(fù)供油點(diǎn)火，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過液力變矩器和行星排傳遞到驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸，耦合驅(qū)動(dòng)電機(jī)的再生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩后制動(dòng)車輛。因此，根據(jù)本發(fā)明可以得到一種動(dòng)力性高的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。例如，在坡度較大且較長的坡路上起步時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩通過液力變矩器增大后傳遞到驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸，耦合驅(qū)動(dòng)電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩后可提供較大的動(dòng)力輸出，確保車輛順利起步并快速通過該路段。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施例所涉及的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1發(fā)動(dòng)機(jī)；Ia曲軸；20液力變矩器；2泵輪；3渦輪；4導(dǎo)輪；5導(dǎo)輪單向離合器；6閉鎖離合器；7行星架離合器；8行星架制動(dòng)器；30行星排；31太陽輪；32行星架；33 齒圈；34行星輪；9驅(qū)動(dòng)電機(jī)；9a轉(zhuǎn)子軸；10驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器；11蓄電裝置。
具體實(shí)施例方式為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實(shí)施例詳細(xì)說明。應(yīng)理解，實(shí)施例僅是用于說明本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。圖1是本發(fā)明的實(shí)施例所涉及的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。參照?qǐng)D1，混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)1，其包含曲軸Ia ；液力變矩器20，其包含泵輪2、渦輪3、導(dǎo)輪4、導(dǎo)輪單向離合器5和閉鎖離合器6 ；行星排30，其包含太陽輪31、行星架32、齒圈33和行星輪34 ；行星架離合器7，其用于連接行星架32和齒圈33 ；行星架制動(dòng)器8，其用于制動(dòng)行星架32 ；驅(qū)動(dòng)電機(jī)9，其包含轉(zhuǎn)子軸9a ；驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器10 ；以及蓄電裝置11。常規(guī)iaii城市公交客車等重型車輛多采用額定功率175kW的6缸渦輪增壓柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。如果采用混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在確?？照{(diào)全開以及車輛滿載的條件下發(fā)動(dòng)機(jī)可以單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輛，可將發(fā)動(dòng)機(jī)的功率等級(jí)減小到150kW。一種典型的150kW發(fā)動(dòng)機(jī)配置為，最大轉(zhuǎn)矩 750Nm(1100 1800rpm)。液力變矩器20包含泵輪2、渦輪3、導(dǎo)輪4、導(dǎo)輪單向離合器5和閉鎖離合器6。其中，泵輪2、渦輪3和導(dǎo)輪4是液力變矩器20的三個(gè)工作輪，在三個(gè)工作輪形成的環(huán)狀腔體內(nèi)儲(chǔ)有工作液。泵輪2與發(fā)動(dòng)機(jī)1的曲軸Ia相連接，渦輪3與行星排30的太陽輪31相連接。導(dǎo)輪4安裝在導(dǎo)輪單向離合器5上。發(fā)動(dòng)機(jī)1點(diǎn)火啟動(dòng)后，曲軸Ia帶動(dòng)泵輪2轉(zhuǎn)動(dòng)，泵輪葉片間的工作液沿葉片從內(nèi)緣向外緣甩出，沖擊渦輪葉片后推動(dòng)渦輪3逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)渦輪3轉(zhuǎn)速較低時(shí)，從渦輪3流出的工作液向后流動(dòng)，沖擊導(dǎo)輪葉片。因?yàn)閷?dǎo)輪4被導(dǎo)輪單向離合器5限定不能向后轉(zhuǎn)動(dòng)， 所以導(dǎo)輪葉片將向后流動(dòng)的工作液導(dǎo)向前推動(dòng)泵輪葉片，促使泵輪2轉(zhuǎn)動(dòng)。這相當(dāng)于導(dǎo)輪 4、泵輪2都對(duì)工作液施加了正向轉(zhuǎn)矩。當(dāng)輸入和輸出轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時(shí)，兩正向力矩之和在大小上等于渦輪3對(duì)工作液施加的反向力矩，從而使渦輪3的輸出轉(zhuǎn)矩大于泵輪2的輸入轉(zhuǎn)矩， 此時(shí)液力變矩器20處于變矩工況。渦輪3的轉(zhuǎn)速越低，液力變矩器20的增矩效果越明顯。 當(dāng)渦輪3轉(zhuǎn)速為零時(shí)，液力變矩器20具有最大變矩比。一種典型的液力變矩器最大變矩比配置為2. 14。隨著渦輪3轉(zhuǎn)速增加，從渦輪3流出的工作液逐漸轉(zhuǎn)為向前流動(dòng)，當(dāng)工作液開始流向?qū)л喨~片的背面時(shí)，液力變矩器20達(dá)到臨界點(diǎn)。因?yàn)閷?dǎo)輪單向離合器5允許導(dǎo)輪4向前旋轉(zhuǎn)，在工作液的帶動(dòng)下，導(dǎo)輪4逆時(shí)針自由轉(zhuǎn)動(dòng)，工作液順利地回流到泵輪2。當(dāng)從渦輪3 流出的工作液正好與導(dǎo)輪葉片出口方向一致時(shí)，自由轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)輪4對(duì)工作液沒有反作用力矩，工作液只受到泵輪2和渦輪3的反作用力矩，液力變矩器20只起偶合器作用。由于渦輪3轉(zhuǎn)速較高，液力變矩器20處于高效率傳遞轉(zhuǎn)矩的偶合器工況。雖然偶合器工況的效率較高，但仍然存在著一定的損失，因此，在渦輪3和泵輪2之間安裝了閉鎖離合器6。當(dāng)液力變矩器20達(dá)到偶合器工況時(shí)，閉鎖離合器6接合，泵輪2和渦輪3呈一個(gè)整體轉(zhuǎn)動(dòng)，液力變矩器20工作在機(jī)械傳動(dòng)工況下。閉鎖離合器6接合對(duì)應(yīng)的液力變矩器傳動(dòng)比，稱為閉鎖點(diǎn)。一種典型的液力變矩器閉鎖點(diǎn)配置為0.8。行星排30，其包含太陽輪31、行星架32、齒圈33和行星輪34。行星排30的特征參數(shù)為K，即齒圈33和太陽輪31的齒數(shù)比。優(yōu)選地，K為1. 5 3。當(dāng)行星架32和齒圈33 相連接時(shí)，行星排30為正號(hào)機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)比為+1。此時(shí)，如果行星架32被制動(dòng)，則行星排30 被鎖止。當(dāng)行星架32被制動(dòng)時(shí)，太陽輪31和齒圈33的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，行星排30為負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)。如果以太陽輪31為主動(dòng)件，齒圈33為從動(dòng)件，則可實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比為-K的負(fù)號(hào)減速機(jī)構(gòu)。行星架離合器7，其用于控制行星架32和齒圈33之間的動(dòng)力傳遞和切斷。由于發(fā)動(dòng)機(jī)1只能逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，而驅(qū)動(dòng)電機(jī)9既能逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)(正轉(zhuǎn))，也能順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)(反轉(zhuǎn))， 因此，在車輛倒退時(shí)，行星架離合器7必須分離。在車輛前進(jìn)時(shí)，行星架離合器7接合。行星架離合器7可采用機(jī)械離合器、液壓離合器等方式來實(shí)現(xiàn)，優(yōu)選地，采用液壓離合器來實(shí)現(xiàn)。行星架制動(dòng)器8，其用于制動(dòng)行星架32。當(dāng)行星架離合器7和行星架制動(dòng)器8處于不同的分離和接合狀態(tài)組合時(shí)，行星排30可以實(shí)現(xiàn)不同的傳動(dòng)比并改變動(dòng)力的方向。例如，以太陽輪31為主動(dòng)件，齒圈33為從動(dòng)件，當(dāng)行星架離合器7接合，行星架制動(dòng)器8分離時(shí)，行星排30為正號(hào)機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)比為+1 ；當(dāng)行星架離合器7分離，行星架制動(dòng)器8接合時(shí)， 行星排30為負(fù)號(hào)減速機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)比為-K。此外，當(dāng)行星架離合器7和行星架制動(dòng)器8同時(shí)接合，行星排30處于鎖止?fàn)顟B(tài)，可提供變速器側(cè)的駐車制動(dòng)功能。當(dāng)行星架離合器7和行星架制動(dòng)器8同時(shí)分離，行星排30 處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)。行星架制動(dòng)器8可采用帶式制動(dòng)器、離合器式制動(dòng)器等方式來實(shí)現(xiàn)，優(yōu)選地，采用離合器式制動(dòng)器來實(shí)現(xiàn)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)9，其包含轉(zhuǎn)子軸9a。驅(qū)動(dòng)電機(jī)9的主要功能為驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn)和倒退，發(fā)電和回饋發(fā)電。驅(qū)動(dòng)電機(jī)9可采用三相交流電機(jī)來實(shí)現(xiàn)，例如，可以通過三相交流異步電機(jī)或者三相永磁同步電機(jī)來實(shí)現(xiàn)。與永磁同步電機(jī)相比，異步電機(jī)具有可靠性較高和成本較低的優(yōu)勢(shì)。但是，異步電機(jī)和永磁同步電機(jī)的高效率區(qū)分別在高速段和中低速段，高速段的兩種電機(jī)效率相當(dāng)，在中低速段永磁同步電機(jī)的效率明顯高于異步電機(jī)。因此，應(yīng)根據(jù)應(yīng)用的場(chǎng)合來選擇合適類型的電機(jī)。對(duì)于運(yùn)行車速較低的城市公交客車，優(yōu)選地，驅(qū)動(dòng)電機(jī)9采用永磁同步電機(jī)來實(shí)現(xiàn)。一種典型的重型車輛用驅(qū)動(dòng)電機(jī)9的配置為額定功率等級(jí)75kW， 最大轉(zhuǎn)矩 2500Nm(0 600rpm)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器10，其具備四象限驅(qū)動(dòng)能力，以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)9的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的電動(dòng)和發(fā)電模式，以及既不電動(dòng)也不發(fā)電的空轉(zhuǎn)模式。優(yōu)選地，采用三相全橋逆變電路來實(shí)現(xiàn)四象限驅(qū)動(dòng)功能。三相全橋逆變電路可通過功率電子器件MOSFET或者IGBT來實(shí)現(xiàn)。 MOSFET的耐壓能力較低，通過并聯(lián)可實(shí)現(xiàn)大容量，成本低。IGBT的耐壓能力高，容量大，但成本高。因此，應(yīng)根據(jù)應(yīng)用的場(chǎng)合來選擇合適類型的功率電子器件。重型車輛用驅(qū)動(dòng)電機(jī) 9的功率較大，直流母線電壓一般在300 600Vdc之間。優(yōu)選地，驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器10采用 IGBT三相全橋逆變電路來實(shí)現(xiàn)，其輸出容量配置為150kVA，以匹配額定功率75kW的驅(qū)動(dòng)電機(jī)9。蓄電裝置11，其用于提供所需的直流電源。車輛行駛時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器10將蓄電裝置11提供的直流電轉(zhuǎn)換成交流電，提供給驅(qū)動(dòng)電機(jī)9;驅(qū)動(dòng)電機(jī)9發(fā)電或回饋發(fā)電時(shí)， 驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器10將驅(qū)動(dòng)電機(jī)9產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，給蓄電裝置11充電。此外， 蓄電裝置11也可以接受通過車載充電器或者車外充電裝置提供的外部電能。蓄電裝置11可采用動(dòng)力電池、超級(jí)電容器或者其它類型的儲(chǔ)能元件構(gòu)成。優(yōu)選地，儲(chǔ)能元件為鋰離子動(dòng)力電池。蓄電裝置11包含多個(gè)電源模塊和所需的電子設(shè)備，例如， 電池管理系統(tǒng)、保險(xiǎn)、接觸器組等。電源模塊由儲(chǔ)能元件通過并聯(lián)和串聯(lián)方式連接形成，以得到所需的高電壓和大容量。蓄電裝置11所能提供的電功率比電能更重要。優(yōu)選地，采用小容量的儲(chǔ)能元件并聯(lián)得到所需的大容量，同時(shí)能夠提供所需的較大的電功率。一種典型的重型車輛用蓄電裝置11的電壓/容量配置為384Vdc/120Ah。該混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還包括用于控制混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的混合動(dòng)力控制器(未示出)，其通過通訊、模擬或數(shù)字接口與發(fā)動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、蓄電裝置、離合器和制動(dòng)器的控制裝置相連接，以實(shí)現(xiàn)行駛工況控制。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，混合動(dòng)力控制器連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器10，以及發(fā)動(dòng)機(jī)1、蓄電裝置11、閉鎖離合器6、行星架離合器7和行星架制動(dòng)器8的控制裝置(未示出)。該混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有無級(jí)變速特性，取消了換擋過程，因此消除了換擋沖擊，尤其適用于載有大量站立乘客的城市公交客車。該混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用具有P、R、N和D檔的換擋器(未示出)。表1示出本發(fā)明的實(shí)施例所包含的各部件和操縱元件在換擋器置于P、R、N 和D檔時(shí)的工作狀態(tài)。表1本發(fā)明的各部件和操縱元件在換擋器置于P、R、N和D檔時(shí)的工作狀態(tài)
8換檔器PRND發(fā)動(dòng)機(jī)1啟動(dòng)/怠速某一油門開度怠速某一油門開度液力變矩器20液力傳動(dòng)液力傳動(dòng)液力傳動(dòng)液力/機(jī)械/反傳閉鎖離合器6分離分離分離分離/接合行星架制動(dòng)器8接合接合分離分離行星架離合器7接合分離分離接合行星排30鎖止傳動(dòng)比-K空轉(zhuǎn)傳動(dòng)比+1驅(qū)動(dòng)電機(jī)9空轉(zhuǎn)電動(dòng)/發(fā)電 (反轉(zhuǎn))空轉(zhuǎn)電動(dòng)/發(fā)電/空轉(zhuǎn) (正轉(zhuǎn))蓄電裝置11不供電/不充電供電/充電不供電/不充電供電/充電當(dāng)換檔器置于P檔，打開點(diǎn)火開關(guān)，發(fā)動(dòng)機(jī)1啟動(dòng)后處于怠速狀態(tài)，閉鎖離合器6 處于分離狀態(tài)，液力變矩器20處于液力傳動(dòng)工況，行星架離合器7處于接合狀態(tài)，行星架制動(dòng)器8處于接合狀態(tài)，行星排30處于鎖止?fàn)顟B(tài)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)9處于空轉(zhuǎn)模式。特別地，當(dāng)行星排30鎖止，可提供變速器側(cè)的駐車制動(dòng)功能，防止溜車發(fā)生，確保車輛安全。當(dāng)換檔器置于R檔，發(fā)動(dòng)機(jī)1工作在某一油門開度下，閉鎖離合器6處于分離狀態(tài)，液力變矩器30處于液力傳動(dòng)工況，行星架離合器7分離，行星架制動(dòng)器8處于接合狀態(tài)，行星排30工作在負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)9工作在反轉(zhuǎn)電動(dòng)模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)1的動(dòng)力通過液力變矩器20傳遞到行星排30，反向后輸出到驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸9a，耦合驅(qū)動(dòng)電機(jī)9的動(dòng)力后驅(qū)動(dòng)車輛倒退。由于發(fā)動(dòng)機(jī)1的轉(zhuǎn)矩經(jīng)過了液力變矩器20和行星排30增大，因此，倒車時(shí)驅(qū)動(dòng)輪輸出轉(zhuǎn)矩較大。例如，在坡度為30%的坡上倒車時(shí)，油門踏板踩到底，發(fā)動(dòng)機(jī)1的輸出轉(zhuǎn)矩為750Nm，液力變矩器20的最大變矩比為2. 14，渦輪3的輸出轉(zhuǎn)矩達(dá)到1600Nm，行星排30的傳動(dòng)比為-2 (K = 2)，齒圈33的輸出轉(zhuǎn)矩可達(dá)到3200Nm，驅(qū)動(dòng)電機(jī)9的最大轉(zhuǎn)矩為2500Nm， 耦合后可提供5700Nm的輸出轉(zhuǎn)矩，經(jīng)過傳動(dòng)比為6. 2的主減速比后，驅(qū)動(dòng)輪輸出轉(zhuǎn)矩達(dá)到 35340Nm，足以驅(qū)動(dòng)滿載的車輛在30%的坡上倒車。當(dāng)換檔器置于N檔，發(fā)動(dòng)機(jī)1處于怠速狀態(tài)，閉鎖離合器6處于分離狀態(tài)，液力變矩器20處于液力傳動(dòng)工況，行星架離合器7處于分離狀態(tài)，行星架制動(dòng)器8分離，行星排30 處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)9處于空轉(zhuǎn)模式。行星架離合器7的主動(dòng)邊(行星架32)轉(zhuǎn)速為渦輪3的轉(zhuǎn)速(其略低于發(fā)動(dòng)機(jī)1的怠速轉(zhuǎn)速650rpm)的1/ (K+1)，即200rpm，從動(dòng)邊(齒圈33)轉(zhuǎn)速為零，因此，換D檔時(shí)行星架離合器7能夠快速平穩(wěn)接合。此外，在紅燈駐車掛P檔時(shí)，行星架制動(dòng)器8 (行星架3 轉(zhuǎn)速也約為200rpm，因此，換P檔時(shí)行星架制動(dòng)器8也能夠快速平穩(wěn)接合。當(dāng)換檔器置于D檔，發(fā)動(dòng)機(jī)1工作在某一油門開度下，閉鎖離合器6處于分離狀態(tài)，液力變矩器20處于液力傳動(dòng)工況，行星架離合器7接合，行星架制動(dòng)器8處于分離狀態(tài)，行星排30工作在正號(hào)機(jī)構(gòu)狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)9工作在正轉(zhuǎn)電動(dòng)模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)1的動(dòng)力通過液力變矩器20傳遞到行星排30后正向輸出到驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸9a，耦合驅(qū)動(dòng)電機(jī)9的動(dòng)力后共同驅(qū)動(dòng)車輛。當(dāng)遇到坡度較大并且較長的坡路時(shí)，例如，在坡度為20%的坡上起步時(shí)，油門踏板踩到底，發(fā)動(dòng)機(jī)1的輸出轉(zhuǎn)矩為750Nm，液力變矩器20的最大變矩比為2. 14，渦輪3的輸出轉(zhuǎn)矩為1600Nm，行星排30的傳動(dòng)比為+1，驅(qū)動(dòng)電機(jī)9的輸出轉(zhuǎn)矩為2500Nm，耦合后可提供 4100Nm的輸出轉(zhuǎn)矩，經(jīng)過傳動(dòng)比為6. 2的主減速比后，驅(qū)動(dòng)輪輸出轉(zhuǎn)矩可達(dá)到約2M20Nm， 足以驅(qū)動(dòng)滿載的車輛在20%的坡路上起步加速。而且，由于混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)矩較大， 因此車輛可以快速通過該路段，降低對(duì)于蓄電裝置11的高功率輸出持續(xù)時(shí)間的要求。相比之下，如果只采用驅(qū)動(dòng)電機(jī)9驅(qū)動(dòng)車輛起步，則驅(qū)動(dòng)輪輸出轉(zhuǎn)矩只有 15500Nm,比前者少了近IOOOONm的輸出轉(zhuǎn)矩，其最大爬坡度和坡上通過速度較小。如果要達(dá)到同樣的驅(qū)動(dòng)輪輸出轉(zhuǎn)矩，則驅(qū)動(dòng)電機(jī)9的輸出轉(zhuǎn)矩要提高到4100Nm，蓄電裝置11要提供高一倍的電流，而這對(duì)于驅(qū)動(dòng)電機(jī)9和蓄電裝置11而言，其要求過高。對(duì)于在坡度更大的地形上使用的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，例如，在坡度大于25%的坡路上運(yùn)行，優(yōu)選地，采用功率較大的發(fā)動(dòng)機(jī)。例如，仍采用175kW發(fā)動(dòng)機(jī)，其輸出轉(zhuǎn)矩為900Nm，驅(qū)動(dòng)輪輸出轉(zhuǎn)矩可達(dá)到27440Nm，滿足25%的坡路上起步加速的轉(zhuǎn)矩需求。而且，由于混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在低速時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩大，車輛可以快速通過該路段。當(dāng)車輛加速到液力變矩器閉鎖點(diǎn)對(duì)應(yīng)的車速時(shí)，例如40km/h，閉鎖離合器6接合， 液力變矩器20處于機(jī)械傳動(dòng)工況，發(fā)動(dòng)機(jī)1的動(dòng)力直接傳遞到驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸9a，耦合驅(qū)動(dòng)電機(jī)9的動(dòng)力后驅(qū)動(dòng)車輛。因此，車輛高速行駛時(shí)，混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)效率較高，提高了車輛的經(jīng)濟(jì)性。此時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)9提供較小的動(dòng)力輔助發(fā)動(dòng)機(jī)1加速車輛。為了平衡車輛的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，可以根據(jù)實(shí)際地形讓液力變矩器20適時(shí)參與工作。例如，在較平緩的路段，液力變矩器20可不參與車輛的起步加速，以提高傳動(dòng)效率。 對(duì)于在固定線路上運(yùn)行的城市公交客車，由于運(yùn)行路線是已知的，因此，可將液力變矩器20 參與工作的時(shí)機(jī)設(shè)置為根據(jù)在已知線路上行駛的里程數(shù)，或者利用GPS定位信號(hào)自動(dòng)觸發(fā)。此外，也可設(shè)置一爬坡檔，由駕駛員判斷后觸發(fā)。優(yōu)選地，利用GPS定位信號(hào)自動(dòng)觸發(fā)液力變矩器20參與車輛起步加速。在混合驅(qū)動(dòng)模式下，當(dāng)車輛勻速行駛時(shí)，如果液力變矩器20處于機(jī)械傳動(dòng)工況， 發(fā)動(dòng)機(jī)1工作在某一油門開度下，行星架離合器7處于接合狀態(tài)，行星架制動(dòng)器8處于分離狀態(tài)，行星排30工作在正號(hào)機(jī)構(gòu)狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)9工作在正轉(zhuǎn)發(fā)電模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)1的動(dòng)力通過行星排30傳遞到驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸9a，耦合驅(qū)動(dòng)電機(jī)9的發(fā)電轉(zhuǎn)矩后驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn)。 由于車速較高，對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速也較高，因此，可以利用發(fā)動(dòng)機(jī)2的經(jīng)濟(jì)區(qū)進(jìn)行發(fā)電給蓄電裝置11充電。而且，驅(qū)動(dòng)電機(jī)9的發(fā)電功率可以設(shè)置得比較大，例如30kW。在混合驅(qū)動(dòng)模式下，當(dāng)車輛勻速行駛時(shí)，如果液力變矩器20處于液力傳動(dòng)工況， 發(fā)動(dòng)機(jī)1工作在某一油門開度下，行星架離合器7處于接合狀態(tài)，行星架制動(dòng)器8處于分離狀態(tài)，行星排30工作在正號(hào)機(jī)構(gòu)狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)9處于空轉(zhuǎn)模式，發(fā)動(dòng)機(jī)1的動(dòng)力通過液力變矩器20和行星排30傳遞到驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸9a后驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn)。由于車速較低，液力變矩器20的效率較低，因此，驅(qū)動(dòng)電機(jī)9不發(fā)電，發(fā)動(dòng)機(jī)1的動(dòng)力經(jīng)過液力變矩器20和行星排30后直接驅(qū)動(dòng)車輛。在混合驅(qū)動(dòng)模式下，當(dāng)車輛制動(dòng)時(shí)，如果車速較高，液力變矩器20處于機(jī)械傳動(dòng)工況，發(fā)動(dòng)機(jī)1處于減速斷油狀態(tài)，行星架離合器7處于接合狀態(tài)，行星架制動(dòng)器8處于分離狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)9工作在回饋發(fā)電模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)1的制動(dòng)力矩傳遞到驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸9a 后，耦合驅(qū)動(dòng)電機(jī)9a的再生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩后制動(dòng)車輛，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)1的轉(zhuǎn)速降低到減速斷油轉(zhuǎn)速時(shí)，閉鎖離合器6分離，液力變矩器20處于液力反傳工況，發(fā)動(dòng)機(jī)恢復(fù)供油點(diǎn)火，發(fā)動(dòng)機(jī)1 的動(dòng)力傳遞到驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸9a后，耦合驅(qū)動(dòng)電機(jī)9的再生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩后制動(dòng)車輛。重型車輛用的電控柴油發(fā)動(dòng)機(jī)具有減速斷油功能，變速箱掛檔滑行比空檔滑行更節(jié)油。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)1的轉(zhuǎn)速低于發(fā)動(dòng)機(jī)減速斷油轉(zhuǎn)速，例如900rpm時(shí)，恢復(fù)供油，此時(shí)掛檔滑行就不再省油。因此，在車速較高，特別是液力變矩器20處于機(jī)械傳動(dòng)工況時(shí)，閉鎖離合器 6不應(yīng)分離。但當(dāng)車速降低到發(fā)動(dòng)機(jī)減速斷油轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的車速時(shí)，例如25km/h，發(fā)動(dòng)機(jī)1恢復(fù)供油點(diǎn)火。此時(shí)，閉鎖離合器6分離，液力變矩器20處于液力反傳工況。因?yàn)橐毫ψ兙仄?20的葉片系統(tǒng)一般都是依據(jù)在牽引工況下獲得良好性能的原則來進(jìn)行設(shè)計(jì)的，在反傳工況下，葉片的工作性能很差。此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)1處于怠速狀態(tài)，其動(dòng)力很小，通過液力變矩器20 傳遞到驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸9a時(shí)，對(duì)車輛制動(dòng)基本不起作用。車輛制動(dòng)主要依靠驅(qū)動(dòng)電機(jī)9的再生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩和制動(dòng)器的機(jī)械制動(dòng)力矩。在混合驅(qū)動(dòng)模式下，當(dāng)車輛制動(dòng)時(shí)，如果車速還低于液力變矩器閉鎖點(diǎn)對(duì)應(yīng)的車速時(shí)，例如40km/h，閉鎖離合器6還處于分離狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)1處于減速斷油狀態(tài)，行星架離合器7處于接合狀態(tài)，行星架制動(dòng)器8處于分離狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)9工作在回饋發(fā)電模式下，液力變矩器20處于液力反傳工況，發(fā)動(dòng)機(jī)1的制動(dòng)力矩通過液力變矩器20傳遞到驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸9a后，耦合驅(qū)動(dòng)電機(jī)9a的再生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩后制動(dòng)車輛，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)1的轉(zhuǎn)速降低到減速斷油轉(zhuǎn)速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)1恢復(fù)供油點(diǎn)火，發(fā)動(dòng)機(jī)1的動(dòng)力傳遞到驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸9a后，耦合驅(qū)動(dòng)電機(jī)9的再生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩后制動(dòng)車輛。驅(qū)動(dòng)電機(jī)9提供的再生制動(dòng)的特點(diǎn)是，低速段恒轉(zhuǎn)矩，高速段恒功率。高速段時(shí)， 制動(dòng)功率可達(dá)到150kW ；低速段時(shí)(0 600rpm)，再生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩可達(dá)到2500Nm，通過傳動(dòng)比為6. 3的主減速比后傳遞到驅(qū)動(dòng)輪上的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩為15750Nm。驅(qū)動(dòng)電機(jī)9的再生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩根據(jù)制動(dòng)踏板深度進(jìn)行設(shè)置，以保證車輛的制動(dòng)感覺。對(duì)于384V/120Ah的蓄電裝置11，其脈沖充電電流不應(yīng)超過3C，即360A。優(yōu)選地，驅(qū)動(dòng)電機(jī)9的最大再生制動(dòng)功率設(shè)置為120kW， 以平衡能量回收效能和蓄電裝置11的壽命。此外，在ABS發(fā)生作用時(shí)，取消驅(qū)動(dòng)電機(jī)9的再生制動(dòng)，以確保車輛的安全性。如上所述，本發(fā)明實(shí)施例的具有液力變矩器的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，能夠在車輛起步加速或者爬坡時(shí)提供較大的輸出轉(zhuǎn)矩，降低對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)和蓄電裝置的要求，滿足作為生產(chǎn)工具使用的重型車輛的高動(dòng)力性要求。本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，而是覆蓋在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下所進(jìn)行的所有改變和修改。這些改變和修改不應(yīng)被認(rèn)為是脫離了本發(fā)明的精神和范圍，并且所有諸如對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的修改均應(yīng)被包括在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有液力變矩器的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其包括發(fā)動(dòng)機(jī)，其包含曲軸；液力變矩器，所述液力變矩器的泵輪連接所述曲軸，所述液力變矩器的渦輪通過所述液力變矩器的閉鎖離合器連接所述泵輪；行星排，所述行星排的太陽輪連接所述渦輪；行星架離合器，所述行星排的行星架通過所述行星架離合器連接所述行星排的齒圈；行星架制動(dòng)器，其被設(shè)置成用于制動(dòng)所述行星架；以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸連接所述齒圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有液力變矩器的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述的具有液力變矩器的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器和蓄電裝置，所述蓄電裝置通過所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器連接所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有液力變矩器的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述的具有液力變矩器的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還包括混合動(dòng)力控制器，所述混合動(dòng)力控制器連接所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器、所述發(fā)動(dòng)機(jī)、所述蓄電裝置、所述閉鎖離合器、所述行星架離合器和所述行星架制動(dòng)器的控制裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有液力變矩器的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，以太陽輪為主動(dòng)件，齒圈為從動(dòng)件，當(dāng)行星架離合器接合，行星架制動(dòng)器分離時(shí)，行星排為正號(hào)機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)比為+1 ；當(dāng)行星架離合器分離，行星架制動(dòng)器接合時(shí)，行星排為負(fù)號(hào)減速機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)比為-K，其中K為行星排特征參數(shù)；以及當(dāng)行星架離合器和行星架制動(dòng)器同時(shí)接合時(shí)，行星排鎖止，可提供變速器側(cè)的駐車制動(dòng)功能。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有液力變矩器的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，在混合驅(qū)動(dòng)模式下，當(dāng)車輛駐車時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后處于怠速狀態(tài)，閉鎖離合器處于分離狀態(tài)，液力變矩器處于液力傳動(dòng)工況，行星架離合器處于接合狀態(tài)，行星架制動(dòng)器處于接合狀態(tài)，行星排處于鎖止?fàn)顟B(tài)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)處于空轉(zhuǎn)模式。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有液力變矩器的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，在混合驅(qū)動(dòng)模式下，當(dāng)車輛倒車時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)工作在某一油門開度下，閉鎖離合器處于分離狀態(tài)，液力變矩器處于液力傳動(dòng)工況，行星架離合器分離，行星架制動(dòng)器處于接合狀態(tài)， 行星排工作在負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作在反轉(zhuǎn)電動(dòng)模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過液力變矩器傳遞到行星排，反向后輸出到驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸，耦合驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)力后驅(qū)動(dòng)車輛倒退。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有液力變矩器的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，在混合驅(qū)動(dòng)模式下，當(dāng)車輛空檔時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速狀態(tài)，閉鎖離合器處于分離狀態(tài)， 液力變矩器處于液力傳動(dòng)工況，行星架離合器處于分離狀態(tài)，行星架制動(dòng)器分離，行星排處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)處于空轉(zhuǎn)模式。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有液力變矩器的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，在混合驅(qū)動(dòng)模式下，當(dāng)車輛起步時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)工作在某一油門開度下，閉鎖離合器處于分離狀態(tài)，液力變矩器處于液力傳動(dòng)工況，行星架離合器接合，行星架制動(dòng)器處于分離狀態(tài)，行星排工作在正號(hào)機(jī)構(gòu)狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作在正轉(zhuǎn)電動(dòng)模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過液力變矩器和行星排傳遞到驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸，耦合驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)力后驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有液力變矩器的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，在混合驅(qū)動(dòng)模式下，當(dāng)車輛加速到液力變矩器閉鎖點(diǎn)對(duì)應(yīng)的車速時(shí)，閉鎖離合器接合， 液力變矩器處于機(jī)械傳動(dòng)工況，行星架離合器處于接合狀態(tài)，行星架制動(dòng)器處于分離狀態(tài)， 行星排工作在正號(hào)機(jī)構(gòu)狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作在正轉(zhuǎn)電動(dòng)模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過行星排傳遞到驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸，耦合驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)力后驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有液力變矩器的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，在混合驅(qū)動(dòng)模式下，當(dāng)車輛勻速行駛時(shí)，如果液力變矩器處于機(jī)械傳動(dòng)工況，發(fā)動(dòng)機(jī)工作在某一油門開度下，行星架離合器處于接合狀態(tài)，行星架制動(dòng)器處于分離狀態(tài)，行星排工作在正號(hào)機(jī)構(gòu)狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作在正轉(zhuǎn)發(fā)電模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過行星排傳遞到驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸，耦合驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)電轉(zhuǎn)矩后驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn)；以及當(dāng)車輛勻速行駛時(shí)，如果液力變矩器處于液力傳動(dòng)工況，發(fā)動(dòng)機(jī)工作在某一油門開度下，行星架離合器處于接合狀態(tài)，行星架制動(dòng)器處于分離狀態(tài)，行星排工作在正號(hào)機(jī)構(gòu)狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)處于空轉(zhuǎn)模式，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過液力變矩器和行星排傳遞到驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸后驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有液力變矩器的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，在混合驅(qū)動(dòng)模式下，當(dāng)車輛制動(dòng)時(shí)，如果液力變矩器處于機(jī)械傳動(dòng)工況，發(fā)動(dòng)機(jī)處于減速斷油狀態(tài)，行星架離合器處于接合狀態(tài)，行星架制動(dòng)器處于分離狀態(tài)，行星排工作在正號(hào)機(jī)構(gòu)狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作在回饋發(fā)電模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)的制動(dòng)力矩通過行星排傳遞到驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸，耦合驅(qū)動(dòng)電機(jī)的再生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩后制動(dòng)車輛，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低到發(fā)動(dòng)機(jī)減速斷油轉(zhuǎn)速時(shí)，閉鎖離合器分離，液力變矩器處于液力反傳工況，發(fā)動(dòng)機(jī)恢復(fù)供油點(diǎn)火，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過行星排傳遞到驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸，耦合驅(qū)動(dòng)電機(jī)的再生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩后制動(dòng)車輛； 以及當(dāng)車輛制動(dòng)時(shí)，如果閉鎖離合器處于分離狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)處于減速斷油狀態(tài)，行星架離合器處于接合狀態(tài)，行星架制動(dòng)器處于分離狀態(tài)，行星排工作在正號(hào)機(jī)構(gòu)狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作在回饋發(fā)電模式下，液力變矩器處于液力反傳工況，發(fā)動(dòng)機(jī)的制動(dòng)力矩通過液力變矩器和行星排傳遞到驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸，耦合驅(qū)動(dòng)電機(jī)的再生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩后制動(dòng)車輛，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低到發(fā)動(dòng)機(jī)減速斷油轉(zhuǎn)速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)恢復(fù)供油點(diǎn)火，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過液力變矩器和行星排傳遞到驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸，耦合驅(qū)動(dòng)電機(jī)的再生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩后制動(dòng)車輛。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具有液力變矩器的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其包括發(fā)動(dòng)機(jī)，其包含曲軸；液力變矩器，所述液力變矩器的泵輪連接所述曲軸，所述液力變矩器的渦輪通過所述液力變矩器的閉鎖離合器連接所述泵輪；行星排，所述行星排的太陽輪連接所述渦輪；行星架離合器，所述行星排的行星架通過所述行星架離合器連接所述行星排的齒圈；行星架制動(dòng)器，其被設(shè)置成用于制動(dòng)所述行星架；以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸連接所述齒圈。該混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在車輛起步加速或者爬坡時(shí)能夠提供較大的輸出轉(zhuǎn)矩，降低對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)和蓄電裝置的要求，滿足重型車輛的高動(dòng)力性要求。
文檔編號(hào)F16H47/08GK102358159SQ20111022477
公開日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月5日
發(fā)明者夏承鋼, 孫江明, 李川 申請(qǐng)人:上海中科深江電動(dòng)車輛有限公司