專利名稱：混合動力車驅動系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種混合動力車驅動系統(tǒng)。
背景技術：
混合動力車同時采用兩種不同的動力源，根據(jù)動力系統(tǒng)的連接方式不 同，主要可以分為三種結構形式，即串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)。
在現(xiàn)有技術中，上述三種結構形式的混合動力車已經(jīng)在大量的專利文獻
中公開，例如USP 6,209,672以及審査員在審批該專利過程中所引用的專利 文獻(顯示于該專利的扉頁中)。
在USP 6,209,672公開的混合動力車中，包括發(fā)動機、離合器、啟動電 機(第一電機)、牽引電機(第二電機)、電池組和控制器。發(fā)動機與啟動電 機機械連接。發(fā)動機和啟動電機的組合與牽引電機和驅動輪之間通過離合器 機械連接。牽引電機與驅動輪永久連接。啟動電機和牽引電機分別電連接到 電池組。控制器能夠接收車輛工作參數(shù)并提供相應的控制信號。
在車輛低速行駛時，電池組為牽引電機供電，使牽引電機作為電動機使 用直接驅動車輛行駛。當電池組電量不足時，啟動電機拖動發(fā)動機啟動，然 后由發(fā)動機驅動啟動電機發(fā)電以將電能提供給電池組和牽引電機，此時離合 器分離，發(fā)動機轉速與車速無關。
當車輛需要以高速行駛時，啟動電機拖動發(fā)動機啟動，當發(fā)動機轉速達 到車輛行駛速度時，離合器接合，由發(fā)動機驅動車輛行駛。當車速達到巡航 速度時，牽引電機停止，車輛完全由發(fā)動機驅動行駛。
當車輛需要加速或者爬坡時，可以同時啟動啟動電機和/或牽引電機， 為發(fā)動機提供行車助力。當車輛減速或者下坡時，可以通過電機回收車輛的動能而為電池組充電。
在USP 6,209,672中，因為電機具有自調速和正反轉的性能，所以為了 減輕整車重量和簡化結構，省略了傳統(tǒng)車輛中通常具有的可變速比變速器。 但在其它一些混合動力車中，考慮到電機的特性，通常會在電機的輸出端設 置傳統(tǒng)的可變速比變速器或者定速比減速器。
在USP 6,209,672中，車輛的不同行車模式需要通過控制器根據(jù)行車參 數(shù)進行控制，控制方式相對比較復雜。因此，需要一種改進的混合動力車。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種改進的混合動力車，該混合動力車的結構更加 緊湊，并且控制相對簡便。
本發(fā)明提供的混合動力車驅動系統(tǒng)，包括發(fā)動機，與發(fā)動機機械連接的 第一電機，通過第一離合器與第一電機連接的第二電機，連接于第二電機輸 出端的差速器，以及電連接到第一電機和第二電機的電池組，其中所述第一 離合器為超越離合器。
由于第一電機和第二電機之間的第一離合器為超越離合器，所以車輛可 以由第二電機單獨驅動，或者由發(fā)動機和/或第一電機與第二電機共同驅動， 而不需要對超越離合器進行控制，因此簡化了操作。此外，因為超越離合器 的體積相對較小，因此使得混合動力車的結構更加緊湊。


圖1是本發(fā)明的混合動力車驅動系統(tǒng)的第一種實施例的結構示意圖； 圖2是本發(fā)明的混合動力車驅動系統(tǒng)的第二種實施例的結構示意圖； 圖3是本發(fā)明的混合動力車驅動系統(tǒng)的第三種實施例的結構示意圖；圖4是本發(fā)明的超越離合器的結構示意圖，其中(a)是側剖視圖，(b) 是正剖視圖。
具體實施例方式
下面參照附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行詳細描述。 圖1是本發(fā)明的混合動力車驅動系統(tǒng)的第一種實施例的結構示意圖。 如圖1所示，混合動力車驅動系統(tǒng)包括發(fā)動機1，與發(fā)動機1機械連接 的第一電機2，通過第一離合器3與第一電機1連接的第二電機4，連接于 第二電機4輸出端的差速器6，以及電連接到第一電機2和第二電機4的電 池組5，其中所述第一離合器3為超越離合器。
超越離合器通常包括外環(huán)、星輪和位于外環(huán)和星輪之間的空間內(nèi)的滾 子，該滾子能夠在空間內(nèi)的楔緊位置與自由位置之間活動。外環(huán)和星輪分別 連接主、從傳動軸。在所述楔緊位置，外環(huán)和星輪通過滾子聯(lián)動，超越離合 器處于接合狀態(tài)；在所述自由位置，外環(huán)和星輪可相對自由轉動，超越離合 器處于分離狀態(tài)。
超越離合器在大多數(shù)工程機械的驅動系統(tǒng)中起重要的開關作用，當由于 某種原因造成主、從傳動軸的轉速不同或改變時，滾子將從自由位置移動到 楔緊位置或者從楔緊位置移動到自由位置，從而超越離合器將自動地接合或 者分離，使得主、從傳動軸能夠及時接通或者脫開，從而保證整個系統(tǒng)的正 常運轉及安全。超越離合器的工作原理是依靠其單向鎖定原理來發(fā)揮固定或 連接作用，連接或固定是單方向性的。目前在自動變速器中使用較多的超越 離合器主要有滾柱式超越離合器和楔塊式超越離合器。
另外，在黃華星等人公開的《液力變扭器中超越離合器的應用及發(fā)展》 (黃華星等人在2002年History of Mechanical Technology(3)—Proceedings of the Third China-Japan International Conference on History of MechanicalTechnology上的學術講稿) 一文中，還公開了一種鏈環(huán)式超越離合器，該超 越離合器屬于摩擦式超越離合器，其最大的特點是工作表面為低副接觸，而 其它摩擦式超越離合器則都是以高副作為工作表面，如使用最為廣泛的滾柱 式超越離合器和楔塊式超越離合器。正因為如此，鏈環(huán)式超越離合器較其它 離合器表現(xiàn)出更好的性能，如使用壽命長、承載能力強、超越性能好、成本 低廉等。
另外，在CN 2486385 Y中也公開了一種新型電動車超越離合器，包括 行星輪架和襯套，在行星輪架和襯套之間配合有單向軸承。
所有的這些超越離合器以及現(xiàn)有技術中的其它合適的超越離合器都可 以作為本發(fā)明的超越離合器3進行使用，例如包括但不限于滾柱式超越離合 器、楔塊式超越離合器或者鏈環(huán)式超越離合器。
在該第一實施例中，通過在第一電機2和第二電機4之間使用超越離合 器3，可以在車輛的多種驅動模式之間自動實現(xiàn)轉換，而不需要使用控制裝 置來控制離合器的離合。根據(jù)超越離合器3的鎖定方向，第一電機2可以連 接超越離合器3的星輪，第二電機4則可以連接超越離合器3的外環(huán)。
所述差速器6可以機械連接到所述超越離合器3上，或者第二電機4上， 或者二者之間，例如二者之間的聯(lián)接器上。
具體而言，在車輛起步或低速行駛時，由第二電機(主電機)4通過電 池組5供電而單獨驅動車輛行駛，此時由于超越離合器3另一側的第一電機 (發(fā)電機)2的轉速為零，即星輪的轉速遠小于外環(huán)的轉速，所以超越離合 器3處于分離狀態(tài)。
當車輛高速行駛時，需要啟動發(fā)動機l來驅動車輛行駛。在此過程中， 首先由電池組5為第一電機2供電，使第一電機2拖動發(fā)動機1啟動。當發(fā) 動機1啟動之后并達到第二電機4的轉速時，即星輪的轉速等于外環(huán)的轉速 時，滾子將會從自由位置移動到楔緊位置，從而超越離合器3自動接合，從而由發(fā)動機1和第二電機4一起驅動車輛行駛。此時，第一電機2可以作為
發(fā)電機使用，接收發(fā)動機l的部分動力進行發(fā)電并將電能儲存到電池組5中； 或者作為電動機使用，與發(fā)動機1和第二電機4一起驅動車輛行駛；或者既 不發(fā)電也不電動，僅僅作為一個慣量。第一電機2的各種工作狀態(tài)根據(jù)電池
組5的電量以及行車載荷等因素而定。
在上述第一實施例中，本領域技術人員將會注意到，當?shù)诙姍C4單獨 驅動車輛行駛時，如果電池組5中的電量不足而需要由發(fā)動機1驅動第一電 機2發(fā)電時，超越離合器3的星輪轉速可能會達到外環(huán)的轉速，超越離合器 3接合，從而實現(xiàn)了并不需要的發(fā)動機l助力模式。此外，當?shù)诙姍C4反 轉時，例如在車輛倒車時，則超越離合器3也可能會從分離狀態(tài)自動切換到 接合狀態(tài)，由此會造成對第一電機2和/或發(fā)動機l的反向拖動，從而影響正 常操作。
因此，為了解決上述問題，進一步完善上述第一種實施例，需要對本發(fā) 明的結構作進一步改進。具體而言，可以通過提供一種改進的超越離合器來 解決上述問題。
如圖4所示，本發(fā)明提供了一種改進的超越離合器3。該超越離合器3 可以包括外環(huán)31、滾子32、星輪33和限位爪34，在外環(huán)31的內(nèi)表面與星 輪33的外表面之間具有空間，滾子32可以在該空間內(nèi)的楔緊位置與自由位 置之間相對移動，所述限位爪34可軸向移動到該空間內(nèi)而將滾子32保持在 所述自由位置。也就是說，在改進的超越離合器3中，主要是增加了限位爪 34，通過該限位爪34可以選擇性地將滾子32保持在自由位置，從而即使星 輪33的轉速n,達到外環(huán)31的轉速n2，超越離合器3也將處在分離狀態(tài)， 從而可以容易地解決上述問題，防止超越離合器3不必要地從分離狀態(tài)切換 到接合狀態(tài)。
所述第一電機2可以機械連接所述星輪33，所述第二電機4則可以機械連接所述外環(huán)31。所述限位爪34可以通過花鍵或其它方式軸向滑動地連接 在星輪33上。限位爪34的軸向滑動可以通過任何公知的手段來實現(xiàn)，例如 可以通過撥叉35進行移動。所述撥叉35類似于傳統(tǒng)變速器中使用的同步器 撥叉，在此不再詳述。
在這種實施例中，在第二電機4驅動車輛行駛過程中，如果需要發(fā)動機 1驅動第一電機2進行發(fā)電，則可以通過撥叉35將限位爪34向星輪33與外 環(huán)31之間的空間內(nèi)移動，從而將滾子32保持在自由位置。由此，即使星輪 33的轉速ni達到外環(huán)31的轉速n2，滾子33也不會從自由位置移動到楔緊 位置，從而超越離合器3仍然處于分離狀態(tài)，不會影響正常操作。在第二電 機4反轉時，情況與上述相同，不會影響到系統(tǒng)的正常操作。
圖2是本發(fā)明的混合動力車驅動系統(tǒng)的第二種實施例的結構示意圖。下 面參照圖2對第二種實施例進行描述。
如圖2所示，本發(fā)明的混合動力車驅動系統(tǒng)還可以包括連接在發(fā)動機1 與第一電機2之間的第二離合器7。該第二離合器7可以使用現(xiàn)有技術中的 任何合適的普通離合器，優(yōu)選使用電控離合器，以便于實現(xiàn)自動控制。
在此實施例中，由于在發(fā)動機1和第一電機2之間設置了第二離合器7， 因此車輛的驅動模式或者系統(tǒng)的工作模式更加豐富。例如，當需要由電池組 5同時為第一電機2和第二電機4供電，是這兩個電機共同驅動車輛行駛時， 為了避免第一電機2對發(fā)動機1造成拖動，可以使第二離合器7分離?；蛘?， 當車輛減速或者下坡過程中，需要由第一電機2通過車輛動能發(fā)電時，也可 以控制第二離合器7分離，從而避免對發(fā)動機1造成拖動。
圖3是本發(fā)明的混合動力車驅動系統(tǒng)的第三種實施例的結構示意圖。下 面參照圖3對該第三種實施例進行描述。
如圖3所示，本發(fā)明的混合動力車驅動系統(tǒng)還可以包括機械連接在差速 器6動力輸入端的可變速比變速器或者定速比減速器8。通過該變速器或者減速器8，可以更加靈活地控制車輛行駛。例如在由第一電機2和/或第二電 機4驅動車輛行駛時，通過設置定速比減速器8，可以實現(xiàn)電機的減速增扭， 從而提高電機的工作效率。在由發(fā)動機l驅動車輛行駛時，通過設置可變速 比變速器，可以實現(xiàn)傳統(tǒng)車輛中所具有的各種擋位，使車輛行駛更加靈活。
此外，作為一種優(yōu)選的實施例，可以將超越離合器3設置到可變速比變 速器或者定速比減速器8的殼體內(nèi)，從而使得結構更加緊湊。
另外，關于本發(fā)明中所使用的電池組5，其可以使用現(xiàn)有技術中任何合 適的電池組，例如背景技術部分所引用的所有現(xiàn)有技術中公開的電池組。關 于本文中提及的差速器6，其可以使用現(xiàn)有技術中任何合適的差速器，該差 速器可以包含或者具有減速器。另外，關于差速器6與第二電機4之間的機 械連接，其可以通過任何合適的方式，例如一般的傳動裝置如齒輪傳動、鏈 傳動、皮帶傳動等等。差速器6本身的結構及其連接關系如通過半軸連接到 驅動車輪等都可以使用本領域技術人員所熟知的現(xiàn)有技術，在此不再對其作 詳細描述。
此外，作為一種優(yōu)選實施例，所述電池組5可以具有外充電口，由外部 電源如市電充電，或者優(yōu)選由充電站充電。因此，在充電站如同現(xiàn)有的加油 站被大量投入使用的情況下，電池組5可以方便地通過外充電口在充電站進 行充電，就像傳統(tǒng)車輛在加油站加油那樣。
在上文中通過一些實施例對本發(fā)明的混合動力車驅動系統(tǒng)進行了具體 描述。但需要注意的是，這些實施例都是描述性的而非限制性的。此外，上 述各個實施例中的具體特征可以在可能的情況下進行任意的組合。
權利要求
1、一種混合動力車驅動系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括發(fā)動機(1)，與發(fā)動機(1)機械連接的第一電機(2)，通過第一離合器(3)與第一電機(1)連接的第二電機(4)，連接于第二電機(4)輸出端的差速器(6)，以及電連接到第一電機(2)和第二電機(4)的電池組(5)，其特征在于所述第一離合器(3)為超越離合器。
2、 根據(jù)權利要求1所述的混合動力車驅動系統(tǒng)，其特征在于所述差 速器(6)機械連接到所述超越離合器(3)、第二電機(4)或二者之間。
3、 根據(jù)權利要求1所述的混合動力車驅動系統(tǒng)，其特征在于所述超 越離合器(3)包括外環(huán)(31)、滾子(32)、星輪(33)和限位爪(34)，在 外環(huán)(31)的內(nèi)表面與星輪(33)的外表面之間具有空間，滾子(32)在該 空間內(nèi)的楔緊位置與自由位置之間可移動，所述限位爪(34)可軸向移動到 該空間內(nèi)而將滾子(32)保持在所述自由位置，所述第一電機(2)機械連 接到所述星輪(33)，所述第二電機(4)機械連接到所述外環(huán)(31)。
4、 根據(jù)權利要求3所述的混合動力車驅動系統(tǒng)，其特征在于所述限 位爪(34)可軸向滑動地設置在所述星輪(33)上。
5、 根據(jù)權利要求1所述的混合動力車驅動系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng) 還包括連接在發(fā)動機(1)與第一電機(2)之間的第二離合器(7)。
6、 根據(jù)權利要求5所述的混合動力車驅動系統(tǒng)，其特征在于所述第 二離合器(7)為電控離合器。
7、 根據(jù)上述權利要求中任意一項所述的混合動力車驅動系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)還包括機械連接在差速器(6)動力輸入端的可變速比變速器 或者定速比減速器(8)。
8、 根據(jù)權利要求7所述的混合動力車驅動系統(tǒng)，其特征在于所述超 越離合器(3)位于可變速比變速器或者定速比減速器(8)的殼體內(nèi)。
9、 根據(jù)權利要求1所述的混合動力車驅動系統(tǒng)，其特征在于所述電池組(5)具有外充電口。
全文摘要
本發(fā)明提供一種混合動力車驅動系統(tǒng)，包括發(fā)動機(1)，與發(fā)動機(1)機械連接的第一電機(2)，通過第一離合器(3)與第一電機(1)連接的第二電機(4)，連接于第二電機(4)輸出端的差速器(6)，以及電連接到第一電機(2)和第二電機(4)的電池組(5)，所述第一離合器(3)為超越離合器。由于第一離合器(3)為超越離合器，所以車輛可以由第二電機(4)單獨驅動，或者由發(fā)動機(1)和/或第一電機(2)與第二電機(4)共同驅動，而不需要對超越離合器進行控制，因此簡化了操作。此外，因為超越離合器的體積相對較小，因此使得混合動力車的結構更加緊湊。
文檔編號B60K6/00GK101314325SQ20071010608
公開日2008年12月3日 申請日期2007年5月31日 優(yōu)先權日2007年5月31日
發(fā)明者毅 任, 張麗君, 牛茹茹, 王傳福, 田雨生, 羅紅斌, 偉 陳 申請人:比亞迪股份有限公司