專利名稱：一種并聯(lián)式混合動力驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種并聯(lián)式混合動力車輛驅(qū)動裝置，尤其是一種帶有行星齒輪及離合裝置的混合動力驅(qū)動裝置。
背景技術(shù)：
混合動力汽車等新能源汽車一般利用發(fā) 動機與電動機兩種能源轉(zhuǎn)化裝置，將汽車或柴油等能源一部分轉(zhuǎn)化成電能，另一部分用于直接驅(qū)車輛，兼顧了傳統(tǒng)燃油汽車和新型電動汽車二者的優(yōu)點，減少由于燃油引起的廢氣排放，同時可以回收制動能量，故而節(jié)能減排，對人們生活和國家經(jīng)濟發(fā)展有重要的項獻。混合動力驅(qū)動系統(tǒng)一般有串聯(lián)式、并聯(lián)式、混聯(lián)式，其中混聯(lián)式是目前普遍采用的混合動力系統(tǒng)驅(qū)動方式，混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)的布置方式綜合了串聯(lián)式布置方式和并聯(lián)式布置方式的特點，提供了根據(jù)不同工況讓油、電兩種能源分別按照串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)結(jié)合三種模式工作，從而使得混合動力系統(tǒng)可以根據(jù)不同的工況選用不同的動力驅(qū)動方式。現(xiàn)有技術(shù)中一般從拓寬發(fā)動機燃油經(jīng)濟區(qū)出發(fā)，改進現(xiàn)有混合動力裝置，使發(fā)動機更多時間在油耗經(jīng)濟區(qū)工作。中國專利CN101450607A名為“混合動力驅(qū)動系統(tǒng)及其驅(qū)動方法”的專利申請公開文本中公開了一種混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括發(fā)動機、電機、行星齒輪機構(gòu)和車輪驅(qū)動軸，所述行星齒輪機構(gòu)包括第一轉(zhuǎn)動元件、第二轉(zhuǎn)動元件和第三轉(zhuǎn)動元件，所述第一轉(zhuǎn)動元件連接到所述發(fā)動機的輸出軸，所述第二轉(zhuǎn)動元件連接到所述車輪驅(qū)動軸，所述第三轉(zhuǎn)動元件連接到所述電機的輸出軸。該系統(tǒng)還包括第一離合器，所述第一離合器布置在所述發(fā)動機的輸出軸與所述行星齒輪機構(gòu)的第一轉(zhuǎn)動元件之間；以及第二離合器，所述第二離合器布置在所述車輪驅(qū)動軸與所述行星齒輪機構(gòu)的第二轉(zhuǎn)動元件之間。這種混合動力驅(qū)動系統(tǒng)在發(fā)動機工作時，發(fā)動機能夠總是處于油耗經(jīng)濟區(qū)運行，從而能夠最大限度地降低油耗。但是,上述系統(tǒng)中，發(fā)動機一旦參加工作，根據(jù)行星齒輪三個轉(zhuǎn)動元件的傳動特征，發(fā)動機的動力只能以一個恒定的輸出比通過行星齒輪輸出，在車速變化的情況下，如果想讓發(fā)動機穩(wěn)定地工作在油耗經(jīng)濟區(qū)，只能通過電動機進行調(diào)速，需要在車輛運行的整個過程中都保持電動機參與工作。另一方面，發(fā)動機處于高效運行區(qū)(例如70_80km/h)時，不再需要電動機輔助時，發(fā)動機的動力仍需要通過行星齒輪進行傳遞，一方面用于驅(qū)動車輛，經(jīng)過行星齒輪的傳遞會產(chǎn)生能量損失，對于大部分時間處于該速度區(qū)間的大型車輛，比如城市公交車，由于這部分能量損失影響的經(jīng)濟性很重要；

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有技術(shù)中的混合動力系統(tǒng)發(fā)動機混合驅(qū)動的工作模式行星齒輪的傳遞能量損失大且很難使經(jīng)常處于低速行駛工作的車輛處于高效運行區(qū)，提供一種適用于經(jīng)常在低速運營工況下且使該類車輛處于高效運行區(qū)的混合動力系統(tǒng)。
本發(fā)明提供的混合動力系統(tǒng)，包括發(fā)電機、發(fā)動機、行星齒輪機構(gòu)和電動機依次相連，行星齒輪機構(gòu)包括齒圈、太陽輪及行星架，其中所述齒圈與所述發(fā)動機的輸出軸相連接；所述太陽輪與所述電動機轉(zhuǎn)子通過一中間軸相連接；所述行星架與車輪驅(qū)動軸相連接；儲能裝置與發(fā)電機和電動機電連接；本系統(tǒng)中還包括第一離合裝置，其設置于所述齒圈和所述行星架之間，用于實現(xiàn)所述齒圈和所述行星架的連接或者分開；和第二離合裝置，其設置于車體固定部件和所述齒圈之間，這里車體固定部件可以是行星齒輪機構(gòu)外部的殼體，以及第三離合裝置，設置于電動機轉(zhuǎn)子與車體固定件之間，這里車體固定件可以是電動機機殼。本系統(tǒng)中還包括一控制系統(tǒng)，所述發(fā)電機、電動機、第一離合裝置、所述第二離合裝置、第三離合裝置與所述控制系統(tǒng)電連接。


圖I是本發(fā)明混合動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。 其中，10是發(fā)電機，20是電動機，30是行星齒輪機構(gòu)，31是齒圈，310是齒圈延伸部，32是太陽輪，33是行星架，40是電動機，50是中間軸，51是傳動齒輪，52是車輪驅(qū)動軸，Cl是第一離合裝置，C2是第二離合裝置，C3是第三離合裝置。
具體實施例方式下面結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明提供的混合動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖進行詳細的說明。圖I所示為本發(fā)明所述混合動力系統(tǒng)，包括發(fā)電機10、發(fā)動機20、行星齒輪機構(gòu)30、電動機40和儲能裝置(未在圖中標出)，其中發(fā)動機20與發(fā)電機10相連接；行星齒輪機構(gòu)包括齒圈31，太陽輪32和行星架33，其中所述齒圈31與所述發(fā)動機20輸出軸相連接，所述太陽輪32與所述電動機40轉(zhuǎn)子通過一中間軸50相連，所述行星架33和與車輪驅(qū)動軸52相連；儲能裝置與所述發(fā)電機10和所述電動機40電連接，存儲所述發(fā)電機10和電動機40產(chǎn)生的電能，也用于為所述電動機40供電，本實施例中設置所述儲能裝置為超級電容；此外，還包括第一離合裝置Cl和第二離合裝置C2，其中，第一離合裝置Cl設置于所述齒圈31和所述行星架33之間，本實施例中所述齒圈31具有延伸部，所述延伸部的軸心與所述行星齒輪機構(gòu)30旋轉(zhuǎn)中心線位于同一直線上，所述延伸部與所述發(fā)動機20輸出軸固定連接，所述延伸部具有與所述發(fā)動機20輸出軸相互垂直且與所述行星架33 —側(cè)面平行的一延伸面310，所述第一離合裝置Cl設置在所述延伸面310與行星架33的所述側(cè)面之間；本實施例中設置所述第一離合裝置Cl為片式離合器，包括摩擦片和對偶片，二者可選擇地安裝在所述延伸面310上和所述行星架33側(cè)面上；第二離合裝置C2設置于車體固定部件A和所述齒圈31之間，所述車體固定部件A可以為設置在所述行星齒輪機構(gòu)30外部的殼體，所述第二離合裝置C2可以為鋼帶式離合器，所述鋼帶式離合器包括固定在殼體內(nèi)壁上的鋼帶和與所述鋼帶配合抱死或脫開所述齒圈31 ;此外，本混合動力系統(tǒng)還包括第三離合裝置C3，該離合裝置可以安裝在電動機轉(zhuǎn)子與車體固定部件B之間，用于鎖止電動機40轉(zhuǎn)子，所述車體固定部件可以是與車體不可相對移動的任意位置。對于上述第一離合裝置Cl，可以在齒圈31的延伸面上靠近行星架33 —側(cè)安裝外花鍵結(jié)構(gòu)，第一離合裝置Cl的摩擦片(或?qū)ε计?具有內(nèi)花鍵結(jié)構(gòu)，以嵌套式安裝在延伸面310—側(cè)，所述行星架33—側(cè)的對偶片(或摩擦片)以同樣的方式安裝于行星架33上。行星架33或齒圈31中一側(cè)連接于車輛液壓系統(tǒng)，通過液壓系統(tǒng)推動齒圈31或行星架33，使第一離合裝置Cl的摩擦片和對偶片的接合或者分開。為了使動力更好地傳遞給車輪驅(qū)動軸52用以驅(qū)動車輛，本實施例中行星架33與車輪驅(qū)動軸52之間通過一傳動齒輪51相連接。作為本發(fā)明的另一個實施例，所述第二離合裝置C2也可以是多片式離合器，所述多片濕式離合器包括摩擦片和對偶片，二者可選擇地分別安裝在齒圈外側(cè)和所述殼體上。本發(fā)明第三離合裝置C3可以使電動機40轉(zhuǎn)子鎖死，可以安裝在電動機40轉(zhuǎn)子或轉(zhuǎn)子軸與車體固定部件B之間，其中車體固定部件B是指與車體不可相對移動的固定件，如電動機40機殼。第三離合裝置C3也可以是多片式離合器，包括摩擦片和對偶片，二者可互換地分別以花鍵嵌套的方式安裝在電動機40機殼和轉(zhuǎn)子軸上。
作為本發(fā)明的另一個實施例，所述儲能裝置可以是動力電池。進一步，在上述實施例的基礎上，還包括一控制系統(tǒng)，所述發(fā)電機10、所述電動機40、所述第一離合裝置Cl和所述第二離合裝置C2以及第三離合裝置C3與所述控制系統(tǒng)電連接，即通過控制系統(tǒng)方便地控制上述部件的工作狀態(tài)。本實施例中所述混合動力驅(qū)動系統(tǒng)具有如下四種工作方式一、純電動驅(qū)動模式發(fā)動機20不啟動，第一離合裝置Cl處于脫開狀態(tài)，第二離合裝置C2處于接合狀態(tài)，第三離合裝置C3處于脫開狀態(tài)，由儲能裝置向電動機40供電，控制系統(tǒng)控制電動機40轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動通過中間軸50傳遞給行星齒輪機構(gòu)的太陽輪32，太陽輪32的轉(zhuǎn)動帶動行星架33的轉(zhuǎn)動，從而通過傳動齒輪51帶動車輪驅(qū)動軸52的轉(zhuǎn)動，進而驅(qū)動車輪?？梢愿鶕?jù)工況需要調(diào)整電動機40的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。由于齒圈31與機殼處于接合狀態(tài)，齒圈21固定，電動機40的轉(zhuǎn)速以一定的傳動比通過行星齒輪機構(gòu)輸出，由電動機40單獨驅(qū)動車輛行駛。為了最大限度的發(fā)揮本系統(tǒng)的優(yōu)勢，可以合理設計行星齒輪的尺寸，使電動機以高的升速比輸出，這樣做有利于減小電機體積，節(jié)省車內(nèi)空間。二、發(fā)動機驅(qū)動模式一發(fā)動機20啟動，第一離合裝置Cl處于脫開狀態(tài)，第二離合裝置C2處于脫開狀態(tài)，第三離合裝置C3處于接合狀態(tài)，發(fā)動機20通過齒圈31輸出動力，動力經(jīng)行星架33傳遞后傳給中間軸50，車輪驅(qū)動軸50旋轉(zhuǎn)，進而驅(qū)動車輛。此時與太陽輪32相連的電動機40固定，即太陽輪32固定不動，發(fā)動機20經(jīng)過行星齒輪以固定的減速比輸出。三、發(fā)動機驅(qū)動模式二 發(fā)動機20啟動后，第一離合裝置Cl處于閉合狀態(tài)，第二離合裝置C2處于脫開狀態(tài)，第三離合裝置C3處于接合狀態(tài)，發(fā)動機20通過齒圈31輸出動力，由于齒圈31與行星架33連為一體結(jié)構(gòu)，發(fā)動機動力以I :1向車輪驅(qū)動軸輸出。此時與太陽輪32相連的電動機40轉(zhuǎn)子鎖死，太陽輪固定不動，無能量損失。上述實施例中所述混合動力驅(qū)動系統(tǒng)工作過程如下首先，車輛起步、低速(小于第一預定車速)時，第一離合器Cl處于脫開狀態(tài)，第二離合器C2處于接合狀態(tài)，第三離合裝置C3處于脫開狀態(tài)，由儲能裝置給電動機40供電，由電動機40單獨驅(qū)動車輛起步和低速行駛，車輛處于純電動模式。純電動模式也適用于路況不好情況下的低速行駛和爬坡等工況。
當車速高于第一預定車速時，啟動發(fā)電機10，打開第二離合裝置C2，由發(fā)電機10帶動發(fā)動機20啟動，同時調(diào)節(jié)電動機40的轉(zhuǎn)速，使電動機40與發(fā)動機20耦合轉(zhuǎn)速與車速相適應，使車速平穩(wěn)過渡平穩(wěn)。逐漸降低電動機20的轉(zhuǎn)速，當電動機轉(zhuǎn)速20接近O時，接合第三離合裝置C3，發(fā)動機20通過行星齒輪機構(gòu)30以固定減速比降速輸出，可以根據(jù)工況調(diào)節(jié)發(fā)電機10工作狀態(tài)(發(fā)電或者不發(fā)電)，消耗發(fā)動機20過剩能量，使發(fā)動機20更多的時間工作在燃油高效區(qū)。驅(qū)動系統(tǒng)工作在發(fā)動機驅(qū)動模式一。當車速需要進一步提高，高于第二預定車速時，發(fā)動機20通過行星齒輪機構(gòu)30降速輸出不能滿足工況需求，繼續(xù)使用混合模式即將使其脫離燃油高效區(qū)，由使車輛進入發(fā)動機直接驅(qū)動模式閉合第一離合裝置Cl，并使第二離合裝置C2保持脫開，發(fā)動機20帶動齒圈31與行星架33同步旋轉(zhuǎn)帶動車輪驅(qū)動軸52，即發(fā)動機傳動比為I :1，發(fā)動機20的輸出能量全部用來驅(qū)動車輪，由于此時不需要電動機40調(diào)速，故接合第三離合裝置C3，使電 動機40轉(zhuǎn)子鎖止，即太陽輪32鎖止，以減小動能損失。此時，車輛進入發(fā)動機直驅(qū)模式，即由發(fā)動機10直接驅(qū)動車輛前進。
權(quán)利要求
1.一種并聯(lián)式混合動力驅(qū)動裝置，包括發(fā)電機(10)，發(fā)動機(20)，行星齒輪構(gòu)件(30)，電動機(40 )，儲能裝置，所述發(fā)電機(10 )、發(fā)動機(20 )、行星齒輪機構(gòu)(30 )、電動機(40 )依次相連，其中，所述行星齒輪機構(gòu)包括齒圈(31)、與齒圈內(nèi)嚙合的多個行星齒輪、連接多個行星齒輪的行星架(33)以及與多個行星齒輪嚙合的太陽輪(32)。所述發(fā)動機(20)輸出軸與所述齒圈(31)相連，所述太陽輪(32)通過一中間軸(50)與所述電動機(40)轉(zhuǎn)子軸相連，所述行星架(33)與所述動力驅(qū)動軸(52)相連，其特征在于還包括 第一離合裝置(Cl)，設置于所述齒圈(31)與所述行星架(33)之間，所述齒圈(31)通過所述第一離合裝置(Cl)與所述行星架(33)連接或者分開；和 第二離合裝置(C2 )，設置于所述齒圈(31)與車體固定部件(A )之間，所述齒圈(31)與車體通過所述第二離合裝置(C2)固定或者分離；和 第三離合裝置(C3)，設置于所述電動機(40)轉(zhuǎn)子與車體固定部件(B)之間，電動機(40)轉(zhuǎn)子可以通過第三離合裝置(C3)與車體固定或者分開。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的并聯(lián)式混合動力驅(qū)動裝置，其特征在于，所述行星架(33)通過一傳動齒輪(51)與所述動力驅(qū)動軸(52)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的并聯(lián)式混合動力驅(qū)動裝置，其特征在于，所述齒圈(31)具有延伸部，所述延伸部具有一與所述行星齒輪機構(gòu)旋轉(zhuǎn)中心線垂直的延伸面(310)，所述第一離合裝置(Cl)設置于所述延伸面(210)與所述行星架(33)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的并聯(lián)式混合動力驅(qū)動裝置，其特征在于，所述第一離合裝置(Cl)為多片式離合器，包括摩擦片和對偶片，可選擇地安裝在所述延伸面(310)—側(cè)和所述行星架(33) —側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的并聯(lián)式混合動力驅(qū)動裝置，其特征在于，所述第一離合裝置(Cl)與一液壓裝置相連，由所述液壓裝置控制所述離合裝置(Cl)的分開或者接合。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的并聯(lián)式混合動力驅(qū)動裝置，其特征在于，所述車體固定部件(A)為行星齒輪機構(gòu)外部的殼體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的并聯(lián)式混合動力驅(qū)動裝置，其特征在于，所述第二離合裝置(C2)是鋼帶式離合器，所述鋼帶式離合器包括安裝在所述殼體內(nèi)壁上的鋼帶和與所述鋼帶配合抱死或脫開的所述齒圈(31)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的并聯(lián)式混合動力驅(qū)動裝置，其特征在于，所述第二離合裝置(C2)是多片式離合裝置，包括摩擦片和對耦片，所述摩擦片和對偶片可選擇地分別安裝在所述殼體內(nèi)部和所述齒圈上。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的并聯(lián)式混合動力驅(qū)動裝置，其特征在于，所述車體固定部件(B)是電動機(40)的機殼。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的并聯(lián)式混合動力驅(qū)動裝置，其特征在于，所述第三離合裝置(C3)是多片式離合裝置，包括摩擦片和對耦片，所述摩擦片和對偶片可選擇地分別安裝在所述電動機(40)機殼內(nèi)部和所述電動機(40)轉(zhuǎn)子軸上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種并聯(lián)式混合動力驅(qū)動裝置，包括發(fā)電機、發(fā)動機、行星齒輪機構(gòu)、電動機依次連接，其中發(fā)動機輸出軸與齒圈相連，電動機輸出軸與太陽輪相連，行星架與車輪驅(qū)動軸相連，其特征在于還包括能夠接合齒圈和行星架的第一離合器、能夠使齒圈鎖止的第二離合器以及能夠使電動機轉(zhuǎn)子鎖止的第三離合器。該混合動力驅(qū)動裝置通過離合器和行星齒輪機構(gòu)的配合，使發(fā)動機具有兩檔輸出，能夠?qū)崿F(xiàn)混合動力發(fā)動機直驅(qū)模式，減少能量轉(zhuǎn)化和傳遞過程中的損失，達到節(jié)能減排的目的。
文檔編號B60K6/365GK102826002SQ201210328500
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月7日
發(fā)明者高小二, 靜占國 申請人:天津市松正電動汽車技術(shù)股份有限公司