專利名稱：一種增程式電動汽車動力系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種增程式電動汽車，特別涉及具有內(nèi)燃機和兩個電動機并能進行內(nèi)燃機和電動機并聯(lián)驅(qū)動的增程式電動汽車動力系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在節(jié)能和環(huán)保成為汽車行業(yè)發(fā)展主題的今天，混合動力汽車已經(jīng)成為各國汽車廠商重點研究的對象?；旌蟿恿ζ?Hybrid Electrical Vehicle,簡稱HEV)是指同時裝備兩種動力來源一熱動力源(由傳統(tǒng)的汽油機或者柴油機產(chǎn)生)與電動力源(動力電池與電動機)的汽車。混合動力汽車不需要外接充電，是以發(fā)動機為主要動力源的電動汽車，通過發(fā)動機怠速停機、制動能量回收、低速純電動行駛、行車發(fā)電、行車助力以及發(fā)動機單獨驅(qū)動等混合動力功能，使得發(fā)動機可以按照整車的實際運行工況靈活調(diào)控，保持在綜合性能最佳的區(qū)域內(nèi)工作，從而降低油耗與排放。 與混合動力汽車相比，純電動汽車(Battery Electric vehicle,簡稱BEV)完全依靠電電動機驅(qū)動車輛，其能量源來自電網(wǎng)，實現(xiàn)了零排放，能效高，噪音小。但是受目前動力電池技術(shù)水平限制，其能量密度還不能滿足車用需求，整車?yán)m(xù)駛里程有限，不能滿足用戶日常使用要求。為了延長純電動汽車的續(xù)駛里程，人們在電動車動力系統(tǒng)中增加了一個高效率內(nèi)燃機，當(dāng)動力電池電壓降低時，它可以驅(qū)動發(fā)電機提供動力，以此達到延長續(xù)駛里程的目的。這類電動車被稱為增程式電動汽車(Range-extended Electric Vehicle,簡稱REEV)。根據(jù)動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，目前存在的增程式電動汽車可以分為串聯(lián)增程式電動汽車和混聯(lián)增程式電動汽車。串聯(lián)增程式電動汽車在成本增加(與傳統(tǒng)車比較)方面優(yōu)勢較大，在電量保持階段下動力性很難滿足車輛性能要求，高速行駛?cè)加徒?jīng)濟性也較差?；炻?lián)增程式電動汽車在電量保持階段下動力性和油耗均優(yōu)于串聯(lián)增程式電動汽車，但動力系統(tǒng)復(fù)雜、成本較聞;
(O由于傳統(tǒng)車(或混合動力汽車)的內(nèi)燃機需要工作在低速擋以滿 足加速需求，其負(fù)荷率低且負(fù)荷與轉(zhuǎn)速變化快，影響整車經(jīng)濟性；
(2)在現(xiàn)有的混合動力構(gòu)型中，電機主要用來調(diào)節(jié)內(nèi)燃機的工作區(qū)域，從而使內(nèi)燃機盡量在最優(yōu)經(jīng)濟區(qū)間工作，驅(qū)動車輛需要的動力還是主要由內(nèi)燃機提供，因此內(nèi)燃機的功率很大，影響整車經(jīng)濟性和排放性；
(3)在現(xiàn)有的混合動力構(gòu)型中，第一電動機形式一般有兩種，BSG(Belt StarterGenerator)和ISG (Integrated Starter Generator),它們通常與內(nèi)燃機直接相連，內(nèi)燃機工作時會一直帶動它們轉(zhuǎn)動，這不僅會產(chǎn)生機械摩擦損失，還會產(chǎn)生電磁損失，影響整車經(jīng)濟性；
(4)雖然純電動汽車能夠?qū)崿F(xiàn)零耗油量和零排放，但是由于動力電池的體積和能量密度的限制，其續(xù)駛里程非常有限；
(5)串聯(lián)增程式電動汽車，在增程模式下，存在能量二次轉(zhuǎn)換損失，燃油經(jīng)濟性低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種增程式電動汽車動力系統(tǒng)，其采用一個小功率等級的內(nèi)燃機和一個大功率等級的第二電動機。在內(nèi)燃機驅(qū)動時防止帶動第一電動機旋轉(zhuǎn)，減少了第一電動機的摩擦與電磁損失。通過變速齒輪機構(gòu)為第二電動機提供一個更大的速比，充分發(fā)揮電機通過高速實現(xiàn)大功率的特點，整車動力性需求由第二電動機滿足，降低了內(nèi)燃機的功率，提高了內(nèi)燃機的負(fù)荷率，改善了整車燃油經(jīng)濟性和排放性。在動力電池電量不足時，低速時串聯(lián)驅(qū)動車輛，由內(nèi)燃機驅(qū)動第一電動機給動力電池充電，維持電量平衡；高速時并聯(lián)驅(qū)動車輛，能量傳遞效率高，在保證車輛動力性的基礎(chǔ)上，進一步延長了車輛的續(xù)駛里程。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種增程式電動汽車動力系統(tǒng)，由內(nèi)燃機、第一電動機、第二電動機、雙離合傳動裝置和一套變速齒輪機構(gòu)組成，其中變速齒輪機構(gòu)由第一傳動齒輪和第二傳動齒輪組成；其特征在于內(nèi)燃機的曲軸與雙離合傳動裝置的殼體連接，雙離合傳動裝置的第一離合器通過傳動軸與第一傳動齒輪連接，第二離合器與第一 電動機轉(zhuǎn)子連接，第二電動機轉(zhuǎn)子與第二傳動齒輪連接，通過變速齒輪機構(gòu)增大第二電動機的轉(zhuǎn)矩，可以滿足車輛最大爬坡度要求。所述的內(nèi)燃機用來滿足車輛高速勻速行駛的驅(qū)動功率與電動附件消耗功率的需求。所述的第一電動機的功率用來起動內(nèi)燃機，并滿足動力電池SOC平衡和電動附件電能需求。所述的第二電動機功率由整車動力性決定，通過變速齒輪機構(gòu)增大轉(zhuǎn)矩，第二電動機可以滿足最大爬坡度要求。所述的內(nèi)燃機通過第一傳動齒輪輸出動力，第二電動機通過變速齒輪機構(gòu)輸出動力。所述的第一離合器結(jié)合，內(nèi)燃機與第二電動機之間進行動力傳遞，第一離合器分離，內(nèi)燃機與第二電動機之間動力傳遞斷開；所述的第二離合器結(jié)合，內(nèi)燃機與第一電動機之間進行動力傳遞，第二離合器分離，內(nèi)燃機與第一電動機之間動力傳遞斷開，也可取消第二離合器，第一電動機與雙離合傳動裝置的殼體成剛性連接。所述的動力系統(tǒng)包括以下工作模式
a)在起動內(nèi)燃機時，第一離合器分離，第二離合器結(jié)合，由第一電動機起動內(nèi)燃機；
b)在車輛起步時，分離第一離合器，斷開內(nèi)燃機與第二電動機之間動力傳遞，第二電動機單獨正向驅(qū)動；
c)在車輛低速行駛或內(nèi)燃機效率較低時，第一離合器分離，第二電動機單獨驅(qū)動車輛。根據(jù)動力電池剩余電量，可結(jié)合第二離合器，由內(nèi)燃機驅(qū)動第一電動機發(fā)電，實現(xiàn)動力系統(tǒng)以串聯(lián)模式工作；
d)在車輛急加速行駛時，第一離合器結(jié)合，第二離合器分離，內(nèi)燃機和第二電動機同時驅(qū)動車輛，動力系統(tǒng)以并聯(lián)模式工作；
e)在車輛勻速行駛且內(nèi)燃機效率較高時，第一離合器結(jié)合，由內(nèi)燃機驅(qū)動車輛。根據(jù)動力電池剩余電量可結(jié)合第二離合器，由內(nèi)燃機驅(qū)動第一電動機發(fā)電，實現(xiàn)動力電池能量平衡；也可分離第二離合器，第一電動機停止工作，減少第一電動機的摩擦與電磁損失；
f)在車輛減速行駛或進行制動時，第一離合器和第二離合器分離，斷開內(nèi)燃機與第二電動機之間動力傳遞，第二電動機給動力電池充電；
g)在車輛倒車行駛時，第一離合器和第二離合器分離，斷開內(nèi)燃機與第二電動機之間動力傳遞，第二電動機單獨工作，反向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動車輛。所述的內(nèi)燃機、雙離合傳動裝置和第一電動機可以取消，動力系統(tǒng)一直在純電動模式下工作即為一種純電動汽車動力系統(tǒng)。
本發(fā)明的積極效果是采用變速齒輪機構(gòu)，降低車輛對第二電動機扭矩需求，減小第二電動機體積；第一電動機、第二電動機、變速齒輪機構(gòu)集成化設(shè)計，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加緊湊，實現(xiàn)動力系統(tǒng)的輕量化；相比同級別混合動力汽車，內(nèi)燃機功率小，提高了車輛行駛時內(nèi)燃機的負(fù)荷率；雙離合傳動裝置的第二離合器分離時，防止內(nèi)燃機驅(qū)動時帶動第一電動機旋轉(zhuǎn)，減少了第一電動機的摩擦損失和電磁損失，從而提高了整車的燃油經(jīng)濟性；取消第二離合器時，動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加緊湊，可降低整車成本。車輛低速行駛時，動力系統(tǒng)可以是純電動或串聯(lián)模式工作；車輛高速行駛時，動力系統(tǒng)可以是純電動模式工作，也可結(jié)合第一離合器，使發(fā)動機參與車輛驅(qū)動，此時動力系統(tǒng)能量傳遞效率高，在保證整車動力性的基礎(chǔ)上，可進一步延長車輛的續(xù)駛里程?；诒景l(fā)明的動力系統(tǒng)，可以取消內(nèi)燃機、雙離合傳動裝置和第一電動機，動力系統(tǒng)一直在純電動模式下工作，本發(fā)明演變?yōu)橐环N純電動汽車動力系統(tǒng)，可以實現(xiàn)增程式電動汽車和純電動汽車的動力系統(tǒng)共平臺。


圖I所示為增程式電動汽車動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2所示為動力系統(tǒng)的兩種工作階段。其中SOC為動力電池的荷電狀態(tài)。SOC高，說明動力電池電量充足；SOC低，說明動力電池電量不足。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的描述如圖I所示，本增程式電動汽車動力系統(tǒng)具備內(nèi)燃機1，雙離合傳動裝置殼體2，第一離合器3，第二離合器4，雙離合傳動裝置5，第一電動機定子6，第一電動機轉(zhuǎn)子7,第二傳動齒輪8，第二電動機定子9,第二電動機轉(zhuǎn)子10，第一傳動齒輪11，動力輸出齒輪12。內(nèi)燃機I的曲軸與雙離合傳動裝置的殼體2連接。雙離合傳動裝置的第一離合器3通過傳動軸13與第一傳動齒輪11連接，第二離合器4與第一電動機轉(zhuǎn)子7連接。第二電動機轉(zhuǎn)子10與第二傳動齒輪8連接。第二離合器4結(jié)合，內(nèi)燃機I與第一電動機轉(zhuǎn)子7之間進行動力傳遞。第二離合器4分離，內(nèi)燃機I與第一電動機轉(zhuǎn)子7之間動力傳遞斷開。第一離合器3結(jié)合，內(nèi)燃機I與第二電動機轉(zhuǎn)子10之間進行動力傳遞。第一離合器3分離，內(nèi)燃機I與第二電動機轉(zhuǎn)子10之間動力傳遞斷開。根據(jù)動力電池荷電狀態(tài)S0C，動力系統(tǒng)有兩個工作階段電量消耗CD階段和電量維持CS階段。當(dāng)動力電池電量充足時，系統(tǒng)工作在CD階段，當(dāng)動力電池電量降低到一定程度時，系統(tǒng)進入到CS階段。在CD階段下動力系統(tǒng)有以下幾種工作模式低速純電動模式、高速純電動模式、高速內(nèi)燃機單獨驅(qū)動模式和高速聯(lián)合驅(qū)動模式。在CS階段下動力系統(tǒng)有以下幾種工作模式低速串聯(lián)模式、高速行車發(fā)電模式、高速內(nèi)燃機單獨驅(qū)動模式和高速聯(lián)合驅(qū)動模式。純電動模式下，內(nèi)燃機I停止工作，第一離合器3分離，第一電動機停止工作，第二電動機單獨驅(qū)動車輛行駛。串聯(lián)模式下，內(nèi)燃機I工作，第一離合器3分離,第二離合器4結(jié)合,第一電動機發(fā)電，第二電動機單獨驅(qū)動車輛行駛。[行車發(fā)電模式下，內(nèi)燃機I工作，第一離合器3結(jié)合,第二離合器4結(jié)合,第一電動機發(fā)電，第二電動機隨轉(zhuǎn)，內(nèi)燃機I驅(qū)動車輛行駛。內(nèi)燃機單獨驅(qū)動模式下，內(nèi)燃機I工作，第一離合器3結(jié)合，第二離合器4分離，第一電動機停止工作，第二電動機隨轉(zhuǎn)，內(nèi)燃機I驅(qū)動車輛行駛。聯(lián)合驅(qū)動模式下，內(nèi)燃機I工作，第一離合器3結(jié)合,第二離合器4分離,第一電動機停止工作，第二電動機和內(nèi)燃機I聯(lián)合驅(qū)動車輛行駛。如下表所示
權(quán)利要求
1.一種增程式電動汽車動力系統(tǒng)，由內(nèi)燃機、第一電動機、第二電動機、雙離合傳動裝置和一套變速齒輪機構(gòu)組成，其中變速齒輪機構(gòu)由第一傳動齒輪和第二傳動齒輪組成；其特征在于內(nèi)燃機的曲軸與雙離合傳動裝置的殼體連接，雙離合傳動裝置的第一離合器通過傳動軸與第一傳動齒輪連接，第二離合器與第一電動機轉(zhuǎn)子連接，第二電動機轉(zhuǎn)子與第二傳動齒輪連接，通過變速齒輪機構(gòu)增大第二電動機的轉(zhuǎn)矩，可以滿足車輛最大爬坡度要求。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的增程式電動汽車動力系統(tǒng)，其特征在于所述的內(nèi)燃機用來滿足車輛高速勻速行駛的驅(qū)動功率與電動附件消耗功率的需求。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的增程式電動汽車動力系統(tǒng)，其特征在于所述的第一電動機的功率用來起動內(nèi)燃機，并滿足動力電池SOC平衡和電動附件電能需求。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的增程式電動汽車動力系統(tǒng)，其特征在于所述的第二電動機功率由整車動力性決定，通過變速齒輪機構(gòu)增大轉(zhuǎn)矩，第二電動機可以滿足最大爬坡度要求。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的增程式電動汽車動力系統(tǒng)，其特征在于所述的內(nèi)燃機通過第一傳動齒輪輸出動力，第二電動機通過變速齒輪機構(gòu)輸出動力。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的增程式電動汽車動力系統(tǒng)，其特征在于所述的第一離合器結(jié)合，內(nèi)燃機與第二電動機之間進行動力傳遞，第一離合器分離，內(nèi)燃機與第二電動機之間動力傳遞斷開；所述的第二離合器結(jié)合，內(nèi)燃機與第一電動機之間進行動力傳遞，第二離合器分離，內(nèi)燃機與第一電動機之間動力傳遞斷開，也可取消第二離合器，第一電動機與雙離合傳動裝置的殼體成剛性連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的增程式電動汽車動力系統(tǒng)，其特征在于所述的動力系統(tǒng)包括以下工作模式 a)在起動內(nèi)燃機時，第一離合器分離，第二離合器結(jié)合，由第一電動機起動內(nèi)燃機； b)在車輛起步時，分離第一離合器，斷開內(nèi)燃機與第二電動機之間動力傳遞，第二電動機單獨正向驅(qū)動； c)在車輛低速行駛或內(nèi)燃機效率較低時，第一離合器分離，第二電動機單獨驅(qū)動車輛，根據(jù)動力電池剩余電量，可結(jié)合第二離合器，內(nèi)燃機驅(qū)動第一電動機發(fā)電，實現(xiàn)動力系統(tǒng)以串聯(lián)模式工作； d)在車輛急加速行駛時，第一離合器結(jié)合，第二離合器分離，內(nèi)燃機和第二電動機同時驅(qū)動車輛，動力系統(tǒng)以并聯(lián)模式工作； e)在車輛勻速行駛且內(nèi)燃機效率較高時，第一離合器結(jié)合，由內(nèi)燃機驅(qū)動車輛；根據(jù)動力電池剩余電量可結(jié)合第二離合器，由內(nèi)燃機驅(qū)動第一電動機發(fā)電，實現(xiàn)動力電池能量平衡；也可分離第二離合器，第一電動機停止工作，減少第一電動機的摩擦與電磁損失； f)在車輛減速行駛或進行制動時，第一離合器和第二離合器分離，斷開內(nèi)燃機與第二電動機之間動力傳遞，第二電動機給動力電池充電； g)在車輛倒車行駛時，第一離合器和第二離合器分離，斷開內(nèi)燃機與第二電動機之間動力傳遞，第二電動機單獨工作，反向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動車輛。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的增程式電動汽車動力系統(tǒng)，其特征在于所述的內(nèi)燃機、雙離合傳動裝置和第一電動機可以取消，動力系統(tǒng)一直在純電動模式下工作即為一種純電動汽車動力系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種增程式電動汽車動力系統(tǒng)，主要包括內(nèi)燃機、第一電動機、第二電動機、雙離合傳動裝置和一套變速齒輪機構(gòu)。內(nèi)燃機1的曲軸與雙離合傳動裝置的殼體2連接。雙離合傳動裝置的第一離合器3通過傳動軸13與第一傳動齒輪11連接，第二離合器4與第一電動機轉(zhuǎn)子7連接。第二電動機轉(zhuǎn)子10與第二傳動齒輪8連接。通過控制雙離合傳動裝置第一離合器3與第二離合器4的結(jié)合或分離，可實現(xiàn)增程式電動汽車動力系統(tǒng)串聯(lián)和并聯(lián)運行模式的切換。由第一傳動齒輪和第二傳動齒輪組成變速齒輪機構(gòu)，可以增大第二電動機的輸出轉(zhuǎn)矩。
文檔編號B60K6/54GK102874095SQ20121034609
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月18日
發(fā)明者李駿, 劉明輝, 李川, 趙子亮, 楊興旺, 王燕, 趙洪輝 申請人:中國第一汽車股份有限公司