多用途適應(yīng)的二檔多模無級變速電傳一體化動力系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種動力系統(tǒng)，具體地，涉及一種多用途適應(yīng)的二檔多模無級變 速電傳一體化動力系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 汽車動力電動化、混合化已成為必然趨勢。汽車混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)相對于串 聯(lián)混合動力系統(tǒng)和并聯(lián)混合動力系統(tǒng)，具有極大的性能優(yōu)勢。但現(xiàn)有的混聯(lián)式混合動力 系統(tǒng)，如最具代表性的日本豐田汽車公司的THS (豐田混合動力系統(tǒng)）混合動力系統(tǒng)及其 THS2 (第二代豐田混合動力系統(tǒng)）混合動力系統(tǒng)、通用汽車公司的EP (電動并聯(lián)）混合動力 系統(tǒng)及其AHS2 (第二代先進(jìn)混合動力系統(tǒng)）系統(tǒng)，動力合成機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高。
[0003] 經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)一篇公告號為CN201021118Y、公告日為2008年02 月13日、專利名稱為"混聯(lián)式混合動力汽車"的中國專利，該專利技術(shù)主要包括發(fā)動機(jī)，該 發(fā)動機(jī)通過一離合器與一電動機(jī)機(jī)械連接，該電動機(jī)再與一驅(qū)動橋機(jī)械連接，另，所述發(fā)動 機(jī)又與一發(fā)電機(jī)機(jī)械連接，該發(fā)動機(jī)則通過發(fā)電控制器與蓄電池組電氣連接，此外，所述電 動機(jī)還通過一驅(qū)動控制器與所述蓄電池組電氣連接"，其不足之處是：要求電動機(jī)轉(zhuǎn)矩大， 電動機(jī)體積大、重量大，也使系統(tǒng)成本高，否則整車低速動力性不佳，如果采用大減速比的 驅(qū)動橋解決該問題，整車最高車速又將收到限制，發(fā)電機(jī)未被用于驅(qū)動，電驅(qū)動效率難于最 優(yōu)化，在車輛行駛過程中，不能實現(xiàn)對發(fā)動機(jī)的調(diào)速優(yōu)化控制，系統(tǒng)能量效率難于進(jìn)一步提 高；由于電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩限制，難于滿足不同地域的使用要求；由于該系統(tǒng)并聯(lián)驅(qū)動時無法 對發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，使該系統(tǒng)主要適用于城市車輛。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本實用新型的目的是提供一種多用途適應(yīng)的二檔多模 無級變速電傳一體化動力系統(tǒng)，其具有更好的與現(xiàn)有車輛的技術(shù)繼承性以及整車動力性、 燃油經(jīng)濟(jì)性和低排放的特點，具有無級變速功能等，具有適應(yīng)全地域、多用途應(yīng)用要求的特 點，解決現(xiàn)有同類技術(shù)驅(qū)動力不足、坡道起步能力不足、應(yīng)用局限性大、系統(tǒng)體積大和成本 高、無法實現(xiàn)對發(fā)動機(jī)無級調(diào)速以及因機(jī)電部件制造困難而難于批量產(chǎn)業(yè)化的問題，實現(xiàn) 了高性能、低開發(fā)成本、低系統(tǒng)成本、適應(yīng)性強(qiáng)、易于規(guī)模產(chǎn)業(yè)化實現(xiàn)的有機(jī)結(jié)合。
[0005] 根據(jù)本實用新型的一個方面，提供一種多用途適應(yīng)的二檔多模無級變速電傳一體 化動力系統(tǒng)，其特征在于，所述多用途適應(yīng)的二檔多模無級變速電傳一體化動力系統(tǒng)包括 第一電機(jī)、行星齒輪系、第二電機(jī)、換檔裝置、傳動鏈、減速差速器、儲能裝置和電機(jī)控制裝 置，行星齒輪系包括齒圈、行星架、太陽輪，第一電機(jī)的轉(zhuǎn)子與行星齒輪系的齒圈相連接，第 二電機(jī)的轉(zhuǎn)子分別與行星齒輪系的太陽輪、傳動鏈的輸入端相連接，換檔裝置與減速差速 器的輸入端相連接并實現(xiàn)行星齒輪系的行星架、傳動鏈的輸出端到減速差速器的動力傳遞 控制，減速差速器的輸出端與二個車輪通過二個半軸相連接，電機(jī)控制裝置與儲能裝置相 連接并進(jìn)行電能傳遞，電機(jī)控制裝置還分別與第一電機(jī)、第二電機(jī)相連接并輸出控制指令。
[0006] 優(yōu)選地，所述多用途適應(yīng)的二檔多模無級變速電傳一體化動力系統(tǒng)還包括發(fā)動機(jī) 和離合器，發(fā)動機(jī)的曲軸輸出端與離合器的輸入端相連接，第一電機(jī)的轉(zhuǎn)子還與離合器的 輸出端連接，從而實現(xiàn)二檔多模無級變速混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)。
[0007] 優(yōu)選地，所述多用途適應(yīng)的二檔多模無級變速電傳一體化動力系統(tǒng)還包括制動鎖 止裝置，制動鎖止裝置的一端與行星齒輪系的太陽輪或與第二電機(jī)的轉(zhuǎn)子或與第二電機(jī)的 轉(zhuǎn)子相連接的部件相連接，制動鎖止裝置的另一端與殼體相連接。
[0008] 優(yōu)選地，所述發(fā)動機(jī)的曲軸輸出端設(shè)有起動馬達(dá)，該起動馬達(dá)通過與曲軸輸出端 連接的啟動齒圈和發(fā)動機(jī)的曲軸輸出端相連接并實現(xiàn)在系統(tǒng)故障、低溫等特定條件下起動 發(fā)動機(jī)。
[0009] 優(yōu)選地，所述行星齒輪系為具有三個動力傳遞端的單排行星齒輪系、多排耦合行 星齒輪系或包含行星齒輪系和傳動鏈的行星齒輪傳動復(fù)合裝置。
[0010] 優(yōu)選地，所述電機(jī)控制裝置包含第一電機(jī)驅(qū)動控制功能和第二電機(jī)驅(qū)動控制功 能，且為一體化結(jié)構(gòu)或分體式獨立結(jié)構(gòu)。
[0011] 優(yōu)選地，所述傳動鏈為齒輪傳動結(jié)構(gòu)、鏈傳動結(jié)構(gòu)、復(fù)合傳動鏈結(jié)構(gòu)或傳動速比為 一的直接連接結(jié)構(gòu)。
[0012] 優(yōu)選地，所述儲能裝置為動力蓄電池、超級電容、飛輪電池、動力蓄電池與超級電 容的復(fù)合電源或設(shè)有外接充電裝置的儲能電源裝置。
[0013] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下的有益效果：
[0014] (1)本實用新型取消了變速器，實現(xiàn)了二檔自動切換并在各檔時的無級變速，結(jié)構(gòu) 緊奏、易于模塊化設(shè)計、改善了其整車搭載性，提高了駕駛的舒適性和降低了駕駛員勞動強(qiáng) 度。
[0015] (2)在任何車速下，控制換擋裝置實現(xiàn)第二電機(jī)轉(zhuǎn)子與行星齒輪裝置的第二動力 傳遞端的動力傳遞，通過對第二電機(jī)的調(diào)速控制，可實現(xiàn)發(fā)動機(jī)、第一電機(jī)工作在最佳系統(tǒng) 效率的轉(zhuǎn)速點，實現(xiàn)對發(fā)動機(jī)或第一電機(jī)的無級變速控制，將顯著提高系統(tǒng)混合驅(qū)動、純電 驅(qū)動時的效率。
[0016] (3)低成本和高動力性、高性能價格比。本實用新型巧妙地解決了同類雙電機(jī)混聯(lián) 系統(tǒng)對主驅(qū)電機(jī)特大轉(zhuǎn)矩需求以及由于動力總成太長而使整車集成應(yīng)用困難等重大技術(shù) 瓶頸。通過傳動鏈對第二電機(jī)的減速增矩、雙電機(jī)無級變速純電驅(qū)動模式、傳動鏈和行星齒 輪系的行星架與減速差速裝置的動力傳遞控制、行星齒輪裝置的太陽輪的制動鎖止連接控 制，實現(xiàn)了電機(jī)小型高速化、總成小型化、二檔速比控制以及各檔速比下的無級變速，還可 實現(xiàn)發(fā)動機(jī)直接驅(qū)動模式以實現(xiàn)跛行回家等功能，降低了對電機(jī)的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩要求，使系統(tǒng) 重量、尺寸、成本大幅度減小，電機(jī)效率、功率密度、容錯能力顯著提高。在達(dá)到了燃油車輛 相當(dāng)?shù)膭恿π缘耐瑫r，對電機(jī)轉(zhuǎn)矩要求卻可減小60 %~70 %。例如，對于城市客車，采用柴 油機(jī)作唯一動力源時，車輛的減速差速器的輸入轉(zhuǎn)矩可達(dá)6000Nm、起步轉(zhuǎn)矩可達(dá)3500Nm。 滿足3500Nm~6000Nm轉(zhuǎn)矩要求的電機(jī)體積大、重量大、成本極高，因此現(xiàn)有技術(shù)通常采用 1600Nm至2500Nm的電機(jī)，不僅成本高，而且整車低速動力性還極為不佳，利用本實用新型 所述二檔多模無級變速混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)，可以這樣配置：第一電機(jī)轉(zhuǎn)矩700Nm、第二電 機(jī)轉(zhuǎn)矩800Nm、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩800Nm、傳動鏈的減速比為4. 5,即可滿足車輛驅(qū)動轉(zhuǎn)矩要求，從 而基于本實用新型系統(tǒng)的車輛對不同地理環(huán)境和道路條件均適用。
[0017] (4)易于產(chǎn)業(yè)化實現(xiàn)，本實用新型取消了變速器和緩速器，第二電機(jī)的大功率大轉(zhuǎn) 矩要求大幅度降低，可基于現(xiàn)有車輛的換檔機(jī)構(gòu)、離合器、傳動齒輪等成熟零部件及其工作 模式，從而降低了開發(fā)難度、易于產(chǎn)業(yè)化實現(xiàn)。
[0018] (5)高可靠性、低維修成本。采用可控自動離合裝置，減小了離合裝置結(jié)合與分離 的頻次，并實現(xiàn)了離合裝置小滑差或無滑差結(jié)合，最大程度地避免了離合裝置的磨損損壞， 降低維護(hù)成本。另外，可實現(xiàn)的串聯(lián)混合運行模式，降低了對儲能裝置的大功率運行要求， 由于儲能裝置在混合動力系統(tǒng)和純電動力系統(tǒng)中是故障率和成本比例都較高的部件，因此 進(jìn)一步降低了系統(tǒng)成本和維護(hù)成本。離合裝置采用離合器，還避免了傳動系統(tǒng)對發(fā)動機(jī)軸 系的扭轉(zhuǎn)振動的不利影響，也避免了發(fā)動機(jī)散熱對第一電機(jī)的不利影響。通過設(shè)置起動馬 達(dá)，可以在低溫和電驅(qū)動系統(tǒng)故障情況為發(fā)動機(jī)提供一個備用的起動途徑，可避免儲能裝 置的低溫使用損壞。通過無級變速，可降低電機(jī)轉(zhuǎn)速，優(yōu)化電機(jī)效率的同時提高電機(jī)的可靠 性、延長其壽命。
[0019] (6)混合動力與純電驅(qū)動共平臺。本實用新型混合動力系統(tǒng)可方便變型為新型 的串聯(lián)、并聯(lián)無級變速混合動力系統(tǒng)，以及plug-in多模無級變速混聯(lián)、plug-in串聯(lián)、 plug-in雙模無級變速并聯(lián)等混合動力系統(tǒng)。保持離合裝置結(jié)合，固定換擋裝置的結(jié)合套在 單電機(jī)純電動模式時的位置，即為典型的串聯(lián)混合動力系統(tǒng)；取消第一電機(jī)，即可形成典型 的無級變速并聯(lián)混合動力系統(tǒng)；加入外接充電系統(tǒng)，就是各類典型的Plug-in混合動力系 統(tǒng)。本實用新型中，電驅(qū)動系統(tǒng)已能滿足同類車純電驅(qū)動的要求，因此：通過擴(kuò)大儲能裝置 儲能量、取消發(fā)動機(jī)系統(tǒng)和離合裝置，即為純電動動力系統(tǒng)，其無級變速功能可顯著提高純 電驅(qū)動效率、二檔自動切換可顯著提高純電驅(qū)動的車輛動力性。
[0020] (7)與國際上著名同類產(chǎn)品相比，節(jié)能率更高、性能價格比更高，更具有市場競爭 優(yōu)勢、更易于產(chǎn)業(yè)化實現(xiàn)。本實用新型的系統(tǒng)具有多模驅(qū)動能力，包括單電機(jī)無級變速純電 驅(qū)動、雙電機(jī)無級變速純電驅(qū)動、串聯(lián)混合驅(qū)動和混聯(lián)無級變速混合驅(qū)動等四種驅(qū)動模式， 通過對第一電機(jī)和第二電機(jī)運行轉(zhuǎn)速的控制和轉(zhuǎn)矩的分配，提高了系統(tǒng)的驅(qū)動效率、制動 能量再生效率，實現(xiàn)了混合動力系統(tǒng)的全部運行模式，實現(xiàn)了多模無級變速純電驅(qū)動模式， 可適用于各種路況、不同地域，模式控制比現(xiàn)有的技術(shù)更加靈活，使應(yīng)用本實用新型的混合 動力車輛、純電驅(qū)動車輛的動力性、能量經(jīng)濟(jì)性和有害排放達(dá)到了綜合最佳，顯著優(yōu)于串聯(lián) 系統(tǒng)、并聯(lián)系統(tǒng)和現(xiàn)有的混聯(lián)系統(tǒng)以及現(xiàn)有的單電機(jī)或雙電機(jī)直驅(qū)純電動力系統(tǒng)。
[0021] (8)應(yīng)用本實用新型的混合動力車輛的節(jié)油率可達(dá)45%以上，相對于串聯(lián)和并聯(lián) 混合動力系統(tǒng)，節(jié)油率分別可提高25%和20%，相對于基于日本豐田和美國通用汽車公司 的行星齒輪機(jī)構(gòu)混合動力系統(tǒng)構(gòu)型，節(jié)油率可提高約3~5%，動力性和駕駛平順性優(yōu)于現(xiàn) 有燃油車輛、駕駛員勞動強(qiáng)度顯著降低，性能價格比高于現(xiàn)有技術(shù)30%。由于本實用新型系 統(tǒng)的二檔多模無級變速特點，本實用新型的混合動力系統(tǒng)可用于不同地域的城市車輛，對 長途運輸車輛也將具有20%以上的節(jié)油率。
【附圖說明】
[0022] 通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細(xì)描述，本實用新型的其它特 征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：
[0023] 圖1為本實用新型多用途適應(yīng)的二檔多模無級變速電傳一體化動力系統(tǒng)（實施例 一，多用途適應(yīng)的二檔四模無級變速混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)）的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖2為本實用新型多