專利名稱：雙電機混合動力汽車動力系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及以燃油和電力兩種能源為動力源的汽車混合動力裝置。
背景技術(shù)：
目前，人們?nèi)找嬷匾晫Νh(huán)境的保護和能源的有效、合理使用。因此，高效、節(jié)能、環(huán)保的混合動力汽車就成為汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢。由于混合動力汽車技術(shù)集成了當今許多有關(guān)汽車、能源、電子、計算機、控制等領(lǐng)域的高新技術(shù)，它的研制和開發(fā)需要大量的人力和物力。在國外，混合動力汽車的研制和開發(fā)已經(jīng)歷了十幾年的歷史，而比較成熟并形成產(chǎn)業(yè)化的只有日本的豐田和本田公司。在國內(nèi)，從政府、科研單位、院校到汽車企業(yè)都開始重視并著手開展對混合動力汽車的研制和開發(fā)。
混合動力汽車的動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式有串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)三種基本型式，具體的結(jié)構(gòu)型式有多種變形，各有優(yōu)缺點。非常具有代表性的是豐田公司Prius的THS混聯(lián)系統(tǒng)和本田公司Insight的IMA并聯(lián)系統(tǒng)。THS系統(tǒng)通過行星齒輪機構(gòu)連接內(nèi)燃機、發(fā)電機和M/G(電機/發(fā)電機)，內(nèi)燃機和M/G電機的動力輸出在行星齒輪機構(gòu)內(nèi)完成合成，經(jīng)變速箱、主減速器、傳動軸到車輪完成車輛的驅(qū)動，同時，內(nèi)燃機剩余的能量通過發(fā)電機向動力電池充電。其中，M/G電機可以單獨完成車輛的驅(qū)動行駛，并具備制動能量回收功能。因此，該系統(tǒng)有純電動行駛模式；IMA系統(tǒng)通過在內(nèi)燃機和離合器之間布置M/G(電機/發(fā)電機)，完成啟動內(nèi)燃機和動力輔助的功能。由于M/G是小功率電機，不能單獨驅(qū)動車輛行使。因此，該系統(tǒng)沒有純電動行駛模式。
豐田Prius的THS系統(tǒng)具備純電動行駛模式，屬于強混合動力形式，但其動力合成機構(gòu)復雜，體積大，制造成本高。本田Insight的IMA系統(tǒng)雖然結(jié)構(gòu)簡單，但電機只具備動力輔助功能，不具備純電動行駛模式，屬于弱混合動力形式。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是為解決目前混合動力汽車動力系統(tǒng)存在的動力合成機構(gòu)復雜、體積大、制造成本高，或不具備純電動行駛模式的缺點，提供一種新型的雙電機混合動力汽車動力系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單、布置緊湊，并具有良好的燃油經(jīng)濟性和低排放。
本實用新型雙電機混合動力汽車動力系統(tǒng)，包括內(nèi)燃機、電機、離合器、變速箱、動力電池、制動系統(tǒng)及整車自動控制系統(tǒng)，其特征在于具有主、副兩個電機，其主電機5的轉(zhuǎn)子軸與變速箱4的輸出軸相連接，副電機2的轉(zhuǎn)子軸與內(nèi)燃機1的曲軸相連接主、副電機5、2與電池8電聯(lián)接。
本實用新型采用主、副兩個電機，在結(jié)構(gòu)簡單，布置緊湊的條件下，保證車輛具有良好的燃油經(jīng)濟性和低排放。


圖1是本實用新型的基本結(jié)構(gòu)型式示意圖。圖2是在圖1結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的演變結(jié)構(gòu)型式示意圖。圖3是本實用新型動力系統(tǒng)工作原理示意圖。
具體實施方式
以下就附圖給出的實施例對本實用新型之結(jié)構(gòu)作進一步詳細說明。參照圖1，本實用新型動力系統(tǒng)由內(nèi)燃機1、副電機2、離合器3、變速箱4、主電機5、主減速器及差速器6、車輪7依次連接組成，副電機2、主電機5分別與動力電池8電聯(lián)接。其特點是主電機5布置在變速箱4的附近，電機5的轉(zhuǎn)子軸與變速箱4的輸出軸直接相連，副電機2布置在內(nèi)燃機1和離合器3之間，電機2的轉(zhuǎn)子軸與內(nèi)燃機的曲軸聯(lián)接。
如圖2所示，在圖1的結(jié)構(gòu)組成中之主電機5也可通過傳動機構(gòu)9與變速箱4輸出軸相連接，副電機2也可通過傳動機構(gòu)12與內(nèi)燃機1的曲軸相連接；為了在主電機5、副電機2不工作情況下，能斷開與變速箱4或內(nèi)燃機1的連接，以減少不必要的能量損耗，還可在主電機5與變速箱4之間、副電機2與內(nèi)燃機1之間設(shè)置離合器10、離合器13。副電機2還可通過變速器11與傳動機構(gòu)12相連接。其中，主電機傳動機構(gòu)9和副電機傳動機構(gòu)12的具體形式可采用皮帶傳動、鏈條傳動、或齒輪傳動方式之一。以上所述主、副電機的聯(lián)接方式各成一體，相互獨立，其各種變化形式組合將構(gòu)成本新型混合動力系統(tǒng)的多種演變結(jié)構(gòu)型式。
本項專利發(fā)明的結(jié)構(gòu)優(yōu)點在于采用雙電機系統(tǒng)，車輛具備純電動行駛模式。配合機械有級變速器(手動或自動換檔)，結(jié)構(gòu)簡單緊湊、重量輕、成本低，易于在現(xiàn)有車輛的常規(guī)動力系統(tǒng)中實施。另外，主電機5與車輛驅(qū)動輪7間以固定速比傳動，在車輛行駛的換檔過程中，通過系統(tǒng)控制，主電機5可在離合器3斷開的情況下啟動工作，從而保證車輛的行駛無動力中斷，因此提高了車輛的乘坐舒適性。再者，電機5與車輪7間的傳動路線短，電驅(qū)動和制動能量回收效率高。
本新型混合動力汽車的動力系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)型式和演變結(jié)構(gòu)型式的工作原理基本相同。下面以一種演變結(jié)構(gòu)型式為例說明新型動力系統(tǒng)的工作原理。
參照圖3，圖中21傳動機構(gòu)；22內(nèi)燃機；23內(nèi)燃機ECU；24是備用起動機；25離合器；26右側(cè)驅(qū)動軸；27變速箱；28變速箱控制器；29主電機；30主電機控制器；31信號線路；32.鑰匙開關(guān)；33整車控制器；34制動踏板；35加速踏板；36電池管理單元；37后輪；38后橋；39動力電池；40配電箱；41高壓線路；42DC/DC轉(zhuǎn)換器；43主電機逆變器；44常規(guī)電池；45副電機逆變器；46左側(cè)驅(qū)動軸；47前輪；48低壓線路；49交流線路；50副電機。
該結(jié)構(gòu)型式中，主電機29布置在變速箱27(AMT形式，并主減速器包括在內(nèi))后端，電機轉(zhuǎn)子軸直接與變速箱輸出軸聯(lián)接；副電機50布置在內(nèi)燃機一側(cè)，通過皮帶與內(nèi)燃機曲軸前端聯(lián)接。混合動力系統(tǒng)中還包括主、副電機的逆變器43/45和控制器30；機械式變速箱AMT的控制器28；整車控制器33；高壓動力電池39和電池管理單元36等其它總成。
1)起車前狀態(tài)當鑰匙開關(guān)32打開后，車輛的整車控制單元33(TCU)首先檢查各系統(tǒng)的狀態(tài)是否正常，然后使車輛處于正常的起車狀態(tài)。
2)起車狀態(tài)當駕駛員掛上擋位，并踩下加速踏板35時，整車控制器33接受到起車信號，并通知主電機控制器30使主電機29開始工作，電能從動力電池經(jīng)配電箱40、主電機逆變器43到主電機，電機啟動工作，動力經(jīng)變速箱27輸出軸、主減速器、傳動軸26/46到車輪47，驅(qū)動車輛行駛。
3)低速行駛狀態(tài)當車輛起步后，主要靠主電機29驅(qū)動車輛行駛，此時離合器25不接合。當動力電池39電荷量小于一定數(shù)值時，整車控制器33(TCU)就通知內(nèi)燃機控制單元23(ECU)讓內(nèi)燃機22開始工作，此時副電機在動力電池39的電能供應(yīng)下啟動內(nèi)燃機點火工作，離合器25接合，動力經(jīng)離合器25、變速箱27、主減速器、傳動軸26/46到車輪。同時，一部分動力經(jīng)傳動機構(gòu)21驅(qū)動副電機50以發(fā)電機方式工作，給動力電池39充電。
4)正常行駛狀態(tài)此時，內(nèi)燃機工作在高效率區(qū)，車輛單靠內(nèi)燃機22的輸出功率行駛，剩余的功率用于驅(qū)動雙電機29、50以發(fā)電機方式工作，給動力電池19充電。
5)全油門加速狀態(tài)當動力電池39的荷電狀態(tài)大于SOClow，加速踏板35全部踏下，車輛需要全力加速時，內(nèi)燃機22和主電機29以各自最大的能力輸出，在變速箱27內(nèi)動力合成后驅(qū)動車輛全力加速。當動力電池39的荷電狀態(tài)小于SOClow時，內(nèi)燃機22的少部分能量用于驅(qū)動副電機給動力電池39充電，其它能量驅(qū)動車輛加速，此時，主電機29仍然工作。
6)制動減速狀態(tài)當車輛需要制動減速時，駕駛員踩下制動踏板34，制動踏板位置傳感器將制動信號通知到整車控制器33，控制器判定采取何種方式進行制動。當動力電池39的荷電狀態(tài)小于SOChigh時，車輛動能可通過車輪47、傳動軸26/46、主減速器、變速箱27輸出軸帶動主電機29運轉(zhuǎn)，以發(fā)電機形式將能量回收，同時使車輛減速。當動力電池39的荷電狀態(tài)大于SOChigh時，制動能量不予回收，車輛的制動減速靠內(nèi)燃機反拖和常規(guī)的車輛制動方式(如ABS)完成。
7)怠速停機狀態(tài)當車輛停止并處于怠速狀態(tài)時，整車控制器33判斷車輛是否滿足怠速停機條件，滿足則通知內(nèi)燃機ECU 3停機；否則，保持內(nèi)燃機22怠速運轉(zhuǎn)，直到滿足怠速停機條件或轉(zhuǎn)到其它車輛運行工況。
權(quán)利要求1.一種雙電機混合動力汽車動力系統(tǒng)，包括內(nèi)燃機、電機、離合器、變速箱、動力電池、制動系統(tǒng)及整車自動控制系統(tǒng)，其特征在于具有主、副兩個電機，其主電機(5)的轉(zhuǎn)子軸與變速箱(4)的輸出軸相連接，副電機(2)的轉(zhuǎn)子軸與內(nèi)燃機(1)的曲軸相連接；主、副電機(5)、(2)與電池(8)電聯(lián)接。
專利摘要本實用新型雙電機混合動力汽車動力系統(tǒng)屬于以燃油和電力兩種能源為動力源的汽車混合動力裝置。它包括內(nèi)燃機、電機、離合器、變速箱、動力電池、制動系統(tǒng)及整車自動控制系統(tǒng)，其特征在于具有主、副兩個電機，其主電機25的轉(zhuǎn)子軸與變速箱24的輸出軸相連接，副電機22的轉(zhuǎn)子軸與內(nèi)燃機1的曲軸相連接；主、副電機25、22與電池28電聯(lián)接。本實用新型克服了目前技術(shù)存在的結(jié)構(gòu)復雜、制造成本高的缺點，并具有良好的燃油經(jīng)濟性和低排放的優(yōu)點。
文檔編號B60K6/00GK2587696SQ0225112
公開日2003年11月26日 申請日期2002年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月8日
發(fā)明者董春波, 唐志強, 李俊, 張文暹 申請人:中國第一汽車集團公司