專利名稱:復(fù)合雙行星排式液驅(qū)混合動力系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種復(fù)合雙行星排式液驅(qū)混合動力系統(tǒng)，本實用新型包括有發(fā)動機、一號液壓泵/馬達、二號液壓泵/馬達、雙行星排、第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪、第一鎖止器、第二鎖止器、高壓蓄能器、低壓蓄能器以及液控單向閥，本實用新型選用峰值轉(zhuǎn)矩、峰值轉(zhuǎn)速較小的二號液壓泵/馬達，降低了系統(tǒng)對液壓泵/馬達的要求；本實用新型通過設(shè)置于一號液壓泵/馬達轉(zhuǎn)軸的第二鎖止器將一號液壓泵/馬達鎖止，避免了一號液壓泵/馬達的低效工作，提高了系統(tǒng)效率。本實用新型取消了液力變矩器，通過液壓泵/馬達實現(xiàn)液壓無級變速，提高了傳動系統(tǒng)效率；本實用新型可以避免發(fā)動機曲軸倒轉(zhuǎn)；采用液壓蓄能器作為儲能元件，相比于蓄電池提供更大的功率密度，提高了整車動力性。
【專利說明】復(fù)合雙行星排式液驅(qū)混合動力系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及混合動力車輛的動力系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及一種復(fù)合雙行星排式液驅(qū)混合動力系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]車輛作為主要的交通和運輸工具，在其上應(yīng)用混合動力技術(shù)可以實現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保的要求。當前混合動力車輛動力系統(tǒng)主要分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式。混聯(lián)式動力系統(tǒng)兼具串聯(lián)式和并聯(lián)式動力系統(tǒng)的優(yōu)點，易于對發(fā)動機進行最佳控制，整車效率較高，可使混合動力車輛具有最佳的綜合性能。
[0003]當前混聯(lián)式混合動力車輛主要采用行星機構(gòu)作為功率分流裝置，典型的結(jié)構(gòu)形式有豐田混合動力系統(tǒng)，其驅(qū)動電機直接連接到輸出件齒圈，對電機轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速性能要求較高；同時混合動力電動車輛深受蓄電池能量密度低的限制，因此液驅(qū)混合動力車輛可視為一種綜合解決上述問題的可行方案。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型提供了一種復(fù)合雙行星排式液驅(qū)混合動力系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點。
[0005]本實用新型包括有發(fā)動機、一號液壓泵/馬達、二號液壓泵/馬達、雙行星排、第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪、第一鎖止器、第二鎖止器、高壓蓄能器、低壓蓄能器以及液控單向閥，所述復(fù)合行星排包括第一行星排和第二行星排；所述第一行星排包括第一排太陽輪、行星架、第一排行星輪以及第一排齒圈；第二行星排包括第二排行星輪、第二排齒圈以及和第一行星排共用的行星架；所述發(fā)動機通過輸入軸與行星架連接，第一鎖止器一端與輸入軸連接，另一端固連于車架；第一排太陽輪與一號液壓泵/馬達連接，第一排太陽輪轉(zhuǎn)軸與第二鎖止器一端連接，第二鎖止器另一端固連于車架；第二排行星輪分別與第一排行星輪和第二排齒圈嚙合；二號液壓泵/馬達與第二齒輪連接，第二齒輪與位于第二排齒圈基座上的第一齒輪嚙合，第二排齒圈可轉(zhuǎn)動地套設(shè)在第一排太陽輪的轉(zhuǎn)軸上；高壓蓄能器通過液控單向閥與一號液壓泵/馬達高壓油口液壓連接，一號液壓泵/馬達低壓油口與低壓蓄能器液壓連接；高壓蓄能器與二號液壓泵/馬達高壓油口液壓連接，二號液壓泵/馬達低壓油口與低壓蓄能器液壓連接；位于第一排齒圈基座上的第三齒輪輸出動力到驅(qū)動車輪。
[0006]本實用新型的有益效果:
[0007]1.本實用新型相對于現(xiàn)有混合動力系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，所需安裝空間較小，只有兩個鎖止器，易于控制，成本較低；
[0008]2.本實用新型的一號液壓泵/馬達主要起充能作用，而二號液壓泵/馬達主要起驅(qū)動作用。與現(xiàn)有的拉威挪式齒輪變速機構(gòu)相比，本實用新型可減小對二號液壓泵/馬達的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩要求，可以選用峰值轉(zhuǎn)矩、峰值轉(zhuǎn)速較小的二號液壓泵/馬達，降低了系統(tǒng)對液壓泵/馬達的要求；
[0009]3.本實用新型在功率直接傳遞模式和功率分流模式之間切換以及在高負荷行駛和最高車速行駛之間切換時，一號液壓泵/馬達的轉(zhuǎn)速需控制在零轉(zhuǎn)速附近以調(diào)節(jié)發(fā)動機的功率輸出。通過設(shè)置于一號液壓泵/馬達轉(zhuǎn)軸的第二鎖止器將一號液壓泵/馬達鎖止，避免了一號液壓泵/馬達的低效工作，提高了系統(tǒng)效率。
[0010]4.本實用新型相比于傳統(tǒng)發(fā)動機動力經(jīng)過液力變矩器實現(xiàn)無級變速，取消了液力變矩器，通過液壓泵/馬達實現(xiàn)液壓無級變速，提高了傳動系統(tǒng)效率，降低了油耗。
[0011]5.本實用新型可以實現(xiàn)純液壓啟動模式、純液壓驅(qū)動行駛模式，提高車載能源利用效率。
[0012]6.本實用新型在純液壓驅(qū)動模式下，設(shè)于輸入軸上的第一鎖止器將行星架連同與其連接的發(fā)動機一并鎖止，可以避免發(fā)動機曲軸的倒轉(zhuǎn)。
[0013]7.本實用新型的兩個液壓泵/馬達安裝在行星排遠離發(fā)動機的一端，并集成為一體，可以避免發(fā)動機散熱對液壓泵/馬達的影響，簡化液壓泵/馬達冷卻系統(tǒng)。
[0014]8.本實用新型使用液壓蓄能器作為儲能元件，相比于蓄電池能夠提供更大的功率密度，提高了整車動力性。

【附圖說明】

[0015]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)組成示意圖；
[0016]圖2是本實用新型的發(fā)動機靜止啟動模式的動力傳遞路線圖；
[0017]圖3是本實用新型的發(fā)動機行車啟動模式的動力傳遞路線圖；
[0018]圖4是本實用新型的純液壓驅(qū)動模式的動力傳遞路線圖；
[0019]圖5是本實用新型的功率直接傳遞模式的動力傳遞路線圖；
[0020]圖6是本實用新型的功率分流模式的動力傳遞路線圖；
[0021]圖7是本實用新型的高負荷行駛下聯(lián)合驅(qū)動模式的動力傳遞路線圖；
[0022]圖8是本實用新型的最高速行駛下聯(lián)合驅(qū)動模式的動力傳遞路線圖；
[0023]圖9是本實用新型的再生制動模式的動力傳遞路線圖。
[0024]圖中:1.發(fā)動機，2.輸入軸，3.第一鎖止器，4.第一排太陽輪，5.行星架，6.第一排齒圈，7.第一排行星輪，8.第二鎖止器，9.一號液壓泵/馬達，10.液控單向閥，11.高壓蓄能器，12.低壓蓄能器，13.二號液壓泵/馬達，14.第一齒輪，15.第二齒輪，16.第二排齒圈，17.第二排行星輪，18.第三齒輪。

【具體實施方式】
[0025]請參閱圖1所示，本實施例包括有發(fā)動機1、一號液壓泵/馬達9、二號液壓泵/馬達13、復(fù)合雙行星排、第一齒輪14、第二齒輪15、第三齒輪18、第一鎖止器3、第二鎖止器8、高壓蓄能器11、低壓蓄能器12以及液控單向閥10。
[0026]所述復(fù)合雙行星排包括第一行星排和第二行星排；所述第一行星排包括第一排太陽輪4、行星架5、第一排行星輪7以及第一排齒圈6 ;第二行星排包括第二排行星輪17、第二排齒圈16以及和第一行星排共用的行星架；
[0027]所述發(fā)動機I通過輸入軸2與行星架5連接，第一鎖止器3 —端與輸入軸2連接，另一端固連于車架；所述第一排太陽輪4與一號液壓泵/馬達9連接，第一排太陽輪4轉(zhuǎn)軸與第二鎖止器8 —端連接，第二鎖止器8另一端固連于車架；第二排行星輪17分別與第一排行星輪7和第二排齒圈16嚙合；二號液壓泵/馬達13與第二齒輪15連接，第二齒輪與位于第二排齒圈16基座上的第一齒輪14嚙合，第二排齒圈16可轉(zhuǎn)動地套設(shè)在第一排太陽輪4的轉(zhuǎn)軸上；高壓蓄能器11通過液控單向閥10與一號液壓泵/馬達9高壓油口液壓連接，一號液壓泵/馬達9低壓油口與低壓蓄能器12液壓連接；高壓蓄能器11與二號液壓泵/馬達13高壓油口液壓連接，二號液壓泵/馬達13低壓油口與低壓蓄能器12液壓連接；位于第一排齒圈6基座上的第三齒輪18輸出動力到驅(qū)動車輪。
[0028]本實用新型的工作過程和原理如下:
[0029]1.發(fā)動機啟動模式
[0030]根據(jù)整車的運行狀況，發(fā)動機啟動模式分為靜止啟動和行車啟動。這兩種啟動方式的共同特征是:第一鎖止器3和第二鎖止器8分離，高壓蓄能器11放能，一號液壓泵/馬達9以液壓馬達的形式工作，將液壓油的壓力能轉(zhuǎn)化為機械能，動力經(jīng)第一排太陽輪4、第一排行星輪7、行星架5傳遞到發(fā)動機1，發(fā)動機I啟動。兩種子模式的區(qū)別是:靜止啟動時二號液壓泵/馬達13不工作，第一排齒圈6轉(zhuǎn)速為零，動力傳遞路線如圖2所示；行車啟動時二號液壓泵/馬達13以液壓馬達的形式工作，第一排齒圈6和第二排齒圈16轉(zhuǎn)速不為零，動力傳遞路線如圖3所示。
[0031]2.純液壓驅(qū)動模式
[0032]純液壓驅(qū)動模式主要用于當高壓蓄能器11壓力較高時，車輛起步、低負荷行駛以及倒車。此模式下，第一鎖止器3接合，第二鎖止器8分離，高壓蓄能器11放能，二號液壓泵/馬達13以液壓馬達的形式工作，將液壓油的壓力能轉(zhuǎn)化為機械能，動力經(jīng)第二齒輪15、第一齒輪14、第二排齒圈16、第二排行星輪17、第一排行星輪7、第一排齒圈6，傳遞到第三齒輪18，再輸出至驅(qū)動車輪；發(fā)動機I和行星架5固定，一號液壓泵/馬達9和第一排太陽輪4空轉(zhuǎn)。倒車時，二號液壓泵/馬達13反轉(zhuǎn)，其它過程相同。此模式下車輛行駛所需全部能量來自高壓蓄能器11，動力傳遞路線如圖4所示。
[0033]3.發(fā)動機單獨驅(qū)動模式
[0034]發(fā)動機單獨驅(qū)動模式主要用于中負荷行駛和低負荷巡航，根據(jù)整車運行狀況，發(fā)動機單獨驅(qū)動模式分為功率直接傳遞和功率分流兩種子模式。當車輛進行中負荷行駛，整車行駛需求功率大小處于發(fā)動機高效區(qū)時，為發(fā)動機單獨驅(qū)動模式；當車輛進行低負荷巡航，整車行駛功率需求低于發(fā)動機在高效區(qū)提供的最小功率時，為功率分流模式。
[0035]這兩種子模式的共同特征是:第一鎖止器3分離，發(fā)動機I工作，動力經(jīng)輸入軸2、行星架5、第一排行星輪7、第一排齒圈6傳遞至第三齒輪18，再輸出至驅(qū)動車輪；車輛行駛所需全部動力均來自于發(fā)動機I，第二排行星輪17、第二排齒圈16和二號液壓泵/馬達13空轉(zhuǎn)。兩種子模式的區(qū)別是:功率直接傳遞時第二鎖止器8接合，一號液壓泵/馬達9和第一排太陽輪4不工作，發(fā)動機I輸出的動力全部用于驅(qū)動車輛行駛，動力傳遞路線如圖5所示；功率分流時第二鎖止器8分離，一號液壓泵/馬達9以液壓泵的形式工作，發(fā)動機I輸出的動力一部分用于驅(qū)動車輛行駛，另一部分以液壓油的壓力能的形式?jīng)_入高壓蓄能器11內(nèi)，動力傳遞路線如圖6所示。
[0036]4.聯(lián)合驅(qū)動模式
[0037]聯(lián)合驅(qū)動模式主要用于高負荷行駛和最高速行駛。當車輛進行高負荷行駛時，第一鎖止器3分離，第二鎖止器8接合，一號液壓泵/馬達9和第一排太陽輪4不工作，高壓蓄能器11放能，二號液壓泵/馬達13以液壓馬達的形式工作，將液壓油的壓力能轉(zhuǎn)化為機械能，和發(fā)動機I共同驅(qū)動車輛，動力傳遞路線如圖7所示。當車輛進行最高速行駛時，第一鎖止器3和第二鎖止器8分離，高壓蓄能器11放能，一號液壓泵/馬達9和二號液壓泵/馬達13均以液壓馬達的形式工作，將液壓油的壓力能轉(zhuǎn)化為機械能，和發(fā)動機I共同驅(qū)動車輛，動力傳遞路線如圖8所示。
[0038]5.制動模式
[0039]當高壓蓄能器11壓力較低且車速高于一定值時，車輛可進行再生制動，第一鎖止器3和第二鎖止器8分離，一號液壓泵/馬達9空轉(zhuǎn)，二號液壓泵/馬達13以液壓泵的形式工作，回收的制動能量以液壓油的壓力能的形式充入高壓蓄能器11，動力傳遞路線如圖9所示；需要指出的是，當二號液壓泵/馬達13不足以提供所需制動力矩時，車輛將采用再生制動、發(fā)動機反拖制動和摩擦制動共同作用的聯(lián)合制動模式。
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合雙行星排式液驅(qū)混合動力系統(tǒng)，其特征在于:包括有發(fā)動機(I)、一號液壓泵/馬達(9)、二號液壓泵/馬達(13)、復(fù)合雙行星排、第一齒輪(14)、第二齒輪(15)、第三齒輪(18)、第一鎖止器(3)、第二鎖止器(8)、高壓蓄能器(11)、低壓蓄能器(12)以及液控單向閥(10);所述復(fù)合雙行星排包括第一行星排和第二行星排；所述第一行星排包括第一排太陽輪(4)、行星架(5)、第一排行星輪(7)以及第一排齒圈(6);第二行星排包括第二排行星輪(17)、第二排齒圈(16)以及和第一行星排共用的行星架；所述發(fā)動機(I)通過輸入軸(2)與行星架(5)連接，第一鎖止器(3) —端與輸入軸(2)連接，另一端固連于車架；所述第一排太陽輪(4)與一號液壓泵/馬達(9)連接，第一排太陽輪(4)轉(zhuǎn)軸與第二鎖止器(8) —端連接，第二鎖止器(8)另一端固連于車架；第二排行星輪(17)分別與第一排行星輪(7)和第二排齒圈(16)嚙合；二號液壓泵/馬達(13)與第二齒輪(15)連接，第二齒輪與位于第二排齒圈(16)基座上的第一齒輪(14)嚙合，第二排齒圈(16)可轉(zhuǎn)動地套設(shè)在第一排太陽輪(4)的轉(zhuǎn)軸上；高壓蓄能器(11)通過液控單向閥(10)與一號液壓泵/馬達(9)高壓油口液壓連接，一號液壓泵/馬達(9)低壓油口與低壓蓄能器(12)液壓連接；高壓蓄能器(11)與二號液壓泵/馬達(13)高壓油口液壓連接，二號液壓泵/馬達(13)低壓油口與低壓蓄能器(12)液壓連接；位于第一排齒圈(6)基座上的第三齒輪(18)輸出動力到驅(qū)動車輪。
【文檔編號】B60K6-12GK204296441SQ201420748910
【發(fā)明者】王繼新, 尤爽, 柳少康, 李研, 楊智宇 [申請人]吉林大學(xué)