復(fù)合雙行星排式液驅(qū)混合動(dòng)力系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種復(fù)合雙行星排式液驅(qū)混合動(dòng)力系統(tǒng)，本發(fā)明包括有發(fā)動(dòng)機(jī)、一號(hào)液壓泵/馬達(dá)、二號(hào)液壓泵/馬達(dá)、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，本發(fā)明選用峰值轉(zhuǎn)矩、峰值轉(zhuǎn)速較小的二號(hào)液壓泵/馬達(dá)，降低了系統(tǒng)對(duì)液壓泵/馬達(dá)的要求；本發(fā)明通過(guò)設(shè)置于一號(hào)液壓泵/馬達(dá)轉(zhuǎn)軸的第二鎖止器將一號(hào)液壓泵/馬達(dá)鎖止，避免了一號(hào)液壓泵/馬達(dá)的低效工作，提高了系統(tǒng)效率。本發(fā)明取消了液力變矩器，通過(guò)液壓泵/馬達(dá)實(shí)現(xiàn)液壓無(wú)級(jí)變速，提高了傳動(dòng)系統(tǒng)效率；本發(fā)明可以避免發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸倒轉(zhuǎn)；采用液壓蓄能器作為儲(chǔ)能元件，相比于蓄電池提供更大的功率密度，提高了整車動(dòng)力性。
【專利說(shuō)明】復(fù)合雙行星排式液驅(qū)混合動(dòng)力系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及混合動(dòng)力車輛的動(dòng)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(dòng)力系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]車輛作為主要的交通和運(yùn)輸工具，在其上應(yīng)用混合動(dòng)力技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保的要求。當(dāng)前混合動(dòng)力車輛動(dòng)力系統(tǒng)主要分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式?；炻?lián)式動(dòng)力系統(tǒng)兼具串聯(lián)式和并聯(lián)式動(dòng)力系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，易于對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行最佳控制，整車效率較高，可使混合動(dòng)力車輛具有最佳的綜合性能。
[0003]當(dāng)前混聯(lián)式混合動(dòng)力車輛主要采用行星機(jī)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(dòng)力系統(tǒng)，其驅(qū)動(dòng)電機(jī)直接連接到輸出件齒圈，對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速性能要求較高；同時(shí)混合動(dòng)力電動(dòng)車輛深受蓄電池能量密度低的限制，因此液驅(qū)混合動(dòng)力車輛可視為一種綜合解決上述問(wèn)題的可行方案。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種復(fù)合雙行星排式液驅(qū)混合動(dòng)力系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明包括有發(fā)動(dòng)機(jī)、一號(hào)液壓泵/馬達(dá)、二號(hào)液壓泵/馬達(dá)、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(yáng)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(dòng)機(jī)通過(guò)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(yáng)輪與一號(hào)液壓泵/馬達(dá)連接，第一排太陽(yáng)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(hào)液壓泵/馬達(dá)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(dòng)地套設(shè)在第一排太陽(yáng)輪的轉(zhuǎn)軸上；高壓蓄能器通過(guò)液控單向閥與一號(hào)液壓泵/馬達(dá)高壓油口液壓連接，一號(hào)液壓泵/馬達(dá)低壓油口與低壓蓄能器液壓連接；高壓蓄能器與二號(hào)液壓泵/馬達(dá)高壓油口液壓連接，二號(hào)液壓泵/馬達(dá)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(dòng)力到驅(qū)動(dòng)車輪。
[0006]本發(fā)明的有益效果:
[0007]1.本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有混合動(dòng)力系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，所需安裝空間較小，只有兩個(gè)鎖止器，易于控制，成本較低；
[0008]2.本發(fā)明的一號(hào)液壓泵/馬達(dá)主要起充能作用，而二號(hào)液壓泵/馬達(dá)主要起驅(qū)動(dòng)作用。與現(xiàn)有的拉威挪式齒輪變速機(jī)構(gòu)相比，本發(fā)明可減小對(duì)二號(hào)液壓泵/馬達(dá)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(hào)液壓泵/馬達(dá)，降低了系統(tǒng)對(duì)液壓泵/馬達(dá)的要求；
[0009]3.本發(fā)明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(fù)荷行駛和最高車速行駛之間切換時(shí)，一號(hào)液壓泵/馬達(dá)的轉(zhuǎn)速需控制在零轉(zhuǎn)速附近以調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出。通過(guò)設(shè)置于一號(hào)液壓泵/馬達(dá)轉(zhuǎn)軸的第二鎖止器將一號(hào)液壓泵/馬達(dá)鎖止，避免了一號(hào)液壓泵/馬達(dá)的低效工作，提高了系統(tǒng)效率。
[0010]4.本發(fā)明相比于傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力經(jīng)過(guò)液力變矩器實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，取消了液力變矩器，通過(guò)液壓泵/馬達(dá)實(shí)現(xiàn)液壓無(wú)級(jí)變速，提高了傳動(dòng)系統(tǒng)效率，降低了油耗。
[0011]5.本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)純液壓?jiǎn)?dòng)模式、純液壓驅(qū)動(dòng)行駛模式，提高車載能源利用效率。
[0012]6.本發(fā)明在純液壓驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī)一并鎖止，可以避免發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的倒轉(zhuǎn)。
[0013]7.本發(fā)明的兩個(gè)液壓泵/馬達(dá)安裝在行星排遠(yuǎn)離發(fā)動(dòng)機(jī)的一端，并集成為一體，可以避免發(fā)動(dòng)機(jī)散熱對(duì)液壓泵/馬達(dá)的影響，簡(jiǎn)化液壓泵/馬達(dá)冷卻系統(tǒng)。
[0014]8.本發(fā)明使用液壓蓄能器作為儲(chǔ)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(dòng)力性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)組成示意圖；
[0016]圖2是本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)靜止啟動(dòng)模式的動(dòng)力傳遞路線圖；
[0017]圖3是本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)行車啟動(dòng)模式的動(dòng)力傳遞路線圖；
[0018]圖4是本發(fā)明的純液壓驅(qū)動(dòng)模式的動(dòng)力傳遞路線圖；
[0019]圖5是本發(fā)明的功率直接傳遞模式的動(dòng)力傳遞路線圖；
[0020]圖6是本發(fā)明的功率分流模式的動(dòng)力傳遞路線圖；
[0021]圖7是本發(fā)明的高負(fù)荷行駛下聯(lián)合驅(qū)動(dòng)模式的動(dòng)力傳遞路線圖；
[0022]圖8是本發(fā)明的最高速行駛下聯(lián)合驅(qū)動(dòng)模式的動(dòng)力傳遞路線圖；
[0023]圖9是本發(fā)明的再生制動(dòng)模式的動(dòng)力傳遞路線圖。
[0024]圖中:1.發(fā)動(dòng)機(jī)，2.輸入軸，3.第一鎖止器，4.第一排太陽(yáng)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(hào)液壓泵/馬達(dá)，10.液控單向閥，11.高壓蓄能器，12.低壓蓄能器，13.二號(hào)液壓泵/馬達(dá)，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(shí)施方式】
[0025]請(qǐng)參閱圖1所示，本實(shí)施例包括有發(fā)動(dòng)機(jī)1、一號(hào)液壓泵/馬達(dá)9、二號(hào)液壓泵/馬達(dá)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(yáng)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(dòng)機(jī)I通過(guò)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(yáng)輪4與一號(hào)液壓泵/馬達(dá)9連接，第一排太陽(yáng)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(hào)液壓泵/馬達(dá)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(dòng)地套設(shè)在第一排太陽(yáng)輪4的轉(zhuǎn)軸上；高壓蓄能器11通過(guò)液控單向閥10與一號(hào)液壓泵/馬達(dá)9高壓油口液壓連接，一號(hào)液壓泵/馬達(dá)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(hào)液壓泵/馬達(dá)13高壓油口液壓連接，二號(hào)液壓泵/馬達(dá)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(dòng)力到驅(qū)動(dòng)車輪。
[0028]本發(fā)明的工作過(guò)程和原理如下:
[0029]1.發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)模式
[0030]根據(jù)整車的運(yùn)行狀況，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)模式分為靜止啟動(dòng)和行車啟動(dòng)。這兩種啟動(dòng)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(hào)液壓泵/馬達(dá)9以液壓馬達(dá)的形式工作，將液壓油的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，動(dòng)力經(jīng)第一排太陽(yáng)輪4、第一排行星輪7、行星架5傳遞到發(fā)動(dòng)機(jī)1，發(fā)動(dòng)機(jī)I啟動(dòng)。兩種子模式的區(qū)別是:靜止啟動(dòng)時(shí)二號(hào)液壓泵/馬達(dá)13不工作，第一排齒圈6轉(zhuǎn)速為零，動(dòng)力傳遞路線如圖2所示；行車啟動(dòng)時(shí)二號(hào)液壓泵/馬達(dá)13以液壓馬達(dá)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(dòng)力傳遞路線如圖3所示。
[0031]2.純液壓驅(qū)動(dòng)模式
[0032]純液壓驅(qū)動(dòng)模式主要用于當(dāng)高壓蓄能器11壓力較高時(shí)，車輛起步、低負(fù)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(hào)液壓泵/馬達(dá)13以液壓馬達(dá)的形式工作，將液壓油的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，動(dòng)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(dòng)車輪；發(fā)動(dòng)機(jī)I和行星架5固定，一號(hào)液壓泵/馬達(dá)9和第一排太陽(yáng)輪4空轉(zhuǎn)。倒車時(shí)，二號(hào)液壓泵/馬達(dá)13反轉(zhuǎn)，其它過(guò)程相同。此模式下車輛行駛所需全部能量來(lái)自高壓蓄能器11，動(dòng)力傳遞路線如圖4所示。
[0033]3.發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)模式
[0034]發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)模式主要用于中負(fù)荷行駛和低負(fù)荷巡航，根據(jù)整車運(yùn)行狀況，發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)模式分為功率直接傳遞和功率分流兩種子模式。當(dāng)車輛進(jìn)行中負(fù)荷行駛，整車行駛需求功率大小處于發(fā)動(dòng)機(jī)高效區(qū)時(shí)，為發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)模式；當(dāng)車輛進(jìn)行低負(fù)荷巡航，整車行駛功率需求低于發(fā)動(dòng)機(jī)在高效區(qū)提供的最小功率時(shí)，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(dòng)機(jī)I工作，動(dòng)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(dòng)車輪；車輛行駛所需全部動(dòng)力均來(lái)自于發(fā)動(dòng)機(jī)I，第二排行星輪17、第二排齒圈16和二號(hào)液壓泵/馬達(dá)13空轉(zhuǎn)。兩種子模式的區(qū)別是:功率直接傳遞時(shí)第二鎖止器8接合，一號(hào)液壓泵/馬達(dá)9和第一排太陽(yáng)輪4不工作，發(fā)動(dòng)機(jī)I輸出的動(dòng)力全部用于驅(qū)動(dòng)車輛行駛，動(dòng)力傳遞路線如圖5所示；功率分流時(shí)第二鎖止器8分離，一號(hào)液壓泵/馬達(dá)9以液壓泵的形式工作，發(fā)動(dòng)機(jī)I輸出的動(dòng)力一部分用于驅(qū)動(dòng)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(dòng)力傳遞路線如圖6所示。
[0036]4.聯(lián)合驅(qū)動(dòng)模式
[0037]聯(lián)合驅(qū)動(dòng)模式主要用于高負(fù)荷行駛和最高速行駛。當(dāng)車輛進(jìn)行高負(fù)荷行駛時(shí)，第一鎖止器3分離，第二鎖止器8接合，一號(hào)液壓泵/馬達(dá)9和第一排太陽(yáng)輪4不工作，高壓蓄能器11放能，二號(hào)液壓泵/馬達(dá)13以液壓馬達(dá)的形式工作，將液壓油的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，和發(fā)動(dòng)機(jī)I共同驅(qū)動(dòng)車輛，動(dòng)力傳遞路線如圖7所示。當(dāng)車輛進(jìn)行最高速行駛時(shí)，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(hào)液壓泵/馬達(dá)9和二號(hào)液壓泵/馬達(dá)13均以液壓馬達(dá)的形式工作，將液壓油的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，和發(fā)動(dòng)機(jī)I共同驅(qū)動(dòng)車輛，動(dòng)力傳遞路線如圖8所示。
[0038]5.制動(dòng)模式
[0039]當(dāng)高壓蓄能器11壓力較低且車速高于一定值時(shí)，車輛可進(jìn)行再生制動(dòng)，第一鎖止器3和第二鎖止器8分離，一號(hào)液壓泵/馬達(dá)9空轉(zhuǎn)，二號(hào)液壓泵/馬達(dá)13以液壓泵的形式工作，回收的制動(dòng)能量以液壓油的壓力能的形式充入高壓蓄能器11，動(dòng)力傳遞路線如圖9所示；需要指出的是，當(dāng)二號(hào)液壓泵/馬達(dá)13不足以提供所需制動(dòng)力矩時(shí)，車輛將采用再生制動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)反拖制動(dòng)和摩擦制動(dòng)共同作用的聯(lián)合制動(dòng)模式。
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合雙行星排式液驅(qū)混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于:包括有發(fā)動(dòng)機(jī)(I)、一號(hào)液壓泵/馬達(dá)(9)、二號(hào)液壓泵/馬達(dá)(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(yáng)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(dòng)機(jī)(I)通過(guò)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(yáng)輪(4)與一號(hào)液壓泵/馬達(dá)(9)連接，第一排太陽(yáng)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(hào)液壓泵/馬達(dá)(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(dòng)地套設(shè)在第一排太陽(yáng)輪(4)的轉(zhuǎn)軸上；高壓蓄能器(11)通過(guò)液控單向閥(10)與一號(hào)液壓泵/馬達(dá)(9)高壓油口液壓連接，一號(hào)液壓泵/馬達(dá)(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(hào)液壓泵/馬達(dá)(13)高壓油口液壓連接，二號(hào)液壓泵/馬達(dá)(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(dòng)力到驅(qū)動(dòng)車輪。
【文檔編號(hào)】B60K6/12GK104442340SQ201410723654
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月2日
【發(fā)明者】王繼新, 尤爽, 柳少康, 李研, 楊智宇 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)