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      一種混合動(dòng)力車輛機(jī)電復(fù)合傳動(dòng)裝置的制作方法

      文檔序號(hào):12051342閱讀:868來(lái)源:國(guó)知局
      一種混合動(dòng)力車輛機(jī)電復(fù)合傳動(dòng)裝置的制作方法

      本發(fā)明涉及一種混合動(dòng)力車輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng),特別適用于大噸位、重載、非道路混合動(dòng)力車輛。



      背景技術(shù):

      混合動(dòng)力車輛同時(shí)采用電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力裝置,通過(guò)儲(chǔ)能裝置(動(dòng)力電池組等)和控制系統(tǒng)使兩種動(dòng)力裝置有機(jī)協(xié)調(diào)配合,實(shí)現(xiàn)最佳能量分配,達(dá)到低能耗、低排放和高性能,其融合了燃油車輛和電動(dòng)車輛的優(yōu)點(diǎn),是當(dāng)今最具實(shí)際開(kāi)發(fā)意義的低油耗和低排放車輛。

      當(dāng)前,混合動(dòng)力車輛的傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)等型式?;炻?lián)式動(dòng)力傳動(dòng)裝置在混合動(dòng)力車輛得到較廣泛的應(yīng)用。豐田公司Prius的THS系統(tǒng)是混聯(lián)混合動(dòng)力車輛典型的成功案例,但其結(jié)構(gòu)形式比較適合小功率車型;通用公司為公交車和SUV等大功率混合動(dòng)力車輛設(shè)計(jì)了雙模式混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng);但適合具有大功率需求、且使用條件復(fù)雜的越野車輛的混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)尚不多見(jiàn)。

      在傳統(tǒng)的以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力源的車輛設(shè)計(jì)中,對(duì)于使用條件復(fù)雜的越野車輛,主要是通過(guò)設(shè)置更多的檔位數(shù)目來(lái)保證足夠的動(dòng)力性與良好的燃油經(jīng)濟(jì)性。而對(duì)于采用混合動(dòng)力的越野車輛,為實(shí)現(xiàn)良好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性,通常需要采用更大功率的發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)。如何在保證越野車輛的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的情況下,降低發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的功率需求,提高傳動(dòng)系統(tǒng)功率密度,是混合動(dòng)力越野車輛需要解決的技術(shù)問(wèn)題。



      技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

      本發(fā)明的主要目的是提供一種滿足越野車輛復(fù)雜的使用條件,具有良好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性,且具有多種工作模式的混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng),以滿足大噸位、重載、非道路混合動(dòng)力車輛對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)輸出大轉(zhuǎn)矩和寬變速范圍的需求,改善傳統(tǒng)車輛起步、牽引、加速性能,優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài),提高動(dòng)力性和車輛燃油經(jīng)濟(jì)性。

      本發(fā)明的另一目的在于提供一種如上所述的機(jī)電復(fù)合無(wú)級(jí)變速裝置,可利用兩個(gè)行星排、三個(gè)操縱元件組成的變速機(jī)構(gòu)與功率耦合機(jī)構(gòu)配合,實(shí)現(xiàn)三段EVT工作范圍或者純電傳動(dòng)三個(gè)固定速比的前進(jìn)擋和倒檔以及發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)三個(gè)機(jī)械前進(jìn)擋。

      本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)。

      一種混合動(dòng)力車輛機(jī)電復(fù)合傳動(dòng)裝置,包括聯(lián)軸器、前傳動(dòng)行星排、功率耦合機(jī)構(gòu)行星排、兩個(gè)變速行星排、兩個(gè)離合器、四個(gè)制動(dòng)器、第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)、第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)、一對(duì)錐齒輪、動(dòng)力輸入端及動(dòng)力輸出端。其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)在于:發(fā)動(dòng)機(jī)輸出端通過(guò)聯(lián)軸器與主動(dòng)錐齒輪輸入端相連,被動(dòng)錐齒輪與前傳動(dòng)增速行星排的行星架相連,增速行星排齒圈固定,其太陽(yáng)輪與耦合機(jī)構(gòu)行星排的行星架相連。第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)連接在功率耦合機(jī)構(gòu)行星排的太陽(yáng)輪上,第一制動(dòng)器可以制動(dòng)第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī),實(shí)現(xiàn)純機(jī)械驅(qū)動(dòng)工況。功率耦合機(jī)構(gòu)行星排的齒圈可以通過(guò)第二制動(dòng)器進(jìn)行制動(dòng),實(shí)現(xiàn)第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)反拖起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況。第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)通過(guò)第一離合器與功率耦合機(jī)構(gòu)行星排的齒圈連接。第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)輸出軸與變速機(jī)構(gòu)第一個(gè)行星排的太陽(yáng)輪相連,并且通過(guò)第二離合器與變速機(jī)構(gòu)第一個(gè)行星排的齒圈相連。變速機(jī)構(gòu)第一個(gè)行星排的齒圈與變速機(jī)構(gòu)第二個(gè)行星排的太陽(yáng)輪相連,并且可通過(guò)第三制動(dòng)器進(jìn)行制動(dòng)。變速機(jī)構(gòu)第二個(gè)行星排的行星架可以通過(guò)第四制動(dòng)器進(jìn)行制動(dòng)。變速機(jī)構(gòu)第一個(gè)行星排的行星架和變速機(jī)構(gòu)第二個(gè)行星排的齒圈互連,并和動(dòng)力輸出端相連。

      所述的制動(dòng)器為濕式多片制動(dòng)器,所述的離合器為濕式多片離合器。

      所述的第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)為永磁同步電動(dòng)機(jī)。

      所述的第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)為永磁同步電動(dòng)機(jī),其兩端都可進(jìn)行輸入或輸出。

      所述的第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)、第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)和儲(chǔ)能裝置通過(guò)導(dǎo)線與控制器相所述的發(fā)動(dòng)機(jī)為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。

      本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:采用行星輪系作為功率耦合機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)裝置,發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出至行星輪系的某一構(gòu)件,行星輪系將扭矩按固定比例分配給發(fā)電機(jī),發(fā)電機(jī)發(fā)電,電動(dòng)機(jī)將輸入的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能,與輸出軸轉(zhuǎn)矩疊加后進(jìn)行動(dòng)力輸出,可以實(shí)現(xiàn)機(jī)電復(fù)合驅(qū)動(dòng)、純機(jī)械傳動(dòng)和純電驅(qū)動(dòng)。由于采用了行星輪系,可以在車速變化的情況下,借助于控制發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速,從而實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在燃油經(jīng)濟(jì)區(qū),優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài),提高燃油經(jīng)濟(jì)性;還可以通過(guò)

      耦合機(jī)構(gòu)和變速機(jī)構(gòu)的組合擴(kuò)大變速裝置輸出轉(zhuǎn)速范圍,采用三個(gè)固定速比,即

      可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)多擋變速箱轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的覆蓋范圍。

      驅(qū)動(dòng)工況時(shí),控制器可根據(jù)駕駛員的功率需求以及車輛行駛的檔位,結(jié)合車速、動(dòng)力電池組SOC等信號(hào),進(jìn)行車輛工作模式的判斷,可實(shí)現(xiàn):

      ·發(fā)動(dòng)機(jī)功率帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)機(jī)械連接和電動(dòng)機(jī)一起驅(qū)動(dòng)車輛的混聯(lián)模式;

      ·電池提供動(dòng)力源的純電機(jī)驅(qū)動(dòng)模式(靜音行駛模式);

      ·發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,再驅(qū)動(dòng)電機(jī)的串聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式;

      ·發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輛的純機(jī)械驅(qū)動(dòng)模式;

      ·發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式。

      本發(fā)明所涉及的機(jī)電復(fù)合傳動(dòng)系統(tǒng),為整車系統(tǒng)提供了充足的電源,可實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)裝置輔助系統(tǒng)電氣化。系統(tǒng)油泵采用高功率密度永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng),大大降低傳統(tǒng)車輛傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,同時(shí)提高傳動(dòng)裝置功率密度。

      附圖說(shuō)明

      圖1是用于實(shí)施本發(fā)明方案的一種機(jī)電復(fù)合傳動(dòng)裝置的示意圖。

      圖2是第二制動(dòng)器制動(dòng)時(shí),用于實(shí)現(xiàn)第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)反拖起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)功能的示意圖。

      圖3是第一制動(dòng)器制動(dòng),第一離合器結(jié)合,用于實(shí)現(xiàn)純機(jī)械,無(wú)電功率分流功能的示意圖。

      圖4是用于實(shí)現(xiàn)混合驅(qū)動(dòng)功能,第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)的示意圖。

      圖5是用于實(shí)現(xiàn)混合驅(qū)動(dòng)功能,第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)的示意圖。

      具體實(shí)施方式

      圖1所示為用于實(shí)施例本發(fā)明的方案的一種混合動(dòng)力車輛機(jī)電復(fù)合傳動(dòng)裝置代表性實(shí)施方式。發(fā)動(dòng)機(jī)50輸出端通過(guò)可衰減發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩波動(dòng)的聯(lián)軸器51與主動(dòng)錐齒輪11輸入端10相連,被動(dòng)錐齒輪12與前傳動(dòng)增速行星排72的行星架I 12相連,增速行星排齒圈I 13固定,其太陽(yáng)輪I 14與耦合機(jī)構(gòu)行星排74的行星架II 22相連。第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)1連接在功率耦合機(jī)構(gòu)行星排74的太陽(yáng)輪II 21上,第一制動(dòng)器3可以制動(dòng)第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)1,實(shí)現(xiàn)純機(jī)械驅(qū)動(dòng)工況。功率耦合機(jī)構(gòu)行星排74的齒圈II 23可以通過(guò)第二制動(dòng)器4進(jìn)行制動(dòng),實(shí)現(xiàn)第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)1反拖起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)50的工況。第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)2通過(guò)第一離合器5與功率耦合機(jī)構(gòu)行星排74的齒圈II 23連接。第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)輸出軸與變速機(jī)構(gòu)76第一個(gè)行星排的太陽(yáng)輪III33相連,并且通過(guò)第二離合器6與變速機(jī)構(gòu)76第一個(gè)行星排的齒圈III31相連。變速機(jī)構(gòu)76第一個(gè)行星排的齒圈III31與變速機(jī)構(gòu)76第二個(gè)行星排的太陽(yáng)輪IV43相連,并且可通過(guò)第三制動(dòng)器7進(jìn)行制動(dòng)。變速機(jī)構(gòu)76第二個(gè)行星排的行星架IV42可以通過(guò)第四制動(dòng)器8進(jìn)行制動(dòng)。變速機(jī)構(gòu)76第一個(gè)行星排的行星架III32和變速機(jī)構(gòu)76第二個(gè)行星排的齒圈IV41互連,并和動(dòng)力輸出端40相連。第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)1、第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)2通過(guò)導(dǎo)線61a、61b、61c,導(dǎo)線62a、62b、62c與電機(jī)控制器60連接,電機(jī)控制器通過(guò)導(dǎo)線63a、63b與儲(chǔ)能裝置70相連。

      圖2至圖3所示為功率耦合機(jī)構(gòu)通過(guò)不同的操縱來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的工作模式和功能,以及每種工作模式下動(dòng)力流的示意圖。圖2中,當(dāng)?shù)诙苿?dòng)器4制動(dòng),第一制動(dòng)器3和第一離合器5都分離時(shí),第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)1動(dòng)力經(jīng)傳動(dòng)軸到功率耦合機(jī)構(gòu)行星排74的太陽(yáng)輪II 21,然后傳到其行星架II 22,再經(jīng)前傳動(dòng)增速排72減速增扭后來(lái)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)50。圖3中,第一制動(dòng)器3制動(dòng),第一離合器5接合,第二制動(dòng)器4分離時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)50的動(dòng)力沒(méi)有經(jīng)過(guò)第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)1分流,而直接經(jīng)功率耦合機(jī)構(gòu)行星排74的齒圈II 23進(jìn)行輸出,實(shí)現(xiàn)了純機(jī)械驅(qū)動(dòng)工況。圖4和圖5所示為混聯(lián)混合驅(qū)動(dòng)模式下,由于第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)1的轉(zhuǎn)速方向不同而導(dǎo)致功率耦合機(jī)構(gòu)功率傳遞方向的差異。在圖4中第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)1正轉(zhuǎn)發(fā)電,將電功率提供給第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)2,然后在第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)2的轉(zhuǎn)子軸與發(fā)動(dòng)機(jī)50傳遞的機(jī)械功率進(jìn)行耦合,共同經(jīng)變速機(jī)構(gòu)76來(lái)驅(qū)動(dòng)車輛。在圖5中第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)2發(fā)電,對(duì)機(jī)械功率進(jìn)行分流,題電功率提供給第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)1,此電機(jī)反轉(zhuǎn),輸出功率,與發(fā)動(dòng)機(jī)50的輸出功率在功率耦合機(jī)構(gòu)行星排74進(jìn)行匯流。

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