CN101134438A - 一种分散混合动力型铰接式汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分散混合动力型铰接式汽车，包括前车厢、后车厢、铰盘及后轴驱动系统；前车厢与后车厢通过所述铰盘铰接；后轴驱动系统设置在所述后车厢底盘下方，用于驱动所述汽车后轴；其中，该汽车还包括一中轴驱动系统，设置在前车厢底盘尾部下方，用于驱动中轴并作为汽车的主驱动力；及一控制系统，与后轴驱动系统及中轴驱动系统连接，通过该控制系统控制后轴驱动系统并作为汽车的辅助驱动力。与现有技术相比，本发明的铰接式汽车采用分散型混合动力作为驱动力，且以中轴驱动系统为主驱动力，避免了铰盘弯折现象的发生；同时，降低了能耗和尾气排放，减少了环境污染。

Description

一种分散混合动力型铰接式汽车

技术领域

本发明涉及一种汽车领域，尤其涉及一种分散混合动力型铰接式汽车。

背景技术

在交通拥堵以及环境污染和能源危机的压力下，大容量快速公交因其载客量大，快捷的特点被广泛采用。现有的大容量快速公交是双节车厢结构的车辆，纯内燃驱动。这种结构的车辆，为了减少发动机的噪音和热量对车内的影响，发动机一般安装在汽车后车厢的后部，采用后轴驱动的动力结构，后轴的驱动力通过铰盘传递到前车厢的中轴、前轴。为防止车辆转弯时后车厢和前车厢发生打折现象，采用后轴驱动时前后车厢之间需要采用精密铰盘的连接结构，通过采用精密铰盘来调节左右两侧的推力，满足车辆的行驶要求。

然而，精密铰盘完全依靠进口，价格昂贵，给大容量快速公交的发展造成一定的制约；且现有公交车普遍采用纯发动机驱动模式，这种驱动模式能耗高、废气排量大，易造成环境污染。

因此，现有技术有待于完善和发展。

发明内容

本发明的所要解决的问题在于提供一种混和动力分散设置，且以中轴驱动为主、后轴驱动为辅的铰接式汽车。

为了解决上述问题，本发明提供一种分散混合动力型铰接式汽车，包括前车厢、后车厢、铰盘及后轴驱动系统；所述前车厢与后车厢通过所述铰盘铰接；所述后轴驱动系统设置在所述后车厢底盘下方，通过一后轴传动轴与所述汽车后轴连接，用于驱动所述汽车后轴；

其中，所述汽车还包括：

一中轴驱动系统，设置在所述前车厢底盘尾部下方，用于驱动所述汽车中轴并作为所述汽车的主驱动力；及

一控制系统，与所述后轴驱动系统及所述中轴驱动系统连接，并通过该控制系统控制所述后轴驱动系统作为所述汽车的辅助驱动力。

所述汽车的技术方案一，其中，所述后轴驱动系统包括发动机驱动系统及电机驱动系统，且所述电机驱动系统通过一双轴扭矩合成器与所述发动机驱动系统连接。

所述汽车，其中，所述发动机驱动系统包括发动机、主离合器及后轴变速箱；所述发动机的输出轴通过所述主离合及双轴扭矩合成器与所述后轴变速箱连接；所述后轴变速箱通过所述后轴传动轴与所述汽车后轴连接。

所述汽车，其中，所述电机驱动系统包括ISG电机及逆变器；所述ISG电机的输出轴通过所述双轴扭矩合成器与所述发动机的输出轴连接，且该ISG电机通过所述逆变器给车载电池充电。

所述汽车，其中，所述中轴驱动系统包括中轴电机控制器、中轴电机及中轴变速箱；所述中轴电机与所述中轴电机控制器及中轴变速箱连接，受控于所述中轴电机控制器，并通过所述中轴变速箱及中轴传动轴将驱动力传动到所述汽车中轴上；所述中轴电机控制器与车载电池、电池管理器及所述控制系统连接。

所述汽车的技术方案二，其中，所述后轴驱动系统包括发动机驱动系统及电机驱动系统，且所述电机驱动系统设置在所述发动机驱动系统的输出轴上。

所述汽车，其中，所述发动机驱动系统包括发动机、主离合器、次离合器及后轴变速箱；所述发动机的输出轴通过所述主离合器及次离合器与所述后轴变速箱连接，所述后轴变速箱通过所述后轴传动轴与所述汽车后轴连接。

所述汽车，其中，所述电机驱动系统包括ISG电机及逆变器；所述ISG电机设置在所述发动机的输出轴上，并置于所述主离合器和次离合器之间，且该ISG电机通过所述逆变器给车载电池充电。

所述汽车，其中，所述中轴驱动系统包括中轴电机控制器及一对轮毂电机；一对所述轮毂电机分别设置在所述汽车中轴两个车轮安装位置上，并与所述中轴电机控制器连接；所述中轴电机控制器与车载电池及所述控制系统连接。

与现有技术相比，本发明的铰接式汽车采用分散型混合动力作为驱动动力，将驱动动力分配到车辆的中轴和后轴上，实现联合驱动，并以中轴驱动为主，后轴驱动为辅，这种汽车具有以下优点：

1、可以避免因采用后轴驱动而使铰盘发生折弯；

2、无需采用电控的精密铰盘，只需普通连接铰盘即可；同时，通过合理分配中轴和后轴驱动力的大小，可以减少铰盘的受力，延长铰盘和连接部分的使用寿命；

3、由于采用混合动力结构，在车辆暂停、低速行驶的工况下，发动机停止运行，避免了发动机在怠速和低转速这些低效率的运转模式；

4、采用制动能量转换为电能的回收方式，降低了能耗和尾气排放，减少了环境污染。

附图说明

图1为本发明的铰接式汽车结构示意图；

图2a和图2b为本发明铰接式汽车驱动动力分散设置结构示意图；

图3为图2b中发动机与ISG电机并联驱动原理结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的较佳实施例作进一步详细说明。

实施例一

本发明提供了一种分散混合动力型铰接式汽车，如图1和2a所示，包括前车厢20、后车厢21、铰盘22、后轴驱动系统、中轴驱动系统，及控制系统23。所述前车厢20与所述后车厢21通过所述铰盘22铰接，车辆转弯时，所述前车厢20或后车厢21将绕着所述铰盘22转动。所述控制系统23设置在所述汽车的驾驶室，在所述控制系统23的内部已经预设了汽车运行时驱动动力的分配程序；所述汽车正常运行时，所述控制系统23将控制所述中轴驱动系统启动，并以该中轴驱动系统作为该汽车的主驱动力；在所述汽车负载较大或爬坡时，控制系统23可自动控制所述后轴驱动系统启动，为所述汽车提供一个辅助驱动动力。

在本实施例中，所述后轴驱动系统设置在所述后车厢21底盘下方，与所述控制系统23连接，并受控于所述控制系统23，用于为所述汽车运行提供辅助动力。

其中，所述后轴驱动系统包括发动机驱动系统及电机驱动系统；所述发动机驱动系统包括发动机120、主离合器130及后轴变速箱140，如图2a所示。所述发动机120的输出轴通过所述主离合130及一双轴扭矩合成器170与所述后轴变速箱140连接，且所述双轴扭矩合成器170设置在所述发动机120的输出轴；所述后轴变速箱140通过所述后轴传动轴100与所述后轴110连接，用于将所述发动机120的输出轴上的驱动力传送到所述后轴上，驱动所述汽车。所述发动机120、主离合器130及后轴变速箱140还与所述控制系统23连接，受控于该控制系统23。

所述电机驱动系统，如图2a所示，包括ISG电机150及逆变器160。所述ISG电机150与所述控制系统23连接，且其输出轴设置在所述双轴扭矩合成器170上。通过所述双轴扭矩合成器170，所述ISG电机150和所述发动机120构成一所述后轴驱动系统的并联驱动动力机构，与所述后轴变速箱140连接，且在所述控制系统23的控制和协调下，可以实现发动机120或ISG电机150单独驱动所述后轴110，或所述ISG电机150和所述发动机120并联提供驱动动力驱动所述后轴110。

同时，所述ISG电机150通过所述逆变器160给车载电池300进行充电，给所述中轴驱动系统提供电源动力。比如，在行车过程中，如果车载电池300荷电状态小于设定值时，则所述ISG电机150在所述双轴扭矩合成器170的作用下，由所述发动机120带动其运转，此时所述ISG电机150转入行车充电模式，产生电能，并通过逆变器160对所述车载电池300进行充电。

本实施例中，所述中轴驱动系统设置在所述前车厢20底盘尾部下方，且该中轴驱动系统作为汽车的主驱动力，用于驱动所述汽车中轴200。当所述汽车在平坦的道路上行驶或汽车载重量较轻时，所述中轴驱动系统将在所述控制系统23的控制下驱动所述前车厢20前行，并牵引所述后车厢21前进。这样，就可以避免铰接在所述汽车前后车厢之间的所述铰盘22发生弯折现象。

其中，所述中轴驱动系统，如图2a所示，包括中轴电机控制器210、中轴电机220及中轴变速箱230。所述中轴电机220与所述中轴电机控制器210及中轴变速箱230连接，所述中轴电机控制器210与所述车载电池300、电池管理器310及所述控制系统23连接。所述车载电池300及电池管理器310通过所述中轴电机控制器210为所述中轴电机220提供电源；所述控制系统23通过控制和调节所述中轴电机控制器210来控制所述中轴电机220输出轴的转动，所述中轴电机220输出动力通过所述中轴变速箱230及中轴传动轴26传递到所述中轴200，驱动所述汽车。

所述汽车的车载电池300和电池管理器310构成了该汽车的电池管理系统，如图2a所示。所述电池300与ISG电机150通过所述逆变器160连接，当所述ISG电机150停止提供驱动力并转为发电过程时，所述ISG电机150在所述双轴扭矩合成器170的作用下，由所述发动机120带动其运转，此时所述ISG电机150转入行车充电模式，产生电能，并通过逆变器160对所述车载电池300进行充电；所述电池管理器310与所述电池300及所述中轴驱动系统连接，为所述中轴驱动系统提供驱动力。

在所述控制系统的控制和调节下，本发明分散混合动力型铰接式汽车中驱动动力系统工作模式如下：

(1)纯电动驱动模式

车辆在平缓的道路上起步、中、低速行驶时，车辆动力系统采用纯电动驱动模式，由所述电池通过所述中轴电机控制器向所述轮毂电机提供电能，所述轮毂电机根据实际功率需要单独驱动车辆行驶。

在该模式下，所述发动机不工作，由所述电池通过所述轮毂电机控制器向所述轮毂电机提供电能；或者所述发动机工作在优化的动力曲线下驱动所述ISG电机作为发电运行，给所述轮毂电机提供电能，同时给所述电池补充电能。

(2)混合动力并行驱动模式

车辆在中、高速行驶时，或整车负载较大的情况下，此时所需驱动力较大，采用所述发动机和所述轮毂电机同时驱动。为了不使车身中部的铰接处发生折叠，通过所述控制系统实现所述轮毂电机的驱动力大于发动机驱动力的驱动模式，以中轴驱动牵引为主，后轴推动助力为辅；由此可以避免在纯后轴驱动系统的推动下铰盘发生折弯现象。同时，由于后轴驱动系统的所述发动机施加了部分推力，使得铰盘的受力减小，有利于延长其使用寿命和增加行驶稳定性。

在该驱动模式下，所述ISG电机在发动机驱动下作为发电机运行，给所述中轴电机提供电能，或同时给所述电池充电。

(3)混合动力混合驱动模式

当车辆在加速、超车或爬坡等需要大功率工况时，采用所述轮毂电机、发动机和ISG电机三者联合驱动的混联驱动模式，以产生短时间的大功率驱动车辆行驶。此时所述ISG电机和轮毂电机的能量通过电机控制器由所述电池提供。

(4)再生制动能量回收模式

在车辆制动或减速过程中，所述ISG电机和轮毂电机均工作在发电状态，进入再生制动能量回收模式，用制动能量给所述电池充电，由于采用电机制动能量回收，不仅节省了油料消耗，还可以省掉缓速器，进一步节省了整车成本和维护费用。

(5)混合式行车充电模式

在行车过程中，如果车载电池荷电状态小于设定值，则转入行车充电模式，所述ISG电机作为车辆的发电机，由所述发动机带动其运转，产生电能，对所述电池进行充电。此时所述发动机可能有两种模式：

A、所述中轴电机单独驱动模式，所述发动机不需要作为驱动动力，此时将所述后轴变速箱挂空挡，所述发动机驱动所述ISG电机，作为发电模式工作；

B、如果在中、后轴驱动系统并行驱动模式下，所述发动机动力一部分要作为动力驱动后轴，另一部分动力作为发电机动力驱动所述ISG电机对电池进行充电。

(6)停车充电模式

在车辆停止行驶时，如果车载所述电池的荷电状态太低，可以进入停车充电模式。此时，所述中轴电机停止运行，所述后轴变速箱则挂空挡，由所述发动机带动所述ISG电机发电，向所述电池充电，当所述电池荷电状态大于设定值时，则所述发动机停止，结束停车充电模式。

实施例二

本实施例与实施例一的不同之处在于：

所述发动机驱动系统还包括一次离合器131，如图2b所示。所述ISG电机150的转子151设置在所述发动机120输出轴上，且该转子151置于所述主离合器130与次离合器131之间。所述发动机120与ISG电机150之间通过所述主离合器130与次离合器131构成所述后轴驱动系统的串联驱动动力机构，与所述后轴变速箱140连接，如图3所示。该串联驱动动力机构在所述控制系统23的控制和协调下，通过所述主离合器130与次离合器131的操作，可以实现ISG电机150单独驱动所述后轴110或所述ISG电机150和所述发动机120串联提供驱动动力驱动所述后轴110。

其中，所述主离合器130和次离合器131结合或分离可以分为以下几种工作模式：

A、所述主离合器130结合、次离合器131分离，启动所述ISG电机150，短时间内将所述发动机120转速提升到经济转速下运行；

B、所述主离合器130与次离合器131都结合，所述发动机120的驱动动力通过所述主离合器130、次离合器131及ISG电机转子151上的输出转轴152传到变速箱，实现所述发动机单独提供驱动动力；

C、所述主离合器130分离，次离合器131结合，实现所述ISG电机150单独提供驱动动力；

D、所述主离合器130与次离合器131都结合，所述发动机120和ISG电机150联合提供驱动动力；

E、所述主离合器130结合，次离合器131分离，所述ISG电机150工作在发电模式，通过所述逆变器310给所述电池300充电；

F、在所述发动机120单独提供驱动力模式下，所述主离合器130结合，如果所述发动机120输出功率有剩余，将启动所述ISG电机150工作在发电模式，并给所述电池300充电。

在本实施例中，所述中轴驱动系统包括中轴电机控制器210及一对轮毂电机240，如图2b所示。一对所述轮毂电机240分别设置在所述汽车中轴200上用于安装两个车轮的位置上，并与所述中轴电机控制器210连接，并由该中轴电机控制器210控制所述轮毂电机240驱动所述中轴200。所述中轴电机控制器210还与车载电池300及所述控制系统23连接，受控于所述控制系统23。所述汽车行进时，由控制系统23实现两个所述轮毂电机240功率的合理分配，并通过所述中轴电机控制器210控制和调节所述轮毂电机240的差速，实现所述汽车的平稳运行。

实施例二中其它具体结构及其连接关系与实施例一相同。

综上所述，本发明的铰接式汽车采用分散型混合动力作为驱动力，具有以下工业实用性：

1、将驱动力分配到车辆的中轴和后轴上，实现联合驱动，并在控制策略上设置轮毂电机驱动的扭矩始终大于后轴发动机驱动扭矩，即可认为整车驱动为前车厢牵引为主，后车厢推动为辅的驱动方式，受力上为前车厢拖拽后车厢，而后车厢对前车厢没有推力，避免了采用后推驱动而发生前、后车厢折弯，由此不需采用电控的精密铰盘，只需普通连接铰盘即可保证不发生折弯现象；而且通过合理分配中轴和后轴驱动力的大小，可以减少普通铰盘的受力，延长铰盘和连接部分的使用寿命；

2、由于采用混合动力结构，在车辆暂停、低速行驶的工况，发动机停止运行，避免了发动机运行在怠速和低速这些低效率模式，以及采用制动能量回收方式，降低了能耗和尾气排放，减少了环境污染。

总之，本发明并不限于上述实施方式，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，都应该落在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种分散混合动力型铰接式汽车，包括前车厢、后车厢、铰盘及后轴驱动系统；所述前车厢与后车厢通过所述铰盘铰接；所述后轴驱动系统设置在所述后车厢底盘下方，通过一后轴传动轴与所述汽车后轴连接，用于驱动所述汽车后轴；

其特征在于，所述汽车还包括：

一中轴驱动系统，设置在所述前车厢底盘尾部下方，用于驱动所述汽车中轴并作为所述汽车的主驱动力；及

一控制系统，与所述后轴驱动系统及所述中轴驱动系统连接，并通过该控制系统控制所述后轴驱动系统作为所述汽车的辅助驱动力。

2.根据权利要求1所述的汽车，其特征在于，所述后轴驱动系统包括发动机驱动系统及电机驱动系统，且所述电机驱动系统通过一双轴扭矩合成器与所述发动机驱动系统连接。

3.根据权利要求2所述的汽车，其特征在于，所述发动机驱动系统包括发动机、主离合器及后轴变速箱；所述发动机的输出轴通过所述主离合器及双轴扭矩合成器与所述后轴变速箱连接；所述后轴变速箱通过所述后轴传动轴与所述汽车后轴连接。

4.根据权利要求3所述的汽车，其特征在于，所述电机驱动系统包括ISG电机及逆变器；所述ISG电机的输出轴通过所述双轴扭矩合成器与所述发动机的输出轴连接，且该ISG电机可通过所述逆变器给车载电池充电。

5.根据权利要求4所述的汽车，其特征在于，所述中轴驱动系统包括中轴电机控制器、中轴电机及中轴变速箱；所述中轴电机与所述中轴电机控制器及中轴变速箱连接，受控于所述中轴电机控制器，并通过所述中轴变速箱及中轴传动轴将驱动力传动到所述汽车中轴上；所述中轴电机控制器与车载电池、电池管理器及所述控制系统连接。

6.根据权利要求1所述的汽车，其特征在于，所述后轴驱动系统包括发动机驱动系统及电机驱动系统，且所述电机驱动系统设置在所述发动机驱动系统的输出轴上。

7.根据权利要求6所述的汽车，其特征在于，所述发动机驱动系统包括发动机、主离合器、次离合器及后轴变速箱；所述发动机的输出轴通过所述主离合器及次离合器与所述后轴变速箱连接，所述后轴变速箱通过所述后轴传动轴与所述汽车后轴连接。

8.根据权利要求7所述的汽车，其特征在于，所述电机驱动系统包括ISG电机及逆变器；所述ISG电机设置在所述发动机的输出轴上，并置于所述主离合器和次离合器之间，且该ISG电机可通过所述逆变器给车载电池充电。

9.根据权利要求8所述的汽车，其特征在于，所述中轴驱动系统包括中轴电机控制器及一对轮毂电机；一对所述轮毂电机分别设置在所述汽车中轴两个车轮安装位置上，并与所述中轴电机控制器连接；所述中轴电机控制器与车载电池及所述控制系统连接。

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