CN101204919B - 混合动力车驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种混合动力车驱动系统，包括为传动装置提供动力的发动机和电动机以及为电动机供电的电源，该系统还包括差速器机构，发动机的输出轴通过第一离合器和第一制动器连接到差速器机构的行星架，电动机的输出轴通过第二离合器和第二制动器连接到差速器机构的左半轴齿轮，差速器机构的右半轴齿轮连接到传动装置。通过离合器、控制器和差速器机构，可以简单地实现车辆的两种驱动模式：(1)在电源电力充足时，由电源为电动机供电，由电动机直接驱动车辆行驶；(2)当电源电力不足时，由发动机直接驱动车辆行驶。因此，本发明不存在能量转换的问题，因此可以避免由于能量转换而造成的能量损失，并且结构简单，整车重量较轻。

Description

混合动力车驱动系统

技术领域

本发明涉及一种混合动力车驱动系统。

背景技术

当今世界人类面临着能源匮乏和环境恶化两大挑战，传统汽车日益受到石油危机的严重困扰，节能环保逐渐成为汽车行业的发展主题。近年来，具有两种不同动力源、实现降低油耗和排放的混合动力汽车，得到了开发应用，并投入商业生产推向市场。目前量产的混合动力汽车有丰田Prius、丰田Crown、本田Insight、本田Civic等等，不一而足。已知的混合动力车驱动系统，根据其机电耦合特征大致可分为串联、并联和混联三种结构形式。

串联式动力由发动机、发电机和电机三部分动力总成组成，它们之间用串联的方式组成动力单元系统，发动机驱动发电机发电，电能通过控制器输送到电池或电机，由电机通过变速机构驱动汽车。小负荷时由电池驱动电机驱动车轮，大负荷时由发动机带动发电机发电驱动电机。当车辆处启动、加速、爬坡工况时，发动机-电机组和电池组共同向电机提供电能；当电动车处于低速、滑行、怠速的工况时，则由电池组驱动电机，当电池组缺电时则由发动机-发电机组向电池组充电。串联式结构适用于城市内频繁起步和低速运行工况，可以将发动机调整在最佳工况点附近稳定运转，通过调整电池和电机的输出来达到调整车速的目的。使发动机避免了怠速和低速运转的工况，从而提高了发动机的效率，减少了废气排放。但是它的缺点是能量几经转换，机械效率较低。

并联式动力由发动机和电机共同驱动汽车，发动机与电机分属两套系统，可以分别独立地向汽车传动系提供扭矩，在不同的路面上既可以共同驱动又可以单独驱动。当汽车加速爬坡时，电机和发动机能够同时向传动机构提供动力，一旦汽车车速达到巡航速度，汽车将仅仅依靠发动机维持该速度。电机既可以作电动机又可以作发电机使用，又称为电动-发电机组。由于没有单独的发电机，发动机可以直接通过传动机构驱动车轮，这种装置更接近传统的汽车驱动系统，机械效率损耗与普通汽车差不多。

混联式装置包含了串联式和并联式的特点。动力系统包括发动机、发电机和电机，根据助力装置不同，它又分为发动机为主和电机为主两种。以发动机为主的形式中，发动机作为主动力源，电机为辅助动力源；以电机为主的形式中，发动机作为辅助动力源，电机为主动力源。该结构的优点是控制方便，缺点是结构比较复杂。

CN 1389358A公开了一种使用行星齿轮系统的串、并联混合电动车驱动系统，该系统主要包括发动机SC、电动机ME、行星齿轮机构PP以及多个离合器和制动器，使得混合电动车既能单独采用发动机来驱动，也可以单独使用电动机来驱动，或者两者同时驱动。

如图1所示，在该驱动系统中，发动机SC通过第一个离合器S1和第一个制动器H1与行星齿轮机构PP的中心轮SL相连，电动机ME通过第二个离合器S2和第二个制动器H2与行星齿轮机构PP的齿圈K相连。在发动机工作时，发动机的输出动力将通过行星齿轮机构分配成两部分，一部分用来驱动车辆行驶，另一部分用来驱动电动机发电。通过控制相应的离合器和制动器的状态，就可以实现发动机单独驱动、电动机单独驱动、发动机和电动机并联驱动等多种驱动模式。

该驱动系统结构简单、控制方便，能够在一定程度上降低能耗和减少排放。然而，在发动机工作过程中，发动机的一部分动力要用来驱动电动机发电并将发出的电能储存在电池单元中，然后在需要使用电动机驱动车辆时，再通过电池单元为电动机供电，由此能量过程要经过机械能-电能-机械能的转换，从而会在一定程度上造成能量损失，降低整车效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种混合动力车驱动系统，该系统不需要进行复杂的能量转换，避免了能量转换中的能量损失，并且结构简单，整车重量较轻。

本发明提供一种混合动力车驱动系统，该系统包括为传动装置提供动力的发动机和电动机以及为电动机供电的电源，其中，该系统还包括差速器机构，发动机的输出轴通过第一离合器和第一制动器连接到差速器机构的行星架，电动机的输出轴通过第二离合器和第二制动器连接到差速器机构的左半轴齿轮，差速器机构的右半轴齿轮连接到传动装置。

通过控制相应的离合器和控制器的状态，通过差速器机构，可以简单地实现车辆的两种驱动模式：(1)在电源的电力充足时，由电源为电动机供电，由电动机直接驱动车辆行驶；(2)当电源的电力不足时，则由发动机直接驱动车辆行驶。因此，在本发明的混合动力车驱动系统中，不存在能量转换的问题，因此可以避免由于能量转换而造成的能量损失，并且结构简单，整车重量较轻。

附图说明

图1是一种现有的混合动力车驱动系统的结构示意图。

图2是根据本发明的一种典型实施方式的混合动力车驱动系统的结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图详细说明本发明的具体实施方式。

图2是根据本发明的一种典型实施方式的混合动力车驱动系统的结构示意图。

如图2所示，本发明的一种典型的混合动力车驱动系统包括为传动装置5提供动力的发动机1和电动机2以及为电动机2供电的电源3，其中，该系统还包括差速器机构4，发动机1的输出轴7通过第一离合器11和第一制动器12连接到差速器机构4的行星架43，电动机2的输出轴8通过第二离合器21和第二制动器22连接到差速器机构4的左半轴齿轮41，差速器机构4的右半轴齿轮42连接到传动装置5。

差速器机构在现有技术中通常用在汽车的传动系统上，在车辆转向时允许左右车轮以不同速度旋转。差速器机构通常包括左半轴齿轮、右半轴齿轮和行星架。来自传动轴的动力通过行星架输入，并通过左右半轴齿轮分别传递到左右半轴以及左右驱动轮。

在本发明中，巧妙地使用了差速器机构4来将发动机1或者电动机2的动力传递给传动装置，以驱动车辆行驶。因此，本发明结构简单，制造方便，且成本低廉。

在本发明中，以电动机2驱动为主，发动机1驱动为辅，因此特别适合于行车速度不高且经常需要停车和启动的城市交通。也就是说，在电源3的电力充足的情况下，利用电动机2驱动车辆行驶。只有在电源3的电力不足而需要充电时，才利用发动机1驱动车辆行驶。

具体而言，在利用电动机2驱动车辆行驶时，通过控制机构控制第一离合器11分离，第一制动器12接合(即制动)，第二离合器21接合，第二制动器22分离(即解除制动)。然后，电源3向电动机2供电，电动机2的动力通过电动机的输出轴(8)传递到左半轴齿轮41。此时，由于行星架43由第一制动器12制动，所以左半轴齿轮41的动力传递到右半轴齿轮42，并通过传动装置5最终传递到车轮6，驱动车辆行驶。

当电源3的电力不足时，需要启动发动机1来驱动车辆行驶。首先，通过控制机构控制第一离合器11接合，第一制动器12分离，第二离合器21分离，第二制动器22接合。发动机1的动力通过第一离合器11传递到行星架43。此时，由于左半轴齿轮41被第二制动器22制动，所以行星架43的动力传递给右半轴齿轮42，并通过传动装置5最终传递到车轮6，驱动车辆行驶。

由于只有在电源3的电力不足时才使用发动机驱动模式，因此可以大大降低发动机1的油耗，节约燃料，降低排放，有利于环境保护。

电源3可以是通过外部电源进行充电的动力电池组。也就是说，在电源3的电力不足时，可以使用220V的普通电网给电源充电。由于普通用电成本低廉，因此还可以有效降低用车成本，使用车更加经济且环保。

传动装置5通常包括车辆的传动轴、减速器、差速器、半轴以及驱动车轮等。根据需要，还可以在传动装置5中设置变速器，如在CN 1413855A中所公开的，以便在车辆行驶时，尤其是在发动机驱动模式下通过变速器实现车辆的变速行驶。

为了方便控制，第一离合器11和第二离合器21优选为电控离合器，第一制动器12和第二制动器22优选为电控制动器。另外，本发明还可以包括报警装置，用于在电源3的电力不足时发出报警信号。

Claims (5)

1.一种混合动力车驱动系统，该系统包括为传动装置(5)提供动力的发动机(1)和电动机(2)以及为电动机(2)供电的电源(3)，其特征在于，该系统还包括差速器机构(4)，发动机(1)的输出轴(7)通过第一离合器(11)和第一制动器(12)连接到差速器机构(4)的行星架(43)，电动机(2)的输出轴(8)通过第二离合器(21)和第二制动器(22)连接到差速器机构(4)的左半轴齿轮(41)，差速器机构(4)的右半轴齿轮(42)连接到传动装置(5)；在电源的电力充足时，由电源为电动机供电，由电动机直接驱动车辆行驶；当电源的电力不足时，则由发动机直接驱动车辆行驶。

2.根据权利要求1所述的驱动系统，其中，所述电源(3)是通过外部电源进行充电的动力电池组。

3.根据权利要求1所述的驱动系统，其中，在所述传动装置(5)上具有变速器。

4.根据权利要求1所述的驱动系统，其中，所述第一离合器(11)和第二离合器(21)为电控离合器，所述第一制动器(12)和第二制动器(22)是电控制动器。

5.根据权利要求1所述的驱动系统，其中，该系统还包括报警装置，当电源(3)的电力不足时用于发出报警信号。

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