CN101204922A - 混合动力车驱动系统 - Google Patents

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王传福
罗红斌
罗如忠
任毅
张大东
陈的扬
陈伟
宋佑川
傅景军
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Abstract

本发明提供一种混合动力车驱动系统，包括发动机、发电机、电机、差速器机构、传动装置和电源，电源连接在发电机和电机之间，差速器机构的行星架与发动机的输出轴连接，差速器机构的左半轴齿轮与发电机的转子连接，差速器机构的右半轴齿轮与电机的转子和传动装置连接。发动机的动力传递到差速器机构的行星架，然后一部分动力通过左半轴齿轮传递给发电机的转子以驱动发电机发电，另一部分动力通过右半轴齿轮传递到传动装置以驱动车辆行驶。通过调节发电机转子的转速，可以相应地调节发动机的功率，使发动机工作在最佳状态，以提高发动机的燃油经济性。

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 2640812Y公开了一种汽车用电机-发动机混合动力驱动装置，包括发动机、电动机、发电机和动力合成装置，该动力合成装置为汽车通用驱动桥差速器，该差速器的两个半轴分别与发动机和电动机的转轴相连接，差速器的机壳与动力输出轴相连接。发动机和电动机的输出动力混合后通过差速器的机壳输出给动力输出轴，驱动车辆行驶。发动机的输出轴还通过齿轮机构连接到发电机，驱动发电机发电。该驱动装置同时具有串连式和并联式的特点，但是事实上只能实现并联式动力输出，功能单一。
发明内容
本发明提供一种混合动力车驱动系统，该系统能够提高发动机的燃油经济性，并且结构简单，制造成本低，并且还能实现车辆的多种驱动模式。
本发明提供的混合动力车驱动系统包括发动机、发电机、电机、差速器机构、传动装置和电源，其中，电源连接在发电机和电机之间，差速器机构的行星架与发动机的输出轴连接，差速器机构的左半轴齿轮与发电机的转子连接，差速器机构的右半轴齿轮与电机的转子和传动装置连接。
在发动机工作驱动车辆行驶时，发动机的动力通过发动机输出轴传递到差速器机构的行星架，然后一部分动力通过左半轴齿轮传递给发电机的转子以驱动发电机发电，另一部分动力通过右半轴齿轮传递到传动装置以驱动车辆行驶。通过调节发电机转子的转速，可以相应地调节发动机的功率，使发动机工作在最佳状态，以最大程度地提高发动机的燃油经济性。
此外，发电机发出的电能可以储存到电源中，并由电源向电机供应电能，驱动电机向传动装置传递动能以驱动车辆行驶，由此实现发动机和电机并联式驱动。
附图说明
图1是根据本发明一种典型实施方式的混合动力车驱动系统的示意性结构图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的一种典型实施方式进行详细说明。
如图1所示，本发明提供一种混合动力车驱动系统，该系统包括发动机1、发电机2、电机3、差速器机构4、传动装置5和电源6，其特征在于：电源6连接在发电机2和电机3之间，差速器机构4的行星架43与发动机1的输出轴11连接，差速器机构4的左半轴齿轮41与发电机2的转子连接，差速器机构4的右半轴齿轮42与电机3的转子和传动装置6连接。
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的输出动力分配传递给传动装置5和发电机2，从而通过对发电机2的转子转速进行调节，可以相应地对发动机1的输出功率进行调节，使之工作在最佳状态，最大程度地提高发动机1的燃油经济性。并且，本发明的结构简单，制造方便，且成本低廉。
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，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。在本发明中，来自发动机1或电机3的动力通过传动装置5最终传递到车轮8，以驱动车辆行驶。
在发动机1工作时，发动机1的动力首先通过发动机输出轴11传递到差速器机构4的行星架43，然后该动力在差速器机构4中的左半轴齿轮41和右半轴齿轮42之间分配，分别传递给发电机2进行发电以及传递给传动装置5以驱动车辆行驶。发电机2发出的电能可以储存到电源6中。在这种情况下，通过调节发电机2的转子的转速，可以相应地调节发动机1的输出功率，从而使发动机1保持在最佳工作状态，以提高发动机1的燃油经济性。
在需要增加行车功率时，例如在车辆加速或者爬坡时，可以同时启动电机3向传动装置5输出动力，从而实现发动机和电机的并联式驱动。此时，电机3由电源6供应电能。
在一种优选的实施例中，还可以在差速器机构4的右半轴齿轮42与传动装置6之间设置离合器7。为了控制方便，该离合器7优选采用现有技术中的电控离合器。通过控制该离合器7的接合或者分离，可以控制右半轴齿轮42与传动装置5之间的动力传递或者断开。这对于电机单独驱动车辆行驶以及电机作为发电机回收车辆动能的情况是非常有用的。下面对这两种情况进行说明。
在车辆低速行驶，或者需要频繁启动和停车时，为了节约能源，优选由电机3驱动车辆行驶。此时，发动机1停止工作，离合器7为分离状态，电机3由电源6供应电能，并将输出动力传递给传动装置5以驱动车辆行驶，实现车辆的纯电动驱动模式。
在车辆减速或者制动时，离合器7为分离状态，电机3作为发电机进行工作，车辆的惯性机械能通过传动装置5传递到电机3的转子，驱动电机3发电并将电能储存到电源6中。
本发明可以提供电子控制单元以及电源报警装置等，电源报警装置用于在电源的电量不足以驱动电机3工作时，发出报警信号。电子控制单元则可以根据发动机的功率、车速等信息对发电机的转子转速进行调节，以实现对发动机功率的调节目的。

Claims (3)

1.一种混合动力车驱动系统，该系统包括发动机(1)、发电机(2)、电机(3)、差速器机构(4)、传动装置(5)和电源(6)，其特征在于：电源(6)连接在发电机(2)和电机(3)之间，差速器机构(4)的行星架(43)与发动机(1)的输出轴(11)连接，差速器机构(4)的左半轴齿轮(41)与发电机(2)的转子连接，差速器机构(4)的右半轴齿轮(42)与电机(3)的转子和传动装置(6)连接。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，该系统还包括连接在差速器机构(4)的右半轴齿轮(42)与传动装置(6)之间的离合器(7)。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述离合器(7)为电控离合器。
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