CN101439665A - 基于超越离合器的混合动力汽车动力分配机构 - Google Patents

Abstract

本发明是一种基于超越离合器的混合动力汽车动力分配机构。由带有起动机的发动机和电动机组成，发动机和电动机输出轴之间设有单向超越离合器，所述离合器外环和内环转动方向一致，所述电动机与发动机输出轴分别与单向超越离合器逆时针旋转的外环和内环相固定，或，所述发动机与电动机输出轴分别与单向超越离合器顺时针旋转的外环和内环相固定，电动机输出轴与位于其后部的动力输出轴传动连接。本机构利用单向超越离合器的特点，使其机械结构简化，省去了离合器的控制系统，有利于降低整车控制器的控制难度，也提高了一般离合器难以达到的控制精度。本机构可以避免发动机与电动机存在转速差时特别是较大转速差时机械接合的接合冲击。

Description

基于超越离合器的混合动力汽车动力分配机构

技术领域

本发明属于混合动力汽车的动力分配，特别是涉及一种基于超越离合器的混合动力汽车动力分配机构。

背景技术

随着国际能源危机的加剧，混合动力汽车以其较低的油耗和排放在近年来有了长足的发展。目前世界范围内已经出现了多种混合动力汽车，同样也存在丰富多样的混合动力汽车动力系统结构方案。这些方案的共性在于：都是将发动机、电动机乃至发电机通过动力分配机构进行有机的接合，来实现多种多样的车辆行驶模式。

混合动力汽车中，既安装有传统的燃油发动机(包括汽油机、柴油机等内燃机以及涡轮发动机等外燃机)，也安装有由车载蓄电池提供能源而工作的电动机。为了实现混合动力汽车的各种行驶模式，达到降低油耗和排放的目的，就需要用一套动力分配机构，适时且合理地连接发动机、电动机、变速箱等。

目前的单电机混合动力汽车为了实现纯电动模式(即只有电动机工作来驱动车辆行驶的模式)，一般在发动机和电动机之间安装自动离合器。该离合器被整车控制器根据整车控制策略来进行自动控制，达到将发动机和电动机在纯电动模式下断开、混合驱动模式下接合的目的。但是，传统的在发动机和电动机中间安装摩擦式离合器并进行智能化控制的动力分配机构方案存在诸如接合冲击、控制精度低的突出问题。

发明内容

本发明是为了解决目前一般用于单电机混合动力汽车中的传统的摩擦式自动离合器存在的接合冲击和控制精度低的技术问题，而公开一种基于超越离合器的混合动力汽车动力分配机构，该机构具有可以缓解上述问题的突出特点。

本发明为解决传统的摩擦式自动离合器存在的接合冲击和控制精度低的技术问题采取以下技术方案：本分配机构由带有起动机的发动机和电动机所组成，其特征在于：发动机输出轴和电动机输出轴之间设有使之连接或分离的单向超越离合器，所述单向超越离合器外环和内环转动方向一致，所述电动机输出轴与发动机输出轴分别与单向超越离合器逆时针旋转的外环和内环相固定，或，所述发动机输出轴与电动机输出轴分别与单向超越离合器顺时针旋转的外环和内环相固定，电动机输出轴与位于其后部的动力输出轴传动连接。

本发明还可以采取以下技术措施：

所述的单向超越离合器是楔块式和滚柱式单向超越离合器，优选的是楔块式单向超越离合器。

本发明的有益效果和优点在于：本动力分配机构充分利用了单向超越离合器特别是楔块式单向超越离合器具有承载能力大、自锁可靠、反向解脱轻便、结构紧凑、操作方便的特点，不仅使其机械结构简化，还省去了离合器的控制系统，有利于降低整车控制器的控制难度，同时也相对提高了一般离合器难以达到的控制精度。本动力分配机构还可以避免发动机与电动机存在转速差时特别是较大转速差时机械接合的接合冲击。本发明具有机械和控制系统结构较简单的突出优点。

附图说明

附图1是本发明结构原理示意图。

附图2是实施例1结构示意图之一。

附图3是实施例1结构示意图之二。

附图4是实施例2结构示意图之一。

附图5是实施例2结构示意图之二。

附图6是实施例1纯电动模式能量流示意图。

附图7是实施例1加速助力模式能量流示意图。

附图8是实施例1高速巡航发电模式能量流示意图。

附图9是实施例1滑行和制动模式能量流示意图。

附图10是实施例1怠速充电模式能量流示意图。

图中标号：1发动机输出轴，2单向超越离合器，2-1外环，2-2内环，3电动机输出轴，4动力输出轴，5半轴，6车轮。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图进一步说明本发明。

如图1所示，发动机输出轴1和电动机输出轴3之间设有使之连接或分离的单向超越离合器2，纯电动模式下，超越离合器2断开，电动机单独工作；混合驱动模式下，超越离合器2接合，发动机和电动机共同工作。

电动机输出轴3与位于其后部的动力输出轴4传动连接，动力输出轴4驱动半轴5及车轮6。电动机输出轴与位于其后部的动力输出轴之间设置现有技术中的包括手动离合器的手动变速器或自动变速器。

如图2所示实施例1，单向超越离合器外环和内环转动方向一致均为逆时针旋转，电动机输出轴3与单向超越离合器2的外环2-1相固定，发动机输出轴1与单向超越离合器2的内环2-2相固定。当内环即发动机转速为零，外环即电动机逆时针旋转，这时的离合器处于分离(超越)状态，此时混合动力汽车工作在纯电动模式下。

如图3所示实施例1，当发动机启动并使内环转速与外环转速相等，此时离合器处于接合(逆止)状态，混合动力汽车工作在加速助力模式下。

如图4所示实施例2，单向超越离合器外环和内环转动方向一致均为顺时针旋转，发动机输出轴1与单向超越离合器2的外环2-1相固定，电动机输出轴3与单向超越离合器2的内环2-2相固定。当外环即发动机转速为零，内环即电动机顺时针旋转，这时的离合器处于分离(超越)状态，此时混合动力汽车工作在纯电动模式下。

如图5所示实施例2，当发动机启动并使外环转速与内环转速相等，此时离合器处于接合(逆止)状态，混合动力汽车工作在加速助力模式下。

实施例1、2的单向超越离合器2是楔块式单向超越离合器，也可以是滚柱式单向超越离合器。所述单向超越离合器2与发动机输出轴1、电动机输出轴3采用螺纹连接，也可以采用键联接、齿轮联接、带轮联接、链轮联接等已有技术中的连接方式。

以下以实施例1为例详细说明单向超越离合器的状态与混合动力汽车各种工作模式之间的关系。

如图6所示，单向超越离合器为分离(超越)状态，连接于内环的发动机不工作，内环转速为零。此状态下只有电动机工作，即外环超越内环旋转，混合动力汽车工作在纯电动模式。

在纯电动模式的基础上，由启动机启动发动机，内环转速大于零而小于外环转速时单向超越离合器维持分离状态。当内环转速等于外环转速时单向超越离合器为接合(逆止)状态，此状态下混合动力汽车是启动发动机模式。

如图7所示，单向超越离合器为接合(逆止)状态，发动机和电动机转速即内、外环转速相同，发动机输出轴的扭矩通过楔块传递于外环，此状态下混合动力汽车工作在加速助力模式，电机助力的作用是减小发动机的负荷从而降低油耗和排放。整个助力过程中超越离合器都处于接合状态。

如图8所示，单向超越离合器为接合(逆止)状态，变频器切断输出，蓄电池不再向电动机供能，电动机在发动机驱动下为发电状态，此时发动机和电动机转速相同，即内、外环转速相同，发动机输出轴的扭矩通过楔块传递于外环，并经变频器的整流机构向车载动力蓄电池充电，在此期间离合器一直处于结合(逆止)状态，此状态下混合动力汽车工作在高速巡航发电模式。

如图9所示，单向超越离合器为分离(超越)状态，此时的发动机停机，混合动力汽车可以是滑行状态，电动机同时可以进入发电状态；混合动力汽车还可以是制动减速状态，电动机继续为发电状态；混合动力汽车还可以是制动停车状态，以上为混合动力汽车的滑行和制动模式，在该模式下的各个过程中，单向超越离合器始终处于分离(超越)状态。

如图10所示，混合动力汽车为停车状态，控制系统检测车载蓄电池剩余电量足以使汽车在纯电动模式下起步时，则关闭发动机，此时单向超越离合器为接合(逆止)状态(内外环转速为零)。若控制系统判断车载蓄电池中剩余电量不足以用纯电动模式使车辆起步时，将自动进入怠速充电模式，此时车辆速度为零，但发动机转速不为零，发动机运转通过楔块将转矩传递给电动机，带动电动机给车载蓄电池充电，此时离合器仍处于接合状态。此状态下混合动力汽车为怠速充电模式。

通过以上分析可以得出的结论是本动力分配机构完全可以满足目前混合动力汽车各种工作模式对动力配置的要求。

Claims (2)

1、一种基于超越离合器的混合动力汽车动力分配机构，由带有起动机的发动机和电动机所组成，其特征在于：发动机输出轴和电动机输出轴之间设有使之连接或分离的单向超越离合器，所述单向超越离合器外环和内环转动方向一致，所述电动机输出轴与发动机输出轴分别与单向超越离合器逆时针旋转的外环和内环相固定，或，所述发动机输出轴与电动机输出轴分别与单向超越离合器顺时针旋转的外环和内环相固定，电动机输出轴与位于其后部的动力输出轴传动连接。

2、根据权利要求1所述的混合动力汽车动力分配机构，由带有起动机的发动机和电动机所组成，其特征在于：所述的单向超越离合器是楔块式和滚柱式单向超越离合器，优选的是楔块式单向超越离合器。

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