CN101450608B - 混合动力车的停车发电机构及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混合动力车的停车发电机构，其中发动机和第一轴通过离合器连接；电机与第二轴直接或间接连接；第一轴上具有第一齿轮、第二齿轮和第一同步器，第一和第二齿轮通过轴承套装在第一轴上，第一同步器选择接合第一或第二齿轮；第二轴上具有第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮-驻车档棘轮组件和第二同步器，第三和第四齿轮固定在第二轴上，第五齿轮-驻车档棘轮组件通过轴承套装在第二轴上，第二同步器与第五齿轮-驻车档棘轮组件接合或者分离；第一齿轮与第三齿轮啮合，第二齿轮与第四齿轮啮合，第五齿轮-驻车档棘轮组件与输出齿轮啮合。本发明还公开了上述停车发电机构的控制方法。所述机构的结构简单、紧凑，所述方法的操作简便。

Description

混合动力车的停车发电机构及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种混合动力车领域，尤其涉及一种混合动力车的停车发电机构及其控制方法。
背景技术
本申请的申请人于2007年11月30日提交了申请号为“200710187782.4”、发明名称为“混合动力驱动系统及其驱动方法”的发明专利申请。在该申请中，设计出了一种新型的双档变速机构，通过对该双档变速机构进行控制，能够得到混合动力驱动系统的多种驱动模式，并且整个系统的结构简单且控制方便。该双档变速机构主要包括相互平行设置的第一轴和第二轴以及空套或者固定设置在第一轴和第二轴上的多个齿轮，发动机向第一轴输入/输出功率，电机向第二轴输入/输出功率，通过简单地拨动第一同步器和第二同步器选择性地接合不同的齿轮，即可实现对双档变速机构的控制。该申请通过参考在此整体引述。
本申请是在上述申请的基础上提出的一种更具体的结构，即停车发电机构，以及该停车发电机构的控制方法。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种混合动力车的停车发电机构及其控制方法，所述停车发电机构的结构简单，占用空间小。所述控制方法操作简单，并且能够通过双档变速机构对发电机的转速进行调节，从而提高发电机的发电效率。
根据本发明的一个方面，提供一种混合动力车的停车发电机构，该机构包括发动机，离合器，相互平行布置的第一轴和第二轴，电机，储能装置以及输出齿轮，其中：所述发动机与所述第一轴通过所述离合器连接；所述电机与所述第二轴直接或者间接连接，并与所述储能装置电连接；所述第一轴上具有第一齿轮、第二齿轮和第一同步器，所述第一齿轮和第二齿轮通过轴承套装在所述第一轴上，所述第一同步器可选择性地接合所述第一齿轮或者第二齿轮；所述第二轴上具有第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮-驻车档棘轮组件和第二同步器，所述第三齿轮和所述第四齿轮固定在所述第二轴上，所述第五齿轮-驻车档棘轮组件通过轴承套装在所述第二轴上，所述第二同步器与所述第五齿轮-驻车档棘轮组件接合或者分离；所述第一齿轮与所述第三齿轮啮合，所述第二齿轮与所述第四齿轮啮合，所述第五齿轮-驻车档棘轮组件与所述输出齿轮啮合。
根据本发明的另一个方面，提供一种根据本发明的混合动力车的停车发电机构的控制方法，该方法包括：控制离合器接合，第一同步器与所述第一齿轮或者第二齿轮接合，第二同步器与所述第五齿轮-驻车档棘轮组件分离，所述发动机工作并经过离合器、第一轴和第二轴驱动所述电机发电。
在上述技术方案中，停车发电机构和双档变速机构设计为一体，通过双档变速机构的不同挡位来调节发电机的转速，减少了机构的操纵复杂性，降低了发电机的设计成本和控制难度。并且，停车发电机构和双档变速机构设计为一体节省了汽车底盘的空间，减少了整车重量，提高了燃油经济性。此外，停车发电机构在停车发电时不需要使用离合器来切断动力输出给车轮，只需要拨动同步器处于停车发电档(与第五齿轮-驻车档棘轮组件分离)，即可在不输出动力给车轮的情况下进行发电。
本发明的其它特征以及相应的优点在下面的具体实施方式部分进行详细说明。
附图说明
图1是根据本发明一种优选实施例的混合动力车的停车发电机构的结构示意图。
图2是根据本发明另一种优选实施例的混合动力车的停车发电机构的结构示意图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的优选实施方式进行详细描述。
如图1和图2所示，根据本发明的一种优选实施方式，提供一种混合动力车的停车发电机构，该机构包括发动机1，离合器2，相互平行布置的第一轴A和第二轴B，电机9，储能装置11以及输出齿轮14，其中：所述发动机1与所述第一轴A通过所述离合器2连接，用于向所述第一轴A输入/输出功率；所述电机9与所述第二轴B直接或者间接连接，用于向所述第二轴B输入/输出功率，并与所述储能装置11电连接；所述第一轴A上具有第一齿轮3、第二齿轮5和第一同步器4，所述第一齿轮3和第二齿轮5通过轴承套装在所述第一轴A上，所述第一同步器4可选择性地接合所述第一齿轮3或者第二齿轮5；所述第二轴B上具有第三齿轮6、第四齿轮8、第五齿轮-驻车档棘轮组件23和第二同步器7，所述第三齿轮6和所述第四齿轮8固定在所述第二轴B上，所述第五齿轮-驻车档棘轮组件23通过轴承套装在所述第二轴B上，所述第二同步器7与所述第五齿轮-驻车档棘轮组件23接合或者分离；所述第一齿轮3与所述第三齿轮6啮合，所述第二齿轮5与所述第四齿轮8啮合，所述第五齿轮-驻车档棘轮组件23与所述输出齿轮14啮合。
在本发明中，如同现有技术，在没有作特别说明的情况下，发动机与其它部件的连接通常是指发动机的输出轴与该部件之间的机械式连接，用于通过该部件输出/输入功率；电机与其它部件的连接通常是指电机的输出轴与该部件之间的机械式连接，用于通过该部件输入/输出功率。另外，两个部件之间的连接可以采用现有的多种手段来实现，例如，对于相互连接的两根轴来说，可以通过公知的联轴器进行连接，或者还可以通过传动装置例如齿轮组进行连接，或者在可能的情况下还可以共用一根轴，只要能够实现两根轴之间连接的目的即可，即主要是实现二者之间的动力传递。
如图1所示，发动机1和第一轴A通过离合器2连接。当离合器2接合时，发动机1可以驱动第一轴A旋转；当离合器2分离时，发动机1和第一轴A之间的动力传递被断开。电机9直接与第二轴B连接，并与储能装置11电连接。当电机9从储能装置11接收电能时，可以驱动第二轴B旋转。另外，第二轴B也可以驱动电机9发电，并将发出的电能储存到储能装置11中。附图标记10分别表示公知的功率变换器。
第一轴A上具有第一齿轮3、第二齿轮5和第一同步器4，所述第一齿轮3和第二齿轮5通过轴承套装在所述第一轴A上而可以相对于第一轴A自由转动，所述第一同步器4则可以选择性地接合所述第一齿轮3或者第二齿轮5。在此，第一同步器4可以采用传统变速器中使用的同步器，例如通常使用的摩擦式惯性同步器。该同步器一般包括固定在第一轴A上的花键毂，可以在花键毂上轴向滑动的接合套，以及可以与齿轮摩擦接合的锁环。当需要同步器与齿轮(例如第一齿轮3)接合时，则可以通过拨叉来拨动接合套，使锁环与齿轮接合，从而使齿轮与花键毂能够一起旋转，实现齿轮与第一轴A之间的动力传递。
第二轴B上具有第三齿轮6、第四齿轮8、第五齿轮-驻车档棘轮组件23和第二同步器7，所述第三齿轮6和所述第四齿轮8固定在所述第二轴B上，所述第五齿轮-驻车档棘轮组件23通过轴承套装在所述第二轴B上，所述第二同步器7可选择性地与所述第五齿轮-驻车档棘轮组件23接合或者分离。所述第一齿轮3与所述第三齿轮6啮合，所述第二齿轮5与所述第四齿轮8啮合，所述第五齿轮-驻车档棘轮组件23与所述输出齿轮14啮合，以通过输出齿轮14输出动力。
所述第五齿轮-驻车档棘轮组件23可以包括固定连接的第五齿轮231和驻车档棘轮232，所述第二同步器7选择性地接合所述第五齿轮231，所述第五齿轮231与所述输出齿轮14啮合，所述驻车档棘轮232由驻车档执行机构控制。驻车档棘轮232以及驻车档执行机构可以采用现有的设计，本发明对此不再赘述。第五齿轮231和驻车档棘轮232可以通过各种方式固定在一起，如通过花键连接或者焊接方式固定在一起。在可能的情况下，还可以将二者整体形成。
在上述第一至第四齿轮中，第一和第二齿轮通过轴承套装在第一轴上而可以相对于第一轴自由旋转，第三和第四齿轮则固定在第二轴上而与第二轴同步旋转。第三和第四齿轮可以通过过盈配合或其它方式固定在第二轴上，也可以与第二轴制成一体，只要能够与第二轴同步旋转即可。
因此可以看出，上述第一轴A和第二轴B和设置在它们上面的各个齿轮以及第一至第二同步器构成了一个类似于传统变速器的双挡变速机构。但是，这种双挡变速机构与传统的变速器明显不同。对于传统的变速器而言，其功能主要是用于车辆的换挡操作，以适应不同车况的需求。但是，在本发明中，双挡变速机构的主要功能是用于实现混合动力车的不同驱动模式以及在不同驱动模式之间进行切换。具体而言，在本发明的双挡变速机构中，通过第一同步器4和第二同步器7选择性地接合不同的齿轮，可以非常简单地实现不同动力源之间的各种动力匹配，使得本发明的混合动力车具有多种动力驱动模式，并且能够通过简单地操作第一同步器4和第二同步器7而在多种驱动模式之间进行切换。此外，本发明的双挡变速机构在某些动力驱动模式中还具有在高低两挡之间进行切换的功能，从而使动力源能够工作在最优的效率区并适应不同车况的需求。对于利用本发明的结构实现混合动力车的不同驱动模式以及在不同驱动模式之间进行切换的操作过程，在申请号为“200710187782.4”的发明专利申请中已经作了非常详细的描述，本发明在此不再作重复说明。
在混合动力车中，所述输出齿轮14可以通过差速器15将来自发动机1和/或电机9的动力输出给车轮，以驱动车辆行驶。根据需要，所述储能装置11还可以具有外接充电接口。另外，电机9优选能够单独驱动车辆以巡航速度行驶。在城市用电低谷时期，可以利用外接充电接口为储能装置11充电，以供电机9单独驱动车辆行驶，从而在最大程度上减少了发动机1的使用，从而可以节约能源和减少环境污染，具有非常有益的效果。
所述第一齿轮3与所述第三齿轮6的传动比可以根据车辆性能和参数如最高车速、最大爬坡度、整备质量等参数来确定，优选为1。所述第二齿轮5与所述第四齿轮8的传动比可以根据车辆性能和参数如最高车速、最大爬坡度、整备质量等参数来确定，优选为2.45。所述第五齿轮-驻车档棘轮组件23与所述输出齿轮14的传动比可以根据车辆性能和参数如最高车速、最大爬坡度、整备质量等参数来确定，优选为4.9。在此，通过合理选择上述传动比，可以让发动机1和电机9都在最优转速/功率下运转，这样可以有效提高混合动力车的整体工作效率。
在没有特别说明以及不存在矛盾的情况下，上述第一实施例中的各个方面或者特征同样适用于下面的各个实施例，因此对于相同的部分不再进行重复描述。
图2根据本发明另一种优选实施例的停车发电机构的结构示意图。
在图1所示的优选实施例中，所述电机9是直接与第二轴B连接，即电机9的转轴与第二轴B同轴设置。在此，电机9的转轴与第二轴B可以是同一根轴，也可以是通过联轴器等装置同轴连接的两根轴。
如图2所示，该优选实施例与图1所示的优选实施例不同之处在于，所述电机9可以通过传动装置与所述第二轴B连接。所述传动装置可以采用公知的任何传动装置，例如齿轮传动装置、皮带传动装置、链轮传动装置等。作为一个具体的例子，所述传动装置可以包括相互啮合的第一传动齿轮21和第二传动齿轮22，所述电机9与所述第一传动齿轮21连接，所述第一传动齿轮21通过轴承套装在所述第一轴A上，所述第二传动齿轮22固定在所述第二轴B上。由此，电机9与第二轴B之间通过相互啮合的第一传动齿轮21和第二传动齿轮22连接。根据需要，第一传动齿轮21和第二传动齿轮22二者之间可以选择一个合适的传动比，以便提高传动效率。
所述发动机1、离合器2、第一轴A和电机9优选为依次同轴设置，即发动机1和电机9分别置于左右两侧，以优化本机构在整车上的布置，使整车重量平衡且结构紧凑。
此外，根据不同的车型，除了与第一轴A或第二轴B同轴布置以外，也可以其它方式来布置电机9，例如布置在第一轴A或第二轴B之间、上方或者下方等等，本发明对此不作限制。
此外，本发明还提供上述混合动力车的停车发电机构的控制方法，该方法包括控制离合器2接合，第一同步器4与所述第一齿轮3或者第二齿轮5接合，第二同步器7与所述第五齿轮-驻车档棘轮组件23分离，所述发动机1工作并经过离合器2、第一轴A和第二轴B驱动所述电机9发电。
在停车发电过程中，优选由驻车档执行机构锁止所述第五齿轮-驻车档棘轮组件23中的驻车档棘轮232。
在此过程中，可以根据发动机1的转速以及电机9的转速，使第一同步器4选择性地与所述第一齿轮3或者第二齿轮5接合。当第一同步器4与所述第一齿轮3接合时，所述双档变速机构处于高速档位置，此时电机9以高转速进行发电。当第一同步器4与所述第二齿轮5接合时，所述双档变速机构处于低速档位置，此时电机9以低转速进行发电。
由于发动机的转速一般比电机的转速低，并且经常会发生大范围的变化，因此，为了提高停车发电时发动机的工作效率，所述双档变速机构优选位于高速档位置，以降低电机的设计成本和控制难度，提高电机的发电效率。
在本发明中，停车发电机构和双档变速机构设计为一体，这样通过双档变速机构的不同挡位来调节发电机的转速，减少了机构的操纵复杂性，降低了发电机的设计成本和控制难度。此外，停车发电机构和双档变速机构设计为一体节省了汽车底盘的空间，减少了整车重量，提高了燃油经济性。并且，在停车发电时不需要使用额外的离合器来切断动力输出给车轮，只需要拨动第二同步器在停车发电档(即向右移动而与第五齿轮-驻车档棘轮组件分离)，即可在不输出动力给车轮的情况下进行发电。

Claims (7)

1.一种混合动力车的停车发电机构，该机构包括发动机(1)，离合器(2)，相互平行布置的第一轴(A)和第二轴(B)，电机(9)，储能装置(11)以及输出齿轮(14)，其中： 
所述发动机(1)与所述第一轴(A)通过所述离合器(2)连接，用于向所述第一轴(A)输入/输出功率； 
所述电机(9)与所述第二轴(B)直接或者间接连接，用于向所述第二轴(B)输入/输出功率，并与所述储能装置(11)电连接； 
所述第一轴(A)上具有第一齿轮(3)、第二齿轮(5)和第一同步器(4)，所述第一齿轮(3)和第二齿轮(5)通过轴承套装在所述第一轴(A)上，所述第一同步器(4)可选择性地接合所述第一齿轮(3)或者第二齿轮(5)； 
所述第二轴(B)上具有第三齿轮(6)、第四齿轮(8)、第五齿轮-驻车档棘轮组件(23)和第二同步器(7)，所述第三齿轮(6)和所述第四齿轮(8)固定在所述第二轴(B)上，所述第五齿轮-驻车档棘轮组件(23)通过轴承套装在所述第二轴(B)上，所述第二同步器(7)与所述第五齿轮-驻车档棘轮组件(23)接合或者分离； 
所述第一齿轮(3)与所述第三齿轮(6)啮合，所述第二齿轮(5)与所述第四齿轮(8)啮合，所述第五齿轮-驻车档棘轮组件(23)与所述输出齿轮(14)啮合。 
2.根据权利要求1所述的停车发电机构，其中所述第五齿轮-驻车档棘轮组件(23)包括固定连接的第五齿轮(231)和驻车档棘轮(232)，所述第二同步器(7)选择性地接合所述第五齿轮(231)，所述第五齿轮(231)与所述输出齿轮(14)啮合，所述驻车档棘轮(232)由驻车档执行机构控制。 
3.根据权利要求1所述的停车发电机构，其中所述电机(9)的输出轴与所述第二轴(B)通过连接件连接。
4.根据权利要求1所述的停车发电机构，其中所述电机(9)的输出轴通过传动装置与所述第二轴(B)连接。
5.根据权利要求4所述的停车发电机构，其中所述传动装置包括相互啮合的第一传动齿轮(21)和第二传动齿轮(22)，所述电机(9)的输出轴与所述第一传动齿轮(21)连接，所述第一传动齿轮(21)通过轴承套装在所述第一轴(A)上，所述第二传动齿轮(22)固定在所述第二轴(B)上。
6.一种混合动力车的停车发电机构的控制方法，该停车发电机构为根据权利要求1至5中任意一项所述的停车发电机构，所述控制方法包括：
控制离合器(2)接合，第一同步器(4)与所述第一齿轮(3)或者第二齿轮(5)接合，第二同步器(7)与所述第五齿轮-驻车档棘轮组件(23)分离，所述发动机(1)工作并经过离合器(2)、第一轴(A)和第二轴(B)驱动所述电机(9)发电。
7.根据权利要求6所述的停车发电机构的控制方法，该方法包括：
由驻车档执行机构锁止所述第五齿轮-驻车档棘轮组件(23)中的驻车档棘轮(232)。 
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