CN101934722A - 汽车中的混合动力驱动系统 - Google Patents

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段文升
吴旭峰
李传海
由毅
丁勇
李书福
杨健
赵福全
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Abstract

本发明提供了一种汽车中的混合动力驱动系统，属于汽车技术领域。它解决了现有的混合动力驱动系统系统复杂、布置难度大、成本较高的问题。本汽车中的混合动力驱动系统，设置于汽车的车体上且与用于与驱动车轮相连的轮轴相联，该系统包括固连在车体上的发动机、驱动电机、变速离合器、一体化起动/发电机(BSG)和蓄电池等，发动机的转轴与变速离合器的输入端相连，驱动电机的转轴和变速离合器的输出端均与上述的轮轴相连，蓄电池与驱动电机相连，一体化起动/发电机(BSG)能驱动发动机的转轴转动。本发明具有结构简单、轴向尺寸小等优点。

Description

汽车中的混合动力驱动系统
技术领域
本发明属于汽车技术领域，涉及一种驱动系统，特别是一种汽车中的混合动力驱动系统。
背景技术
目前，汽车动力驱动机构由发动机、离合器、齿轮箱、传动轴、起动直流电机等组成。起动后的发动机要加速行驶时，需要加大油门，即增加油量来实现增大发动机功率，来达到加速目的，同时出现动力过剩的情况。在行驶过程中发动机也会出现动力过剩的情况，这些情况使能量都得不到充分利用。
为此，人们经过长期的探索，提出了各种各样的解决方案。例如，人们发明了混合动力驱动系统，混合动力汽车因其兼有电动车的低排放优点与内燃机汽车的高比能量优点而越来越受到关注，成为竟相研发的新型车辆之一。混合动力总成可设计成串、并、混三种类型的众多形式，但在这三种类型的混合动力总成中，串联模式只适合于短程运行的车辆，混联模式由于动力总成驱动部件多，系统复杂，布置难度大，成本较高。而且在混合动力驱动装置中还增加了ISG电机，导致整个动力驱动装置的轴向尺寸比较大，对整车布置要求比较高。
现有技术中，驱动电机被广泛应用于混合动力驱动装置中，驱动电机可以集发电和电动为一体，在一般情况下作为电动机为动力传动轴输出动力，而在某些特定的情况下，该一体机可通过自身转轴的转动进行发电，发出的电储存后，可用于汽车的启动。
BSG是英文Belt Driven Starter Generator的缩写，是集启动、发动机为一体的一体化起动/发电机，其能在电动和发电两种模式下工作。BSG是一项轻度混合动力技术，节油效果约为5％。不同于电动汽车技术，BSG只是对传统汽柴油发动机的工况进行优化，在怠速、启动等情况下提高燃油效率，因而节油效果只有5％。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种结构简单、轴向尺寸小的汽车中的混合动力驱动系统。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
本汽车中的混合动力驱动系统，设置于汽车的车体上且与用于与驱动车轮相连的轮轴相联，其特征在于，该系统包括固连在车体上的发动机、驱动电机、变速离合器、一体化起动/发电机(BSG)和蓄电池等，所述发动机的转轴与变速离合器的输入端相连，所述的驱动电机的转轴和变速离合器的输出端均与上述的轮轴相连，上述的蓄电池与驱动电机相连，上述一体化起动/发电机(BSG)能驱动发动机的转轴转动。
本汽车中的混合动力驱动系统分别采用了一体化起动/发电机(BSG)和驱动电机，以发动机作为整车的驱动动力源，一体化起动/发电机(BSG)用于实现发动机的快速起动。变速离合器能实现发动机运行的结合与分离，改变汽车运行的模式。驱动电机具有发电功能。
本汽车中的混合动力驱动系统分为以下阶段：
纯电动行驶阶段：电池SOC值较高时，系统由蓄电池提供能量，并输出动能给整车提供动力，此时驱动电机作为电动机使用。此时发动机不参与运行，该阶段一般用于汽车的起步过程。
混合驱动阶段：当车辆需要加速和爬坡时，一体化起动/发电机(BSG)在短时间内将发动机加速至怠速转速以上，然后汽油机才开始工作，和驱动电机一同驱动车轮转轴转动。当发动机有富余功率时，驱动电机吸收一部分功率进行发电给蓄电池充电，以调节发动工作于燃油经济性较优区域，此工作模式适用于电池SOC低于设定值时。当整车的驱动力需求超过发动机承受范围时，驱动电机处于电动状态对发动机助力，以满足整车的行驶需求。
减速制动阶段：驾驶员踩下制动踏板，向一体化起动/发电机(BSG)传送信号，此时，一体化起动/发电机(BSG)也会对蓄电池进行充电，使其将车辆的动能转化为电能并存储起来。同时驱动电机也作为发电机，给蓄电池进行充电。此工作模式用于SOC低于设定值且发动机负荷低于最优工作点时。
倒车阶段：倒车仅由驱动电机参与驱动，变速离合器分开，驱动电机反转并控制在一定的转速范围内运行，保证安全的倒车车速。此工作模式适用于电池SOC高于设定值，当电池SOC低于设定值时，倒车过程由发动机提供运行。
在上述的汽车中的混合动力驱动系统中，所述发动机与变速离合器之间设有传动轴，传动轴的一端与发动机的转轴固连，传动轴的另一端与变速离合器的输入端固连。
在上述的汽车中的混合动力驱动系统中，所述的变速离合器的输出端为一根输出轴，输出轴上固连有传动齿轮三，上述的轮轴上固连有传动齿轮四，传动齿轮三与传动齿轮四啮合。这样设置能通过传动齿轮三与传动齿轮四的啮合将动力传送给轮轴。
在上述的汽车中的混合动力驱动系统中，所述的驱动电机的转轴上固连有传动齿轮五，传动齿轮五与上述的传动齿轮三啮合。
在上述的汽车中的混合动力驱动系统中，所述的一体化起动/发电机(BSG)的转轴上具有传动轮一，所述的发动机的转轴上具有传动轮二，且在传动轮一和传动轮二上套有传动带。
与现有技术相比，本汽车中的混合动力驱动系统具有以下优点：
1、采用带一体化起动/发电机(BSG)的发动机、变速离合器和驱动电机，通过灵活的控制策略实现整车需求的各种驱动模式，采用了一体化起动/发电机(BSG)，不仅减小了对轴向尺寸的需求，而且也降低了成本。
2、具有的驱动能力可使发动机的后备功率得以转移，仅需选用较小规格的发动机即能满足整车需求。该发动机能因其匹配的一体化起动/发电机(BSG)而具备启停功能，在怠速工况时自动实现发动机通过一体化起动/发电机(BSG)对蓄电池充电，降低油耗和排放。
3、驱动电机能提供电动和发电两种模式，并能实现正、反转切换，以满足整车各种不同驱动模式的需求。在驱动电机或发动机的驱动下，通过对变速离合器的调节，均可达到整车的最高车速需求。
4、通过驱动电机和发动机的配合，可满足整车定义的最高车速和最大爬坡度的要求。在发动机驱动时，可通过驱动电机的调节作用，使发动机运行在高效、低油耗区域。
附图说明
图1是本汽车中的混合动力驱动系统的结构示意图。
图中，1、车轮；2、轮轴；21、传动齿轮四；3、发动机；31、传动轴；32、传动轮二；4、驱动电机；41、传动齿轮五；5、变速离合器；51、输出轴；52、传动齿轮三；6、一体化起动/发电机(BSG)；61、传动轮一；7、蓄电池；8、传动带。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1所示，本汽车中的混合动力驱动系统，设置于汽车的车体上。该系统包括固连在车体上的发动机3、驱动电机4、变速离合器5、一体化起动/发电机(BSG)6和蓄电池7等，这里设置的一体化起动/发电机(BSG)6能驱动发动机3的转轴转动，其中蓄电池7与驱动电机4相连。发动机3与变速离合器5之间设有传动轴31，传动轴31的一端与发动机3的转轴固连，传动轴31的另一端与变速离合器5的输入端固连。
变速离合器5的输出端为一根输出轴51，输出轴51上固连有传动齿轮三52，与驱动车轮1相连的轮轴2上固连有传动齿轮四21，传动齿轮三52与传动齿轮四21啮合。驱动电机4的转轴上固连有传动齿轮五41，传动齿轮五41与传动齿轮三52啮合。
一体化起动/发电机(BSG)6的转轴上具有传动轮一61，发动机3的转轴上具有传动轮二32，且在传动轮一61和传动轮二32上套有传动带8。
本汽车中的混合动力驱动系统分别采用了一体化起动/发电机(BSG)6和驱动电机4，以发动机3作为整车的驱动动力源，一体化起动/发电机(BSG)6用于实现发动机3的快速起动。变速离合器5能实现发动机3运行的结合与分离，改变汽车运行的模式。
本汽车中的混合动力驱动系统分为以下阶段：
纯电动行驶阶段：蓄电池7SOC值较高时，驱动电机4由蓄电池7提供能量，并输出动能给整车提供动力，此时驱动电机4作为电动机使用。此时发动机3不参与运行，该阶段一般用于汽车的起步过程。
混合驱动阶段：当车辆需要加速和爬坡时，一体化起动/发电机(BSG)6在短时间内将发动机3加速至怠速转速以上，然后汽油机才开始工作，和驱动电机4一同驱动车轮1转轴转动。当发动机3有富余功率时，驱动电机4吸收一部分功率进行发电给蓄电池7充电，以调节发动工作于燃油经济性较优区域，此工作模式适用于电池SOC低于设定值时。当整车的驱动力需求超过发动机3承受范围时，驱动电机4处于电动状态对发动机3助力，以满足整车的行驶需求。
减速制动阶段：驾驶员踩下制动踏板，向一体化起动/发电机(BSG)6传送信号，使其将车辆的动能转化为电能并存储起来。同时驱动电机4也作为发电机，给蓄电池7进行充电。此工作模式用于SOC低于设定值且发动机3负荷低于最优工作点时。
倒车阶段：倒车仅由驱动电机4参与驱动，变速离合器5分开，驱动电机4反转并控制在一定的转速范围内运行，保证安全的倒车车速。此工作模式适用于电池SOC高于设定值，当电池SOC低于设定值时，倒车过程由发动机3提供运行。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了车轮1、轮轴2、传动齿轮四21、发动机3、传动轴31、传动轮二32、驱动电机4、传动齿轮五41、变速离合器5、输出轴51、传动齿轮三52、一体化起动/发电机(BSG)6、传动轮一61、蓄电池7、传动带8等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (5)

1.一种汽车中的混合动力驱动系统，设置于汽车的车体上且与用于与驱动车轮(1)相连的轮轴(2)相联，其特征在于，该系统包括固连在车体上的发动机(3)、驱动电机(4)、变速离合器(5)、一体化起动/发电机(BSG)(6)和蓄电池(7)等，所述发动机(3)的转轴与变速离合器(5)的输入端相连，所述的驱动电机(4)的转轴和变速离合器(5)的输出端均与上述的轮轴(2)相连，上述的蓄电池(7)与驱动电机(4)相连，上述一体化起动/发电机(BSG)(6)能驱动发动机(3)的转轴转动。
2.根据权利要求1所述的汽车中的混合动力驱动系统，其特征在于，所述发动机(3)与变速离合器(5)之间设有传动轴(31)，传动轴(31)的一端与发动机(3)的转轴固连，传动轴(31)的另一端与变速离合器(5)的输入端固连。
3.根据权利要求1或2所述的汽车中的混合动力驱动系统，其特征在于，所述的变速离合器(5)的输出端为一根输出轴(51)，输出轴(51)上固连有传动齿轮三(52)，上述的轮轴(2)上固连有传动齿轮四(21)，传动齿轮三(52)与传动齿轮四(21)啮合。
4.根据权利要求3所述的汽车中的混合动力驱动系统，其特征在于，所述的驱动电机(4)的转轴上固连有传动齿轮五(41)，传动齿轮五(41)与上述的传动齿轮三(52)啮合。
5.根据权利要求1或2所述的汽车中的混合动力驱动系统，其特征在于，所述的一体化起动/发电机(BSG)(6)的转轴上具有传动轮一(61)，所述的发动机(3)的转轴上具有传动轮二(32)，且在传动轮一(61)和传动轮二(32)上套有传动带(8)。
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