CN101987572A - 并联混合动力驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种并联混合动力驱动系统，属于汽车技术领域。它解决了现有的并联混合动力驱动系统动力与稳定性差，结构复杂，能源损耗多等问题。本并联混合动力驱动系统，包括发动机、动力蓄电池和连接在动力蓄电池上的驱动电机，动力蓄电池上连接有启动电机，启动电机通过传动机构与发动机的曲轴前端相连接且能带动发动机的曲轴前端转动，发动机的曲轴末端上连接有自动变速器，自动变速器的输出转轴上固定有动力输出轮，动力输出轮与汽车桥及驱动电机相连接，启动电机和驱动电机均能将动力蓄电池的电能转化为机械能输出或者将机械能转化为电能并向动力蓄电池充电。本并联混合动力驱动系统具有结构简单，工作稳定性高与成本低等特点。

Description

并联混合动力驱动系统

技术领域

本发明属于汽车技术领域，涉及汽车动力系统，尤其是涉及一种并联混合动力驱动系统。

背景技术

并联式混合动力系统主要包括发动机驱动装置和电力驱动装置，由于汽车驱动装置至少有二种动力源进行组合，可以让发动机工作或分离，使驱动装置动力输出与外界负载相适应。对于现行的并联混合动力驱动装置，一般由于增加了ISG电机，导致轴向尺寸比较大，对整车布置要求比较高，而且强混所需的零部件较多，布置难度大，成本较高。针对并联式混合动力系统，人们进行了长期的探索，提出了各种各样的改进方案。

例如，中国专利文献公开了一种燃油机与并联式双电动机混合驱动电动车[申请号：200510115003.0]，包括有车身，在车架底盘上设置有燃油-并联双电机混合驱动总成。该总成包括有燃油发动机、动力耦合器、油冷空心轴低速电机和油冷空心轴高速电机，油冷空心轴低速电机和油冷空心轴高速电机采用并联式设置。汽车起步时由低速电机驱动；正常行驶时由燃油发动机提供动力；车在加速时由高速电机和燃油机共同叠加提供动力，并将刹车时的制动能变成电能回收利用。还有人发明了一种并联式混合动力系统驱动方式及装置[申请号：CN200810143404.0]，以燃油动力汽车的动力驱动为基础，其特征在于：将发动机所产生的动力通过离合器传递给一由主变速器与副变速器串联组合而成的组合式变速传动机构，再由组合式变速传动机构传递给车辆的传动轴，由传动轴带动驱动桥，再由驱动桥带动车轮行走；同时，组合式变速传动机构上并联有一套电机驱动系统，由电机通过电机传动轴将电机的动力传递给组合式变速传动机构，再由组合式变速传动机构传递给车辆的传动轴，由传动轴带动驱动桥，再由驱动桥带动车轮行走；两套驱动机构通过组合式变速传动机构并联在一起，使用时根据工况的需要分别使用。

上述方案在一定程度上改进了并联式混合动力系统，但是仍然存在着动力不够强劲，整体结构较为复杂，不够紧凑，布局不够合理，能源损耗较多，工作稳定性较差等技术问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种结构简单紧凑，整体布局合理，能量损耗少，节能环保且动力强劲的并联混合动力驱动系统。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本并联混合动力驱动系统，包括发动机、动力蓄电池和连接在动力蓄电池上的驱动电机，其特征在于，所述的动力蓄电池上还连接有启动电机，所述的启动电机通过传动机构与发动机的曲轴前端相连接且能带动发动机的曲轴前端转动，在发动机的曲轴末端上连接有自动变速器，所述的自动变速器的输出转轴上固定有动力输出轮，所述的动力输出轮与汽车桥相连接，所述的驱动电机与动力输出轮相连接，所述的启动电机和驱动电机均与动力蓄电池相连接且启动电机和驱动电机均能将动力蓄电池的电能转化为机械能输出或者将机械能转化为电能并向动力蓄电池充电。

本方案中分别采用了驱动电机、启动电机和发动机作为整车的驱动动力源。自动变速器能实现驱动模式的切换和自动变速，减少驾驶员的操作，减轻长时间驾驶的疲劳。驱动电机具有较强的驱动能力，且具有独立驱动整车行驶的能力，并能在外接的控制电路的调节下实现正、反转切换，以满足整车各种不同驱动模式的需求。启动电机用于实现发动机的快速启动。即，启动电机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启动电机而具备启停功能，在怠速工况时自动实现发动机通过启动电机对动力蓄电池充电，进一步降低油耗和排放。此外，启动电机能在电动和发电两种模式下工作。

本发明所具备的功能及实现方式如下：1、纯电动行驶：动力蓄电池SOC值较高时，系统由动力蓄电池提供能源给驱动电机，实现纯电力驱动，并输出动能给整车提供动力，此时发动机不参与运行。2、混合驱动过程：当车辆需要加速和爬坡时，启动电机在短时间内将发动机加速至怠速转速以上，然后发动机才开始工作和启动电机一同驱动车轮转动。当发动机有富余功率时，启动电机吸收一部分功率进行发电给动力电池充电，以调节发动机工作于燃油经济性较优区域，此工作模式适用于动力蓄电池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，启动电机工作于电动状态对发动机助力，以满足整车的行驶需求。3、减速制动过程：减速工况驾驶员踩下制动踏板，向启动电机传送信号，使其将车辆的动能转化为电能并存储起来。同时驱动电机也作为发电机，给动力蓄电池进行充电。此工作模式用于动力蓄电池SOC低于设定值或SOC＜1且发动机负荷低于最优工作点时。4、倒车过程：倒车由驱动电机驱动。此时自动变速器的离合器分开，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。此工作模式适用于动力蓄电池SOC高于设定值；当动力蓄电池SOC低于设定值时，倒车过程由发动机提供运行。

在上述的并联混合动力驱动系统中，所述的启动电机设置在发动机的侧部，所述的启动电机的输出轴与发动机的曲轴前端平行设置，所述的传动机构设置在启动电机的输出轴与发动机的曲轴前端之间。上述结构使得启动电机与发动机并列设置，因此能够有效减少整个驱动系统的轴向尺寸，使得结构更为紧凑，易于布局。

在上述的并联混合动力驱动系统中，所述的传动机构包括固定在启动电机的输出轴上的第一传动轮、固定在发动机的曲轴前端上的第二传动轮和传动带，所述的传动带连接在第一传动轮和第二传动轮之间。

在上述的并联混合动力驱动系统中，所述的启动电机的壳体和发动机的壳体连为一体式壳体。这种结构使得整个装置结构更为简单紧凑，易于加工制造。

在上述的并联混合动力驱动系统中，所述的驱动电机设置在自动变速器的侧部，所述的自动变速器的输出转轴与驱动电机的动力轴平行设置，在动力轴上设有动力轮，所述的动力轮与动力输出轮相连接。上述结构使得自动变速器与驱动电机并列设置，因此能够有效减少整个驱动系统的轴向尺寸，使得结构更为紧凑，易于布局。

在上述的并联混合动力驱动系统中，所述的驱动电机的外壳与自动变速器的外壳连为一体式外壳。这种结构使得整个装置结构更为简单紧凑，易于加工制造。

在上述的并联混合动力驱动系统中，所述的动力输出轮通过减速机构与汽车桥相连接。

在上述的并联混合动力驱动系统中，所述的发动机、驱动电机、启动电机均与能够控制各部分协调工作的控制电路相连接。

与现有的技术相比，本并联混合动力驱动系统的优点在于：1、结构简单紧凑，轴向尺寸小，布局合理。2、大大简化了整个驱动系统的机械传动结构，从而可以实现成本的降低和整车的轻量化。3、动力强劲，适合于各种行驶状况，续驶里程与传统内燃机相当，提高汽车的燃油经济性，实现降低运行费用和节能环保的目的。

附图说明

图1是本发明提供的结构示意图。

图中，发动机1、曲轴前端11、曲轴末端12、动力蓄电池2、驱动电机3、动力轴31、动力轮32、启动电机4、输出轴41、传动机构5、第一传动轮51、第二传动轮52、传动带53、自动变速器6、输出转轴61、动力输出轮62、汽车桥7、一体式外壳9、一体式壳体10、减速机构100。

具体实施方式

如图1所示，本并联混合动力驱动系统包括发动机1、动力蓄电池2和连接在动力蓄电池2上的驱动电机3。动力蓄电池2上还连接有启动电机4，启动电机4通过传动机构5与发动机1的曲轴前端11相连接且能带动发动机1的曲轴前端11转动。在发动机1的曲轴末端12上连接有自动变速器6，自动变速器6的输出转轴61上固定有动力输出轮62，动力输出轮62与汽车桥7相连接。驱动电机3与动力输出轮62相连接，启动电机4和驱动电机3均与动力蓄电池2相连接且启动电机4和驱动电机3均能将动力蓄电池2的电能转化为机械能输出或者将机械能转化为电能并向动力蓄电池2充电。动力输出轮62通过减速机构100与汽车桥7相连接。发动机1、驱动电机3、启动电机4均与能够控制各部分协调工作的控制电路相连接。

启动电机4设置在发动机1的侧部，启动电机4的输出轴41与发动机1的曲轴前端11平行设置，传动机构5设置在启动电机4的输出轴41与发动机1的曲轴前端11之间。启动电机4的壳体和发动机1的壳体连为一体式壳体10。

传动机构5包括固定在启动电机4的输出轴41上的第一传动轮51、固定在发动机1的曲轴前端11上的第二传动轮52和传动带53。传动带53连接在第一传动轮51和第二传动轮52之间。

驱动电机3设置在自动变速器6的侧部，自动变速器6的输出转轴61与驱动电机3的动力轴31平行设置。在动力轴31上设有动力轮32，动力轮32与动力输出轮62相连接。这里的动力轮32和动力输出轮62均为齿轮且相互啮合。驱动电机3的外壳与自动变速器6的外壳连为一体式外壳9。

本方案中分别采用了驱动电机、启动电机和发动机作为整车的驱动动力源。自动变速器能实现驱动模式的切换和自动变速，减少驾驶员的操作，减轻长时间驾驶的疲劳。驱动电机具有较强的驱动能力，且具有独立驱动整车行驶的能力，并能在外接的控制电路的调节下实现正、反转切换，以满足整车各种不同驱动模式的需求。启动电机用于实现发动机的快速启动。即，启动电机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启动电机而具备启停功能，在怠速工况时自动实现发动机通过启动电机对动力蓄电池充电，进一步降低油耗和排放。此外，启动电机能在电动和发电两种模式下工作。

本发明所具备的功能及实现方式如下：

1、纯电动行驶：动力蓄电池SOC值较高时，系统由动力蓄电池提供能源给驱动电机，实现纯电力驱动，并输出动能给整车提供动力，此时发动机不参与运行。

2、混合驱动过程：当车辆需要加速和爬坡时，启动电机在短时间内将发动机加速至怠速转速以上，然后发动机才开始工作和启动电机一同驱动车轮转动。当发动机有富余功率时，启动电机吸收一部分功率进行发电给动力电池充电，以调节发动机工作于燃油经济性较优区域，此工作模式适用于动力蓄电池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，启动电机工作于电动状态对发动机助力，以满足整车的行驶需求。

3、减速制动过程：减速工况驾驶员踩下制动踏板，向启动电机传送信号，使其将车辆的动能转化为电能并存储起来。同时驱动电机也作为发电机，给动力蓄电池进行充电。此工作模式用于动力蓄电池SOC低于设定值或SOC＜1且发动机负荷低于最优工作点时。

4、倒车过程：倒车由驱动电机驱动。此时自动变速器的离合器分开，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。此工作模式适用于动力蓄电池SOC高于设定值；当动力蓄电池SOC低于设定值时，倒车过程由发动机提供运行。

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发动机1、曲轴前端11、曲轴末端12、动力蓄电池2、驱动电机3、动力轴31、动力轮32、启动电机4、输出轴41、传动机构5、第一传动轮51、第二传动轮52、传动带53、自动变速器6、输出转轴61、动力输出轮62、汽车桥7、一体式外壳9、一体式壳体10、减速机构100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 (8)

1.一种并联混合动力驱动系统，包括发动机(1)、动力蓄电池(2)和连接在动力蓄电池(2)上的驱动电机(3)，其特征在于，所述的动力蓄电池(2)上还连接有启动电机(4)，所述的启动电机(4)通过传动机构(5)与发动机(1)的曲轴前端(11)相连接且能带动发动机(1)的曲轴前端(11)转动，在发动机(1)的曲轴末端(12)上连接有自动变速器(6)，所述的自动变速器(6)的输出转轴(61)上固定有动力输出轮(62)，所述的动力输出轮(62)与汽车桥(7)相连接，所述的驱动电机(3)与动力输出轮(62)相连接，所述的启动电机(4)和驱动电机(3)均与动力蓄电池(2)相连接且启动电机(4)和驱动电机(3)均能将动力蓄电池(2)的电能转化为机械能输出或者将机械能转化为电能并向动力蓄电池(2)充电。

2.根据权利要求1所述的并联混合动力驱动系统，其特征在于，所述的启动电机(4)设置在发动机(1)的侧部，所述的启动电机(4)的输出轴(41)与发动机(1)的曲轴前端(11)平行设置，所述的传动机构(5)设置在启动电机(4)的输出轴(41)与发动机(1)的曲轴前端(11)之间。

3.根据权利要求2所述的并联混合动力驱动系统，其特征在于，所述的传动机构(5)包括固定在启动电机(4)的输出轴(41)上的第一传动轮(51)、固定在发动机(1)的曲轴前端(11)上的第二传动轮(52)和传动带(53)，所述的传动带(53)连接在第一传动轮(51)和第二传动轮(52)之间。

4.根据权利要求2或3所述的并联混合动力驱动系统，其特征在于，所述的启动电机(4)的壳体和发动机(1)的壳体连为一体式壳体(10)。

5.根据权利要求4所述的并联混合动力驱动系统，其特征在于，所述的驱动电机(3)设置在自动变速器(6)的侧部，所述的自动变速器(6)的输出转轴(61)与驱动电机(3)的动力轴(31)平行设置，在动力轴(31)上设有动力轮(32)，所述的动力轮(32)与动力输出轮(62)相连接。

6.根据权利要求5所述的并联混合动力驱动系统，其特征在于，所述的驱动电机(3)的外壳与自动变速器(6)的外壳连为一体式外壳(9)。

7.根据权利要求1或2或3所述的并联混合动力驱动系统，其特征在于，所述的动力输出轮(62)通过减速机构(100)与汽车桥(7)相连接。

8.根据权利要求1或2或3所述的并联混合动力驱动系统，其特征在于，所述的发动机(1)、驱动电机(3)、启动电机(4)均与能够控制各部分协调工作的控制电路相连接。

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