CN102490588B - 基于机械自动变速器的插电式混合动力驱动装置 - Google Patents

基于机械自动变速器的插电式混合动力驱动装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于机械自动变速器的插电式混合动力驱动装置,属于一种行走机械的动力驱动装置。该装置设置有一个发动机、两个电机、一个两档机械自动变速器,主减速器和一个差速器。两档机械自动变速器由齿轮A、B、C、D、H、I、E、F组成的啮合齿轮对和同步器T、Q以及轴M、轴N、O组成。通过控制同步器T、Q实现燃油动力源驱动、电力源驱动或混合动力源驱动模式的切换。本发明的优点是能有效利用发动机、电机的高效运转区;运行模式多,能实现换挡时的主动同步调速和无动力中断控制;结构简单紧凑,轴向尺寸小,适合前置前驱的布置形式。

Description

基于机械自动变速器的插电式混合动力驱动装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种基于机械自动变速器的插电式混合动力驱动装置,属于一种行走机械的动力驱动装置。
背景技术
[0002] 如何降低汽车的能源消耗和环境污染成为当前汽车工业发展的主旋律。混合动力被认为是汽车工业近期应对能源和环境问题的最主要对策和最现实的选择之一。尤其是近年来提出的插入式混合动力车辆(plug-1n hybrid electric vehicle),这种车辆在日常短距离行程(比如40km)之内采用纯电动工作模式,然后夜间可在家庭电源充电;在长距离行驶时则工作在通常的混合动力模式。插入式混合动力在目前混合动力传动系的基础上,又大大减少了 well-toiheel整个周期的CO2排放量及其它排放污染,并降低了运行成本,被认为是近一段时间非常具有市场潜力的传动系配置。
[0003] 混合动力汽车具有典型的三种结构型式(串联SHV、并联PHV和混联SPHV),其中,串联混合动力汽车的发动机与驱动轮之间没有直接的机械连接,比较易于对该动力源进行最佳控制,但因为能量一直需要经过发电-电动的转换,整体传动效率比较低;并联混合动力汽车的发动机和驱动轮有机械连接,可直接驱动整车,传动效率较高,但无法保证发动机始终工作在最佳工作区;混联式混合动力汽车结合了串联与并联式的优点,可根据整车状态信息,选择最佳的耦合方式,使整车获得最佳的性能。
[0004] 随着控制技术和制造技术的发展,一些混合动力汽车更倾向于混联式混合动力汽车。目前已有的混联形式的动力耦合机构有行星齿轮机构[丰田CN 100404298C],差速器[CN1012-4919],机械式自动变速器[同济CN 100523549C]等形式。行星齿轮机构和差速器构成的动力耦合机构会造成无功电循环,高速运转时发热量较大。机械式自动变速器为直列齿轮啮合传动,结构相对简单,加工容易,成本较低,而且直列齿轮啮合的传动效率较高。
[0005] 另一方面,采用电机数量上,插电式混合动力汽车通常采用一个或者两个电机构成电驱动和能量回收。一个电机的机构要求电机功率较大,然而在市区内的大部分时间纯电动行驶功率低,无法使电机工作在高效区,没有充分发挥混合动力的优势。采用两个电机时,电机就可以选择较小的功率,在低速时既能满足汽车的动力性,又使两电机都能同时工作在高效率区域,充分发挥混合动力的优势。高速时,主要由发动机驱动,发动机工作在高效区,经济性和动力性都得到很大的提高。
[0006] 可见从布置紧凑和成本的角度出发,利用机械自动变速器进行双电机混合动力驱动系统的整合是一种比较好的方式,它传动效率高,有较多的模式选择。而且加工容易,成本较低,适合在我国推广应用。尽管传统的机械自动变速器在换挡时会出现动力中断现象,影响车辆动力性、经济性和换挡品质,然而采用双电机在换挡时能实现主动同步调速和无动力中断控制,弥补传统汽车变速过程由于速比的突变造成的输出转矩的突变和发动机转速的突变,以实现转矩的连续输出,提高变速器的综合性能。发明内容
[0007] 本发明的技术问题是要提供一种结构紧凑,既能进行驱动模式的切换,又具有变档的功能的基于机械自动变速器的插电式混合动力驱动装置。
[0008] 为了解决以上技术问题,本发明提供了一种基于机械自动变速器的插电式混合动力驱动装置,包括燃油动力、电力动力和一个动力输出端。该装置设置一个发动机1、两个电机(包括一个主要用于驱动的电动机11和一个主要用于发电的发电机7),一个两档机械自动变速器,主减速器和差速器。两档机械自动变速器由齿轮A5、B6、C4、D19、Hl4、117、E9、F12组成的啮合齿轮对和同步器T8、Q18以及变速器输入轴M3、轴N10、013组成;发动机输出轴通过减震弹簧2与变速器输入轴M3相连;电动机11输出轴与轴NlO相连,发电机7输出轴通过一级惰轮(齿轮A5、B6)传动与变速器输入轴M3上的齿轮H14啮合,所述齿轮H14通过齿轮117与差速器16连接;所述同步器T8在轴NlO上的齿轮E9和变速器输入轴M3上的齿轮C4之间切换,所述同步器Q18与轴013上的齿轮D19结合或分离。增加一级惰轮传动的目的是延长径向长度,提供足够尺寸安装发电机。通过控制同步器T8、Q18实现燃油动力源驱动、电力源驱动或混合动力源驱动模式的切换。
[0009] 本发明的优点是能有效利用发动机、电机的高效运转区;运行模式多,能实现换挡时的主动同步调速和无动力中断控制;结构简单紧凑,轴向尺寸小,适合前置前驱的布置形式。
[0010] 两档机械自动变速器的两个档位的传动比设置为传统机械自动变速器的高档速t匕,包括一个高速档和一个超速档。目的是车辆高速行驶时,使燃油动力源能够高效地直接输出驱动动力,而不必通过发电-电动的能量转换。两档变速器的轴向尺寸小,结构非常紧凑。
[0011] 当电池电量充足时,系统工作在纯电动模式,此时两个电机均能向变速器输出轴传递力矩,可以输出动力或者回收制动能量。由于车辆在市区路面行驶的大部分时间对功率要求是很低的,因此可以仅采用电动机运行,使其工作在高效运转区。需要急加速,输出大功率时,可以两个电机同时输出动力,满足加速性的要求。可见本发明采用两个电机作为电力源驱动,能够在保证车辆加速性能的前提下,提高电力源驱动的传动效率。
[0012] 当电池电量水平SOC < S0C_low(比如0.3)时,系统进入普通混合动力汽车的工作状态。此时按照车速高低又可分为低速行驶和高速行驶两种状况。
[0013] 当车速较低时,发动机带动发电机发电,然后由电动机输出驱动动力。车辆低速运行时,电池电量水平SOC保持在一个范围,电池电量水平SOC > S0C_high(比如0.5)时,则关闭发动机,停止发电,电池电量水平S0C< S0C_low(比如0.3)时,则启动发动机,开始发电。如果车速较低时驾驶员急踩油门,一个电机无法满足需要的加速性能时,则让两个同步器动作,使发电用的发电机也联结到变速器输出轴上补充不足的动力。
[0014] 如果车速较高,发动机可以通过两档变速器中的一个档位输出动力至变速器输出轴。此时优先保证发动机工作在高效区,这可以通过靠近发动机的发电机吸收或补充发动机动力来实现。由于此时三个动力源同时与变速器输入轴相联,因此可以实现很好的高速动力性。车辆高速运行时,电池电量水平SOC保持在一个范围,电池电量水平SOC > soc_high时,则优先采用电机驱动,电池电量水平SOC < S0C_low时,则优先采用发动机驱动并将多余动力发电存储。需要换档时,让与发动机联结的同步器动作,完成换档操作。换档时发动机动力中断过程中,由电动机补充期望力矩,实现无动力中断换档。提高了汽车的动力性、平顺性和燃油经济性。
[0015] 此外,电力动力源驱动的电机可正反向转动,反向转动时实现倒车行驶。
[0016] 电力动力源驱动模式中实施制动能量回收模式,即输出端为原输入端,即电动机;输入端为原输出端,即车轮的转速,并且电动机由驱动状态变为发电状态,能量从车轮到电机。实现制动能量回收。
[0017] 本发明取消了传统机械自动变速器的离合器。发动机动力通过飞轮和减震弹簧直接输出到两档变速器。取消离合器进一步减小了轴向尺寸,使本发明能够适用于前置前驱布置形式的车辆。取消离合器为换档控制带来难度,然而采用最新发动机技术(例如控制节气门、点火提前角、断油以及变气门定时)可以实现快速发动机调速(升速和降速),再加上动力中断期间可以由电机补充缺失的力矩,因此本发明在取消传统车辆离合器的条件下,仍能保证换档品质,实现好的动力性和舒适性。
[0018] 本发明通过靠近发动机的发电机带动发动机启动,取消了传统意义上的发动机启动电机。由于靠近发动机的电机比传统意义上的发动机启动电机功率大得多,可以实现发动机快速启停的功能。 需要发动机启动时,变速器输出轴上的同步器脱开,与发动机输出轴相联的同步器动作,使发动机和靠近它的电机相联结。然后靠近发动机的电机带动发动机启动。发动机启动的时机一般选择在车辆匀速或缓加速行驶的过程中。
附图说明
[0019] 图1为本发明的结构示意图;
[0020] 图2为纯电动模式和低速加速模式下的动力传递路线图;
[0021] 图3为低速行驶模式的动力传递路线图;
[0022] 图4为高速档功率过剩模式的动力传递路线图;
[0023] 图5为高速档功率不足模式的动力传递路线图;
[0024] 图6为超速档行驶模式的动力传递路线图;
[0025] 图7为制动模式的动力传递路线图;
[0026] 图中标号说明:
[0027] 1-发动机;2_减震弹簧;3_变速器输入轴M ;4_齿轮C ;5_齿轮A ;6_齿轮B ;7-发电机;8-同步器T ;9-齿轮E ; 10-轴N ; 11-电动机;12-齿轮F ; 13-轴O ; 14-齿轮H ; 15-半轴;16_差速器;17_齿轮I ;18_同步器Q ; 19-齿轮D
具体实施方式
[0028] 参阅附图,对本发明作进一步的描述。
[0029] 参阅图1,本发明提供了一种基于机械自动变速器的插电式混合动力驱动装置,包括燃油动力、电力动力和一个动力输出端,该装置设置一个发动机、两个电机(包括一个主要用于驱动的电动机11和一个主要用于发电的发电机7),一个两档机械自动变速器,主减速器和差速器。两档机械自动变速器包括齿轮八5、86、(:4、019、!114、11739、?12组成的啮合齿轮对和同步器T8、Q18、输入轴M3、轴N10、轴013。发动机I的输出轴通过减震弹簧2与变速器输入轴M3相连,电动机11的输出轴与轴NlO相连,发电机7的输出轴通过一级惰轮齿轮的齿轮A (5)和齿轮B6的传动与变速器输入轴M3上的齿轮C4啮合,所述齿轮H14通过齿轮117与差速器16连接;所述同步器T8在轴NlO上的齿轮E9和变速器输入轴M3上的齿轮C4之间切换,所述同步器Q18与轴013上和齿轮D19结合或分离。增加一级惰轮传动的目的是延长径向长度,提供足够尺寸安装发电机7。通过控制同步器T8、Q18实现燃油动力源驱动、电力源驱动或混合动力源驱动模式的切换。
[0030] 本发明的优点是能有效利用发动机、电机的高效运转区;运行模式多,能实现换挡时的主动同步调速和无动力中断控制;结构简单紧凑,轴向尺寸小,适合前置前驱的布置形式。
[0031] 两档机械自动变速器的两个档位的传动比设置为传统机械自动变速器的高档速t匕,分为一个高速档和一个超速档。高速档传动由齿轮E9、F12啮合构成,超速档传动由齿轮C4、D19啮合构成。这两个档位可以在车辆高速行驶时,使发动机动力源能够高效地直接输出驱动动力,而不必通过发电-电动的能量转换。两档变速器的轴向尺寸小,结构非常紧凑。
[0032] 本发明通过这个两档变速器将三个动力源耦合在一起,可以提供以下工作模式。
[0033] 纯电动驱动模式:参阅图2,当电池电量充足时,系统工作在纯电动驱动模式,此时同步器T8不结合,同步器Q18左结合,动力传递路线参阅图粗实线所示:经齿轮A5、齿轮B6、齿轮C4、齿轮D19、齿轮H14、117、差速器16,由半轴15输出;电动机11动力传递路线为:经齿轮E9、齿轮F12、齿轮H14、齿轮117和差速器16,由半轴15输出。发电机7、11可正反向转动,反向转动时实现倒档行驶。在市区行驶的大部分时间可以仅采用电动机11运行,使其工作在高效运转区。需要急加速,输出大功率时,发电机7和电动机11可同时输出动力,满足加速性的要求。可见本发明能够在保证车辆加速性能的前提下,提高电力源驱动的传动效率。
[0034] 当电池电量水平SOC < S0C_low时,系统进入普通混合动力汽车的工作状态。此时按照车速高低又可分为低速行驶和高速行驶两种状况。
[0035] 低速行驶可分为低速行驶模式和低速加速模式。
[0036] 低速行驶模式:当车速较低时,发动机带动靠近它的发电机7发电,然后由电动机11输出驱动动力。此时同步器T8左结合,同步器Q18不结合。车辆低速运行时,电池电量水平SOC被保持在一个范围。SOC > S0C_high(比如0.5)时,则关闭发动机,转移到纯电动驱动模式。S0C<S0C_low(比如0.3)时则启动发动机,开始发电。低速行驶模式的动力传递路线参阅图3粗实线所示:发动机经齿轮C4、齿轮B6和发电机7上的齿轮A5开始发电,低速行驶模式的动力传递路线:电动机11经齿轮齿轮E9、齿轮F12、齿轮H14、齿轮117和差速器16及半轴15输出动力。
[0037] 低速加速模式:如果车速较低时驾驶员急踩油门,电动机11无法满足需要的加速性能时,则让发电机7作为电动机联结到变速器输出轴上补充不足的动力。此时同步器T不结合,同步器Q18左结合。车辆加速完成后,装置返回低速行驶模式。低速加速模式的动力传递路线与纯电动驱动模式相同,参阅图2。
[0038] 高速行驶可分为高速档功率过剩模式、高速档功率不足模式和超速档行驶模式。
[0039] 高速档功率过剩模式:汽车行驶在高速档时,同步器T8右结合,同步器Q18左结合,发动机能够单独驱动汽车,动力传递路线:发动机动力经齿轮E9、齿轮F12、齿轮H14、齿轮117、由差速器16和半轴15输出;功率过剩时发电机7发电吸收过剩功率,动力传递路线参阅图4:发动机过剩功率经齿轮E9、齿轮F12、齿轮H14、齿轮D19、齿轮C4、齿轮B6和齿轮A5输入发电机7发电。
[0040] 高速档功率过剩模式运行时,电池电量水平SOC保持在一个范围,电池电量水平SOC < S0C_low时,则采用发动机驱动并将多余动力发电存储,电池电量水平SOC > soc_high时,则关闭发动机,装置运行模式转移到纯电动驱动模式。
[0041] 高速档功率不足模式:汽车行驶在高速档时,同步器T8右结合,同步器Q18左结合,发动机能够单独驱动汽车,发动机动力经齿轮E9、齿轮F12、齿轮H14、齿轮117、由差速器16和半轴15输出;动率不足时,发电机7、电动机11补偿驱动力矩,动力传递路线参阅图5:发电机7经齿轮齿轮A5、齿轮B6、齿轮C4、齿轮E9、齿轮F12、齿轮H14、齿轮117、由差速器16和半轴15输出补偿驱动力矩,电动机11经齿轮E9、齿轮F12、齿轮H14、齿轮117,由差速器16和半轴15输出补偿驱动力矩。此时三个动力源同时与变速器输出轴相联,因此可以实现很好的高速动力性。高速档功率不足模式通常发生在高速加速、高速爬坡等工况,一般持续时间不会太长,当加速完成或爬坡完成后,装置由高速档功率不足模式切换到高速档功率过剩模式。如果极端情况发生,例如车辆一直在高速爬坡,电池电量消耗到一定程度后,认定装置无法继续维持高速运行,装置由高速档功率不足模式切换到低速行驶模式。
[0042] 超速档行驶模式:汽车行驶在超速档时,同步器T8左结合,同步器Q18左结合,三个动力源同时与变速器输出轴相联。发动机I动力传递路线参阅图6粗实线:经齿轮C4齿轮D19齿轮H14齿轮117,由差速器16和半轴15输出;发电机7动力传递路线为:经齿轮A5、B6、C4、D19、H14、117、差速器16,由半轴15输出;电动机11动力传递路线为:经齿轮E9、齿轮F12、齿轮H14、齿轮117,由差速器16和半轴15输出。超速档行驶一般由发动机单独驱动,当需要大功率时,发电机7、电动机11接入,电机和发动机联合驱动。当需要大功率的工况结束后,立即转到发动机单独运行状态。如果极端情况发生,需要大功率的工况一直维持,例如车辆一直在超速档超高速行驶,当电池电量水平SOC < S0C_low时,认定装置无法继续维持超高速运行,装置强行切断电机的动力输出,改由发动机单独驱动。
[0043] 制动模式:除了以上驱动的各种模式,汽车制动时工作在制动模式。车轮拖动发电机7、电动机11发电,给电池充电。动力传递路线参阅图7粗实线。具体是由发电机7、电动机11中的哪个电机发电是和踩制动时的运行模式相关的。如果制动时,同步器Q18左结合,则选择发电机7来发电,动力经半轴15、差速器16、齿轮117、齿轮H14、齿轮D19、齿轮C4、齿轮B6和齿轮A5拖动发电机7发电;如果同步器Q18是分开的,则优先选用电动机11来发电,动力经半轴15、差速器16、齿轮117、齿轮H14、齿轮F12和齿轮E9拖动发电机11发电。
[0044] 以上是本发明所有运行模式的说明。除了各自的运行模式,模式间切换过程在此也予以说明,从而使发明的优点和合理性更加突出。
[0045] 换挡过程:由高速档换至超速档时,需要完成发动机力矩降低、同步器T8退出右结合、发动机同步调速、同步器T8左结合、发动机I力矩恢复等动作。由超速档换至高速档时,需要完成发动机I力矩降低、同步器T8退出左结合、发动机I同步调速、同步器T8右结合、发动机力矩恢复等动作。同步器T8退出结合的动力中断过程中,由发电机7、电动机11瞬时补充高驱动力矩,维持驱动力。取消离合器为换档控制带来难度,然而采用最新发动机技术(例如控制节气门、点火提前角、断油以及变气门定时)可以实现快速发动机调速(升速和降速),再加上动力中断期间可以由电机补充缺失的力矩,因此本发明在取消传统车辆离合器的条件下,仍能保证换档品质,实现好的动力性和舒适性。
[0046] 模式切换过程:以上各模式间存在多种切换过程,具体包含纯电动模式到非纯电动模式的切换、非纯电动模式到纯电动模式的切换和非纯电动模式之间的切换。其中每一种模式切换又包含多种细分模式切换。在此仅列举车辆在急加速过程中的模式切换过程予以详解,因为本发明基于机械自动变速器,急加速过程最能考验本发明的实用性和合理性。其他模式切换过程可以类推。
[0047] 车辆从停车状态进行急加速的过程:车辆以纯电动模式启车,运行模式参阅图2。因为是插电式混合动力汽车,电池容量较大,完全可以提供一次加速过程所需的电量,因此从停车状态开始的急加速过程不需要模式切换,可以利用纯电动模式完成加速过程。
[0048] 车辆从低速状态进行急加速的过程:车辆低速行驶在图3所示的低速行驶模式时,发动机带动发电机7发电,电动机11驱动车轮。如果此时驾驶员急踩油门,需要车辆切换到图2所示的纯电动模式。此时,需要完成发动机力矩降低、同步器T退出左结合、发电机7同步调速、同步器Q18左结合、发电机7增加力矩等动作。随着电机驱动技术的发展,电机调速过程可以在很短时间内完成。而且在发电机7调速的过程中,电动机11可以输出部分动力,防止驾驶员感觉到响应滞后。
[0049] 车辆从高速状态进行超车的过程:车辆高速行驶时发动机是通过同步器T8连接到高速档或超速档的,例如图4高速档功率过剩模式,发动机通过高速档输出动力。超车时,需要切换到图5高速档功率不足模式。此时发电机7从发电状态转到电驱动状态,这个过程不涉及同步器动作,属于电动的无极变速过程,没有动力中断现象发生。
[0050] 从上面说明可以看出,本发明的积极效果在于能充分利用发动机、电机的高效运转区,而且动力性没有损失,能实现无动力中断换档和模式切换。

Claims (7)

1.一种基于机械自动变速器的插电式混合动力驱动装置,包括燃油动力、电力动力和一个动力输出端,所述装置设置一个发动机、两个电机、一个两档机械自动变速器、主减速器和差速器,所述两个电机包括一个主要用于驱动的电动机(11)和一个主要用于发电的发电机(7),所述两档机械自动变速器包括齿轮A (5)、齿轮B (6)、齿轮C (4)、齿轮D (19)、齿轮H (14)、齿轮I (17)、齿轮E (9)、齿轮F (12)组成的啮合齿轮对和同步器T (8)、同步器Q (18)、变速器输入轴M (3)、轴N (10)、轴O (13);所述发动机(I)的输出轴通过减震弹簧(2)与变速器输入轴M (3)相连;电动机(11)的输出轴与轴N (10)相连,发电机(7)的输出轴通过一级惰轮的齿轮A (5)和齿轮B (6)的传动与变速器输入轴M (3)上的齿轮C (4)啮合;所述同步器T (8)在轴N (10)上的齿轮E (9)和变速器输入轴M (3)上的齿轮C (4)之间切换,所述同步器Q (18)与轴O (13)上的齿轮D (19)结合或分离,齿轮H(14)通过齿轮I (17)与差速器(16)连接;增加所述一级惰轮传动的作用是延长径向长度,提供足够尺寸安装发电机(7),通过控制同步器T (8)和同步器Q (18)对燃油动力源驱动、电力源驱动或混合动力源驱动模式的切换; 所述两档机械自动变速器的两个档位的传动比设置为传统机械自动变速器的高档速t匕,分为一个高速档和一个超速档,所述高速档传动由齿轮E (9)和齿轮F (12)啮合构成,所述超速档传动由齿轮C (4)和齿轮D (19)啮合构成,这两个档位在车辆高速行驶时,使发动机动力源能高效直接输出驱动动力,而不必通过发电-电动的能量转换; 通过所述两档机械自动变速器将三个动力源耦合在一起,提供以下工作模式:当电池电量充足时,系统工作在纯电动驱动模式;当电池电量水平SOC〈SOC_low时,SOC_low为0.3,系统进入普通混合动力汽车的工作状态,此时按照车速高低分为低速行驶和高速行驶两种状况,低速行驶分为低速行驶模式和低速加速模式,高速行驶分为高速档功率过剩模式、高速档功率不足模式和超速档行驶模式;汽车制动时工作在制动模式;其特征在于: 所述纯电动驱动模式:同步器T (8)不结合,同步器Q (18)左结合,发电机(7)动力传递路线为:经齿轮A (5)、齿轮B (6)、齿轮C (4)、齿轮D (19)、齿轮H (14)、齿轮I (17)、差速器(16),由半轴(15)输出;电动机(11)动力传递路线为:经齿轮E (9)、齿轮F (12)、齿轮H (14)、齿轮I (17)和差速器(16),由半轴(15)输出;发电机(7)和电动机(11)可正反向转动,反向转动时实现倒档行驶,在市区行驶的大部分时间仅采用电动机(11)运行,使其工作在高效运转区,需要急加速,输出大功率时,发电机(7 )和电动机(11)可同时输出动力。
2.根据权利要求1所述的一种基于机械自动变速器的插电式混合动力驱动装置,其特征在于,所述低速行驶模式:当车速较低时,发动机带动靠近它的发电机(7)发电,然后由电动机(11)输出驱动动力,此时同步器T (8)左结合,同步器Q (18)不结合,电池电量水平SOC保持在一个范围,电池电量水平S0C>S0C_high时,S0C_high为0.5,则关闭发动机,转移到纯电动驱动模式,电池电量水平S0C〈S0C_low时,S0C_low为0.3则启动发动机,经齿轮C (4)、齿轮B (6)和发电机(7)上的齿轮A (5)开始发电,低速行驶模式的动力传递路线:电动机(11)经齿轮E (9)、齿轮F (12)、齿轮H (14)、齿轮I (17)和差速器(16)及半轴(15)输出动力。
3.根据权利要求1所述的一种基于机械自动变速器的插电式混合动力驱动装置,其特征在于,所述低速加速模式:如果车速较低时驾驶员急踩油门,电动机(11)无法满足需要的加速性能时,则让发电机(7)作为电动机联结到变速器输出轴上补充不足的动力,此时同步器T (8)不结合,同步器Q (18)左结合,车辆加速完成后,装置返回低速行驶模式,低速加速模式的动力传递路线与纯电动驱动模式相同。
4.根据权利要求1所述的一种基于机械自动变速器的插电式混合动力驱动装置,其特征在于,所述高速档功率过剩模式:汽车行驶在高速档时,同步器T (8)右结合,同步器Q(18)左结合,发动机单独驱动汽车,动力传递路线:发动机动力经齿轮E (9)、齿轮F (12)、齿轮H (14)、齿轮I (17)、由差速器(16)和半轴(15)输出;功率过剩时发电机(7)发电吸收过剩功率:发动机过剩功率经齿轮E (9)、齿轮F (12)、齿轮H (14)、齿轮D (19)、齿轮C(4)、齿轮B (6)和齿轮A (5)输入发电机(7)发电; 在高速档功率过剩模式运行时,电池电量水平SOC保持在一个范围,电池电量水平S0C<S0C_low时,则采用发动机驱动并将多余动力发电存储,电池电量水平S0C>S0C_high时,则关闭发动机,装置运行模式转移到纯电动驱动模式。
5.根据权利要求1所述的一种基于机械自动变速器的插电式混合动力驱动装置,其特征在于,所述高速档功率不足模式:汽车行驶在高速档时,同步器T (8)右结合,同步器Q(18)左结合,发动机单独驱动汽车,发动机动力经齿轮E (9)、齿轮F (12)、齿轮H (14)、齿轮I (17)、由差速器(16)和半轴(15)输出;功率不足时,发电机(7)和电动机(11)补偿驱动力矩,动力传递路线:发电机(7)经齿轮A (5)、齿轮B (6)、齿轮C (4)、齿轮D (19)、齿轮H (14)、齿轮I (17)、由差速器(16)和半轴(15)输出补偿驱动力矩,电动机(11)经齿轮E (9)、齿轮F (12)、齿轮H (14)、齿轮I (17),由差速器(16)和半轴(15)输出补偿驱动力矩,此时三个动力源同时与变速器输入轴相联,在极端情况,认定装置无法继续维持高速运行,装置由高速档功率不足模式切换到低速行驶模式。
6.根据权利要求1所述.的一种基于机械自动变速器的插电式混合动力驱动装置,其特征在于,所述超速档行驶模式:汽车行驶在超速档时,一般由发动机单独驱动,当需要大功率时,发电机(7)、电动机(11)接入,电机和发动机联合驱动,同步器T (8)左结合,同步器Q (18)左结合,三个动力源同时与变速器输出轴相联,电机和发动机联合驱动,发动机(I)动力传递路线为:经齿轮C (4)齿轮D (19)齿轮H (14)齿轮I (17),由差速器(16)和半轴(15)输出;发电机(7)动力传递路线为:经齿轮A (5)、齿轮B (6)、齿轮C (4)、齿轮D(19)、齿轮H (14)、齿轮I (17)、差速器(16),由半轴(15)输出;电动机(11)动力传递路线为:经齿轮E (9)、齿轮F (12)、齿轮H (14)、齿轮I (17),由差速器(16)和半轴(15)输出;当需要大功率的工况结束后,立即转到发动机单独运行状态;在需要大功率的工况一直维持,当电池电量水平S0C〈S0C_low时,认定装置无法继续维持超高速运行,装置强行切断电机的动力输出,改由发动机单独驱动。
7.根据权利要求1所述的一种基于机械自动变速器的插电式混合动力驱动装置,其特征在于,所述制动模式:车轮拖动发电机(7)、电动机(11)发电,给电池充电,当踩制动时,同步器Q (18)左结合,则选择发电机(7)发电,动力经半轴(15)、差速器(16)、齿轮I (17)、齿轮H (14)、齿轮D (19)、齿轮C (4)、齿轮B (6)和齿轮A (5)拖动发电机(7)发电;当同步器Q (18)分开,则选择发电机(11)发电,动力经半轴(15)、差速器(16)、齿轮I (17)、齿轮H (14)、齿轮F (12)和齿轮E (9)拖动发电机(11)发电。
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