CN102806836A - 具有wsk装置的混合电驱动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有WSK装置的混合电驱动系统，其包括：发动机，其用于提供驱动车辆的第一动力源，包含曲轴；驱动电机，其用于提供驱动车辆的第二动力源，包含转子轴；WSK装置，其用于实现所述发动机和所述驱动电机之间的动力耦合，包含滑行单向离合器、液力变矩器和主离合器；道路条件感知装置，其用于提供道路坡度信息；混合动力控制器，其用于根据所述道路条件感知装置提供的道路坡度信息控制所述WSK装置。所述的混合电驱动系统，其中发动机能够参与驱动车辆起步，具有跛足回家功能，而且节油效果明显，特别适用于城市公交客车。

Description

具有WSK装置的混合电驱动系统
技术领域
本发明涉及驱动系统技术领域，特别涉及车辆混合驱动系统技术领域，具体是指一种具有WSK装置的混合电驱动系统，尤其适用于城市公交客车。
背景技术
WSK装置是由带闭锁离合器的液力变矩器、滑行单向离合器和换档离合器组成的“变矩器—换档离合器装置”的德文缩写，发明于上个世纪六十年代，其与同步器多档变速器（4～6档）可组成液力机械变速器，用于重型货车、工程车辆和军用车辆上。在多数情况下，WSK装置和变速器组装在一起作为传动装置使用，也可以把WSK装置和变速器分开布置。
近年来，采用混合电驱动系统的城市公交客车等重型车辆已越来越多地投入使用。其中，串-并联式混合电驱动系统具有明显的节油效果，并易于升级得到可外接充电式混合动力车型。中国实用新型专利ZL200720006546.3和中国发明专利申请CN200910106080.8公开了两种串-并联式混合电驱动系统，其包括发动机、主离合器、驱动电机、通过皮带与发动机曲轴相连接或安装在发动机曲轴上的发电机、电机控制器和蓄电装置。其工作原理为，车辆由驱动电机启动并加速到主离合器接合车速时，主离合器接合，发动机开始参与驱动车辆。
在上述采用主离合器作为发动机和驱动电机之间的动力耦合装置的混合电驱动系统中，存在至少两方面的问题。首先，在车辆起步加速或者爬坡时，发动机的动力对于车辆动力性无直接的贡献，所需的驱动转矩全部由驱动电机提供。如果要满足普通城市里某些路段的陡坡，或者在具有较多陡坡的山地城市里运行，则必须配置输出转矩高达2750Nm的驱动电机，以及具有较大的输出功率能力的蓄电装置。其次，在驱动电机、电机控制器或蓄电装置之一出现故障时，车辆将无法起步，显然也不具备跛足回家功能。车辆在道路上出现故障无法起步时，道路将被堵塞，因此可能引起交通拥堵甚至事故。
采用主离合器作为动力耦合装置的混合电驱动系统具有上述明显的缺陷。因此，还存在着提供一种混合电驱动系统的需求，其发动机能够参与驱动车辆起步，具有跛足回家功能，而且节油效果明显，特别适用于城市公交客车。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术中的缺点，提供一种具有WSK装置的混合电驱动系统，其中发动机能够参与驱动车辆起步，具有跛足回家功能，而且节油效果明显，特别适用于城市公交客车。
本发明提供一种具有WSK装置的混合电驱动系统，其包括：发动机，其用于提供驱动车辆的第一动力源，包含曲轴；驱动电机，其用于提供驱动车辆的第二动力源，包含转子轴；WSK装置，其用于实现所述发动机和所述驱动电机之间的动力耦合，包含滑行单向离合器、液力变矩器和主离合器；道路条件感知装置，其用于提供道路坡度信息；混合动力控制器，其用于根据所述道路条件感知装置提供的道路坡度信息控制所述WSK装置。
根据本发明的具有WSK装置的混合电驱动系统，所述滑行单向离合器布置在所述WSK装置的输入端；所述滑行单向离合器与所述液力变矩器的泵轮相连接；所述液力变矩器的泵轮通过所述液力变矩器的闭锁离合器与所述液力变矩器的涡轮相连接；所述液力变矩器的涡轮与所述主离合器相连接；以及所述主离合器布置在所述WSK装置的输出端。
根据本发明的具有WSK装置的混合电驱动系统，所述发动机的曲轴与所述WSK装置的输入端相连接；以及所述WSK装置的输出端与所述驱动电机的转子轴相连接。
根据本发明的具有WSK装置的混合电驱动系统，其还包括：驱动电机控制器，其用于控制所述驱动电机；以及蓄电装置，其用于提供所述驱动电机所需的电源，所述蓄电装置通过所述驱动电机控制器连接所述驱动电机。
根据本发明的具有WSK装置的混合电驱动系统，所述道路条件感知装置为坡度传感器、GPS、或坡度传感器和GPS的组合。
根据本发明的具有WSK装置的混合电驱动系统，所述混合动力控制器，其还用于控制所述混合电驱动系统，分别与所述发动机的控制装置、WSK装置、所述驱动电机控制器、所述蓄电装置的控制装置相连接。
根据本发明的具有WSK装置的混合电驱动系统，当所述混合动力控制器根据所述道路条件感知装置提供的道路坡度信息判断出坡度大于设定的坡度阈值时，则控制所述液力变矩器的闭锁离合器分离，所述液力变矩器工作在液力传动工况，所述发动机参与驱动车辆起步或爬坡。
根据本发明的具有WSK装置的混合电驱动系统，当所述混合动力控制器根据所述驱动电机控制器或所述蓄电装置的控制装置的诊断信息判断出所述驱动电机、所述驱动电机控制器或所述蓄电装置处于故障状态时，则控制所述液力变矩器的闭锁离合器分离，所述液力变矩器工作在液力传动工况，所述发动机驱动车辆起步或低速行驶。
根据本发明的具有WSK装置的混合电驱动系统，当所述混合电驱动系统无故障正常行驶时，或者在低于坡度阈值的道路上行驶时，所述混合动力控制器控制所述液力变矩器的闭锁离合器闭锁，所述液力变矩器工作在机械传动工况。
根据本发明的具有WSK装置的混合电驱动系统，当车辆倒车行驶时，所述混合动力控制器控制所述WSK装置的主离合器分离，所述驱动电机反转，驱动车辆倒退。
因此，根据本发明可以得到一种具有WSK装置的混合电驱动系统，其中发动机能够参与驱动车辆起步，具有跛足回家功能，节油效果明显，特别适用于城市公交客车。
附图说明
图1是本发明的实施例所涉及的混合电驱动系统的结构示意图。
图中：1发动机；1a曲轴；2WSK装置；20滑行单向离合器；21液力变矩器；22闭锁离合器；23涡轮；24泵轮；9驱动电机；9a转子轴；10驱动电机控制器；11蓄电装置；12道路条件感知装置；13混合动力控制器。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。应理解，实施例仅是用于说明本发明，而不是对本发明的限制。
图1是本发明的实施例所涉及的具有WSK装置的混合电驱动系统的结构示意图。参照图1，混合电驱动系统包括：发动机1，其用于提供驱动车辆的第一动力源，包含曲轴1a；驱动电机9，其用于提供驱动车辆的第二动力源，包含转子轴9a；WSK装置2，其用于实现发动机1和驱动电机9之间的动力耦合，包含滑行单向离合器20、液力变矩器21和主离合器25；道路条件感知装置12，其用于提供道路坡度信息；混合动力控制器13，其用于根据道路条件感知装置12提供的道路坡度信息控制WSK装置2。
在WSK装置2中，滑行单向离合器20布置在WSK装置2的输入端，滑行单向离合器20与液力变矩器21的泵轮24相连接，液力变矩器21的泵轮24通过液力变矩器21的闭锁离合器22与液力变矩器21的涡轮23相连接，液力变矩器21的涡轮23与主离合器25相连接，主离合器25布置在WSK装置2的输出端。
发动机1的曲轴1a与WSK装置2的输入端相连接，WSK装置2的输出端与驱动电机9的转子轴9a相连接。发动机1的动力可以通过WSK装置2传递到驱动电机9的转子轴上，和驱动电机9的动力耦合后共同驱动车辆。
混合电驱动系统还包括驱动电机控制器10，其用于控制驱动电机9。此外，混合电驱动系统还包括蓄电装置11，其用于提供驱动电机9所需的电源。蓄电装置11通过驱动电机控制器10连接驱动电机9。
由于液力变矩器21工作在液力传动工况时的效率比较低，因此，从提高系统效率和节油效果的角度出发，其应尽可能地工作在机械传动工况，只是在某些特殊条件下为了保证系统功能和性能的实现才分离闭锁离合器22，例如车辆爬陡坡或者系统出现故障时。因此，设置了道路条件感知装置12，其可为坡度传感器、GPS、或坡度传感器和GPS的组合。
混合动力控制器13，其还用于控制混合电驱动系统，分别与发动机1的控制装置（未示出）、WSK装置2、驱动电机控制器10、蓄电装置11的控制装置（未示出）相连接。通过模拟或数字接口，或者CAN通讯接口，混合动力控制器13根据控制策略软件对上述各子系统进行管理或控制，保证系统各项功能和性能安全可靠地实现。
当混合动力控制器13根据道路条件感知装置12提供的道路坡度信息判断出坡度大于设定的坡度阈值时，则控制液力变矩器21的闭锁离合器22分离，液力变矩器21工作在液力传动工况，发动机1参与驱动车辆起步或爬坡。
当混合动力控制器13根据驱动电机控制器10或蓄电装置11的控制装置的诊断信息判断出驱动电机9或其控制器10，或者蓄电装置11处于故障状态时，则控制液力变矩器21的闭锁离合器22分离，液力变矩器21工作在液力传动工况，发动机1驱动车辆起步或低速行驶。
当混合电驱动系统无故障正常行驶时，或者在低于坡度阈值的道路上行驶时，混合动力控制器13控制液力变矩器21的闭锁离合器22闭锁，液力变矩器21工作在机械传动工况。因此，系统效率得以提高，即只在必要时，液力变矩器21才工作在液力传动工况下。
此外，混合电驱动系统也只需要匹配较小功率的驱动电机9和蓄电装置11，就可以克服在普通城市里运行时会碰到的极少的陡坡，或者在山地城市遇到的较多的陡坡。在普通城市里，节油效果几乎不降低。在山地城市里，节油效果虽然有所降低，但极大地降低了驱动电机9和蓄电装置11的工作强度，也使得驱动电机9的最大输出转矩达到2200Nm即可，比2750Nm减少了1/4，蓄电装置11的功率需求也减少了1/4。
由于该混合电驱动系统没有设置如常规变速箱里的倒档，因此，当车辆倒车行驶时，混合动力控制器13控制WSK装置2的主离合器25分离，驱动电机9反转，驱动车辆倒退。
在该混合电驱动系统中，取消了常见的齿轮传动，因此，也消除了齿轮传动的噪音，提高了车辆的舒适性。
此外，该混合电驱动系统具有无级变速特性，取消了换挡过程，因此消除了换挡冲击，尤其适用于载有大量站立乘客的城市公交客车。显然，也降低了驾驶员的工作强度。
如上所述，本发明实施例的具有WSK装置的混合电驱动系统，其中发动机能够参与驱动车辆起步，具有跛足回家功能，节油效果明显，特别适用于城市公交客车。
本发明并不局限于上述实施例，而是覆盖在不脱离本发明的精神和范围的情况下所进行的所有改变和修改。这些改变和修改不应被认为是脱离了本发明的精神和范围，并且所有诸如对于本领域技术人员来说显而易见的修改均应被包括在所附权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种具有WSK装置的混合电驱动系统，其包括：
发动机，其用于提供驱动车辆的第一动力源，包含曲轴；
驱动电机，其用于提供驱动车辆的第二动力源，包含转子轴；
WSK装置，其用于实现所述发动机和所述驱动电机之间的动力耦合，包含滑行单向离合器、液力变矩器和主离合器；
道路条件感知装置，其用于提供道路坡度信息；
混合动力控制器，其用于根据所述道路条件感知装置提供的道路坡度信息控制所述WSK装置。
2.根据权利要求1所述的具有WSK装置的混合电驱动系统，其特征在于，
所述滑行单向离合器布置在所述WSK装置的输入端；
所述滑行单向离合器与所述液力变矩器的泵轮相连接；
所述液力变矩器的泵轮通过所述液力变矩器的闭锁离合器与所述液力变矩器的涡轮相连接；
所述液力变矩器的涡轮与所述主离合器相连接；以及
所述主离合器布置在所述WSK装置的输出端。
3.根据权利要求1所述的具有WSK装置的混合电驱动系统，其特征在于，
所述发动机的曲轴与所述WSK装置的输入端相连接；以及
所述WSK装置的输出端与所述驱动电机的转子轴相连接。
4.根据权利要求1所述的具有WSK装置的混合电驱动系统，其特征在于，所述的具有WSK装置的混合电驱动系统还包括：
驱动电机控制器，其用于控制所述驱动电机；以及
蓄电装置，其用于提供所述驱动电机所需的电源，所述蓄电装置通过所述驱动电机控制器连接所述驱动电机。
5.根据权利要求1所述的具有WSK装置的混合电驱动系统，其特征在于，
所述道路条件感知装置为坡度传感器、GPS、或坡度传感器和GPS的组合。
6.根据权利要求1所述的具有WSK装置的混合电驱动系统，其特征在于，
所述混合动力控制器，其还用于控制所述混合电驱动系统，分别与所述发动机的控制装置、WSK装置、所述驱动电机控制器、所述蓄电装置的控制装置相连接。
7.根据权利要求1所述的具有WSK装置的混合电驱动系统，其特征在于，
当所述混合动力控制器根据所述道路条件感知装置提供的道路坡度信息判断出坡度大于设定的坡度阈值时，则控制所述液力变矩器的闭锁离合器分离，所述液力变矩器工作在液力传动工况，所述发动机参与驱动车辆起步或爬坡。
8.根据权利要求1所述的具有WSK装置的混合电驱动系统，其特征在于，
当所述混合动力控制器根据所述驱动电机控制器或所述蓄电装置的控制装置的诊断信息判断出所述驱动电机、所述驱动电机控制器或所述蓄电装置处于故障状态时，则控制所述液力变矩器的闭锁离合器分离，所述液力变矩器工作在液力传动工况，所述发动机驱动车辆起步或低速行驶。
9.根据权利要求1所述的具有WSK装置的混合电驱动系统，其特征在于，
当所述混合电驱动系统无故障正常行驶时，或者在低于坡度阈值的道路上行驶时，所述混合动力控制器控制所述液力变矩器的闭锁离合器闭锁，所述液力变矩器工作在机械传动工况。
10.根据权利要求1所述的具有WSK装置的混合电驱动系统，其特征在于，
当车辆倒车行驶时，所述混合动力控制器控制所述WSK装置的主离合器分离，所述驱动电机反转，驱动车辆倒退。
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