CN106994902A - 一种具有能量卸载装置的汽车动力系统及其控制方法 - Google Patents

一种具有能量卸载装置的汽车动力系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有能量卸载装置的汽车动力系统及其控制方法，涉及新能源汽车制动系统技术领域，包括主传动系统以及辅助阻尼装置，主传动系统包括驱动机构以及车辆主传动轴，驱动机构与车辆主传动轴传动连接，车辆主传动轴与辅助阻尼装置之间通过外部辅助驱动机构可离合的传动连接，车辆主传动轴尾端连接车辆减速机构以及车辆驱动桥，车辆主传动轴与车辆减速机构的输入端传动连接，车辆驱动桥与车辆减速机构的输出端传动连接。所述具有能量卸载装置的动力汽车动力系统及其控制方法有效减小摩擦制动盘和制动片的磨损，提高制动系统的使用寿命，具有较高的实用性以及经济效益，因而在并联式混合动力客车上有者广泛的市场前景。

Description

一种具有能量卸载装置的汽车动力系统及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种具有能量卸载装置的汽车动力系统及其控制方法，涉及新能源汽车技术领域。
背景技术：
由于石油资源的不可再生性和机动车尾气污染问题日益严重，新能源汽车成为汽车工业发展的一个重要方向。而并联混合动力汽车由于其爬坡能力强、续航时间长、尾气排放少等优点，在我国西部山区有着很大的市场前景。西部山区道路有个很大的特点：具有连绵几十公里的上坡或者下坡路段。在下坡路段中，并联混合动力汽车可以通过制动能量回收，将动能转化为电能储存在电池中，提供制动力矩来降低车速，保证行车安全。
但是现有成熟并联系统技术中，储能系统的存储电量的多少受储能系统的储电能力决定，对于12米的混合动力公交来大约储电25kwh；当并联混合动力汽车的电池电量达到100%后，制动能量就无法回馈了。为了降低车速，只能通过摩擦制动盘实现机械制动。尤其在山区几十公里下坡的路况，制动盘和摩擦片磨损严重，制动性能会受到很大的影响，车辆的行车安全得不到保障，成为一个重大的安全隐患。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是：提供一种结构简单，操作方便且能实现车辆下坡时汽车能量转移卸载并等效为车辆制动力，提高车辆的制动性能的汽车动力系统及其控制方法。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种具有能量卸载装置的汽车动力系统，包括主传动系统以及辅助阻尼装置，所述主传动系统包括驱动机构以及车辆主传动轴，所述驱动机构与车辆主传动轴传动连接，所述车辆主传动轴与辅助阻尼装置之间通过外部辅助驱动机构可离合的传动连接，所述车辆主传动轴尾端连接车辆减速机构以及车辆驱动桥，所述车辆主传动轴与车辆减速机构的输入端传动连接，所述车辆驱动桥与车辆减速机构的输出端传动连接。
作为优选，所述驱动机构包括内燃机、内燃机输出轴、第一离合器以及离合器输出端，所述内燃机与内燃机输出轴传动连接，第一离合器设置于内燃机输出轴、离合器输出端之间，所述离合器输出端与车辆主传动轴同轴并连接固定。
作为优选，所述外部辅助驱动机构包括驱动电机总成、主动齿轮，所述驱动电机总成的转子与离合器输出端同轴传动连接，驱动电机总成的输出端与车辆主传动轴连接固定，主动齿轮与车辆主传动轴同轴设置，主动齿轮与驱动电机总成的输出端之间设有能使两者可离合传动连接的第二离合器，所述主动齿轮与辅助阻尼装置连接。
作为优选，所述主动齿轮与辅助阻尼装置之间设有从动齿轮，所述主动齿轮与从动齿轮齿轮传动连接，所述从动齿轮与辅助阻尼装置之间活动连接。
作为优选，所述从动齿轮的齿数少于主动齿轮的齿数。
作为优选，所述辅助阻尼装置包括曲柄连杆机构以及阻尼装置，所述曲柄连杆机构一端连接从动齿轮，所述曲柄连杆机构另一端与阻尼装置活动连接并由阻尼装置为曲柄连杆机构的运动提供阻尼力。
作为优选，所述阻尼装置包括两组阻尼结构，所述阻尼结构包括滑块机构以及可变阻尼器，所述曲柄连杆机构带动滑块机构在可变阻尼器内做水平往复运动，可变阻尼器对滑块机构产生可变的阻尼力，两组阻尼器装置之间平行并交错设置，两组阻尼器装置上的滑块机构之间通过滑块连杆活动连接，两个滑块机构通过滑块连杆分别在可变阻尼器内做相反的往复运动。
作为优选，所述曲柄连杆机构包括曲柄机构以及连杆机构，所述曲柄机构的一端连接从动齿轮，另一端与连杆机构的端部活动连接，所述连接机构的另一端与滑块机构活动连接，所述从动齿轮转动一周，带动连杆机构前后往复运动一次。
作为优选，所述具有能量卸载装置的汽车动力系统的控制方法的具体方式为，
一、当车辆处于大长下坡时候，且储能装置中储能已经达到上限值时，能量卸载装置介入工作，此时车辆的综合控制器控制第二离合器由分离状态到闭合状态，由此车辆的主动齿轮与车辆主传动轴同步转动，同时主动齿轮带动从动齿轮转动，继而带动曲柄连杆机构转动，由曲柄机构与连杆机构带动上部的滑块机构左右做往复运动，下部的滑块机构由滑块连杆带动并与上部的滑块机构做相反方向的往复运动，滑块机构在可变阻尼器内往复运动时，由可变阻尼器提供阻尼力，继而为从动齿轮的转动提供阻尼力，并最终消耗车辆的能量；
二、当车辆的储能装置的储能未达到上限时，车辆的综合控制器控制第二离合器分离主动齿轮以及驱动电机总成，由驱动电机总成以发电机发电的工作模式，将车辆的制动能量回收。
作为优选，所述综合控制器与车辆储能装置软连接。
与现有技术相比，本发明的有益之处是：所述具有能量卸载装置的汽车动力系统及其控制方法通过机械结构和对机械结构的控制将车辆下坡时候的能量通过能量转移装置将能量消耗，在并联式混合动力汽车达到不能再回收能量时，为车辆消耗下坡过程中车辆的能量，减小摩擦制动盘和制动片的磨损，提高制动系统的使用寿命，具有较高的实用性以及经济效益，因而在并联式混合动力客车上有者广泛的市场前景。
附图说明：
下面结合附图对本发明进一步说明：
图1是本发明的正面结构示意图；
图2是本发明的辅助阻尼装置的正面结构示意图。
具体实施方式：
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围：
如图1所示的一种具有能量卸载装置的汽车动力系统，包括主传动系统以及辅助阻尼装置，所述主传动系统包括驱动机构以及车辆主传动轴1，所述驱动机构与车辆主传动轴1传动连接，所述车辆主传动轴1与辅助阻尼装置之间通过外部辅助驱动机构可离合的传动连接，所述车辆主传动轴1尾端连接车辆减速机构2以及车辆驱动桥3，所述车辆主传动轴1与车辆减速机构2的输入端传动连接，所述车辆驱动桥3与车辆减速机构2的输出端传动连接。
在实际应用中，主传动系统构成车辆的主要动力以及传动组成系统，驱动机构为汽车主驱动机构，驱动汽车的主要动力系统，驱动机构驱动传动轴，传动轴带动后部的汽车联动系统继而驱动汽车运行，而辅助阻尼装置与转动轴可离合的传动连接，继而可选择性的为传动轴的转动提供阻尼力并消耗能量，继而有效的提高汽车的制动性能。
进一步地，所述驱动机构包括内燃机4、内燃机输出轴5、第一离合器6以及离合器输出端7，所述内燃机4与内燃机输出轴5传动连接，第一离合器6设置于内燃机输出轴5、离合器输出端7之间，所述离合器输出端7与车辆主传动轴1同轴并连接固定，由内燃机驱动内燃机输出轴转动，由第一离合器控制内燃机与车辆主传动轴之间的传动连接，传输方式稳定且动力传递效果好。
更进一步地，作为本实施例的一较佳实施方案，所述外部辅助驱动机构包括驱动电机总成8、主动齿轮9，所述驱动电机总成8的转子与离合器输出端7同轴传动连接，驱动电机总成8的输出端与车辆主传动轴1连接固定，主动齿轮9与车辆主传动轴1同轴设置，主动齿轮9与驱动电机总成8的输出端之间设有能使两者可离合传动连接的第二离合器10，所述主动齿轮9与辅助阻尼装置连接，作为优选实施方案，所述主动齿轮9与辅助阻尼装置之间设有从动齿轮11，所述主动齿轮9与从动齿轮11齿轮传动连接，所述从动齿轮11与辅助阻尼装置之间活动连通过驱动电机总成与主动齿轮之间通过第二离合器可离合的传动连接，因而有从动齿轮的介入，能进一步有效的降低电机的转速，车辆的主动齿轮与从动齿轮的齿数反比就是齿轮的传动比，进而增强动力传输的稳定性和合理性以满足动力输出要求。
且在实际应用中，所述从动齿轮11的齿数少于主动齿轮9的齿数与，以满足进一步有效降低电机转速的目的。
如图2所示，所述辅助阻尼装置包括曲柄连杆机构以及阻尼装置，所述曲柄连杆机构一端连接从动齿轮11，所述曲柄连杆机构另一端与阻尼装置活动连接并由阻尼装置为曲柄连杆机构的运动提供阻尼力，优选地，对阻尼装置的优选实施方案可以为，所述阻尼装置包括两组阻尼结构，所述阻尼结构包括滑块机构12以及可变阻尼器13，所述曲柄连杆机构带动滑块机构12在可变阻尼器13内做水平往复运动，可变阻尼器13对滑块机构12产生可变的阻尼力，两组阻尼器装置之间平行并交错设置，两组阻尼器装置上的滑块机构12之间通过滑块连杆14活动连接，两个滑块机构12通过滑块连杆分别在可变阻尼器13内做相反的往复运动。
同样对曲柄连杆机构的进一步优选方案，可以将所述曲柄连杆机构设置为包括曲柄机构15以及连杆机构16，所述曲柄机构15的一端连接从动齿轮11，另一端与连杆机构16的端部活动连接，所述连接机构16的另一端与滑块机构12活动连接，所述从动齿轮11转动一周，带动连杆机构16前后往复运动一次。
因而，在实际应用中，应用上述优选方案的具体活动运行方式为，所述从动齿轮带动曲柄连杆机构的曲柄机构转动，继而联动连杆机构运行，而连杆机构与滑块机构在可变阻尼器内的水平运行限制结构，连杆机构能较为方便稳定的带动滑块机构在可变阻尼器内做水平往复运动，而可变阻尼器则对滑块机构产生阻尼力，且与此同时，当上部的滑块机构水平往复运动时，能通过滑块连杆带动下部的滑块机构在下部的可变阻尼器内往复水平运动且上下部的滑块机构运行方向相反。
而当将上述能量卸载装置具体应用到混合动力汽车上时，其能量卸载以及控制方法为，当车辆处于大长下坡时候，且储能装置中储能已经达到上限值时，能量卸载装置介入工作，此时车辆的综合控制器控制第二离合器10由分离状态到闭合状态，所述综合控制器与车辆储能装置软连接，由此车辆的主动齿轮9与车辆主传动轴1同步转动，同时主动齿轮9带动从动齿轮11转动，继而带动曲柄连杆机构转动，由曲柄机构15与连杆机构16带动上部的滑块机构12左右做往复运动，下部的滑块机构12由滑块连杆12带动并与上部的滑块机构12做相反方向的往复运动，滑块机构12在可变阻尼器内往复运动时，由可变阻尼器提供阻尼力，继而为从动齿轮11的转动提供阻尼力，并最终消耗车辆的能量；而当车辆的储能装置的储能未达到上限时，车辆的综合控制器控制第二离合器10分离主动齿轮9以及驱动电机总成8，由驱动电机总成8以发电机发电的工作模式，将车辆的制动能量回收。
上述具有能量卸载装置的汽车动力系统及其控制方法通过机械结构和对机械结构的控制将车辆下坡时候的能量通过能量转移装置将能量消耗，在并联式混合动力汽车达到不能再回收能量时，为车辆消耗下坡过程中车辆的能量，减小摩擦制动盘和制动片的磨损，提高制动系统的使用寿命，具有较高的实用性以及经济效益，因而在并联式混合动力客车上有者广泛的市场前景。
需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种具有能量卸载装置的汽车动力系统，其特征在于：包括主传动系统以及辅助阻尼装置，所述主传动系统包括驱动机构以及车辆主传动轴（1），所述驱动机构与车辆主传动轴（1）传动连接，所述车辆主传动轴（1）与辅助阻尼装置之间通过外部辅助驱动机构可离合的传动连接，所述车辆主传动轴（1）尾端连接车辆减速机构（2）以及车辆驱动桥（3），所述车辆主传动轴（1）与车辆减速机构（2）的输入端传动连接，所述车辆驱动桥（3）与车辆减速机构（2）的输出端传动连接。
2.根据权利要求1所述的一种具有能量卸载装置的汽车动力系统，其特征在于：所述驱动机构包括内燃机（4）、内燃机输出轴（5）、第一离合器（6）以及离合器输出端（7），所述内燃机（4）与内燃机输出轴（5）传动连接，第一离合器（6）设置于内燃机输出轴（5）、离合器输出端（7）之间，所述离合器输出端（7）与车辆主传动轴（1）同轴并连接固定。
3.根据权利要求2所述的一种具有能量卸载装置的汽车动力系统，其特征在于：所述外部辅助驱动机构包括驱动电机总成（8）、主动齿轮（9），所述驱动电机总成（8）的转子与离合器输出端（7）同轴传动连接，驱动电机总成（8）的输出端与车辆主传动轴（1）连接固定，主动齿轮（9）与车辆主传动轴（1）同轴设置，主动齿轮（9）与驱动电机总成（8）的输出端之间设有能使两者可离合传动连接的第二离合器（10），所述主动齿轮（9）与辅助阻尼装置连接。
4.根据权利要求3所述的一种具有能量卸载装置的汽车动力系统，其特征在于：所述主动齿轮（9）与辅助阻尼装置之间设有从动齿轮（11），所述主动齿轮（9）与从动齿轮（11）齿轮传动连接，所述从动齿轮（11）与辅助阻尼装置之间活动连接。
5.根据权利要求4所述的一种具有能量卸载装置的汽车动力系统，其特征在于：所述从动齿轮（11）的齿数少于主动齿轮（9）的齿数。
6.根据权利要求4所述的一种具有能量卸载装置的汽车动力系统，其特征在于：所述辅助阻尼装置包括曲柄连杆机构以及阻尼装置，所述曲柄连杆机构一端连接从动齿轮（11），所述曲柄连杆机构另一端与阻尼装置活动连接并由阻尼装置为曲柄连杆机构的运动提供阻尼力。
7.根据权利要求6所述的一种具有能量卸载装置的汽车动力系统，其特征在于：所述阻尼装置包括两组阻尼结构，所述阻尼结构包括滑块机构（12）以及可变阻尼器（13），所述曲柄连杆机构带动滑块机构（12）在可变阻尼器（13）内做水平往复运动，可变阻尼器（13）对滑块机构（12）产生可变的阻尼力，两组阻尼器装置之间平行并交错设置，两组阻尼器装置上的滑块机构（12）之间通过滑块连杆（14）活动连接，两个滑块机构（12）通过滑块连杆分别在可变阻尼器（13）内做相反的往复运动。
8.根据权利要求6所述的一种具有能量卸载装置的汽车动力系统，其特征在于：所述曲柄连杆机构包括曲柄机构（15）以及连杆机构（16），所述曲柄机构（15）的一端连接从动齿轮（11），另一端与连杆机构（16）的端部活动连接，所述连接机构（16）的另一端与滑块机构（12）活动连接，所述从动齿轮（11）转动一周，带动连杆机构（16）前后往复运动一次。
9.根据权利要求1所述的一种具有能量卸载装置的汽车动力系统的控制方法，其特征在于：具体方式为，
当车辆处于大长下坡时候，且储能装置中储能已经达到上限值时，能量卸载装置介入工作，此时车辆的综合控制器控制第二离合器（10）由分离状态到闭合状态，由此车辆的主动齿轮（9）与车辆主传动轴（1）同步转动，同时主动齿轮（9）带动从动齿轮（11）转动，继而带动曲柄连杆机构转动，由曲柄机构（15）与连杆机构（16）带动上部的滑块机构（12）左右做往复运动，下部的滑块机构（12）由滑块连杆（12）带动并与上部的滑块机构（12）做相反方向的往复运动，滑块机构（12）在可变阻尼器内往复运动时，由可变阻尼器提供阻尼力，继而为从动齿轮（11）的转动提供阻尼力，并最终消耗车辆的能量；
当车辆的储能装置的储能未达到上限时，车辆的综合控制器控制第二离合器（10）分离主动齿轮（9）以及驱动电机总成（8），由驱动电机总成（8）以发电机发电的工作模式，将车辆的制动能量回收。
10.根据权利要求1所述的一种具有能量卸载装置的汽车动力系统的控制方法，其特征在于：所述综合控制器与车辆储能装置软连接。
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