CN108454380A - 一种双离合形式的混合动力系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种双离合形式的混合动力系统，纯电动工作模式下由电动机EM2驱动车辆行驶；内燃机F与电动机EM1连接，混合动力工作模式下内燃机F通过双离合器DCT驱动车辆，可以与电动机EM1和EM2共同驱动车辆行驶；可以实现多种工作模式的切换，本发明使用的DCT变速箱只有两级变速功能，所以不需要同步器等部件；本发明具有结构简单、可靠的特点；本发明可以促进混合动力汽车的发展，具有广阔的市场前景。

Description

一种双离合形式的混合动力系统
技术领域
本申请涉及一种混合动力汽车的动力系统。
背景技术
油电混合动力汽车相比传统内燃发动机汽车，具有油耗低、污染小等特点；目前的油电混合动力系统的各种设计方案很多，而且很多设计方案结构复杂，零部件数量多；结构复杂导致可靠性下降、维修复杂以及成本的提升，导致目前的油电混合动力汽车售价偏高、可靠性偏低。
发明内容
本发明提出一种结构简单、可靠性高的混合动力系统。
如图1所示，本发明是一种油电混合动力系统，主要组成部件为电池组、内燃机F、电机EM1、电机EM2、双离合器DCT、以及动力输出轴C组成；其中双离合器DCT分为L1和L2二级变速齿轮结构。
图1所示的混合动力系统，可以搭配5至15千瓦时的电池组使用，电池组可以使用外接220V电源充电模式，也可以通过车载发电机对电池组进行充电。
内燃机F的一些特性为：最好搭配使用电动水泵、电动油泵、电动空调压缩机、电动转向助力、电动刹车助力；这样在内燃机不运转的时候，汽车的各项功能也可以正常使用。
双离合器DCT的一些特性为：使用干式离合器结构或湿式离合器结构；仅仅能够实现两档变速功能，所以不需要传统手动变速箱中的同步器等零部件；其中双离合器分为L1和L2二级变速结构。
电机EM1的一些特性为：具有电动机与发电机双重功能，电机EM1与内燃机F连接；在内燃机F点火启动的时候，电机EM1可以作为传统内燃机的电动起动机来使用；在离合器断开，内燃机F空转的时候，电机EM1可以作为发电机使用，为电池组充电。
电机EM2的一些特性为：具有电动机与发电机双重功能，电机EM2与齿轮组L2连接在一起；在纯电动模式下，由电机EM2驱动车辆行驶；在减速模式下，EM2作为发电机使用，回收刹车能量。
动力输出轴C的一些特性为：动力输出轴C有两组齿轮，分别传递齿轮组L1和L2的动力，最终驱动车辆行驶；图1是简易的动力传递示意图，没有绘制差速器结构，直接将车轮也绘制在动力输出轴C的两边；没有画出差速器结构，不影响该混合动力结构的解释说明；如图4所示是带有差速器的动力传递示意图，需要增加一个中间轴Z来将动力传递给差速器结构驱动车辆行驶。
该混合动力系统可以实现5种工作模式：（1）内燃机F空转——发电工作模式；（2）纯电动工作模式；（3）内燃机F空转发电与电动机EM2驱动——增程工作模式；（4）内燃机与电动机混合驱动工作模式；（5）内燃机驱动模式。
该混和动力系统只使用了二级齿轮变速结构，内燃机只有两级变速齿轮与车轮连接，在车辆日常使用中，0至150公里每小时的时速范围内，内燃机无法一直有效的工作；所以需要根据车辆运行时速，来确定内燃机是否直接驱动车辆行驶；该混合动力系统没有倒档齿轮，内燃机无法驱动车辆倒车行驶，将由电动机EM2驱动车辆倒车行驶。
本发明所述的混合动力系统具有以下特点：（1）结构简单：由6个核心部件组成，1内燃机F；2电动机EM1；3电动机EM2；4双离合器DCT；5动力输出轴C；6电池组及控制系统；（2）电池组大小可选：可以适配5到15千瓦的电池组，适配较小的电池组可以降低成本；适配较大的电池组，可以外接220V电源充电，可以提高纯电行驶里程；（3）传动系统可靠性高：整个系统的零部件都属于成熟产品，可靠性高。
电动机EM1具有电动机与发电机双重功能，可以参与驱动车辆行驶；为了节约成本，电动机EM1可以仅仅具有电动机功能，不参与车辆的驱动，只作为发电机使用，并且不影响本发明所述混合动力系统的正常运行。
电动机EM2作为一个单独的驱动单元，电动机EM2可以使用其他的驱动单元代替，例如带有变速结构的电机驱动单元；带有行星齿轮变速结构的电机驱动单元。
内燃机与电动机的传动方式，包括并不限于齿轮传动、链传动、带传动及硬连接传动，例如：电动机EM2可以集成在L2的轴上，实现硬连接传动。
附图说明
图1为双离合混动结构示意图。
图2为L1离合器结合传动示意图。
图3为L2离合器结合传动示意图。
图4为增加中间轴传动示意图：因图1是简易的动力传递示意图，没有绘制差速器结构，直接将车轮也绘制在动力输出轴C的两边；没有画出差速器结构，不影响该混合动力结构的解释说明；如图4所示是带有差速器的动力传递示意图，需要增加一个中间轴Z使动力传递给差速器结构驱动车辆行驶。
具体实施方式
本发明所述混合动力系统可以实现5种工作模式：（1）内燃机F空转——发电工作模式；（2）纯电动工作模式；（3）内燃机F空转发电与电动机EM2驱动——增程工作模式；（4）内燃机与电动机混合驱动工作模式；（5）内燃机驱动模式。
（1）内燃机F空转——发电工作模式的车辆工作状态：①车辆为静止状态；②离合器处于断开状态；内燃机F工作，带动发电机EM1运转；③可以为车辆的电池组充电，或者作为应急发电机使用，输出220V电压，供其他电器使用。
（2）纯电动工作模式的车辆工作状态：①电池组电量在15%至100%之间；②内燃机F不工作；③离合器处于断开状态；④电动机EM2工作，驱动L2使车辆行驶；⑤工作时速为0至150公里每小时。
（3）内燃机F空转发电与电动机EM2驱动——增程工作模式的车辆工作状态：①电池组电量高于15%；②离合器处于断开状态；③内燃机F工作，带动发电机EM1运转，为电池组充电；④电动机EM2工作，驱动L2使车辆行驶；⑤工作时速为0至150公里每小时。
（4）内燃机与电动机混合驱动工作模式的车辆工作状态：①电池组电量高于15%；②D2电动机工作，驱动L2使车辆行驶；③内燃机F工作；④离合器结合方式：当车辆时速30至80公里时，离合器L1结合，内燃机F驱动L1使车辆行驶；当车辆时速60至150公里时，离合器L2结合，内燃机驱动L2使车辆行驶；⑤EM1作为电动机工作，内燃机F、电机EM1、电机EM2三个动力源共同驱动车辆；⑥工作时速为30至150公里。
（5）内燃机驱动模式的车辆工作状态：①电池组电量高于15%；②内燃机F工作；③离合器结合方式：当车辆时速30至80公里时，离合器L1结合，内燃机F驱动L1使车辆行驶；当车辆时速60至150公里时，离合器L2结合，内燃机驱动L2使车辆行驶；④EM1空转，或者作为发电机使用，为电池组充电；⑤EM2空转，或者作为发电机使用，为电池组充电；⑥工作时速为30至150公里。
以上是对双离合形式的混合动力系统5种工作模式的简单介绍，这 5种工作模式的相互切换可以达到很好的节油效果。
以上所述的车辆时速数值，是用来说明该混合动力系统的工作模式；根据车辆动力系统的调教不同，以上所述的车辆时速数值存在一定范围的变动。
以上所述的电池组电量数值，是用来说明该混合动力系统的工作模式；根据车辆动力系统的调教不同，以上所述的电池组电量数值存在一定范围的变动。

Claims (10)

1.一种混合动力系统，其特征在于，所述混合动力系统包括内燃机F、电机EM1、电机EM2、双离合器DCT，其中，
所述混合动力传动系统还包括有电池组及控制系统、中间传动轴及差速器结构；
所述双离合器DCT具有二级齿轮传动结构；
所述内燃机F与所述电机EM1相连接，内燃机F通过双离合器DCT驱动车辆行驶；
所述电机EM2通过L2齿轮组驱动车辆行驶。
2.如权利要求1所述混合动力系统，其特征在于，所述混合动力系统能够以纯电动工作模式行驶。
3.如权利要求1所述混合动力系统，其特征在于，所述混合动力系统仅仅依靠电机EM2驱动车辆倒车行驶，同时双离合器处于断开状态。
4.如权利要求1所述双离合器DCT，其特征在于，所述双离合器DCT可以使用干式离合器或湿式离合器。
5.如权利要求1所述双离合器DCT，其特征在于，所述双离合器DCT具有二级变速齿轮结构，无需使用同步器等零部件。
6.如权利要求1所述电机EM1，其特征在于，所述电机EM1可以在内燃机F的驱动下为车辆电池组充电。
7.如权利要求1所述电机EM1，其特征在于，所述电机EM1具有发电机与电动机双重功能，为了节约成本，电机EM1可以仅仅具有发电功能。
8.如权利要求1所述电机EM2，其特征在于，所述电机EM2具有发电机与电动机双重功能，所述电机EM2可以回收刹车能量，为车辆电池组充电；为了节约成本，电机EM2可以仅仅具有电动机驱动功能。
9.如权利要求1所述电机EM2，其特征在于，所述电机EM2作为一个驱动单元，电动机EM2可以使用其他的驱动单元代替，例如带有变速结构的电机驱动单元；带有行星齿轮变速结构的电机驱动单元。
10.如权利要求1所述内燃机与电动机的传动方式，包括但不限于齿轮传动、链传动、带传动及硬连接传动。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109466308A (zh) * 2018-11-23 2019-03-15 浙江众泰汽车制造有限公司 乘用车用混合动力变速系统
CN111469652A (zh) * 2020-05-28 2020-07-31 格特拉克（江西）传动系统有限公司 混合动力驱动系统、控制方法及汽车
CN113056623A (zh) * 2018-11-19 2021-06-29 舍弗勒技术股份两合公司 用于确定离合器在发电机操作期间的特征变量的方法

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