CN1663829A - 串联式混合动力系统 - Google Patents

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Abstract

一种广泛适用于变工况变负荷动力装置的串联式混合动力系统，其属于交通运输的动力装置领域。这种混合动力系统主要由发动机、发电机、电动机、蓄电池、能量回收装置和控制系统组成。由于发动机驱动装置采用至少由二台发动机组成的发动机，可以使发动机接合或分离，让发动机输出的负荷与外界负载相适应，把发动机控制在高效率区运行，使混合动力系统效率得到进一步提高。

Description

串联式混合动力系统
技术领域
本发明涉及一种广泛适用于变工况变负荷动力装置的串联式混合动力系统，其属于交通运输的动力装置领域。
背景技术
众所周知，在混合动力系统中，动力的传送有三种方式，即串联方式、并联方式和混联方式。串联方式是用发动机驱动发电机，发电机通过发出的电力来驱动电动机，由电动机来驱动车轮，采用这种方式，可使输出功率较小的发动机在有效的范围内较稳定地运转，车辆还可以一边有效地进行蓄电池充电，一边行驶。而并联方式是以发动机和电动机驱动车轮，这种方式能够根据行驶状况而分别使用两种动力。丰田混合动力系统将并联方式和串联方式组合在一起较好地发挥了二者的各自长处。该混合动力系统专设了一个行星齿轮，相对来说，混合动力系统的控制较为复杂。
发明内容
为了使汽车混合动力系统结构更加高效，本发明提供一种串联式混合动力系统，该混合动力系统应采用串联式驱动装置，靠ECU控制单元实现综合控制。机械驱动部分采用至少有二台发动机组成的发动机。由ECU控制单元对整个系统进行优化控制，使车辆同时具有良好的动力性、经济性和排放指标。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种串联式混合动力系统，它主要包括一个驱动装置，驱动装置由电动机、差速器、半轴和车轮依次连接在一起，并由发动机驱动发电机向电动机提供动力。它还包括一个ECU控制单元。上述的发动机至少有二台发动机靠离合器连接在一起，高压油泵、水泵和机油泵安装在带有输出轴的发动机上，高压油泵经高压油管与各缸的喷油器连接，水泵有供水管连接各台发动机，机油泵也有供油管连接各台发动机，各台发动机的油底壳由连接管连通。发电机、电动机、电能转换控制器和蓄电池采用电气连接，ECU控制单元与发动机、转速传感器、车速传感器、电能转换控制器、离合器和电动机采用电气连接。上述的发动机一种方法是采用至少有二台发动机使用离合器单轴线串联连接，或将一台发动机至少分成两个缸组，在缸组之间的曲轴上用离合器串联在一起；也可以采用至少有二台发动机使用离合器多轴线并联连接，或者将一台发动机至少分成两个缸组，在缸组之间的曲轴上用离合器串联在一起。
上述技术方案的指导思想是：这种混合动力系统可以采用数台发动机进行组合，在外界负载变化时，可以使某发动机接合或分离，让发动机输出的负荷与外界负载相适应，这就可以保证正在工作的发动机总是处于良好的性能状态。因此该混合动力系统具有更加宽广的高效率范围，能够完全满足从高速公路到城市道路，从满载到空载等不同工况的使用需要。
本发明的有益效果是：这种混合动力系统主要包括一个串联式驱动装置。由于发动机至少有二台发动机组成，让发动机输出的负荷与外界负载相适应，把发动机控制在高效率区运行，使混合动力系统效率得到进一步提高。既减少了对环境的污染，又合理、高效地利用了能源。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是二台发动机串列连接的串联式混合动力系统原理图。
图2是二台发动机并列连接的串联式混合动力系统原理图。
图3是4缸机与2缸机单轴线串联结构示意图。
图4是3缸机与3缸机双轴线并联结构示意图。
图中：1、脚踏板，2、ECU控制单元，3、电能转换控制器，4、蓄电池，5、三缸发动机，6、二缸发动机，7、离合器，8、四缸发动机，9、发电机，10、转速传感器，11、电动机，12、半轴，13、差速器，14、车速传感器，15、车轮，16a、主动齿轮，16b、中间齿轮，16c、从动齿轮，17、高压油泵，18、高压油管，19、喷油器，20、机油泵，21、水泵，22、连接管。
具体实施方式
在图1、2所示的实施例中，串联式混合动力系统主要包括一个串联式驱动装置。该驱动装置由电动机11、差速器13、半轴12和车轮15依次连接在一起，并由发动机驱动发电机9向电动机11的动力。发电机9、电动机11、电能转换控制器3和蓄电池4采用电气连接，ECU控制单元2与发动机、转速传感器10、车速传感器14、电能转换控制器3、离合器7和电动机11也采用电气连接。在图1中，发动机由一台四缸发动机8经离合器7与一台二缸发动机6单轴线串联连接。在图2中，发动机由二台三缸发动机5经齿轮传动装置和离合器7双轴线并联连接。
图3属于二台发动机的单轴线串联结构。一台四缸发动机8与一台二缸发动机6经液压驱动的离合器7实现接合或分离。高压油泵17、水泵21和机油泵20安装在带有输出轴的发动机上，高压油泵17经高压油管18与各缸的喷油器19连接，水泵21有供水管连接二台发动机，机油泵20也有供油管连接二台发动机，二台发动机的油底壳由连接管22连通。这样可保证各台发动机的滑油和冷却水都处于同样的热状态。该发动机工作时由微电脑控制器检测外界的负载，实时控制离合器7的接合或分离，同时自动控制被接合或分离的发动机是否供油，并自动调节供油正时。以保证发动机始终在良好的性能区工作，使发动机的动力性、经济性和排放指标实现最佳匹配。该实施例也可采用一台六缸机分成四缸和二缸共二个缸组，在缸组之间的曲轴上设有离合器。
图4属于二台发动机的双轴线并联结构。二台三缸发动机5经液压驱动的离合器7实现接合或分离。高压油泵17、水泵21和机油泵20安装在带有输出轴的发动机上，高压油泵17经高压油管18与各缸的喷油器19连接，水泵21有供水管连接二台发动机，机油泵20也有供油管连接二台发动机，二台发动机的油底壳由连接管22连通。这样可保证各台发动机的滑油和冷却水都处于同样的热状态。双轴线并列结构还要增设一组传动齿轮，一般应由主动齿轮16a、中间齿轮16b和从动齿轮16c组成。以便于在离合器7接合时向输出发动机传递扭矩。
串联式混合动力系统的运行状态主要靠驾驶员操纵脚踏板1来发出指令：
一、车辆起动和低负荷运行时，在ECU控制单元2的控制下，切断发动机的燃料供给，蓄电池4供电，由电机驱动车轮行驶。
二、车辆正常运行时，在ECU控制单元2的控制下：
1、中等负荷时，一台发动机工作；
2、大负荷时，二台发动机工作。
三、蓄电池充电，在ECU控制单元2的控制下，在车辆运行过程中，只要蓄电池4的电量不足，就会进行自动充电。
四、车辆减速或停止运行时，在ECU控制单元2的控制下，就会使发动机停止运转。

Claims (3)

1、一种串联式混合动力系统，它主要包括一个驱动装置，驱动装置由电动机(11)、差速器(13)、半轴(12)和车轮(15)依次连接在一起，并由发动机驱动发电机(9)向电动机(11)提供动力，其特征在于：它还包括一个ECU控制单元(2)，上述的发动机至少有二台发动机靠离合器(7)连接在一起，高压油泵(17)、水泵(21)和机油泵(20)安装在带有输出轴的发动机上，高压油泵(17)经高压油管(18)与各缸的喷油器(19)连接，水泵(21)有供水管连接各台发动机，机油泵(20)也有供油管连接各台发动机，各台发动机的油底壳由连接管(22)连通，发电机(9)、电动机(11)、电能转换控制器(3)和蓄电池(4)采用电气连接，ECU控制单元(2)与发动机、转速传感器(10)、车速传感器(15)、电能转换控制器(3)、离合器(7)和电动机(11)采用电气连接。
2、据权利要求1所述的串联式混合动力系统，其特征在于：上述的发动机采用至少有二台发动机使用离合器(7)单轴线串联连接，或者将一台发动机至少分成两个缸组，在缸组之间的曲轴上用离合器串联在一起。
3、据权利要求1所述的串联式混合动力系统，其特征在于：上述的发动机采用至少有二台发动机使用离合器(7)多轴线并联连接，或者将一台发动机至少分成两个缸组，在缸组之间的曲轴上用离合器串联在一起。
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