CN1876420A - 混合动力汽车传动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混合动力汽车传动系统，该传动系统包括发动机，后驱减速装置，副离合器，后轮驱动系统，后驱控制离合器，传动电机，前驱控制离合器，前驱减速装置以及前轮驱动系统；其中，发动机与后驱减速装置连接，副离合器连接在后驱减速装置与后轮驱动系统之间，后驱控制离合器连接在后驱减速装置与传动电机之间，并且传动电机、前驱控制离合器、前驱减速装置及前轮驱动系统依次连接。采用本发明的传动系统及传动方式，能根据汽车运行的各种不同工况，采用不同的动力混合方式驱动汽车运行，以实现最佳的经济性和最小的污染度，并且还能降低传动系统的设计和控制难度，从而降低成本。

Description

混合动力汽车传动系统

技术领域

本发明涉及混合动力汽车领域，具体涉及混合动力汽车传动系统。

背景技术

目前，已经出现了多种类型的混合动力汽车，但是其传动系统的结构通常比较复杂，或者混合度不高，并且一般用于两轮驱动。

例如，在CN 2633632Y中公开了一种混合动力公交车的集成起动机—发电机的轻度混合动力传动装置，包括主动力部分和辅助动力部分，其特征是主动力部分是由内燃机通过变速箱驱动驱动轮的主传动链，以及向内燃机提供燃油的油箱；辅助动力部分包括传动电机、电机控制器、主电池组、辅助电池和辅助传动机构，主电池组通过电机控制器与传动电机相联，辅助电池与电机控制器相联，传动电机通过辅助传动机构与内燃机相联。该传动装置的工作过程为：当车辆启动时，辅助动力装置中的传动电机带动内燃机启动，然后内燃机通过变速箱带动驱动轮运转，达到车的启动。在此阶段，由于发动机的启动是由传动电机带动的，所以能避免发动机在启动时燃油尾气的污染问题。在怠速运行状态时，油路管道断开，内燃机的运转通过辅助动力装置带动，无尾气排放污染。在加速或上坡的功能运行状态时，内燃机以燃油驱动，辅助动力装置则与内燃机一道驱动汽车行驶，起到助力作用。在正常运行过程中，辅助动力装置的传动电机处于发电状态，为主电池组充电。

在该技术方案中，动力包括内燃机动力和传动电机动力两部分，根据汽车运行的不同工况，采用不同的动力方式驱动汽车运行。其不足之处在于，不能实现更复杂的动力混合，所以不能有效地节约能源和降低环境污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种混合动力汽车传动系统，该传动系统能根据汽车运行的不同工况，采用不同的动力混合方式来驱动汽车运行，从而更加有效地节约能源和降低环境污染。

本发明提供的混合动力汽车传动系统包括发动机，后驱减速装置，副离合器，后轮驱动系统，后驱控制离合器，传动电机，前驱控制离合器，前驱减速装置以及前轮驱动系统；其中发动机与后驱减速装置连接，副离合器连接在后驱减速装置与后轮驱动系统之间，后驱控制离合器连接在后驱减速装置与传动电机之间，并且传动电机、前驱控制离合器、前驱减速装置及前轮驱动系统依次连接。

采用本发明所提供的的混合动力汽车传动系统，能根据汽车运行的不同工况，采用不同的动力混合方式驱动汽车运行，以更加有效地节约能源和降低环境污染。

附图说明

图1是本发明的混合动力汽车传动系统的结构示意图；

图2是本发明的混合动力汽车传动系统的第一种传动方式示意图；

图3是本发明的混合动力汽车传动系统的第二种传动方式示意图；

图4是本发明的混合动力汽车传动系统的第三种传动方式示意图；

图5是本发明的混合动力汽车传动系统的第四种传动方式示意图；

图6是本发明的混合动力汽车传动系统的第五种传动方式示意图。

具体实施方式

下面参照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明的混合动力汽车传动系统包括发动机7，后驱减速装置8，副离合器9，后轮驱动系统10，后驱控制离合器3，传动电机5，前驱控制离合器2，前驱减速装置1以及前轮驱动系统6；其中发动机7与后驱减速装置8连接，副离合器9连接在后驱减速装置8与后轮驱动系统10之间，后驱控制离合器3连接在后驱减速装置8与传动电机5之间，传动电机5、前驱控制离合器2、前驱减速装置1及前轮驱动系统6依次连接。

发动机7，后驱减速装置8，副离合器9，后轮驱动系统10，后驱控制离合器3，传动电机5，前驱控制离合器2，前驱减速装置1以及前轮驱动系统6之间的连接手段可以采用现有技术中的公知的连接手段，例如齿轮、轴、皮带、蜗轮蜗杆。

发动机7作为原动机使用，使用现有的发动机，如柴油机、汽油机和燃气轮机。

后驱减速装置8作为减速器使用，其输入端与发动机7的输出端连接，用于接收发动机7输出的动力，其输出端有二个，一个输出端连接副离合器9，另一个输出端连接后驱控制离合器3。

副离合器9、后驱控制离合器3及前驱控制离合器2可以使用现有的离合器。

传动电机5同时具有电动机和发电机的功能，即可以将来自后驱减速装置8的机械能转换成电能储存以及将储存的电能转化为机械能输出。例如，该传动电机5可以是满足动力需求的任一直流电机、交流同步电机或者交流异步电机。

前驱减速装置1作为传动电机5到前轮驱动系统6之间的减速器使用，可以使用现有的减速器。该前驱减速装置1具有一个输入端和一个输出端，输入端用于从传动电机5接收动力，输出端用于输出动力给前轮驱动系统6。可选择地，该前驱减速装置1也可以集合到前轮驱动系统6中，例如采用轮边减速器结构。

前轮驱动系统6和后轮驱动系统10结构可以相同也可以不同，它们可以根据具体的需要采用不同结构，一般包括万向传动装置(由万向节和传动轴组成)、驱动桥(包括主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳)及驱动轮等构件，根据需要还可以包括轮边减速器或类似构件，用于驱动汽车行驶。

上述的传动系统还可以包括一个或二个闭锁离合器4，该闭锁离合器4固定于车体上，用于控制系统结构从而实现动力输出。由图1中可以看出：闭锁离合器4和后驱减速装置8的两个输出端之一相连，用于控制后驱减速装置8的输出。作为选择，也可以在后驱减速装置8的两个输出端上分别设置一个闭锁离合器4(图中未示出)，以根据需要分别锁止/制动各自的输出端。

闭锁离合器4的作用是和采用的后驱减速装置8相关的。具体而言，如果后驱减速装置8是一个行星排结构，则若要实现副离合器9端的可控输出，则必须在闭锁离合器4端实现可控输出。也就是说，如果后驱减速装置8的动力需要经由副离合器9传递给后轮驱动系统10，并且后驱控制离合器3分离时，则与后驱控制离合器3对应的输出端必须通过闭锁离合器4加以控制，即被闭锁离合器4锁止。

如果后驱减速装置8的动力需要经由后驱控制离合器3传递给传动电机5，并且副离合器9分离时，即发动机7仅仅用来为传动电机5发电，则与副离合器9对应的输出端可以通过与其连接的闭锁离合器4加以控制。

但是，如果后驱减速装置8采用普通的定轴变速箱，则闭锁离合器4就不是必需的。

闭锁离合器4在本例中，可以安装在车体的任何可选部位，只要满足所能实现的功能即可。

图2、6中，闭锁离合器4啮合，关闭后驱减速装置8的一个输出端，实现另一端可控输出，后驱减速装置8工作状态稳定可控。

图3、5中，闭锁离合器4分离，通过传动电机5实现一个输出端可控，从而后驱减速装置8工作状态稳定可控。

图4中，后驱系统不参与驱动，闭锁离合器4状态任意。

下面参照图2-6详细说明本发明传动系统的工作过程。

图2所示为发动机单独驱动后轮的工作方式。副离合器9为接合状态，后驱控制离合器3为分离状态。发动机7的动力经由后驱减速装置8及副离合器9传递给后轮驱动系统10，以驱动车辆行驶。此工作方式适用于车辆的常规行驶，与一般的车辆工作方式基本相同。

图3所示为发动机驱动后轮且传动电机发电的工作方式。副离合器9为接合状态，后驱控制离合器3为接合状态，前驱控制离合器2为分离状态。发动机7的动力经过后驱减速装置8从两个输出端输出，一个输出端的动力经由副离合器9传递给后轮驱动系统10，另一输出端的动力经由后驱控制离合器3传递给传动电机5使之发电。此工作方式适用于车辆在平缓路面上行驶或者传动电机5的车载蓄电池电量不足的情况。

另外，在此工作方式中，如果副离合器9为分离状态，这时可以根据需要通过闭锁装置来锁止后驱减速装置8与副离合器9相连的输出端的动作，发动机7的动力经过后驱减速装置8后仅仅从与后驱控制离合器3相连的输出端全部输出给传动电机5使之发电，这也是完全可能的。例如，当传动电机5的车载蓄电池的电量不足而又急需要使用传动电机5时，则可以在停车或堵车的情况下通过发动机7使传动电机5发电，这种情况在附图中没有表达出来，但这是很容易理解的。

同样的，在车辆减速或者下坡的情况下，可以通过在发动机7和后驱减速装置8之间增加一套闭锁装置，实现能量再生，动力由后轮驱动系统10输入，驱动工作在发电状态的传动电机5，给车载蓄电池充电。

图4所示为传动电机单独驱动前轮的工作方式。副离合器9为分离状态，后驱控制离合器3为分离状态，前驱控制离合器2为接合状态。发动机7不启动，传动电机5的动力经由前驱控制离合器2传递给前驱减速装置1，继而传递给前轮驱动系统6。此工作方式适用于车辆平缓启动以及在交通拥堵时需要频繁启动/停车的场合。通过此工作方式，可以大大节约能源和降低环境污染，因为车辆的频繁启动是通过传动电机5驱动，而不需要启动发动机7。众所周知，发动机7在刚开始启动时消耗的能源最多，并且通常伴随着大量的黑烟(环境污染)。同时在车轮下坡或者减速时候，可以通过前轮驱动系统6输入动力，驱动传动电机5发电，实现能量再生利用，提高能源利用率。

图5所示为发动机和传动电机共同驱动后轮的工作方式。副离合器9为接合状态，后驱控制离合器3为接合状态，前驱控制离合器2为分离状态。发动机7的动力和传动电机5的动力共同传递到后驱减速装置8，并经由副离合器9传递给后轮驱动系统10。此工作方式适用于车辆爬坡或急加速的情况。这对于增加车辆的爬坡性能以及加速性能是非常有益的，因为在此工作方式下实际上相当于同时使用了两个发动机驱动车辆行驶。

图6所示为发动机驱动后轮及传动电机驱动前轮的工作方式。副离合器9为接合状态，后驱控制离合器3为分离状态，前驱控制离合器2为接合状态。发动机7的动力传递到后驱减速装置8，并经由副离合器9传递给后轮驱动系统10。传动电机5的动力经由前驱控制离合器2传递给前驱减速装置1，继而传递给前轮驱动系统。此工作方式适用于车辆在路面不平等附着状况不佳的情况。在此工作方式下，由于采用了四轮驱动的工作方式，所以在某些情况下是比较有利的，例如当车辆在泥泞地面上或沼泽地内行驶而后轮或前轮陷入泥里时，这时通过四轮驱动则可以使车辆脱离陷车的麻烦。

在具有闭锁离合器4的情况下，在图2、6所示的工作过程中，闭锁离合器4啮合，关闭后驱减速装置8的一个输出端，实现另一端可控输出，后驱减速装置8工作状态稳定可控。在图3、5所示的工作过程中，闭锁离合器4分离，通过传动电机5实现一个输出端可控，从而后驱减速装置8工作状态稳定可控。在图4所示的工作方式中，后驱系统不参与驱动，所以闭锁离合器4状态任意。

上述各种传动方式的选择及控制，可以采用现有技术中的各种方法和手段，例如可以采用车载电控ECU检测当前车辆工作状态，并根据驾驶员的动作，预估下一步车辆运动状态，进而对上述的控制离合器进行有效电磁控制，实现不同的驱动形式；同时在图3和图5所示的工作状态，通过对传动电机5的精确连续控制可以实现发动机7的控制，从而实现电控无级传动的作用(ECVT)。

在上文中通过列举的方式列举了本发明的混合动力汽车传动系统的工作方式。在具体应用当中，可以根据具体的需要灵活采用不同的工作方式，以实现车辆的多工况行驶，可以实现最佳的经济性和最小的污染；提高车辆的通过性，并实现行驶最经济(最佳燃油经济性和最小污染)行驶；实现车辆的四轮驱动行驶，提高车辆的通过性；对发动机的工作范围进行调节，从而降低油耗和排放。例如，当需要加速行驶时，可以采用图5所示的发动机和传动电机共同驱动后轮的工作方式；当在沼泽地或泥泞土地上行驶时，可以采用图6所示的发动机驱动后轮及传动电机驱动前轮的工作方式；而在交通拥挤的城市道路上行驶时，则可以采用图4所示的传动电机单独驱动前轮的工作方式，这对于节约能源和降低环境污染是非常有利的。

Claims (3)

1、一种混合动力汽车传动系统，该传动系统包括发动机(7)，后驱减速装置(8)，副离合器(9)，后轮驱动系统(10)，后驱控制离合器(3)，传动电机(5)，前驱控制离合器(2)，前驱减速装置(1)以及前轮驱动系统(6)；其中，发动机(7)与后驱减速装置(8)连接，副离合器(9)连接在后驱减速装置(8)与后轮驱动系统(10)之间，后驱控制离合器(3)连接在后驱减速装置(8)与传动电机(5)之间，并且传动电机(5)、前驱控制离合器(2)、前驱减速装置(1)及前轮驱动系统(6)依次连接。

2、如权利要求1所述的传动系统，其中后驱减速装置(8)为行星排结构，并且该传动系统还包括一个闭锁离合器(4)，该闭锁离合器(4)与后驱减速装置(8)的两个输出端之一连接。

3、如权利要求1所述的传动系统，其中后驱减速装置(8)为行星排结构，并且该传动系统还包括两个闭锁离合器(4)，该两个闭锁离合器(4)分别与后驱减速装置(8)的两个输出端连接。

Images