CN201120841Y

CN201120841Y - 一种混合动力传动系统

Info

Publication number: CN201120841Y
Application number: CNU2007201988470U
Authority: CN
Inventors: 贺林; 吴光强; 孟宪皆; 孙贤安; 鞠丽娟; 孔国玲; 顾君
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2007-12-04
Filing date: 2007-12-04
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2017-12-04

Abstract

一种混合动力传动系统，电动机构连接在换向起动机构和发动机之间，惯量机构连接在速变器输入和输出轴之间。本实用新型的优点是在车辆起动时，由电动－发电机组起动发动机，然后起步机构起动车辆；当车辆减速或者制动时，由电动－发电机组回收能量；惯量机构在车辆加速时释放存储的机械能，减速时存储传动系多余的机械能，提高了车辆的操纵性能，同时惯量机构只是将传动系的机械能以飞轮转动的机械能形式存储，没有能量转化过程中的损失；不仅可以让发动机工作在高效工作区，而且可以优化配置整车能量消耗，最终提高车辆燃油经济性，降低排放。

Description

一种混合动力传动系统

技术领域

本实用新型涉及一种车辆动力传动系统，特别涉及一种混合动力传动系统。

背景技术

在车辆动力传动系统发展演化中，开发操纵性能优异、能效高和排放好的传动系，一直贯穿于整个过程。现今所开发的典型的大类有：一是普通动力传动系统，采用手动变速箱的传动系统需要频繁的换档操作，且无法让发动机工作在最优功率曲线；采用普通自动变速箱(AT)，系统效率低，能耗高，且发动机也无法工作在最优功率曲线；采用无级变速器的系统，系统效率低，且操纵性能和发动机最优功率不能兼得；采用无限变速器(IVT)的系统，系统中有功率回流现象，效率低，市面上没有应用的车型。二是普通的混合动力传动系统，此类系统采用采用在传动系统中并联或者串联一个电动发电机，收集发动机富余的机械能，以及车辆制动的机械能，转化成电能存储在电池中，待需要时再通过电动发电机放出来，这种方式有一个缺点就是两种类型的能量在转化过程中损失较大，其最后的节能效果不佳。

实用新型内容

本实用新型的技术问题是要提供一种采用了电动机构和惯量机构两种能量存储和释放机构的混合动力传动系统，惯量机构在动力传动系统加速过程中释放存储的机械能，在传动系统减速的过程中存储机械能；电动机构能够短时间起动发动机，让发动机可以怠速停机，且在传动系统需要更高的加速能力时转化电能为机械能释放给传动系统，且在车辆制动时能够回收机械能转化为电能存储在电池中。

为了解决以上的技术问题，本实用新型提供了一种混合动力传动系统，该传动系统包括发动机、电动机构、换向起动机构、速变器、惯量机构、减速器、差速器、横轴和车轮，所述的传动系统至少有一个电动机构和一个惯量机构，电动机构连接在换向起动机构和发动机之间，惯量机构连接在速变器输入和输出轴之间，速变器输出轴与减速器连接，减速器又与差速器连接，差速器与两侧的横轴连接，横轴与车轮连接。

所述的电动机构，其包括电动-发电机组、电池和起动离合器，电动-发电机组分别与电池、起动离合器连接，起动离合器连接在电动-发电机组和发动机之间。电动-发电机组的转子与发动机曲轴同轴，在工作时可以同时起到一个电控飞轮的作用，能够更好的衰减发动机在工作时的振动。

所述的惯量机构，其包括惯量行星排和太阳飞轮，行星排的齿圈与无级速变器的输入轴齿轮啮合，惯量行星架与速变器的输出轴齿轮啮合，行星排的太阳轮与飞轮一起组成太阳飞轮，太阳飞轮带动惯量行星轮，它们三者之间配置一定的传动比，实现惯量机构在机械能存储的方向上与车辆加减速反向。

所述的换向起动机构，其包括前进离合器、倒挡离合器和换向行星排，换向行星排的齿圈一端连接到电动-发电机组的输出轴上，另一端连接到前进离合器的内圈，换向行星排的齿圈与倒挡离合器的内圈连接，行星排太阳轮与前进离合器外圈连接在一起共同组成换向机构输出轴，并与速变器输入轴连接，倒挡离合器外圈固定在变速器的箱体上。换向起动机构的功能是让车辆平稳起步以及能够前后两个方向行进，对整个传动系统采用整体滑移控制，亦即将离合器滑移、无级变速器滑移和车轮滑移建立整体的滑移控制模型，在扭矩冲击时，避免速变器和车轮不打滑，让离合器产生滑移，提高整个传动系统的效率以及使用寿命，从而提高车辆的经济性。

所述的速变器其包括主动带轮、从动带轮、金属带、主动轴、从动轴，主动轴上穿有主动轮，从动轴上穿有从动轮，主动轴与从动轴上绕有金属带，主动轴与换向起动机构的输出轴连接。

本实用新型的优越功效在于：

1)在车辆起动时，由电动-发电机组起动发动机，然后起步机构起动车辆；当车辆减速或者制动时，由电动-发电机组回收能量；

2)惯量机构在车辆加速时释放存储的机械能，减速时存储传动系多余的机械能，提高了车辆的操纵性能，同时惯量机构只是将传动系的机械能以飞轮转动的机械能形式存储，没有能量转化过程中的损失；

3)电动-发电机组的转子与发动机曲轴同轴，可以同时起到飞轮的作用，同时在工作时可以通过给转子加载或者提供动力，可以更好的抑制发动机扭矩振动，相当于一个电控飞轮；

4)对整个传动系统采用整体滑移控制，降低速变器液压作动压力，提高速变器效率，优化传动系统；

5)本实用新型不仅可以让发动机工作在高效工作区，而且可以优化配置整车能量消耗，最终提高车辆燃油经济性，降低排放。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为电动机构的结构示意图；

图3为换向起动机构的结构示意图；

图4为惯量机构的结构示意图；

图中标号说明

1-发动机； 11-发动机输出轴；

2-电动机构；

21-起动离合器； 22-电动-发电机组；

23-电动机构输出轴； 24-电池；

3-换向起动机构；

31-换向行星架； 32-外行星轮；

33-内行星轮； 34-齿圈；

35-倒挡离合器外圈； 36-行星排太阳轮；

37-前进离合器； 38-倒挡离合器；

39-换向行星排；

4-速变器；

41-主动轴； 42-主动带轮；

43-金属带； 44-从动带轮；

45-从动轴；

5-惯量机构；

51-输入轴齿轮； 52-惯量齿圈；

53-惯量行星轮； 54-太阳飞轮；

55-惯量行星架； 56-输出轴齿轮；

57-惯量输出轴； 58-惯量行星排；

6-减速器；

7-差速器； 8-横轴；

9-车轮。

具体实施方式

请参阅附图所示，对本实用新型作进一步的描述。

如图1所示，本实用新型提供了一种混合动力传动系统，该传动系统包括发动机1、电动机构2、换向起动机构3、速变器4、惯量机构5、减速器6、差速器7、横轴8和车轮9，所述的传动系统至少有一个电动机构2和一个惯量机构5，电动机构2连接在换向起动机构3和发动机1之间，惯量机构5连接在速变器4输入和输出轴之间，速变器4输出轴与减速器6连接，减速器6又与差速器7连接，差速器7与两侧的横轴8连接，横轴8与车轮9连接。

所述的电动机构2，其包括电动-发电机组22、电池24和起动离合器21，电动-发电机组22分别与电池24、起动离合器21连接，起动离合器21连接在电动-发电机组22和发动机1之间。电动-发电机组22的转子与发动机曲轴同轴，在工作时可以同时起到一个电控飞轮的作用，能够更好的衰减发动机1在工作时的振动。

所述的惯量机构5，其包括惯量行星排58和太阳飞轮54，行星排的齿圈52与无级速变器的输入轴齿轮51啮合，惯量行星架55与速变器的输出轴齿轮56啮合，行星排的太阳轮与飞轮一起组成太阳飞轮54，它们三者之间配置一定的传动比，实现惯量机构5在机械能存储的方向上与车辆加减速反向。

所述的换向起动机构3，其包括前进离合器37、倒挡离合器38和换向行星排39，换向行星排39的齿圈34一端连接到电动-发电机组22的输出轴上，另一端连接到前进离合器37的内圈，换向行星排39的齿圈34与倒挡离合器38的内圈连接，行星排太阳轮36与前进离合器37外圈连接在一起共同组成换向机构输出轴，并与速变器输入轴连接，倒挡离合器外圈固定在变速器的箱体上。换向起动机构3的功能是让车辆平稳起步以及能够前后两个方向行进，对整个传动系统采用整体滑移控制，亦即将离合器滑移、无级变速器滑移和车轮滑移建立整体的滑移控制模型，在扭矩冲击时，避免速变器4和车轮9不打滑，让离合器产生滑移，提高整个传动系统的效率以及使用寿命，从而提高车辆的经济性。

如图1所示，发动机输出轴11通过起动离合器21将扭矩直接传递到电动-发电机组22的转子上，电动机构输出轴23直接连接到换向行星架31上，同时换向行星架31连接在前进离合器37的内圈上，外行星轮32与齿圈34啮合，内行星轮33与行星排太阳轮36啮合，倒挡离合器38的外圈直接固定在变速器箱体上。行星排太阳轮36是直接与速变器主动带轮42连接在一起转动，通过金属带43带动速变器从动带轮44转动，通过速变器输出轴将动力输出给减速器6，再经过差速器7和横轴8，最后驱动车轮9转动。

如图2所示，电动-发电机组22的转子与发动机输出轴11同轴，且在传动系统转动的过程中，将多余的机械能转化为电能后存储在电池24中。在发动机起动时，前进离合器37和倒挡离合器38分离，起动离合器21结合，电动-发电机组22起到电动机的作用，由于其功率比一般的起动机大很多，所以可以在0.1-0.2秒内起动发动机，让驾驶员感觉不到发动机启动的磁滞，所以在发动机可以实现怠速停机，在节省燃油的同时，也降低排放。在车辆制动过程中，当驾驶员踩下制动踏板时，与制动踏板连接的起动离合器21分离，电动-发电机组23开始起发电机的作用，给传动系统施加反向力矩，在制动的同时，回收能量。

如图3所示，当车辆处于空档时，前进离合器37和倒挡离合器38均分离，发动机动力中断，此时也可以为电动-发电机组22启动发动机1的状态。当车辆处于前进档时，前进离合器37结合，倒挡离合器38分离，换向行星架31与行星排太阳轮36结合在一起转动，带动速变器主动带轮42转动，实现车辆前进。当车辆处于倒挡时，前进离合器37分离，倒挡离合器38结合，由于齿圈34与倒挡离合器38的外圈结合而制动，当换向行星架31转动时，外行星轮32反向转动，带动内行星轮33正向转动，从而内行星轮33带动换向行星轮36反向转动，实现车辆反向行使。

如图4所示，速变器主动带轮42通过输入轴齿轮51带动惯量齿圈52转动，同时速变器从动带轮44控制惯量输出轴57旋转，惯量输出轴57通过输出轴齿轮56控制惯量行星架55旋转，因为速变器的速比变化，所以惯量齿圈52和惯量行星架55的共同作用，让惯量太阳飞轮54转速随之变化。通过一定的配置惯量行星轮各齿轮传动比，可以实现当速变器速比减小时，亦即车辆加速时，惯量太阳飞轮54的转速降低，这时相当于惯量太阳飞轮54将其存储的动能直接释放到传动系统；当速变器速比增加时，亦即车辆减速时，惯量太阳飞轮54的转速增加，这时相当于惯量太阳飞轮54将其传动系统中的机械能存储成飞轮的动能。

Claims

1、一种混合动力传动系统，其特征在于：

该传动系统包括发动机、电动机构、换向起动机构、速变器、惯量机构、减速器、差速器、横轴和车轮，电动机构连接在换向起动机构和发动机之间，惯量机构连接在速变器输入和输出轴之间，速变器输出轴与减速器连接，减速器又与差速器连接，差速器与两侧的横轴连接，横轴与车轮连接。

2、按权利要求1所述的一种混合动力传动系统，其特征在于：

所述的电动机构，其包括电动-发电机组、电池和起动离合器，电动-发电机组分别与电池、起动离合器连接，起动离合器连接在电动-发电机组和发动机之间。

3、按权利要求1所述的一种混合动力传动系统，其特征在于：

所述的惯量机构，其包括惯量行星排和太阳飞轮，行星排的齿圈与速变器的输入轴齿轮啮合，惯量行星架与速变器的输出轴齿轮啮合。

4、按权利要求1所述的一种混合动力传动系统，其特征在于：

所述的换向起动机构，其包括前进离合器、倒挡离合器和换向行星排，换向行星排的齿圈一端连接到电动-发电机组的输出轴上，另一端连接到前进离合器的内圈，换向行星排的齿圈与倒挡离合器的内圈连接，换向太阳轮与前进离合器外圈连接在一起共同组成换向机构输出轴，并与速变器输入轴连接，倒挡离合器外圈固定在变速器的箱体上。

5、按权利要求1所述的一种混合动力传动系统，其特征在于：

所述的速变器，其包括主动带轮、从动带轮、金属带、主动轴、从动轴，主动轴上穿有主动轮，从动轴上穿有从动轮，主动轴与从动轴上绕有金属带，主动轴与换向起动机构的输出轴连接。