CN201895565U - 双离合式重度混合动力汽车传动系统 - Google Patents

双离合式重度混合动力汽车传动系统 Download PDF

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王亚辉
李书福
杨健
俞学良
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Chengdu Geely Automobile Manufacturing Co., Ltd
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Abstract

本实用新型涉及双离合式重度混合动力汽车传动系统。一种双离合式重度混合动力汽车传动系统,该传动系统包括发动机(1)、与发动机(1)相连的前离合器(2)、通过动力耦合机构(3)与前离合器(2)相连的后离合器(4)、与后离合器(4)相连的变速机构(5)、接收变速机构(5)的输出轴的动力并传递给车轮(10)的传动机构(6),所述动力耦合机构(3)上连接有电动机(9),电动机(9)通过电动机控制装置(8)连接蓄电池(7)。本实用新型提供了一种能量回收效率高、动力性能好的、发动机排放特性好的双离合式重度混合动力汽车传动系统。

Description

双离合式重度混合动力汽车传动系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及混合动力汽车领域,尤其涉及一种双离合式重度混合动力汽车传 动系统。
背景技术
[0002] 随着传统燃油汽车排放所造成的空气质量日益恶化和石油资源的渐趋匮乏,开发 低排放、低油耗的新能源汽车成为当今汽车工业界的紧迫任务。由此人们越来越关注其他 燃料的汽车,包括燃料电池汽车(Fuel Cell Vehicle,简称FCV)、纯电动汽车(Electric Vehicle,简称EV)和混合动力电动汽车(Hybrid Electric Vehicle,简称HEV)。FCV目前 存在着成本、技术和氢能源基础设施建设等问题,离产业化还有一段时间。EV虽然也是实 现汽车零排放的一大途径,但是由于目前动力电池技术上并未取得突破性的进展,而且电 动汽车依然存在在续驶里程短和充电时间长等问题。HEV虽然不能实现零排放,但针对以 上FCV、EV所存在的问题,HEV在目前环境更具有更强大的优势,在世界范围内已成为新型 汽车开发的热点。
[0003] 已有的混合动力汽车,根据发动机与电动机的工作连接方式不同,其驱动系统分 为串联、并联、混联三种形式。
[0004] 串联式驱动系统设有发动机、发电机和电动机三部分动力源,它们之间通过串联 的方式组成动力驱动总成,发动机驱动发电机发电,电能通过控制器输送给蓄电池或电动 机,由电动机驱动车辆,小负荷时由蓄电池驱动电动机,大负荷时,由发动机驱动发电机,再 由发电机驱动电动机,发动机不直接驱动,而是将机械能转换为动电能驱动电动机,电动机 再将电能转换为机械能去驱动车辆,经过多次能量转换,使能量损耗大,能量的利用率低。
[0005] 并联式驱动系统为由电动机与发动机共同驱动车辆,发动机与电动机分属两套系 统,依据不同的动力需要,既可单独又可一起向汽车提供扭矩,当大负荷时如爬坡发动机与 电动机一起驱动,低速小负荷时由电动机驱动,达到巡航速度时,由发动机驱动,维持该速 度,电动机既可作电动机用又可作发电机用,由于发动机可直接驱动,接近于传统的汽车驱 动系统,机械效率损耗和普通汽车差不多。
[0006] 混联式驱动系统包含了串联驱动系统和并联驱动系统的特点。动力系统的动力源 包括发动机、电动机、发电机,根据助力方式不同,又分为发动机为主和电动机为主两种方 式,该结构复杂。
[0007] 在中国专利申请号为200920076497. χ,名称为《一种混合动力电驱动单元及其驱 动系统》的专利文献中公开了一种混合动力驱动系统,它的发动机与集成启动发电机都通 过主离合器与主轴相连,主驱动电机直接连接在主轴上,主轴再通过第一离合器连接减速 装置,减速装置通过差速器驱动车轮的连接驱动方式。
[0008] 他虽然在一定程度上提高了燃油经济性,却有着能量回收效率较低,动力性一般 等不足。发明内容
[0009] 本实用新型提供了一种能量回收效率高、动力性能好的、发动机排放特性好的双 离合式重度混合动力汽车传动系统,解决了现有混合动力汽车系统能量回收效率较低、动 力性能不足的问题。
[0010] 以上技术问题是通过下列技术方案解决的:一种双离合式重度混合动力汽车传动 系统,该传动系统包括发动机、与发动机相连的前离合器、通过动力耦合机构与前离合器相 连的后离合器、与后离合器相连的变速机构、接收变速机构的输出轴的动力并传递给车轮 的传动机构,所述动力耦合机构上连接有电动机,电动机通过电动机控制装置连接蓄电池。
[0011] 作为优选,在所述前离合器与所述动力耦合机构之间设有第一锁定器,在所述电 动机与所述动力耦合机构之间设有第二锁定器。使各动力源与动力耦合机构更好的断开和 传递相应的动力。
[0012] 作为优选,所述动力耦合机构为行星轮系,所述前离合器与行星轮系的太阳轮相 连,电动机与行星轮系的齿圈相连,后离合器与行星轮系的行星架相连。
[0013] 作为优选,所述前离合器为自动离合器。前离合器为自动离合器,由整车ECU控 制;后离合器为主离合器,由驾驶员控制。
[0014] 作为优选,所述传动机构包括接收变速机构的输出轴的动力并传给车轮的主减速 器。可按照需要,传动结构可以只设主减速器,也可以设置多级减速。
[0015] 作为优选,所述电动机为功率为45-60千瓦的电动机。可满足纯电动和混合驱动 模式下的动力需求。
[0016] 本实用新型具有下述优点,通过控制前离合器,可以避免车辆在纯电动模式运行 时拖动发动机运转,从而减少了能量损失;通过控制动力耦合机构可以取消发动机的怠速 工况,并控制发动机工作在高效率区域,从而有效提高车辆的燃油经济性,增强了车辆动力 性,并且实现了低速时污染物的零排放,可通过控制电动机与发动机的转速,使前后离合器 主动片与从动片之间的转速滑差极小,从而减少了前后离合器的磨损,延长其使用寿命。
附图说明
[0017] 图1为本实用新型的结构示意图。
[0018] 图2为本实用新型处于电动机单独驱动工作状态时的示意图。
[0019] 图3为本实用新型处于发动机单独驱动工作状态时的示意图。
[0020] 图4为本实用新型处于发动机和电动机共同驱动状态时的示意图。
[0021] 图5为本实用新型处于发动机驱动且蓄电池充电状态时的示意图。
[0022] 图6为本实用新型处于减速制动状态时的示意图。
[0023] 图7为本实用新型处于停车充电状态时的示意图。
具体实施方式
[0024] 下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步的说明。参见图1,一种双离合式重 度混合动力汽车传动系统,包括发动机1、前离合器2、蓄电池7、电动机控制装置8、电动机 9、动力耦合机构3、后离合器4、变速机构5和传动机构6,发动机1为汽油发动机,当然用柴 油发动机也不影响本实用新型传动系统的效果,发动机1的输出轴连接在前离合器2的输入盘上,前离合器2为自动离合器,由整车E⑶控制,动力耦合机构3为行星轮系,前离合器 2的输出盘与行星轮系的太阳轮相连,行星轮系的齿圈与电动机9的转轴相连,电动机的功 率为50千瓦,本实用新型的电动机只需用功率为45-60千瓦的中功率电动机即可,而不需 大功率的也能有效的驱动车辆,行星轮系的行星架连接后离合器4的输入盘,后离合器4为 本驱动系统的主离合器,由驾驶员控制,电动机9与蓄电池7通过电动机控制装置8进行电 连接,电动机控制装置8是用来控制是由蓄电池7传动电能给发动机9,还是由发动机9对 蓄电池进行充电的工作状态转换用的,此种装置为本领域技术人员所公知,在此不详细复 述,在前离合器2与行星轮系的太阳轮之间连接有第一锁定器11,发动机9的转轴与行星轮 系的齿圈之间还连接有第二锁定器12,后离合器4的输出盘连接变速机构5的输入轴,本实 施例中传动机构6为主减速器,变速机构5的输出轴连接主减速器,主减速器驱动车轮10, 使车辆实现行驶功能。
[0025] 本实用新型的具体驱动工作方式如下:
[0026] 参见图2,当处于由电动机9单独驱动状态时,通常在汽车起步或低负荷时,利用 电动机的低速大扭矩的特性使车辆起步,可以避免发动机工作在低效率和高排放的工作范 围,发动机1不工作,前离合器2断开并且第一锁定器11锁止、第二锁定器12开,后离合器 4合上,蓄电池7输出电能,经电动机控制装置8输送到电动机9,电动机9工作,并将电能 转换成机械能输出至动力耦合机构3 ;由动力耦合机构3即行星轮系的行星架输出机械能 给后离合器4 ;后离合器4传递机械能至变速机构5和传动机构6即主减速器,从而驱动车 轮10转动,使汽车行驶。
[0027] 参见图3,当处于发动机单独驱动状态时,通常在汽车高速稳定行驶的工况下,或 者汽车行驶在郊外等对排放状况要求不高的地区时会处于此状态,开始时前离合器2结 合,后离合器4结合,第一锁定器锁止,第二锁定器开,蓄电池7输出电能,经电动机控制装 置8输送到电动机9,发动机9在将电能转换成机械能输出至动力耦合机构3、由动力耦合 机构3即行星轮系的行星架输出机械能给后离合器4、后离合器4传递机械能至变速机构5 和传动机构6即主减速器、从而驱动车轮10转动、使汽车行驶的同时,还通过动力耦合机构 3带动发动机1启动,待发动机1处于高效低排放工作区域时,电动机9关闭,第二锁定器 12锁止,发动机1的机械能由动力耦合机构3即行星轮系的行星架输出至后离合器4,后离 合器4传递机械能至变速机构5和传动机构6即主减速器,从而驱动车轮10转动,使汽车 行驶。
[0028] 参见图4,当处于发动机与电动机共同驱动状态时,通常在汽车在加速和爬坡时会 处于此状态,前离合器2与后离合器4均处于结合状态,第一锁定器11与第二锁定器12都 开,发动机1工作,蓄电池7输出电能,经电动机控制装置8输送到电动机9,使电动机9也 工作,发动机1和电动机9输出的机械能一起通过动力耦合机构3即行星轮系耦合后,经行 星轮系的行星架输出给后离合器4,后离合器4传动机械能给变速机构5,经变速机构5变 速后由传动机构6即主减速器去驱动车轮10,使汽车行驶。
[0029] 参见图5,当处于发动机1驱动且对蓄电池7充电状态时,当蓄电池7的荷电状态 SOC值较低或当发动机1输出功率大于车辆需求功率时会处于此状态,第一锁定器11和第 二锁定器12都开,前离合器2和后离合器4都合上,发动机1通过动力耦合机构3经变速 机构5和传动机构7驱动车轮10时汽车行驶的同时、还通过动力耦合机构3驱动电动机9,此时电动机9处于发电工作状态,发动机9通过电动机控制装置8对蓄电池7进行充电。
[0030] 参见图6,当处于减速制动状态时,当车辆减速和制动时会处于此状态,第一锁定 器11锁止,第二锁定器12开,前离合器2开,后离合器4合,车轮10产生的机械能经由传 动机构6即主减速器6和变速机构5传输到动力耦合机构3即行星轮系的行星架,行星架 对齿圈进行反拖,一方面可以实现使车辆减速,同时齿圈带动电动机9以发电状态工作,通 过电动机控制装置8对蓄电池7进行充电,以回收部分制动能量,实现再生制动。
[0031] 参见图7,当处于停车充电状态时,第一锁定器11和第二锁定器12都开,前离合器 2结合,后离合器4分离,发动机1工作,发动机1的动力通过动力耦合机构3带动电动机9 以发电状态工作,发动机通过电动机控制装置8对蓄电池7进行充电。

Claims (9)

1. 一种双离合式重度混合动力汽车传动系统,其特征在于,该传动系统包括发动机 (1)、与发动机(1)相连的前离合器(2)、通过动力耦合机构(3)与前离合器(2)相连的后离 合器(4)、与后离合器(4)相连的变速机构(5)、接收变速机构(5)的输出轴的动力并传递给 车轮(10)的传动机构(6),所述动力耦合机构(3)上连接有电动机(9),电动机(9)通过电 动机控制装置(8 )连接蓄电池(7 )。
2.根据权利要求1或2所述的双离合式重度混合动力汽车传动系统,其特征在于,在所 述前离合器(2)与所述动力耦合机构(3)之间设有第一锁定器(11),在所述电动机(9)与 所述动力耦合机构(3)之间设有第二锁定器(12)。
3.根据权利要求1所述的双离合式重度混合动力汽车传动系统,其特征在于,所述动 力耦合机构(3)为行星轮系,所述前离合器(2)与行星轮系的太阳轮相连,电动机(9)与行 星轮系的齿圈相连,后离合器(4)与行星轮系的行星架相连。
4.根据权利要求3所述的双离合式重度混合动力汽车传动系统,其特征在于,所述前 尚合器为自动尚合器。
5.根据权利要求4所述的双离合式重度混合动力汽车传动系统,其特征在于,所述传 动机构(6)包括接收变速机构(5)的输出轴的动力并传给车轮的主减速器。
6.根据权利要求1或2所述的双离合式重度混合动力汽车传动系统,其特征在于,所述 前离合器为自动离合器。
7.根据权利要求3所述的双离合式重度混合动力汽车传动系统,其特征在于,所述传 动机构(6)包括接收变速机构(5)的输出轴的动力并传给车轮的主减速器。
8.根据权利要求1或2所述的双离合式重度混合动力汽车传动系统,其特征在于,所述 传动机构(6)包括接收变速机构(5)的输出轴的动力并传给车轮的主减速器。
9.根据权利要求1或2所述的双离合式重度混合动力汽车传动系统,其特征在于,所述 电动机(9)为功率为45-60千瓦的电动机。
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