CN203157690U - 多模式混合动力系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多模式混合动力系统，发动机的输出轴与第一电动机之间通过单向离合器连接，所述第一电动机的输出轴与所述变速箱的第一输入轴连接，所述第二电动机的输出轴与所述变速箱的第二输入轴连接，所述变速箱内设有至少3挡结构，偶数挡与奇数挡分别设于所述第一输入轴与第二输入轴上，同一输入轴上的各挡结构之间通过同步器进行挡位切换。通过上述方式，本实用新型可以实现多种驱动模式，达到节能减排的目的；实现增程式纯电动和插电式混合动力驱动的双重优势，既可以满足城市工况的拥堵纯电动驱动，又可以实现高速工况时的大功率驱动输出；可以实现各种模式切换的平顺过渡，无动力中断，整车舒适性好。
Description
技术领域
本实用新型涉及汽车动力驱动领域，特别是涉及一种多模式混合动力系统。
背景技术
混合动力驱动系统，以其良好的节油效果被汽车行业作为研究的重点。
由于混合动力系统是在传统发动机驱动系统基础上通过增加电机来进行驱动和工况调节，从而优化系统运行经济性能，驱动系统结构较为复杂，多工况的模式切换和瞬态控制是实现混合动力驱动的难点。因此如何进行混合动力驱动系统结构设计变得尤为重要，良好的驱动系统耦合结构可以简化系统复杂性和运行难度，增加系统的可实现性。
当前主流的深度混合动力结构为丰田汽车的Prius和通用汽车的Volt，他们均采用行星齿轮结构，设计巧妙，但是结构较为复杂；其中Volt相比与Prius增加了多个离合器，虽然增加了增程式驱动模式，但是使得系统更为复杂；另一种普遍的中混ISG结构，在发动机与变速箱之间增加驱动电机，虽然结构简单，但是节油率有限，而且由于存在模式切换离合器，使得系统响应的瞬态控制变得复杂。
实用新型内容
本实用新型主要解决的技术问题是提供一种多模式混合动力系统，能够具有多种驱动模式，即可实现增程式驱动又可以实现插电式混合动力驱动，并获得良好的节油效果。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种多模式混合动力系统，包括：发动机、第一电动机、第二电动机和变速箱，所述发动机的输出轴与第一电动机之间通过一离合器连接，所述第一电动机的输出轴与所述变速箱的第一输入轴连接，所述第二电动机的输出轴与所述变速箱的第二输入轴连接，所述变速箱内设有至少3挡结构，偶数挡与奇数挡分别设于所述变速箱的第一输入轴与变速箱的第二输入轴上，同一输入轴上的各挡结构之间通过同步器进行挡位切换，所述变速箱的输出轴上设有主减速器，所述主减速器与一差速器连接。
在本实用新型一个较佳实施例中，所述离合器为电控换挡离合器或单向离合器。
在本实用新型一个较佳实施例中，所述发动机的输出轴还可通过离合器与第二电动机连接。
在本实用新型一个较佳实施例中，所述发动机的输出轴上还设有飞轮。
在本实用新型一个较佳实施例中，所述变速箱内设有4挡结构，偶数挡2挡与4挡设于变速箱的第一输入轴上，奇数挡1挡与3挡设于变速箱的第二输入轴上，所述2挡与4挡之间设有偶数挡同步器，1挡与3挡之间设有奇数挡同步器。
在本实用新型一个较佳实施例中，所述变速箱内设有5挡或6挡结构。
在本实用新型一个较佳实施例中，所述第一电动机和第二电动机都包括电动模式和发电模式。
本实用新型的有益效果是：本实用新型多模式混合动力系统可以实现多种驱动模式，更具不同工况需求优化驱动系统效率，达到节能减排的目的；可以通过外接充电，实现增程式纯电动和插电式混合动力驱动的双重优势，既可以满足城市工况的拥堵纯电动驱动，又可以实现高速工况时的大功率驱动输出；通过电动机的主动调速控制，可以实现各种模式切换的平顺过渡，无动力中断，整车舒适性好。
附图说明
图1是本实用新型多模式混合动力系统一较佳实施例的结构示意图；
图2是本实用新型多模式混合动力系统另一较佳实施例的结构示意图；
图3是本实用新型多模式混合动力系统另一较佳实施例的结构示意图；
附图中各部件的标记如下：1、发动机，2、第一电动机，3、第二电动机，4、发动机的输出轴，5、离合器，6、变速箱的第一输入轴，7、第二电动机的输出轴，8、变速箱的第二输入轴，9、偶数挡同步器，10、奇数挡同步器，11、主减速器，12、差速器，13、飞轮。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1—图3，
本实用新型实施例1：
一种多模式混合动力系统，包括：发动机1、第一电动机2、第二电动机3和变速箱，所述发动机的输出轴4上设有飞轮13，所述发动机的输出轴4与第一电动机2之间通过一单向离合器连接，所述第一电动机的输出轴与所述变速箱的第一输入轴6连接，所述第二电动机的输出轴7与所述变速箱的第二输入轴8连接。
所述变速箱内设有3挡结构，1挡和3挡设于变速箱的第一输入轴6上，2挡设于所述变速箱的第二输入轴8上，1挡与3挡之间通过奇数挡同步器10进行挡位切换，所述变速箱的输出轴上设有主减速器11，所述主减速器11与一差速器12连接。
本实用新型实施例2：
一种多模式混合动力系统，包括：发动机1、第一电动机2、第二电动机3和变速箱，所述发动机的输出轴4上设有飞轮13，所述发动机的输出轴4与第二电动机3之间通过一单向离合器连接，所述第一电动机的输出轴与所述变速箱的第一输入轴6连接，所述第二电动机的输出轴7与所述变速箱的第二输入轴8连接。
所述变速箱内设有4挡结构，偶数挡2挡与4挡设于变速箱的第一输入轴6上，奇数挡1挡与3挡设于变速箱的第二输入轴8上，所述2挡与4挡之间设有偶数挡同步器9进行挡位切换，1挡与3挡之间设有奇数挡同步器10进行挡位切换。所述变速箱的输出轴上设有主减速器11，所述主减速器11与一差速器12连接。
本实用新型实施例3：
一种多模式混合动力系统，包括：发动机1、第一电动机2、第二电动机3和变速箱，所述发动机的输出轴4上设有飞轮13，所述发动机的输出轴4与第一电动机2之间通过一电控换挡离合器连接，所述第一电动机的输出轴与所述变速箱的第一输入轴6连接，所述第二电动机的输出轴7与所述变速箱的第二输入轴8连接。可以通过控制所述电控换挡离合器5的结合与分离，实现多种工作模式，还可以实现发动机1起步和低速驱动的模式。
所述变速箱内设有4挡结构，偶数挡2挡与4挡设于变速箱的第一输入轴6上，奇数挡1挡与3挡设于变速箱的第二输入轴8上，所述2挡与4挡之间设有偶数挡同步器9进行挡位切换，1挡与3挡之间设有奇数挡同步器10进行挡位切换。所述变速箱的输出轴上设有主减速器11，所述主减速器11与一差速器12连接。
根据车型不同，匹配的不同的挡位数量，例如大车的变速箱内设有5挡、6挡或更多挡位。
上述的所述第一电动机2和第二电动机3都包括电动模式和发电模式。
本实用新型还涉及一种多模式混合动力系统的驱动方法，当离合器5为单向离合器时，该驱动方法包括：
纯电动驱动模式，所述发动机1不工作，第一电动机2与第二电动机3均为电动模式，驱动方法包括单电机驱动或双电机并联驱动；当小扭矩驱动需求时，可选择单电机驱动，如采用第一电动机2驱动或第二电动机3驱动；大扭矩驱动需求时，可选择两个电机并联驱动。并可选择相应挡位，通过调节挡位进行驱动效率优化，达到纯电动驱动的最优经济性能。其中由于第一电动机2与发动机1之间设置了单向离合器，确保第一电动机2工作时不会反拖发动机1。
纯电动倒车模式，所述发动机1和第一电动机2不工作，第二电动机3反转，驱动方法为单电机驱动；
纯发动机1驱动模式，第一电动机2与第二电动机3均不工作，发动机1工作，奇数挡同步器10置于中间位置，偶数挡同步器9根据驱动需求选择换挡；
混合驱动模式，包括并联混合驱动模式、串联混合驱动模式。
所述并联混合驱动模式是发动机1工作，第一电动机2与第二电动机3分别为电动模式或发电模式辅助驱动，第一电动机2与第二电动机3辅助驱动方法为单电机驱动或双电机并联驱动；根据需求扭矩大小可选择单电机或双电机辅助驱动或发电，来调节发动机1的工作区间到最优经济工作曲线工作，从而优化发动机1的经济性和排放性能，并同时根据挡位选择优化电机驱动或发电效率。小扭矩驱动需求时，可选择第一电动机2辅助驱动或第二电动机3辅助驱动，也可选择两个电机同时进行助力驱动，与此同时可选择相应挡位。电机辅助发电时，驱动模式同上，电机工作在发电模式，可实现单电机发电和双电机发电。
串联混合驱动模式是发动机1工作，第二电动机3为电动模式，第一电动机2为发电模式，偶数挡同步器9置于中间位置，奇数挡同步器10进行换挡切换；发动机1带动第一电动机2发电。串联混合驱动模式在城市工况时使用，可将发动机1工作点优化到经济区域，提高系统效率，减少燃油消耗和减少排放。
制动回收模式是发动机1不工作，第一电动机2与第二电动机3均为发电模式，根据回收能量的大小，可选择回收方法为单电机回收或双电机回收，最大化制动能量。当回收能量较小时，可选择第二电动机3，根据优化发电机效率需要奇数挡同步器10可选择换挡，也可以选择第一电动机2，偶数挡同步器9可选择换挡。如果回收能量较大，两个电机并联发电。
停车发电模式是发动机1工作，第一电动机2为发电模式，可给车载电池充电，第二电动机3不工作，奇数挡同步器10和偶数挡同步器9均设于中间位置。
下表表1所示，是本实用新型的离合器为单向离合器的多种驱动方法。
表1：
当离合器5为电控换挡离合器时，该驱动方法包括：
纯电动驱动模式，所述发动机1不工作，电控换挡离合器为分离状态，第一电动机2与第二电动机3均为电动模式，驱动方法包括单电机驱动或双电机并联驱动；当小扭矩驱动需求时，可选择单电机驱动，如采用第一电动机2驱动或第二电动机3驱动；大扭矩驱动需求时，可选择两个电机并联驱动。并可选择相应挡位，通过调节挡位进行驱动效率优化，达到纯电动驱动的最优经济性能。
纯电动倒车模式，所述发动机1不工作，第一电动机2或第二电动机3反转，电控换挡离合器为分离状态，根据驱动扭矩需求大小，可选择单电机倒车或双电机倒车。具体驱动方式与纯电动驱动模式相同。
纯发动机1驱动模式，第一电动机2与第二电动机3均不工作，发动机1工作，电控换挡离合器为结合状态，设于第二输入轴上的奇数挡同步器10置于中间位置，设于第一输入轴上的偶数挡同步器9根据驱动需求选择换挡。
混合驱动模式，包括并联混合驱动模式、串联混合驱动模式。
所述并联混合驱动模式是发动机1工作，电控换挡离合器为结合状态，第一电动机2与第二电动机3分别为电动模式或发电模式辅助驱动，第一电动机2与第二电动机3辅助驱动方法为单电机驱动或双电机并联驱动；根据需求扭矩大小可选择单电机或双电机辅助驱动或发电，来调节发动机1的工作区间到最优经济工作曲线工作，从而优化发动机1的经济性和排放性能，并同时根据挡位选择优化电机驱动或发电效率。小扭矩驱动需求时，可选择第一电动机2辅助驱动或第二电动机3辅助驱动，也可选择两个电机同时进行助力驱动，与此同时可选择相应挡位。电机辅助发电时，驱动模式同上，电机工作在发电模式，可实现单电机发电和双电机发电。
串联混合驱动模式是发动机1工作，电控换挡离合器为结合状态，第二电动机3为电动模式，第一电动机2为发电模式，设于第一输入轴上的同步器置于中间位置，设于第二输入轴上的同步器进行换挡切换；发动机1带动第一电动机2发电。串联混合驱动模式在城市工况时使用，可将发动机1工作点优化到经济区域，提高系统效率，减少燃油消耗和减少排放。
制动回收模式是发动机1不工作，电控换挡离合器为分离状态，第一电动机2与第二电动机3均为发电模式，根据回收能量的大小，可选择回收方法为单电机回收或双电机回收，最大化制动能量。当回收能量较小时，可选择第二电动机3，根据优化发电机效率需要奇数挡同步器10可选择换挡，也可以选择第一电动机2，偶数挡同步器9可选择换挡。如果回收能量较大，两个电机并联发电。
停车发电模式是发动机1工作，电控换挡离合器为结合状态，第一电动机2为发电模式，可给车载电池充电，第二电动机3不工作，第一输入轴与第二输入轴上的同步器均设于中间位置。
下表表2所示，是本实用新型中离合器5为电控换挡离合器的多种驱动方法。
表2：
本实用新型多模式混合动力系统可以实现多种驱动模式，更具不同工况需求优化驱动系统效率，达到节能减排的目的；可以通过外接充电，实现增程式纯电动和插电式混合动力驱动的双重优势，既可以满足城市工况的拥堵纯电动驱动，又可以实现高速工况时的大功率驱动输出，可获得良好的节油效果；通过电机的主动调速控制，可以实现各种模式切换间的平顺过渡,无动力中断，整车舒适性好。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种多模式混合动力系统，其特征在于，包括：发动机、第一电动机、第二电动机和变速箱，所述发动机的输出轴与第一电动机之间通过离合器连接，所述第一电动机的输出轴与所述变速箱的第一输入轴连接，所述第二电动机的输出轴与所述变速箱的第二输入轴连接，所述变速箱内设有至少3挡结构，偶数挡与奇数挡分别设于所述变速箱的第一输入轴与变速箱的第二输入轴上，同一输入轴上的各挡结构之间通过同步器进行挡位切换，所述变速箱的输出轴上设有主减速器，所述主减速器与一差速器连接。
2.根据权利要求1所述的多模式混合动力系统，其特征在于，所述离合器为电控换挡离合器或单向离合器。
3.根据权利要求1所述的多模式混合动力系统，其特征在于，所述发动机的输出轴还可通过离合器与第二电动机连接。
4.根据权利要求1所述的多模式混合动力系统，其特征在于，所述发动机的输出轴上还设有飞轮。
5.根据权利要求1所述的多模式混合动力系统，其特征在于，所述变速箱内设有4挡结构，偶数挡2挡与4挡设于变速箱的第一输入轴上，奇数挡1挡与3挡设于变速箱的第二输入轴上，所述2挡与4挡之间设有偶数挡同步器，1挡与3挡之间设有奇数挡同步器。
6.根据权利要求1所述的多模式混合动力系统，其特征在于，所述变速箱内设有5挡或6挡结构。
7.根据权利要求1所述的多模式混合动力系统，其特征在于，所述第一电动机和第二电动机都包括电动模式和发电模式。
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Owner name: JIANGSU WANMA TRANSMISSION TECHNOLOGY CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: CHANGZHOU WAN'AN AUTOMOBILE PARTS TECHNOLOGY CO., LTD. Effective date: 20150401 |
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