混合动力汽车用的动力耦合装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种混合动力汽车用的动力耦合装置，装置采用传统的差速器，其左半轴齿轮（１）与右半轴齿轮（２）分别连接发电机（７）与电动机（８），主减速器的主动齿轮（６）固定在发动机（９）的输出轴上，主减速器的从动齿轮（３）与主减速器的主动齿轮（６）啮合连接，且通过十字轴（５）带动行星齿轮（４），电动机（８）连接驱动桥（１１），驱动车轮（１２）行驶。在发动机（９）与汽车底盘上分别安装有控制动力源的开关、转速和转矩的发动机控制器（１７）与发电机控制器（１４）、电动机控制器（１３），这些控制器均由整车控制器（１６）统一协调与控制。本实用新型专利技术简化了试制，消除了变速器、离合器等机构，可实现无级自动变速。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及混合动力汽车驱动系统中实现对动力源之间的动力分配与控制的一种装置，更具体地说是涉及一种混合动力汽车用的动力耦合装置。
技术介绍
节能与环保是21世纪汽车发展的两大主题，电动汽车是传统燃油内燃机汽车的理想替代品，但受蓄电池能量的限制以及燃料电池高成本的约束，混合动力汽车可视为一种综合解决上述问题的可行方案。混合动力汽车是由两种或两种以上动力源提供动力，当前比较普遍的方案是采用发动机与电动机、发电机进行组合。如何实现混合动力汽车发动机与电动机、发电机之间的动力分配，是发展混合动力汽车必须解决的关键问题之一。混合动力汽车有多种动力源，如储能元件和发动机，因此，其驱动方式也比较多样。根据动力源的结合方式不同可以分为串联混合动力汽车(SHV)、并联混合动力汽车(PHV)和串并联混合动力汽车(SPHV)。并联混合动力汽车(PHV)的发动机和驱动轮有机械连接，但是在发动机和驱动轮之间加入发电机与电动机。发电机与电动机既可发电又可电动。在PHV中，发动机输出驱动汽车的大部分动力，当所要求的转矩变化很快时，发电机与电动机作为发动机的辅助动力源，例如，加速和减速。由于发动机的机械能可直接输出到汽车驱动桥，中间没有能量的转换，系统效率较高，燃油消耗也较少。串联混合动力汽车(SHV)则拥有第二动力源(可以是发动机驱动的发电机、把太阳能转化为电能的太阳能电池、把氧化物组成系统的化学能直接转化成电能的燃料电池)。其驱动电动机与纯电动汽车(PEV)一样，由于SHV的发动机与驱动轮之间没有直接的机械连接，比较易于对该动力源进行最佳控制，结果使发动机可稳定于高效区或低排放区附近工作。因此，SHV的排放要优于传统车辆与PHV，并且相对于PEV来说，其从外部充电的频率也进一步减少。串并联式混合动力汽车(SPHV)可进一步分为：根据控制需求切换到并联式或串联式的开关式SPHV和连续型SPHV，这两种方式均接合了串联与并联式方案的优点，因此，具有最佳的综合性能。用于串并联式的动力耦合装置目前较多采用的是复杂行星齿轮机构，或者有的还需要加装变速器、离合器等装置，使整个传动系结构不紧凑。这些机构一般都需要较大的改装或重新设计，对生产的工艺性要求较高，试制加工周期较长；另外对行星齿轮机构的控制也相对比较复杂，不易于工程实现。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的问题，提供一种利用传统的汽车用差速器作为混合动力汽车的动力耦合装置。-->为解决上述技术问题，本技术采用如下技术方案予以实现。所述的动力耦合装置是采用传统的差速器，该差速器的左半轴齿轮与右半轴齿轮分别通过左、右半轴连接发电机与电动机，主减速器的主动齿轮固定连接在发动机的输出轴上，主减速器的主动齿轮与主减速器的从动齿轮在两者旋转轴线共面且互相垂直的状态中相啮合，主减速器的从动齿轮与左半轴齿轮是同一旋转轴线，主减速器的从动齿轮通过十字轴带动与左半轴齿轮和右半轴齿轮相啮合的行星齿轮绕左半轴齿轮和右半轴齿轮的轴线旋转，电动机的输出轴通过传动轴连接驱动桥，驱动车轮行驶。发动机、发电机与电动机分别安装在汽车的底盘上。在技术方案中所述的电动机左侧的输入轴上由右至左依次安装有电控离合器与电控制动器；在发动机上安装有控制发动机的开关、负荷转矩与转速的发动机控制器，在汽车的底盘上安装有控制发电机与电动机的开关、转速与负荷转矩的发电机控制器和电动机控制器；发动机与发动机控制器用信号线连接，发电机、发电机控制器、安装在汽车底盘上的蓄电池、电动机控制器和电动机依次用电缆线连接；在车上安装有统一协调与控制发动机控制器、发电机控制器和电动机控制器的整车控制器，整车控制器分别和发动机控制器、发电机控制器和电动机控制器用信号线连接。在汽车的底盘上安装有控制发动机开启的起动机。在整车控制器上装有自编的统一协调与控制发动机控制器、发电机控制器和电动机控制器的计算机程序装置，在整车控制器的控制下，作为混合动力汽车动力耦合装置的传统差速器使得发动机、发电机与电动机实现了如下的工作流程：1.整车控制器查取上一时间步循环车速；2.整车控制器查取当前时间步循环车速；3.整车控制器接收当前驱动系统各总成状态信号；4.整车控制器根据当前循环车速和当前加速度计算路载转矩(或功率)需求和转速需求；5.根据路载转速需求计算电动机的转速；6.根据路载功率需求与蓄电池电量状态等总成状态信号，计算发动机最佳工作点转速、转矩，整车控制器向发动机控制器输出状态指令；7.根据差速器转速、转矩关系式：2ωe＝ωg+ωmTg=Te2]]>(公式I)TL-Tm=Te2]]>式中：ωe，ωg，ωm---分别为发动机转速、发电机转速和电动机转速；Te，Tg，Tm，TL--分别为发动机输出转矩、发电机发电转矩、电动机电动转矩以及负载转矩；由于发动机(9)最佳工作点转速、转矩由第6步计算确定，可计算发电机的转速与转矩，整车控制器向发电机控制器输出状态指令；-->8.根据路载转矩要求及上述公式I计算电动机转矩，并接合步骤5确定的电动机转速，整车控制器向电动机控制器输出状态指令；9.判断循环是否结束，若循环未结束，则重复上述步骤。本技术的有益效果是：1.利用传统差速器作为混合动力汽车用的动力耦合装置，实现混合动力汽车连续型串并联驱动形式。本技术根据传统汽车用对称式差速器的转速差速，转矩平均分配的原理，使其输入轴连接发动机，两输出轴分别连接电动机与发电机，使发动机动力输出的一半的转矩输出给发电机发电，另一半转矩驱动车轮，实现混合动力汽车的连续型串并联驱动形式。因此，该差速器可用作混合动力汽车的动力耦合装置，从而大大简化了混合动力汽车动力耦合装置的全新设计与试制，节省时间，节约开销。2.利用该混合动力汽车用的动力耦合装置可实现电动无级变速器(ECVT)功能，并可削除变速器，使整个系统得到简化。该装置利用差速器转速、转矩传递与分配关系，通过调节发电机的转速、转矩可使发动机工作在最佳效率点，彻底解决了传统发动机由于与车轮的机械连接造成的工作点效率低下的问题，从而实现ECVT功能。并且可利用高转矩特性的电动机实现传统变速器的增加转矩功能，这样可消除变速器等机构。3.利用该混合动力汽车用的动力耦合装置通过合理控制发电机输出功率，可实现行车过程中实时调节电池SOC(电量状态)的功能。4.参阅图6，图6所示的是混合动力汽车用的动力耦合装置的另一种技术方案的衍生装置，即在图1所示混合动力汽车用的动力耦合装置中电动机左侧的输入轴上由右至左依次安装有电控离合器与电控制动器。当发动机停止工作，分离离合器，通过电动机即可驱动整车，可实现纯电动行驶的功能，纯电动行驶可更大程度节省燃油消耗，可进一步提高整车的效率。这种混合动力汽车用的动力耦合装置还可实现串联式驱动，即当电池SOC较低，电控离合器分离，电控制动器接合，发动机仅对发电机进行充电，使电池SOC能快速维持到合理范围，这样能减小电池深度放电，提高电池的使用寿命。附图说明图1是采用传统差速器作为混合动力汽车用的动力耦合装置的结构示意图；图2是采用传统差速器作为混合动力汽车用的动力耦合装置的工作流程图；图3是给出了采用传统差速器作为混合动力汽车用的动力耦合装置各轴转速在一个典型行驶模式中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合动力汽车用的动力耦合装置，其特征在于，所述的动力耦合装置是采用传统的差速器，该差速器的左半轴齿轮（１）与右半轴齿轮（２）分别通过左、右半轴连接发电机（７）与电动机（８），主减速器的主动齿轮（６）固定连接在发动机（９）的输出轴上，主减速器的主动齿轮（６）与主减速器的从动齿轮（３）在两者旋转轴线共面且互相垂直的状态中相啮合，主减速器的从动齿轮（３）与左半轴齿轮（１）是同一旋转轴线，主减速器的从动齿轮（３）通过十字轴（５）带动与左半轴齿轮（１）和右半轴齿轮（２）相啮合的行星齿轮（４）绕左半轴齿轮（１）和右半轴齿轮（２）的轴线旋转，电动机（８）的输出轴通过传动轴连接驱动桥（１１），驱动车轮（１２）行驶；发动机（９）、发电机（７）与电动机（８）分别安装在汽车的底盘上。

【技术特征摘要】
1.一种混合动力汽车用的动力耦合装置，其特征在于，所述的动力耦合装置是采用传统的差速器，该差速器的左半轴齿轮(1)与右半轴齿轮(2)分别通过左、右半轴连接发电机(7)与电动机(8)，主减速器的主动齿轮(6)固定连接在发动机(9)的输出轴上，主减速器的主动齿轮(6)与主减速器的从动齿轮(3)在两者旋转轴线共面且互相垂直的状态中相啮合，主减速器的从动齿轮(3)与左半轴齿轮(1)是同一旋转轴线，主减速器的从动齿轮(3)通过十字轴(5)带动与左半轴齿轮(1)和右半轴齿轮(2)相啮合的行星齿轮(4)绕左半轴齿轮(1)和右半轴齿轮(2)的轴线旋转，电动机(8)的输出轴通过传动轴连接驱动桥(11)，驱动车轮(12)行驶；发动机(9)、发电机(7)与电动机(8)分别安装在汽车的底盘上。2.按照权利要求1所述的混合动力汽车用的动力耦合装置，其特征在于，在电动机(8)左侧的输入轴上由右至左依次安装有电控离合器(27)与电控制动器(26)，它们分别与整车控制器(16)用信号线连接。3.按照权利要求1或2所述的混合动力汽车用的动力耦合装置，其特征在于，在发动机(9)上安装有控制发动机(9)的开关、负荷转矩与转速的发动机控制器(17)，在汽车的底盘上安装有控制发电机(7)与电动机(8)的开关、转速与负荷转矩的发电机控制器(14)和电动机控制器(13)；发动机(9)与发动机控制器(17)用信号线连接，发电机(7)、发电机控制器(14)、安装在汽车底盘上的蓄电池(10)、电动机控制器(13)和电动机(8)依次用电缆线连接；在车上安装有统一协调与控制发动机控制器(17)、发电机控制器(14)和电动机控制器(13)的整车控制器(16)，整车控制器(16)分别和发动机控...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾小华，王庆年，王伟华，于远彬，宋大凤，靳立强，朱庆林，于永涛，王鹏宇，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：实用新型
国别省市：82[中国|长春]