一种混合动力车辆IPU制造技术

本发明专利技术公开了一种混合动力车辆IPU，属于车辆技术领域，所述混合动力车辆IPU包括：发动机、主电机、离合器、前传动齿轮组、行星排、辅助电机、后传动齿轮组、液压泵、空气压缩机和空调压缩机。发动机和主电机直接连接。主电机和辅助电机通过离合器、前传动齿轮组和行星排连接。一方面作为串联混合动力车辆的动力源，另一方面将传统车辆电动空气压缩机、电动空调压缩机、电动转向泵、电动液压泵所需的多个电机集成到一起，减小了部件重量和占用车辆空间。辅助电机与主电机的动力通过离合器分离与接合，当辅助电机出现故障时，可由主电机替代驱动；当主电机出现故障时，可由辅助电机满足应急起动和发电功能，提高IPU可靠性。提高IPU可靠性。提高IPU可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种混合动力车辆IPU


[0001]本专利技术属于车辆
，具体涉及一种混合动力车辆IPU，特别适用于具有液压驱动、压缩空气、空调制冷功能需求的串联式混合动力车辆。

技术介绍

[0002]传统燃油车辆以内燃机为动力源，当车辆需要液压驱动(如液压助力转向)、压缩空气、空调等制冷功能时，液压泵、空气压缩机、空调压缩机等设备主要由发动机直接驱动。具体实现方式为发动机自由端和飞轮端设置有将发动机曲轴动力进行输出调速的齿轮系或皮带轮系，由齿轮系或皮带轮系将动力传递到液压泵、空气压缩机、空调压缩机。这种方式的优点是，内燃机动力直接通过机械传动传递到液压泵、空气压缩机、空调压缩机上，传动效率高，系统集成度高。
[0003]随着技术的发展，混合动力车辆同时采用电动机和发动机作为混合动力装置，通过动力电池等储能装置以及能量分配和驱动控制系统，使得混合动力装置协调配合，达到了车辆的高性能与低油耗特性。串联式混合动力作为一种混合动力系统的重要构型，在重卡、客车、军用车辆等领域得到了较大范围的应用。
[0004]当串联式混合动力车辆在纯电状态下行驶时，液压泵、空气压缩机、空调压缩机等设备无法由发动机直接驱动。当前一般采用独立电机集成相应设备的方案加以解决，即传统燃油车辆由发动机直接驱动的液压泵、空气压缩机、空调压缩机改为独立的电动液压泵、电动空气压缩机、电动空调压缩机。
[0005]当前串联式混合动力车辆采用的电动液压泵、电动空气压缩机、电动空调压缩机等设备独立于发动机，由电机进行驱动的方式，能够实现纯电状态行驶的液压转向助力、制动动力、制冷能源等功能，但也存在一些不足，包括：
[0006]1.单独设置的电动液压泵、电动空气压缩机、电动空调压缩机等设备相对于传统燃油车辆由发动机直接驱动的液压泵、空气压缩机、空调压缩机系统重量增加，对整车整备质量产生不利影响。
[0007]2.单独设置的电动液压泵、电动空气压缩机、电动空调压缩机等设备相对于传统燃油车辆由发动机直接驱动的液压泵、空气压缩机、空调压缩机，增加了多个电机和电机驱动控制器，对于整车空间要求较为严格的车辆，占用了车辆内部其他的有效空间。
[0008]3.单独设置的电动液压泵、电动空气压缩机、电动空调压缩机等设备使用高压电驱动，相比发动机直接驱动，由于发电效率、逆变器效率存在电能转化效率损失，能源消耗增大。

技术实现思路

[0009]本专利技术的主要目的是解决
技术介绍
中提出的问题：当串联式混合动力车辆在纯电状态下行驶时，液压泵、空气压缩机、空调压缩机等设备无法由发动机直接驱动。当前串联式混合动力车辆独立于发动机，由电机进行驱动的方式，能够实现纯电状态行驶的液压转
向助力、制动动力、制冷能源等功能，但也存在一些不足：增加了多个电机和电机驱动控制器，重量增加，占用有效空间、能源消耗增大。
[0010]本专利技术提供了一种混合动力车辆IPU(集成动力单元)，除了常规的混合动力车辆(IPU)集成动力单元的功能外，还具有提供液压能、压缩空气能、制冷剂压缩等辅助功能。
[0011]相对于装备传统IPU且单独设置的电动液压泵、电动空气压缩机、电动空调压缩机等设备的混合动力车辆而言，本专利技术具有重量轻、体积小、效率高的优势，同时具有较高的可靠性。
[0012]为实现以上目的，本专利技术提供如下的技术方案。
[0013]一种混合动力车辆IPU(集成动力单元)，包括发动机、主电机、离合器、前传动齿轮组、行星排、辅助电机、后传动齿轮组、液压泵、空气压缩机和空调压缩机；所述发动机和主电机通过机械装置直接连接；所述主电机、离合器、前传动齿轮组、行星排、辅助电机和后传动齿轮组依次串联在一起；所述离合器前端连接主电机，后端连接前传动齿轮组，用于传递和切断主电机与后续部分的动力；所述前传动齿轮组由前传动中心齿轮、前输出齿轮1、前输出齿轮2组成，通过前传动中心齿轮(41)带动前输出齿轮1、前输出齿轮2分别将转速调整后的动力传递给液压泵和空气压缩机。所述行星排由太阳轮、行星轮、行星框架和齿圈组成，其中齿圈固定。行星排通过太阳轮连接辅助电机，通过行星框架连接前传动齿轮组，用于匹配主电机与辅助电机之间的转速。所述辅助电机由定子和转子组成。转子前端连接行星排，后端连接后传动齿轮组。所述后传动齿轮组由后输出齿轮1、后输出齿轮2组成，用于将调整转速的动力传递至空调压缩机。
[0014]空调压缩机由空调压缩机本体和电磁离合器组成。
[0015]所述混合动力车辆IPU结构要点在于：除发动机(1)、和主电机(2)外，还包括由另外一个电机——辅助电机(4)。
[0016]发动机与主电机组合起到常规串联式混合动力车辆IPU发电的功能，发动机与主电机直接连接，发动机由主电机反拖起动运转后，拖动主电机进行发电。主电机包括前端和后端两个动力输入输出接口，前端接口以前述方式与发动机直接连接，后端接口通过离合器等传动机构于辅助电机连接。主电机前端、后端接口与主电机转子刚性一体。离合器在分离状态下，主电机与辅助电机独立运行，互不影响；离合器在结合状态下，主电机与辅助电机通过两者之间的传动机构并机运行。主电机与辅助电机之间的传动机构包括离合器、前传动齿轮组和行星排。行星排太阳轮与电机转子连接，齿圈固定，行星轮框架连接前传动齿轮组中心齿轮。前传动齿轮组前传动中心齿轮与前端输出齿轮1、前端输出齿轮2啮合连接，并于离合器直接连接。离合器在分离状态时，辅助电机独立工作时，前述行星排将辅助电机的转速降低，通过输出齿轮将匹配转速后的动力传递给液压泵和空气压缩机。离合器在接合状态时，前述行星排除将动力传递给液压泵和空气压缩机外，还将在主电机与辅助电机之间建立并机运行时的传动速比。辅助电机后端变速输出机构通过齿轮变速连接空调压缩机。
[0017]具有多个输出接口，分别连接液压泵(8)、空气压缩机(9)、空调压缩机(10).
[0018]所述发动机为柴油机。
[0019]所述主电机、辅助电机分别与各自的控制器通过导线连接，控制器通过导线与高压配电装置、动力电池组、对外供电装置进行连接。
[0020]所述主电机、辅助电机为永磁同步电机。
[0021]本专利技术的优点是：发动机加主电机和辅助电机以及传动机构组成IPU主题，将液压泵、空气压缩机、空调压缩机统一与IPU主题接到一起，共用一个电机驱动，通过离合器的结合与分离、主电机和辅助电机不同工作模式，能够提升系统效率，降低系统重量，缩小系统体积，同时通过多模式工作，能够使主电机和辅助电机互为备份，具备较高的可靠性。
[0022]下面描述所述一种混合动力车辆IPU的工作模式。
[0023]模式1(车辆纯电行驶)：串联式混合动力车辆纯电行驶时，车辆行驶所需动力全部由动力电池提供。此时所述一种混合动力车辆IPU离合器根据控制器指令处于分离状态，发动机和主电机均处于停止运行状态，辅助电机通过控制器转换动力电池的电能起动运行，在车辆纯电行驶状态下，驱动液压泵、空气压缩机、空调压缩机，使车辆处于正常行驶状态。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混合动力车辆IPU，其特征在于，包括发动机(1)、主电机(2)、离合器(3)、前传动齿轮组(4)、行星排(5)、辅助电机(6)、后传动齿轮组(7)、液压泵(8)、空气压缩机(9)和空调压缩机(10)；所述发动机(1)和主电机(2)连接；所述主电机(2)、离合器(3)、前传动齿轮组(4)、行星排(5)、辅助电机(6)和后传动齿轮组(7)依次串联在一起；离合器(3)前端连接主电机(2)，后端连接前传动齿轮组(4)，用于传递和切断主电机(2)与后续部分的动力；前传动齿轮组(4)由前传动中心齿轮(41)、前输出齿轮1(42)、前输出齿轮2(43)组成，通过前传动中心齿轮(41)带动前输出齿轮1(42)、前输出齿轮2(43)，分别将转速调整后的动力传递给液压泵(8)和空气压缩机(9)；行星排(4)由太阳轮(51)、行星轮(52)、行星框架(53)和齿圈(54)组成，其中齿圈(54)固定；行星排(4)通过太阳轮(51)连接辅助电机(6)，通过行星框架(53)连接前传动齿轮组(4)，用于匹配主电机(2)与辅助电机(6)之间的转速；辅助电机(6)由定子(61)和转子(62)组成，转子(62)前端连接行星排(4)，后端连接后传动齿轮组(7)；后传动齿轮组(7)由后输出齿轮1(71)、后输出齿轮2(72)配合组成，用于将调整转速的动力传递至空调压缩机(10)。2.如权利要求1所述的一种混合动力车辆IPU，其特征在于，发动机与主电机直接连接，发动机由主电机反拖起动运转后，拖动主电机进行发电；主电机包括前端和后端两个动力输入输出接口，前端接口与发动机直接连接，后端接口通过离合器与辅助电机连接；离合器在分离状态下，主电机与辅助电机独立运行；离合器在结合状态下，主电机与辅助电机并机运行；离合器在接合状态时，在主电机与辅助电机之间建立并机运行时的传动速比。3.如权利要求1所述的一种混合动力车辆IPU，其特征在于，通过前述结构实现下述模式：离合器(3)分离，且车辆纯电行驶时；动力电池组(11)驱动辅助电机，辅助电机对液压泵、空气压缩机、空调压缩机的驱动功能；离合器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴增斌，李而康，左振玉，詹瞻羽，冯宇，王长城，马玉坡，廖桐舟，巨一博，梁文姣，王闻默，宋丹丹，
申请(专利权)人：中国北方车辆研究所，
类型：发明
国别省市：