一种混合动力汽车的动力单元制造技术

一种混合动力汽车的动力单元。本发明专利技术应用自带传感器的机电设备和以行星齿轮系统为基础并以电机调控转速的无级变速机构，通过控制电路及其执行机构利用各传动段上的传感器测得的实时的转矩信号，经过对比后的结果来即时调控传动和变速机构的传动比、动力电机的输出功率或者动力电机向电源反馈的电量(产生的负载)来恒定内燃机的负载扭矩，并恒定内燃机的转速，以实现内燃机的输出扭矩始终恒定在其万有特性曲线中燃油效率最佳工作区域的目的。并获得动力与负载在运行中的最佳匹配，可以最大限度地利用车载电池的能量、降低混合动力汽车的油耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及环保型汽车的动力及其控制领域和“自带传感器的机电设备”及其相关技术的应用。“自带转矩传感器的机电设备”是本人向国家专利局提出的申请号为201220489310. 0 和 201210357726.1 的专利技术。
技术介绍
汽车动力一般采用内燃机(或电动机等，这里通称为“动力源”)并通过变速箱驱动车轮。通常，人们将组合在一体的动力源和变速箱称为动力单元，也有将动力源、变速箱和差速机构组合在一起统称为动力单元。汽车是社会的能源消耗大户，更是废弃物排放的的大户。随着人们对节约资源、保护环境和低碳经济的意识日益增强，电动汽车和混合动力的汽车受到全社会的关注，并称呼这些废弃物排放少的汽车称之为环保型汽车。因储电技术及其装置、动力单元及其控制等方面的技术尚未达到理想(尚未达到使众多人士比较满意或可以接受)的程度以及社会充电装置的配置远远不足等原因，大大地影响了电动汽车的普及。混合动力汽车具有油耗低、机动性高(不受充电设施的制约)等优点，所以当前或今后很长的时间内人们对混合动力汽车的需求会有长足地增长。但是，混合动力汽车的内燃机在工作时其转速和扭矩输出(即发动机输出功率)是根据路况的需要和司机的操控的不同而不同的，这样，内燃机就不可能始终工作在其万有特性曲线中燃油效率最佳的工作区域(现在，所有的内燃机车辆均存在这一不足)。因此，内燃机车辆(包括混合动力汽车)的燃油效率始终难以达到人们的理想状态。附图1所示的是某汽油发动机的万有特性曲线图。从图中我们可以看出当该发动机运行在转速1400 1900(r/min)、扭矩输出270 325 (N. m)、输出功率为45 60KW时，油耗为282(g/KW.h);而输出扭矩在55 70(N.m)时油耗为580 (g/KW. h)，超过282 (g/Kff. h)的一倍还多！为此我们将油耗在282 (g/KW. h)的区域称之为该发动机万有特性曲线中燃油效率最佳的工作区域。人们迫切希望发动机在运行时能够始终工作在其万有特性曲线中燃油效率最佳的工作区域。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种可以最大限度降低混合动力汽车油耗的混合动力汽车的动力单元。本专利技术所述的一种混合动力汽车的动力单元包括一动力电机；一内燃机机；—传动和变速机构；一差速机构；一控制电路及其执行机构；或其中的一部分。其特征是上述组成中的一台或多台设备是采用自带转矩传感器的机电设备(其本身就是组合的自带转矩传感器的机电设备)。传动和变速机构采用以行星齿轮系统为基础并以电机调控转速的无级变速机构。动力电机轴或传动装置的主轴上安置了制动装置。动力电机轴或传动装置的主轴上安置了双向止逆装置。控制电路及其执行机构能够根据司机操控车辆的档位、制动踏板和控速踏板的位置、车载电池的电量、内燃机参与工作与否的情况，以及内燃机、动力电机和调控电机的实时转矩参数(或其中的部分参数)来控制启动或停止内燃机的工作、控制内燃机的转速、控制主电机的输出功率或向电源反馈的电量、调节传动和变速机构的传动比，从而使动力与负载在运行中的实现最佳匹配，使内燃机工作时始终运行于该内燃机万有特性曲线中燃油效率最佳的工作区域。当本动力单元仅动力电机输出动力时，控制电路及其执行机构利用自带传感器的动力电机(或传动和变速机构)上的传感器测得的实时转矩信号来调控传动和变速机构的传动比以及调控电机的馈电量或输出功率，以获得动力与负载在运行中的最佳匹配。当本动力单元的内燃机参与输出动力时，控制电路及其执行机构控制内燃机转速的恒定(始终恒定在该内燃机万有特性曲线中燃油效率最佳工作区域的转速区间)，并根据司机操控车辆的档位、制动踏板和控速踏板的位置即时控制行星齿轮系统的调控电机以调节传动和变速机构的传动比，使传动和变速机构在其输入转速恒定的情况下保障车辆在行驶中的控速要求。当本动力单元的内燃机参与输出动力时，控制电路及其执行机构控制对比多个转矩传感器获得的实时参数后，即时通过调节动力电机向车载电池馈电的可控硅的导通角来实现调控动力电机向车载电池馈电的电量(暨调控动力电机产生负载的大小)或者调节动力电机输出功率(与内燃机叠加的功率)的大小的方式，达到内燃机输出扭矩的恒定的目的，以此实现内燃机的输出扭矩始终恒定在其万有特性曲线中燃油效率最佳工作区域的扭矩区间。控制电路及其执行机构通过制动调控电机、调控电机输出短路、调节可控硅的导通角控制调控电机向电源馈电的量的方式节调控电机的阻力转矩(或其中的部分方式)来调节传动和变速机构的传动比；还可以通过调控电机输出功率、增加辅助动力的方式实现减小传动和变速机构的传动比而提高车速的目的。在以行星齿轮系统为基础并以电机调控的无级变速机构中，其调控电机也采用自带转矩传感器的电机。本专利技术和现有技术相比具有以下优点本专利技术应用自带传感器的机电设备和以行星齿轮系统为基础并以电机调控转速的无级变速机构，通过控制电路及其执行机构利用各传动段上的传感器测得的实时的转矩信号，经过对比后的结果来即时调控传动和变速机构的传动比、动力电机的输出功率或者动力电机向电源反馈的电量(产生的负载)来恒定内燃机的负载扭矩，并恒定内燃机的转速，以实现内燃机的输出扭矩始终恒定在其万有特性曲线中燃油效率最佳工作区域的目的。并获得动力与负载在运行中的最佳匹配，可以最大限度地利用车载电池的能量、降低混合动力汽车的油耗。而应用“自带转矩传感器的机电设备”和以行星齿轮系统为基础并以电机调控转速的无级变速机构的技术能够实现有利于混合动力汽车的动力单元的集成化和智能化，有利于混合动力汽车的动力单元减小设备体积、有利于降低设备的制造成本和重量，有利于充分利用车载能源(燃油和电池电量)并减少机械或电器部件发热的目的。附图说明图1是某汽油发动机的万有特性曲线2是本专利技术应用的纯电动机输出动力的示意及其控制电原理3是本专利技术的内燃机于电动机串联的示意及其控制电原理中Tta (N. m)是扭矩N(r/min)是转速Pme (kpa)是压强E是混合动力汽车的车载动力电源K是车辆的动力电源的总开关M是车辆的档位(自动档)控制器T是车辆的控速踏板(油门踏板)Z是车辆的制动踏板(刹车踏板)I是自带转矩传感器的动力电机1-D是动力电机1-1是动力电机与传动和变速机构之间的转矩传感器1-2是双向防逆转装置1-3是制动器1-4是动力电机与传动和变速机构之间的弹性传动付或离合器1-5是内燃机与动力电机之间的转矩传感器1-6是内燃机与动力电机之间的离合器(带弹性传动付的离合器)2是传动和变速机构Cl是第一级行星齿轮组C2是第二级行星齿轮组2-L1是自动变速第一级行星齿轮齿盘的制动器(或离合器)2-L2是自动变速第二级行星齿轮齿盘的制动器(或离合器)2-D是调控电机2-D-1是调控电机的转矩传感器2-D-2是调控电机的止逆装置2-D-3是调控电机的制动器2-D-4是调控电机的减速机构3是差速机构4是控制电路及其执行机构，其中:①是电源线负极连接点②是电源线正极连接点③是调控电机输出电量的电源连接点之一④是调控电机输出电量的电源连接点之一⑤是可控硅4-T控制线连接点⑥是开关4-K的控制线连接点⑦是继电器4-J的控制线连接点⑧是调控电机制动器2-D-3的控制线连接点⑨是调控电机止逆装置2-D-2的控制线连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合动力汽车的动力单元包含一动力电机、一内燃机(发动机)、一传动和变速机构、一差速机构、一控制电路及其执行机构，或其中的一部分，其特征在于：其中的一台或多台设备是采用自带转矩传感器的机电设备。

【技术特征摘要】
1.一种混合动力汽车的动力单元包含一动力电机、一内燃机(发动机)、一传动和变速机构、一差速机构、一控制电路及其执行机构，或其中的一部分，其特征在于:其中的一台或多台设备是采用自带转矩传感器的机电设备。2.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车的动力单元，特征是:其传动和变速机构采用以行星齿轮系统为基础并以电机调控转速的无级变速机构。3.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车的动力单元，其特征是:动力电机轴或传动装置的主轴上安置了制动装置和双向止逆装置。4.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车的动力单元，其特征是:其控制电路及其执行机构能够根据司机操控车辆的档位、制动踏板和控速踏板的位置、车载电池的电量、内燃机参与工作与否的情况，以及内燃机、动力电机和调控电机的实时转矩参数(或其中的部分参数)来控制:启动或停止内燃机的工作、控制内燃机的转速、控制主电机的输出功率或向电源反馈的电量、调节传动 和变速机构的传动比，从而使动力与负载在运行中的实现最佳匹配，使内燃机工作时始终运行于该内燃机万有特性曲线中燃油效率最佳的工作区域。5.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车的动力单元，其特征是:当动力单元仅有动力电机输出动力时，控制电路及其执行机构利用自带传感器的动力电机(或传动和变速机构)上的传感器测得的实时转矩信号来调控传动和变速机构的传动比以及调控电机的馈电量或输出功率，以获得动力与负载在运行中的最佳匹配。6.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建钧，
申请(专利权)人：王建钧，
类型：发明
国别省市：