专利名称：一种混合动力汽车机电动力耦合总成的制作方法
技术领域：
本发明属于动力总成部件技术领域，具体涉及一种混合动力汽车用机电动力耦合总成。
背景技术：
混合动力汽车是指采用两种或两种以上的储能器、能源或转换器作驱动能源的车辆，这种能源利用的灵活性使其应用前景广阔。混合动力车不仅可以显著改善燃油的经济性，而且可以大幅度降低有害气体的排放。当前大部分混合动力汽车是将传统车辆的内燃发动机与电动车辆的电动机组合到一起，实现两种动力优势的互补。动力电池一方面给电动机提供电能，另一方面还作为能量回收的储存装置。在混合电动车辆的设计中，如何实现发动机和电动机两动力源之间的良好匹配和优化控制以及能量的回收，是发展混合动力汽车必须解决的技术难题。目前混合动力汽车上的动力耦合装置主要采用一对固定速比的常啮合齿轮机构与变速箱接合，这种结构形式的不足是控制灵活度小，电动机与发动机位置较近，系统组成集中、复杂，不利于整车布置。
发明内容
本发明的目的是提供一种混合动力汽车机电动力耦合总成，以克服目前混合动力汽车存在的上述不足，一方面能有效地实现机电动力的混合，另一方面，实现了发动机系统和电动机系统的独立布置，便于整车管理和总布置，另外，缩短了制动转矩的传输路径，有利于提高再生制动能量回收效率。
本发明的目的是这样实现的发动机和电动机分别布置在主减速器差速器总成的前、后两侧，在传统主减速器从动锥齿轮处增加了一个与其常啮合的主动锥齿轮，电动机输出轴经该主动锥齿轮输入到主减速器，发动机和电动机通过主减速器从动锥齿轮实现动力耦合，这种结构能有效地实现混合动力汽车多种工作模式的需求。
附图是该混合动力汽车机电动力耦合总成组成结构图。
图中1.发动机起动/发电机控制器，2.发动机起动/发电机，3.发动机，4.发动机离合器，5.变速箱，6.发动机动力输入主动锥齿轮，7.主减速器从动锥齿轮，8.主减速器差速器总成，9.左驱动轮，10.电动机动力输入主动锥齿轮，11.电动机离合器，12.电动机，13.电动机控制器，14.右驱动轮，15.储能装置
具体实施例方式
现结合附图作进一步说明。
本发明是由发动机起动/发电机2、发动机3、发动机离合器4、变速箱5、发动机动力输入主动锥齿轮6、主减速器从动锥齿轮7、电动机12、电动机离合器11、电动机动力输入主动锥齿轮10以及发动机起动/发电机控制器1、电机控制器13、储能装置15组成。发动机3和电动机12分别布置在主减速器差速器总成8的前、后两侧，发动机3输出动力经过发动机离合器4、变速箱5以及传动轴、发动机动力输入主动锥齿轮6、主减速器从动锥齿轮7、主减速器差速器总成8输出到左驱动轮9、右驱动轮14，驱动车辆行驶，同时，按照控制逻辑，电动机12输出动力经电动机离合器11、电动机动力输入主动锥齿轮10、主减速器从动锥齿轮7、主减速器差速器总成8输出到左驱动轮9、右驱动轮14，驱动车辆行驶。电动机12和发动机3输出分别经过电动机动力输入主动锥齿轮10、发动机动力输入主动锥齿轮6和主减速器从动锥齿轮7实现了动力耦合。
借助储能装置15的能量，发动机起动/发电机控制器1调整发动机起动/发电机2的工作状态，实现发动机3的起动和负荷调节。借助储能装置15的能量，电机控制器13控制电动机12的工作状态和动力输出。
发动机3动力输出的通/断具体通过控制发动机离合器4实现，电动机12动力输出的通/断具体通过控制电动机离合器11实现。
通过控制发动机离合器4、电动机离合器11以及电动机3的工作状态(电动/发电)，可以得到混合动力汽车多种工作模式。组合状态图如表1所示，其中“√”表示离合器处于接合状态，“×”表示离合器处于分离状态，“M”表示电动机采用电动控制，“G”表示电动机采用发电控制，“N”表示电动机关闭。
表1 工作模式
其工作原理如下发动机驱动工作模式储能装置15输出能量，发动机起动/发电机控制器1控制发动机起动/发电机2工作于电动方式，发动机3起动工作，发动机离合器4接合，发动机3输出动力经过发动机离合器4、变速箱5以及传动轴、发动机动力输入主动锥齿轮6、主减速器从动锥齿轮7、主减速器差速器总成8输出到左驱动轮9、右驱动轮14，驱动车辆行驶，此时，电动机离合器11分离，电动机12关闭。
电动机驱动工作模式储能装置15输出能量，电机控制器13按照驾驶员指令控制电动机12工作于电动方式，电动机离合器11接合，电动机12输出动力经电动机离合器11、电动机动力输入主动锥齿轮10、主减速器从动锥齿轮7、主减速器差速器总成8输出到左驱动轮9、右驱动轮14，驱动车辆行驶，此时，发动机离合器4断开，变速箱5处于空档位置，发动机3处于停机或怠速状态。
发动机、电动机混合驱动工作模式发动机3起动、发动机离合器4接合、变速箱5依照换档策略处于合适的档位，电动机12工作于电动方式，电动机离合器11接合，发动机3输出动力经过发动机离合器4、变速箱5以及传动轴、发动机动力输入主动锥齿轮6，同时，电动机12输出动力经电动机离合器11、电动机动力输入主动锥齿轮10，发动机动力输入主动锥齿轮6和电动机动力输入主动锥齿轮10经主减速器从动锥齿轮7把发动机3输出动力和电动机12输出动力共同传到主减速器差速器总成8，驱动车辆行驶，满足车辆加速、爬坡大功率输出要求。
发动机驱动、储能装置充电工作模式发动机3起动、发动机离合器4接合、变速箱5依照换档策略处于合适的档位，电动机12工作于发电方式，电动机离合器11接合，发动机3输出动力经过发动机离合器4、变速箱5以及传动轴、发动机动力输入主动锥齿轮6，其中发动机3输出动力的一部分经主减速器从动锥齿轮7，主减速器差速器总成8输出到左驱动轮9、右驱动轮14，驱动车辆行驶，发动机3输出动力的剩余部分经主减速器从动锥齿轮7、电动机动力输入主动锥齿轮10、电动机离合器11拖动电动机12旋转，电动机控制器13按照整车控制逻辑控制电动机12的发电量，并输出直流电为储能装置15充电，达到调整发动机3工作负荷、吸收富裕功率的目的。
再生制动能量回收工作模式当车辆减速或制动时，发动机3关闭或处于怠速模式、发动机离合器4断开，电动机12工作于发电方式，电动机离合器11接合，车辆惯性转矩经左驱动轮9、右驱动轮14、主减速器差速器总成8、主减速器从动锥齿轮7、电动机动力输入主动锥齿轮10、电动机离合器11拖动电动机12旋转，电动机控制器13按照整车再生制动控制逻辑控制电动机12的发电量，并输出直流电为储能装置15充电，实现再生制动能量回收。
另外，依照发动机起动/发电机2的工作状态，该混合动力机电动力耦合总成还具有如下工作模式发动机起机模式储能装置15输出能量，发动机起动/发电机控制器1控制发动机起动/发电机2以电动方式工作，起动发动机3。
起动/发电机助力模式发动机3起动工作，同时，储能装置15输出能量，发动机起动/发电机控制器1控制发动机起动/发电机2以电动方式工作，与发动机3共同输出动力，用于驱动车辆行驶。
起动/发电机发电模式发动机3起动工作，同时，发动机起动/发电机控制器1控制发动机起动/发电机2以发电方式工作，为储能装置15充电。
从以上工作原理可以看出，采用该混合动力机电动力耦合总成的混合动力车辆可实现发动机驱动，电动机驱动，发动机、电动机混合驱动，发动机驱动、储能装置充电，再生制动能量回收以及发动机起机、起动/发电机助力、起动/发电机发电工作模式，能够满足混合动力汽车多工作模式的需求，实现了发动机系统和电动机系统的独立布置，便于整车管理和总布置，另外，缩短了制动转矩的传输路径，有利于提高再生制动能量回收效率。
权利要求
1.一种混合动力汽车机电动力耦合总成，由发动机起动/发电机(2)、发动机(3)、发动机离合器(4)、变速箱(5)、发动机动力输入主动锥齿轮(6)、主减速器从动锥齿轮(7)、电动机(12)、电动机离合器(11)、电动机动力输入主动锥齿轮(10)以及发动机起动/发电机控制器(1)、电机控制器(13)、储能动力装置(15)组成，其特征在于发动机(3)和电动机(12)分别布置在主减速器差速器总成(8)的前、后两侧，电动机(12)输出动力经过电动机动力输入主动锥齿轮(10)、发动机(3)输出动力经过发动机动力输入主动锥齿轮(6)，在主减速器从动锥齿轮(7)处进行耦合，再经主减速器差速器总成(8)，输出到驱动轮(9、14)。
2.根据权利要求1所描述的混合动力汽车机电动力耦合总成，其特征是在发动机驱动工作模式下，储能装置(15)输出能量，发动机起动/发电机控制器(1)控制发动机起动/发电机(2)电动方式工作，发动机(3)起动工作，发动机离合器(4)接合，发动机(3)输出动力经过发动机离合器(4)、变速箱(5)以及传动轴、发动机动力输入主动锥齿轮(6)、主减速器从动锥齿轮(7)、主减速器差速器总成(8)输出到驱动轮(9、14)，驱动车辆行驶，此时，电动机离合器(11)分离，电动机(12)关闭。
3.根据权利要求1所描述的混合动力汽车机电动力耦合总成，其特征是在电动机驱动工作模式下，储能装置(15)输出能量，电机控制器(13)按照驾驶员指令控制电动机(12)工作于电动方式，电动机离合器(11)接合，电动机(12)输出动力经电动机离合器(11)、电动机动力输入主动锥齿轮(10)、主减速器从动锥齿轮(7)、主减速器差速器总成(8)输出到驱动轮(9、14)，驱动车辆行驶，此时，发动机离合器(4)断开，变速箱(5)处于空档位置，发动机(3)处于停机或怠速状态。
4.根据权利要求1所描述的混合动力汽车机电动力耦合总成，其特征是在发动机、电动机混合驱动工作模式下，发动机(3)起动、发动机离合器(4)接合、变速箱(5)依照换档策略处于合适的档位，电动机(12)工作于电动方式，电动机离合器(11)接合，发动机(3)输出动力经过发动机离合器(4)、变速箱(5)以及传动轴、发动机动力输入主动锥齿轮(6)，同时，电动机(12)输出动力经电动机离合器(11)、电动机动力输入主动锥齿轮(10)，发动机动力输入主动锥齿轮(6)和电动机动力输入主动锥齿轮(10)经主减速器从动锥齿轮(7)把发动机(3)输出动力和电动机(12)输出动力共同传到主减速器差速器总成(8)，驱动车辆行驶。
5.根据权利要求1所描述的混合动力汽车机电动力耦合总成，其特征是在发动机驱动、储能装置充电工作模式下，发动机(3)起动、发动机离合器(4)接合、变速箱(5)依照换档策略处于合适的档位，电动机(12)工作于发电方式，电动机离合器(11)接合，发动机(3)输出动力经过发动机离合器(4)、变速箱(5)以及传动轴、发动机动力输入主动锥齿轮(6)，其中发动机(3)输出的一部分动力经主减速器从动锥齿轮(7)，主减速器差速器总成(8)输出到驱动轮(9、14)，驱动车辆行驶，发动机(3)输出动力的剩余部分经主减速器从动锥齿轮(7)、电动机动力输入主动锥齿轮(10)、电动机离合器(11)拖动电动机(12)旋转，电动机控制器(13)按照整车控制逻辑控制电动机(12)的发电量，并输出直流电为储能装置(15)充电。
6.根据权利要求1所描述的混合动力汽车机电动力耦合总成，其特征是在再生制动能量回收工作模式下，发动机(3)关闭或处于怠速模式、发动机离合器(4)断开，电动机(12)工作于发电方式，电动机离合器(11)接合，车辆惯性转矩经驱动轮(9、14)、主减速器差速器总成(8)、主减速器从动锥齿轮(7)、电动机动力输入主动锥齿轮(10)、电动机离合器(11)拖动电动机(12)旋转，电动机控制器(13)按照整车再生制动控制逻辑控制电动机(12)的发电量，并输出直流电为储能装置(15)充电。
7.根据权利要求1所描述的混合动力汽车机电动力耦合总成，其特征是由发动机起动/发电机(2)实现发动机(3)的快速起动，受发动机起动/发电机控制器(1)的控制，具有发动机起机、起动/发电机助力、起动/发电机发电3种工作状态。
8.根据权利要求1所描述的混合动力汽车机电动力耦合总成，其特征是电动机控制器(13)和发动机起动/发电机控制器(1)共用一套储能装置(15)，电动机(12)输出轴接电动机离合器(11)。
全文摘要
一种混合动力汽车机电动力耦合总成，以克服变速箱动力耦合总成存在的不足控制灵活度小、系统组成复杂。本发明采用主减速器主动锥齿轮、从动锥齿轮啮合传动作为发动机和电动机的动力耦合装置。它由发动机起动/发电机1、发动机3、发动机离合器4、变速箱5、发动机动力输入主动锥齿轮6、主减速器从动锥齿轮7、电动机12、电动机离合器11、电动机动力输入主动锥齿轮10以及发动机起动/发电机控制器1、电机控制器13、储能装置15组成。发动机3和电动机12分别布置在主减速器差速器总成8的前、后两侧，电动机12输出动力经电动机动力输入主动锥齿轮10、发动机3输出动力经发动机动力输入主动锥齿轮6，在主减速器从动锥齿轮7处进行耦合。
文档编号B60K17/04GK1827412SQ20061006495
公开日2006年9月6日 申请日期2006年3月20日 优先权日2006年3月20日
发明者何洪文, 林逸, 陈潇凯, 魏跃远 申请人:北京理工大学