专利名称：一种并联式混合动力系统驱动方式及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车的部件结构，尤其是指一种并联式混合动力系统 结构，多用于汽/柴油发动机为主动力的城市公交客车及城际公路客车。
技术背景-
汽车已经成为了现代人们生活中不可缺少的交通工具，然而随着现代 经济发展与现代化建设不断推进，其间能源、环保问题与经济发展间的相 互矛盾日益突出，可能是成为制约社会与经济发展的重大瓶颈。由汽车所 导致的环境危机备受国际社会关注，分别对污染废气与温室气体排放制定 了严格法规，表现如下
(1) 现阶段已强制各类汽车达到欧III标准，并逐步推广并执行欧IV标准。
(2) 欧盟委员会于2008年提交全球最严格的汽车温室气体排放计划。 一旦成员国政府通过提案，截至2012年，欧盟境内新生产汽车的平均排放 量将不得超过130g/km，目前的排放最高标准是161g/km。这样就直接要求 汽车届时必须达到20%以上的节油性能。
为有效地解决上述问题，采用混合动力汽车技术将是一项切实可行 的解决方案。混合动力汽车就是利用发动机、电机与储能系统，优化车 辆的动力与传动系统，实现节省燃油和降低排放。
目前，混合动力汽车的动力系统技术主要有两大体系，即串联混合动 力系统和并联混合动力系统，且各种混合动力系统都有自己的特点和不足。
关于并联混合动力系统，主要的系统结构型式如下
1、 双电机双模式并联方案 该种并联方案主要不足是
*电动机不能与传动链切断，导致额外的能量损耗；
*离合器(后部)的主动端转动惯量过大，导致该离合器磨损大； 參传动链较长，不适合10.5m以下的客车；
*电控离合器与手动离合器间很难实现良好匹配，导致传动不平稳， 不适合工况变化频繁的道路。
2、 变速器中间轴的并联方案
该种并联方案主要不足是
*电动机不能与传动链切断，导致额外的能量损耗；
*变速器的中间轴系转动惯量过大，导致变速器中同步器磨损大与换
挡吃力；
3、 传动轴的并联方案
其特点主要是系统构成比较简单，发动机、离合器、变速箱不需过多 改动，基本继承了内燃汽车的传动型式。但传动链太长，完全不适合现代 客车的动力后置，低入口的要求；同样电动机不能与传动链切断；不能使 电动机转矩增大，导致起步助力性能不良。
4、 AMT的并联方案 该种并联方案主要不足是
*电动机不能与传动链切断，导致额外的能量损耗； 參不能使电动机转矩增大，导致起步助力性能不良。
因此很有必要对现有的并联混合动力系统结构加以改进。
发明内容
本发明的目的是针对现有并联混合动力系统的不足，提供一种既结构 简单，电动机能与传动链切断，且传动链相对更短的并联式混合动力驱动 方式及系统结构，以解决目前混合动力系统结构的不足。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的 一种并联式混合动力驱动 方式，以燃油动力汽车的动力驱动为基础，将发动机所产生的动力通过离 合器传递给一由主变速器与副变速器串联组合而成的组合式变速传动机 构，再由组合式变速传动机构传递给车辆的传动轴，由传动轴带动驱动桥， 再由驱动桥带动车轮行走。同时，组合式变速传动机构上并联有一套电机 驱动系统，由电机通过电机传动轴将电机的动力传递给组合式变速传动机 构，再由组合式变速传动机构传递给车辆的传动轴，由传动轴带动驱动桥， 再由驱动桥带动车轮行走。两套驱动机构通过组合式变速传动机构并联在 一起，使用时根据工况的需要分别使用。所述的组合式变速传动机构，由 主变速器与副变速器串联组合而成；主变速器为多档手动或自动变速器； 副变速器直接装配在主变速器的机体上；所述的副变速器可以为一单档分 动器，其两输出轴分别连接驱动桥与电机驱动系统的电机传动轴，两输出 轴相互平行或垂直，两轴间始终以一定的速比转动。所述的电机驱动系统 中，在电机传动轴一端装有电控离合器，电机通过电控离合器与电机传动 轴相连，以实现发动机与电动机间的动力切换；并在电机驱动系统中设置 有法拉级超级电容的储能系统，法拉级超级电容的储能系统为电机驱动系 统提供强大的脉冲功率的物理二次电源。所述的法拉级超级电容的储能系
统用于车辆在起步与加速时进行助力，并在制动时回收制动能量。
本发明的混合动力汽车并联式混合动力驱动系统结构为 一种混合动 力汽车并联式混合动力驱动系统，包括发动机、离合器、变速器、电动机、 电机传动轴和驱动桥，其中，发动机通过离合器与变速器连接，电动机通 过电机传动轴与变速器连接，发动机与电动机相互并联与变速器连接，形 成并联混合动力驱动系统。所述的变速器采用组合式变速传动机构，由主 变速器与副变速器串联组合而成；主变速器为多档手动或自动变速器；副
变速器直接装配在主变速器的机体上；所述的副变速器可以为一单档分动 器，其两输出轴分别连接驱动桥与电机系统，两输出轴相互平行或垂直，
两轴间始终以一定的速比转动；并同时在动力系统增加具有法拉级超级电
容的储能系统，为电机驱动系统提供强大的脉冲功率的物理二次电源。所 述的法拉级超级电容的储能系统用于车辆在起步与加速时进行助力，在制 动时回收制动能量。此外，在电机传动轴一端内装有电控离合器，以实现 发动机与电动机间的动力切换。
本发明的优点主要是
1、超级电容是一种具有超级储电能力，可提供强大的脉冲功率的物理 二次电源。法拉级超级电容的储能系统性能特点如下-參具有法拉级的超大电容量；
參比脉冲功率比蓄电池高近十倍；
參充放电循环寿命在百万次以上；
參极低的电源内阻，为蓄电池的1/10;
參无污染，真正免维护 2、 车辆当制动时，电机将制动能量转换为电能并存储到超级电容中； 当车辆起步与急加速时，电机起动并牵引助力，改善发动机的运行工况； 从而实现节油及改善排放。
3、 电机传动轴一端内装有电控离合器，以实现发动机与电动机间的动 力切换，表现在当电动机驱动助力、或吸收制动能量时，离合器接合；当 仅有发动机进行驱动时，离合器分离，从而避免电机摩擦力与弱磁所引起 的损耗。
说明书附图
图1为本发明原理示意图2为本发明一种两输出轴相垂直的组合式变速器结构示意图； 图3为本发明一种两输出轴相平行的组合式变速器结构示意图。
具体实施例方式
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的描述。
从附图1可以看出，本发明为一种并联式混合动力驱动方式，以燃油
动力汽车的动力驱动为基础，将发动机2所产生的动力通过离合器3传递 给一由变速器4，再由变速器4传递给车辆的传动轴5，由传动轴5带动驱 动桥6，再由驱动桥6带动车轮行走。同时，组合式变速传动机构4上并联 有一套电机驱动系统，由电机8通过电机传动轴7将电机的动力传递给变 速器4，再由变速器4传递给车辆的传动轴5，由传动轴5带动驱动桥6， 再由驱动桥6带动车轮行走。电机8由逆变器9提供电源。两套驱动机构 通过组合式变速传动机构并联在一起，使用时根据工况的需要由车辆控制 单元1控制分别使用。所述的变速器4为组合式变速传动机构，由主变速 器与副变速器串联组合而成；主变速器为多档手动或自动变速器；副变速 器直接装配在主变速器的机体上；所述的副变速器可以为一单档分动器，
其两输出轴分别连接驱动桥与电机驱动系统的电机传动轴，两输出轴相互 平行或垂直，两轴间始终以一定的速比转动。所述的电机驱动系统中，在 电机传动轴一端装有电控离合器，电机通过电控离合器与电机传动轴相连，
当电动机驱动助力、或吸收制动能量时，离合器接合；当仅有发动机进行 驱动时，离合器分离，以实现发动机与电动机间的动力切换；从而避免电 机摩擦力与弱磁所引起的损耗。并在电机驱动系统中设置有法拉级超级电 容的储能系统10，法拉级超级电容的储能系统10为电机驱动系统提供强大 的脉冲功率的物理二次电源。所述的法拉级超级电容的储能系统io用于车 辆在起步与加速时进行助力，并在制动时回收制动能量。 实施例一
附图2给出了本发明的混合动力汽车并联式混合动力驱动系统一种两 输出轴相垂直的组合式变速器结构示意图，结合附图1我们可以看出本发 明为一种混合动力汽车并联式混合动力驱动系统，包括发动机2、离合器3、 变速器4、电动机8、电机传动轴7和驱动桥6，其中，发动机2通过离合 器3与变速器4连接，电动机8通过电机传动轴7与变速器4连接，发动 机2与电动机8相互并联与变速器4连接，形成并联混合动力驱动系统。 所述的变速器4采用组合式变速传动机构，由主变速器11与副变速器12 串联组合而成(见附图2和3);主变速器11为多档手动或自动变速器；副 变速器12直接装配在主变速器11的机体上；所述的副变速器12可以为一 单档分动器，有两根输出轴13和14。其两输出轴13和14分别连接驱动桥与电机系统，两输出轴13和14相互垂直，两轴间始终以一定的速比转动； 并同时在动力系统增加具有法拉级超级电容的储能系统10，法拉级超级电 容的储能系统10为电机驱动系统提供强大的脉冲功率的物理二次电源。所
述的法拉级超级电容的储能系统io用于车辆在起步与加速时进行助力，在
制动时回收制动能量。此外，在电机传动轴一端内装有电控离合器15，以 实现发动机与电动机间的动力切换。
从附图2可以看出其本发明的变速器4具体的组合式变速传动机构， 由主变速器11与副变速器12串联组合而成，且主变速器第二轴13与副输 出轴14相垂直，主变速器11为多档手动变速器，但也可以更换为自动变 速器。
该结构相对传统的客车变速器具有以下优点
1、 传统燃油动力客车只配有主变速器，因此很难实现电动机与传动 链切断。本实用新型在引入副变速器之后，可以很方便的实现电动机与传 动链切断。
2、 主变速器第二轴15即为主输出轴16的驱动轴，也是副输出轴17 的驱动轴，从而实现动力合成。
系统的工作原理
系统可根据车辆、储能系统的状态，有如下多种工作模式
1、 发动机工作模式
车辆完全由发动机驱动，同时图1中件7电机传动轴内离合器分离以
避免电机摩擦力或弱磁场引起的损耗。
2、 电机驱动助力模式
当车辆起步或加速时，发动机处于高负荷状态，这时储能系统放电， 电机产生驱动力，实现电机扭矩助力以提高排放与经济性能。 3、制动减速模式
车辆制动时，电机作为发电机运行，将车辆制动能量转换为电能存储 到储能系统中。 实施例二
附图3给出了本发明的混合动力汽车并联式混合动力驱动系统一种两 输出轴相垂直的组合式变速器结构示意图，结合附图1我们可以看出本发
明为一种混合动力汽车并联式混合动力驱动系统，包括发动机2、离合器3、 变速器4、电动机8、电机传动轴7和驱动桥6，其中，发动机2通过离合 器3与变速器4连接，电动机8通过电机传动轴7与变速器4连接，发动 机2与电动机8相互并联与变速器4连接，形成并联混合动力驱动系统。 所述的变速器4采用组合式变速传动机构，由主变速器11与副变速器12 串联组合而成(见附图2和3);主变速器ll为多档手动或自动变速器；副 变速器12直接装配在主变速器11的机体上；所述的副变速器12可以为一 单档分动器，有两根输出轴13和14。其两输出轴13和14分别连接驱动桥 与电机系统，两输出轴13和14相互水平，两轴间始终以一定的速比转动； 并同时在动力系统增加具有法拉级超级电容的储能系统10，法拉级超级电 容的储能系统10为电机驱动系统提供强大的脉冲功率的物理二次电源。所 述的法拉级超级电容的储能系统IO用于车辆在起步与加速时进行助力，在 制动时回收制动能量。此外，在电机传动轴一端内装有电控离合器15，以 实现发动机与电动机间的动力切换。 从附图3可以看出其其本发明的变速器4具体的组合式变速传动机构，
由主变速器11与副变速器12串联组合而成，且主变速器第二轴13与副输 出轴14相互水平，主变速器11为多档手动变速器，但也可以更换为自动
变速器。
该结构相对传统的客车变速器具有以下优点
1、 传统燃油动力客车只配有主变速器。
2、 主变速器第二轴15即为主输出轴16的驱动轴，也是副输出轴17 的驱动轴，从而实现动力合成。
系统的工作原理与实施例一是一致的。
该系统为新型客车用并联混合动力系统，特点如下
1、 发动机2与电动机8在组合式变速器4的输出轴实现转矩合成；
2、 未增加离合器3与组合式变速器4的主动端转动惯量，不会增加两 者的磨损；
3、 电机传动轴7—端内装有电控离合器，以实现电动机与主传动链间 的动力切换，不会导致额外的能量损耗；
4、 发动机2与电动机8可平行布置也可垂直布置，两者可在组合式变
速器4的同侧也可在相反侧，使得动力系统的布置极为灵活，基本适用于 各类型客车；
5、 超级电容是一种具有超级储电能力，可提供强大的脉冲功率的物理 二次电源。法拉级超级电容的储能系统性能特点如下
參具有法拉级的超大电容量； 參比脉冲功率比蓄电池高近十倍；
參充放电循环寿命在百万次以上； 參极低的电源内阻，为蓄电池的1/10; 參无污染，真正免维护
6、 车辆当制动时，电机将制动能量转换为电能并存储到超级电容中； 当车辆起步与急加速时，电机起动并牵引助力，改善发动机的运行工况； 从而实现节油及改善排放。
7、 电机传动轴一端内装有电控离合器，以实现发动机与电动机间的动 力切换，表现在当电动机驱动助力、或吸收制动能量时，离合器接合；当 仅有发动机进行驱动时，离合器分离，从而避免电机摩擦力与弱磁所引起 的损耗。
权利要求
1、一种并联式混合动力系统驱动方式，以燃油动力汽车的动力驱动为基础，其特征在于将发动机所产生的动力通过离合器传递给一由主变速器与副变速器串联组合而成的组合式变速传动机构，再由组合式变速传动机构传递给车辆的传动轴，由传动轴带动驱动桥，再由驱动桥带动车轮行走；同时，组合式变速传动机构上并联有一套电机驱动系统，由电机通过电机传动轴将电机的动力传递给组合式变速传动机构，再由组合式变速传动机构传递给车辆的传动轴，由传动轴带动驱动桥，再由驱动桥带动车轮行走；两套驱动机构通过组合式变速传动机构并联在一起，使用时根据工况的需要分别使用。
2、 如权利要求1并联式混合动力系统驱动方式，其特征在于所述的 组合式变速传动机构，由主变速器与副变速器串联组合而成；主变速器为 多档手动或自动变速器；副变速器直接装配在主变速器的机体上。
3、 如权利要求1并联式混合动力系统驱动方式，其特征在于所述的 副变速器为一单档分动器，其两输出轴分别连接驱动桥与电机驱动系统的 电机传动轴，两输出轴相互平行或垂直，两轴间始终以一定的速比转动。
4、 如权利要求1并联式混合动力系统驱动方式，其特征在于所述的电机驱动系统中，在电机传动轴一端装有电控离合器，电机通过电控离合 器与电机传动轴相连，当电动机驱动助力、或吸收制动能量时，离合器接合；以实现发动机与电动机间的动力切换。
5、 如权利要求1并联式混合动力系统驱动方式，其特征在于所述的电机驱动系统中设置有法拉级超级电容的储能系统，法拉级超级电容的储 能系统为电机驱动系统提供强大的脉冲功率的物理二次电源；所述的法拉 级超级电容的储能系统用于车辆在起步与加速时进行助力，并在制动时回 收制动能量。
6、 一种并联式混合动力系统驱动装置，包括发动机、离合器、变速器、 电动机、电机传动轴和驱动桥，其中，发动机通过离合器与变速器连接， 电动机通过电机传动轴与变速器连接，发动机与电动机相互并联与变速器 连接，形成并联混合动力驱动系统；其特征在于所述的变速器采用组合 式变速传动机构，由主变速器与副变速器串联组合而成；主变速器为多档 手动或自动变速器；副变速器直接装配在主变速器的机体上。
7、 如权利要求6并联式混合动力系统驱动装置，其特征在于所述的副变速器为一单档分动器，其两输出轴分别连接驱动桥与电机系统，两输 出轴相互平行或垂直，两轴间始终以一定的速比转动。
8、 如权利要求6并联式混合动力系统驱动装置，其特征在于在动力系统增加有法拉级超级电容的储能系统。
9、 如权利要求6并联式混合动力系统驱动装置，其特征在于在电机传动轴一端内装有电控离合器，以实现发动机与电动机间的动力切换。
全文摘要
一种并联式混合动力系统驱动方式及装置，以燃油动力汽车的动力驱动为基础，其特征在于将发动机所产生的动力通过离合器传递给一由主变速器与副变速器串联组合而成的组合式变速传动机构，再由组合式变速传动机构传递给车辆的传动轴，由传动轴带动驱动桥，再由驱动桥带动车轮行走；同时，组合式变速传动机构上并联有一套电机驱动系统，由电机通过电机传动轴将电机的动力传递给组合式变速传动机构，再由组合式变速传动机构传递给车辆的传动轴，由传动轴带动驱动桥，再由驱动桥带动车轮行走；两套驱动机构通过组合式变速传动机构并联在一起，使用时根据工况的需要分别使用。
文档编号B60K6/28GK101380888SQ20081014340
公开日2009年3月11日 申请日期2008年10月24日 优先权日2008年10月24日
发明者凌 刘, 唐广笛, 唐建林, 席力克, 李雪峰, 伟 汪, 蒋时军 申请人:湖南南车时代电动汽车股份有限公司