专利名称：一种混联式混合动力四轮驱动系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于混合动力车辆驱动技术领域，特别是涉及一种混联式混合动力四轮驱动系统。
背景技术：
节能与环保是当今汽车发展的两大主题。汽车工业的飞速发展为人们的生活带来了许多便利的同时，也排放着大量的尾气并消耗着有限的石油资源，严重危害着人类生存环境，在这样的背景下，混合动力电动汽车成为了汽车发展的重要方向之一。混合动力汽车具有节能减排的优势，但是其在动力性上较传统内燃机汽车有不足。另外，车辆在行驶过程中大部分情况下都是以一个相对稳定的中低车速运行。而在这样的情况下，驱动系统其实并不需要输出很大的力矩或功率；但是在现有的混合动力系统设计中，不得不把动力部件匹配的非常大以满足爬坡、急加速、高速行驶等极限工况的需求，尽管这些极限工况只是偶尔出现。这样一方面导致动力系统体积庞大，另一方面在大部分工况中这些功率被闲置，系统负荷率非常低。
实用新型内容针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种混联式混合动力四轮驱动系统。该系统可以在保证高度动力性的同时实现良好的燃油经济性，同时还可以有效降低动力部件的尺寸。为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，一种混联式混合动力四轮驱动系统，包括发动机、前电机、后电机、动力电池组、变速器、逆变器组、增速箱、第一电控离合器及第二电控离合器；所述发动机的输出轴经第一电控离合器、第二电控离合器与变速器输入轴相连接，变速器输出轴与车辆的前轴相连接；在所述第一电控离合器与第二电控离合器之间的传动轴上设置有增速箱的大齿轮，增速箱的小齿轮与前电机的输出轴相连接；所述后电机的输出轴与车辆的后轴相连接，所述动力电池组经逆变器组分别与前电机、后电机相连接。所述变速器采用两挡AMT变速器。本实用新型的有益效果本实用新型可以在保证高度动力性的同时实现良好的燃油经济性，同时还可以有效降低动力部件的尺寸。在常规车速行驶时，发动机E带动前电机Ml发电与后电机M2构成串联模式，后电机M2单独提供驱动力，发动机E工作在最优区域，从而可以实现良好的经济性；在遇到极限工况时，发动机E直接输出驱动力到车辆的前轴，组成并联4WD模式或混联4WD模式，提高系统的动力性。另外，后电机M2可以单独满足车辆在正常行驶工况下的功率需求，因此可以降低电机尺寸。AMT变速器I挡适用于低速爬坡，而2挡则用于高速行驶，这样的挡位设计使得变速器不存在传统意义上的换挡冲击问题。当车辆运行速度达到低速时，AMT变速器自动进Λ I挡，但是第二电控离合器C2仍然保持断开状态等候换挡指令；当车辆运行速度接近高速时，AMT变速器2挡齿轮即开始啮合并等候换挡指令。也即是说，在进入爬坡档(I挡)和高速挡(2挡)之前，挡位其实就已经挂上，换挡的过程实际只是结合离合器的过程，因此换挡时间很短且不存在动力中断。
图I是本实用新型的混联式混合动力四轮驱动系统的结构示意图；图2是本实用新型的混联式混合动力四轮驱动系统的工作模式示意图；(a)是发动机E与后电机M2串联模式；(b)是后电机M2单独工作模式(纯电动模式)；(c)是双电机4WD模式；(d)是并联4WD模式；(e)是混联4WD模式；(f)是再生制动模式；图中，1—大齿轮，2—小齿轮，3—增速箱，E一发动机，Cl一第一电控尚合器，C2—第二电控离合器，Ml—前电机，M2—后电机，I一逆变器组，B—动力电池组。
具体实施方式
如图I所示，一种混联式混合动力四轮驱动系统，包括发动机E、前电机Ml、后电机M2、动力电池组B、变速器、逆变器组I、增速箱3、第一电控离合器Cl及第二电控离合器C2 ；所述发动机E的输出轴经第一电控离合器Cl、第二电控离合器C2与变速器输入轴相连接，变速器输出轴与车辆的前轴相连接；在所述第一电控离合器Cl与第二电控离合器C2之间的传动轴上设置有增速箱3的大齿轮1，增速箱3的小齿轮2与前电机Ml的输出轴相连接；所述后电机M2的输出轴与车辆的后轴相连接，所述动力电池组B经逆变器组I分别与前电机Ml、后电机M2相连接。所述变速器采用两挡AMT变速器。本实用新型的混联式混合动力四轮驱动系统中共有三个动力部件一套发动机E和两套电机Ml与M2。发动机E前置，负责驱动车辆的前轴，而后电机M2后置，负责驱动车辆的后轴；车载电源由动力电池组B承担，并通过逆变器组I与两套电机Ml与M2相连接。所述AMT变速器采用两挡AMT变速器。两挡AMT变速器共包含3个挡位1挡、2挡和空挡。AMT变速器I挡适用于低速爬坡，而2挡则用于高速行驶，在其它情况下，AMT变速器均置于空挡状态，车辆由后电机M2来直接驱动，实现例如中低速行驶、倒车等动作。由于低速爬坡与高速行驶这两种情况不可能直接切换，因此每一次的换挡都是从I挡或2挡挂入空挡，或由空挡挂入I挡或2挡，显然这样的档位设计使得变速器不存在传统意义上的换挡冲击问题。当车辆运行速度达到低速时，AMT变速器自动进入I挡，但是第二电控离合器C2仍然保持断开状态等候换挡指令；当车辆运行速度接近高速时，AMT变速器2挡齿轮即开始啮合并等候换挡指令。也即是说，在进入爬坡档(I挡)和高速挡(2挡)之前，挡位其实就已经挂上，换挡的过程实际只是结合离合器的过程，因此换挡时间很短且不存在动力中断。本实用新型包含如下工作模式( I)发动机E与后电机M2串联模式在常规行驶状态下，由后电机M2单独工作，发动机E工作在最优效率区域，通过增速箱3带动前电机Ml发电，为后电机M2提供电能，动力电池组B根据负载情况为发动机E进行补充或者吸收发动机E多余功率,如图2 (a)所示。(2)后电机M2单独工作模式(纯电动模式)后电机M2单独工作，发动机E关闭，所有的电能来自于动力电池组B。此模式用于汽车起步阶段或者负载较低且电池SOC较高的情况，如图2 (b)所示。(3)双电机4WD模式当汽车起步时，如果驾驶员加速踏板行程较大，则说明驾驶员需求一个较高的加速能力，此时前、后电机同时工作，实现良好的动力性，如图2 (C)所示。(4)并联4WD模式发动机E与后电机M2分别驱动前、后轴，驱动力在轴间进行耦合，属于一种并联4WD模式；后电机M2电能由动力电池组B独自提供，如图2 (d)所示。这种模式下，发动机E驱动力可以完全输出到车辆的前轴，但是后电机M2的电能只由动力电池组B单独提供，因此属于短时间大力矩模式，适用于车辆爬坡，AMT变速器挂入I挡。(5)混联4WD模式后电机M2驱动车辆的后轴，发动机E在驱动车辆的前轴的同时，通过增速箱3带动前电机Ml发电，后电机M2的电能由发动机E-前电机Ml组与动力电池组B共同提供，如图2 (e)所示；这种模式下，发动机E部分驱动力用来驱动车辆的前轴，部分驱动力用来维持后电机M2的电能供应，驱动力虽略小于并联4WD模式，但是后电机M2可以长时间运行，适用于高速行驶工况，AMT变速器挂入2挡。(6)再生制动模式刹车制动过程中，前、后电机共同用作发电机，将车辆动能转化为电能，如图2 Cf)所示。
以下结合附图说明本实用新型的一次使用过程尽管发动机E可以通过两个电控离合器和AMT变速器驱动车辆的前轴，但是在大部分情况下发动机E并不参与车辆驱动，而是工作在最优区域通过增速箱3带动前电机Ml进行发电，为后电机M2提供电能,第一电控离合器Cl接合,第二电控离合器C2断开,AMT变速器置于空挡状态；发动机E只在两种情况下介入并直接输出驱动力到车辆的前轴，即车辆在爬坡时，需要大力矩的情况下；和高速行驶时，需求大功率的情况。后电机M2的功率只需满足车辆在正常行驶工况下的功率需求即可，因此可以降低电机尺寸；在一般情况下，发动机E-前电机Ml组与后电机M2构成串联模式，发动机E工作在最优区域以实现良好的经济性，但是在遇到极限工况时，接合第二电控离合器C2，挂入AMT挡位，发动机E直接输出驱动力到车辆的前轴，组成并联4WD模式或混联4WD模式。当车辆爬坡时，道路阻力较大，单独由后电机M2的力矩无法满足阻力需求，此时AMT变速器挂I挡，电控离合器C1、C2均接合，前电机Ml暂时不工作，发动机E输出动力驱动车辆的前轴，与后电机M2共同为车辆提供驱动力。[0043]当车辆处于中低车速行驶时，后电机M2单独提供车辆所需的驱动力，AMT变速器挂空挡，第二电控离合器C2断开，第一电控离合器Cl接合，发动机E工作在最优区域带动前电机Ml发电。随着车速的增加行驶阻力增大，后电机M2的力矩下降，当车辆处于高车速行驶时，单靠后电机 M2无法满足行驶阻力需求，此时AMT变速器挂2挡，第一电控离合器Cl、第二电控离合器C2均接合,发动机E再次输出动力驱动车辆的前轴,与后电机M2共同为车辆提供驱动力。
权利要求1.一种混联式混合动力四轮驱动系统，其特征在于包括发动机、前电机、后电机、动力电池组、变速器、逆变器组、增速箱、第一电控离合器及第二电控离合器；所述发动机的输出轴经第一电控离合器、第二电控离合器与变速器输入轴相连接，变速器输出轴与车辆的前轴相连接；在所述第一电控离合器与第二电控离合器之间的传动轴上设置有增速箱的大齿轮，增速箱的小齿轮与前电机的输出轴相连接；所述后电机的输出轴与车辆的后轴相连接，所述动力电池组经逆变器组分别与前电机、后电机相连接。
2.根据权利要求I所述的一种混联式混合动力四轮驱动系统，其特征在于所述变速器采用两挡AMT变速器。
专利摘要一种混联式混合动力四轮驱动系统，属于混合动力车辆驱动技术领域。本实用新型可以在保证高度动力性的同时实现良好的燃油经济性，同时还可以有效降低动力部件的尺寸。本实用新型包括发动机、前电机、后电机、动力电池组、变速器、逆变器组、增速箱、第一电控离合器及第二电控离合器；所述发动机的输出轴经第一电控离合器、第二电控离合器与变速器输入轴相连接，变速器输出轴与车辆的前轴相连接；在所述第一电控离合器与第二电控离合器之间的传动轴上设置有增速箱的大齿轮，增速箱的小齿轮与前电机的输出轴相连接；所述后电机的输出轴与车辆的后轴相连接，所述动力电池组经逆变器组分别与前电机、后电机相连接。
文档编号B60K6/442GK202641356SQ20122026192
公开日2013年1月2日 申请日期2012年6月5日 优先权日2012年6月5日
发明者陈泽宇, 赵广耀, 杨英, 周淑文, 佟尚锷, 李雪娇 申请人:东北大学