电机调载式控制混动装置的制作方法

本实用新型涉及汽车设备，尤其是涉及一种利用电机负载调整发动机负载以实现整车车速控制的电机调载式控制混动装置。

背景技术：

随着能源和环境要求的日益提高，如何提高传统内燃机汽车的燃油利用率，实现高能效利用率和低排放的整车设计匹配技术越来越得到人们的重视。传统汽车匹配过程中，虽然发动机本身可以实现较高的燃油利用率，有一条最经济的燃油曲线，但是这条燃油经济性曲线的转速和扭矩是一一对应的，而实际车辆工况往往在同一个车速下需要不同的扭矩输出，为了适应整车的使用需求，在匹配过程中往往需要设计一定的功率余量，以应对行车过程中来自于路面的阻力、风力、坡度等干扰因素，这就使得发动机始终不在最佳燃油曲线附近运行，设计上不得不为发动机随时需要更多的功率输出而在燃油利用率和经济性上做出牺牲，因此即使通过多档位变速器进行了扭矩转换，使得一个发动机转速能够对于多个扭矩输出，也只能尽可能降低这一燃油损失，无法完全消除。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种能始终保证发动机的最高能效利用率的情况下通过电机对整车负载的控制、从而达到整车在不同车速的平衡运行状态、同时回收发动机发出的多余能耗、实现高效节能减排目的电机调载式控制混动装置。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种电机调载式控制混动装置，特征是：由电机、两档变速器、第一工轴、主减主动齿轮、第二工轴、离合器、第三工轴、发动机、主减从动齿轮、右驱动轴、右车轮、差速器、左驱动轴、左车轮组成，电机和两档变速器集成在一起，两档变速器的输入端套在电机的输出轴上，第一工轴的一端固定在两档变速器的输出端上，第一工轴的另一端固定在主减主动齿轮的左输入端上；第三工轴的一端固定在发动机的输出端上，第三工轴的另一端固定在离合器的输入端上，第二工轴的一端固定在离合器的输出端上，第二工轴的另一端固定在主减主动齿轮的右输入端上；主减主动齿轮和主减从动齿轮啮合，差速器集成在主减从动齿轮中，左驱动轴的输入端与差速器的左输出端连接，右驱动轴的输入端与差速器的右输出端连接，左车轮套在左驱动轴的输出端上，右车轮套在右驱动轴的输出端上。

本实用新型由电机、两档变速器、第一工轴、主减主动齿轮、第二工轴、离合器、第三工轴、发动机、主减从动齿轮、右驱动轴、右车轮、差速器、左驱动轴、左车轮组成，发动机通过离合器、主减主动齿轮、主减从动齿轮、差速器与左驱动轴、右驱动轴相连，本实用新型从发动机的最佳燃油经济性出发，不再使用挡位去强制匹配发动机转速与输出扭矩的关系，而是选择一个满足整车常用车速的减速速比，同时让发动机的扭矩输出始终大于整车实际需求扭矩，并利用一个可以调整发电载荷的电机将不同发动机转速下多余的功率吸收并转化为电能，整车采用目标转速控制，当外界阻力增大时，由于输出扭矩不够势必造成整车减速，此时可以降低电机的发电功率，重新完成发动机功率输出与整车功率需求的平衡。这样既能保证发动机燃油利用的经济性，又能实现电能储备在整车低速工况采用纯电行驶和在高速工况进行电动功率补偿，实现整车节能减排的目的而又同时兼顾了整车的动力性需求。

本实用新型的发动机以一个固定挡位对整车进行动力输出；差速器集成在主减从动齿轮中，以保证部分工况下整车的左车轮、右车轮的轮速和驱动力不均衡的状态；电机通过两档变速器直接对主减主动齿轮相连，当发动机工作时，取消节气门并通过对电机发电功率（发电扭矩）的控制，从而实现整车不同车速要求的动力平衡。由于发动机只有一个输出挡位，发动机怠速运行转速通常在700n/min以上，因此整车的全工况区间时这样安排的：车速低于50km/h时采用纯电驱动；车速处于30km/h至130km/h之间时，由于所选速比确定了发动机的扭矩始终大于正常工况是整车的需求扭矩，此时可通过对电机发电功率进行调节，实现发动机输出功率与整车需求功率的平衡，同时回收多余的发动机功率进行电能储备；当车速处于80km/h至170km/h以上时，电机对整车进行功率输出，整车采用双擎驱动（由于整车运行工况复杂，设计时需要一定的车速工况重叠区间）。

本实用新型有益效果是：

1、仅需对发动机进行简单的标定工作，极大地提高了发动机的燃油经济性；

2、整车车速控制采用发电机对发动机后备功率进行吸收，整车控制策略大大简化；

3、使整车不但动力经济性优势明显，而且控制简单方便，能极大地提高主机厂对整车标定的全面掌控能力；

4、发动机始终以节气门全开状态运行，这样能充分保证发动机的最高燃油利用率，通过电机对整车负载的控制，达到整车在不同车速的平衡运行状态，并回收发动机发出的多余能耗，实现高效的节能减排目的；

5、减少了复杂的变速器部件，节省了成本，进一步简化了发动机的控制和标定工作，能够大大减少整车开发的难度和周期；

6、能在确保发动机在最佳能耗表现的情况下，满足人们对于整车加速、爬坡、越野和高速行驶等多种工况的使用需求。

附图说明

图1为本实用新型零部件构型图；

图2为本实用新型起步及低速工况（0-60KM/h）能量流向示意图；

图3为本实用新型经济工况（40-80KM/h）能量流向示意图；

图4为本实用新型高速、加速及爬坡工况（40-170KM/h）能量流向示意图；

图5为本实用新型制动能量回收工况能量流向示意图。

具体实施方式

下面结合实施例并对照附图对本实用新型作进一步详细说明。

一种电机调载式控制混动装置，特征是：由电机1、两档变速器2、第一工轴3、主减主动齿轮4、第二工轴5、离合器6、第三工轴7、发动机8、主减从动齿轮9、右驱动轴10、右车轮11、差速器12、左驱动轴13、左车轮14组成，电机1和两档变速器2集成在电机箱15中，两档变速器2的输入端套在电机1的输出轴上，第一工轴3的一端固定在两档变速器2的输出端上，第一工轴3的另一端固定在主减主动齿轮4的左输入端上；第三工轴7的一端固定在发动机8的输出端上，第三工轴7的另一端固定在离合器6的输入端上，第二工轴5的一端固定在离合器6的输出端上，第二工轴5的另一端固定在主减主动齿轮4的右输入端上；主减主动齿轮4和主减从动齿轮9啮合，差速器12集成在主减从动齿轮9中，左驱动轴13的输入端与差速器12的左输出端连接，右驱动轴10的输入端与差速器12的右输出端连接，左车轮14套在左驱动轴13的输出端上，右车轮11套在右驱动轴10的输出端上。

工作过程：

1、起步及低速工况下：如图2所示，由电机1起动，并且在车辆低速（如城市工况时）采用纯电行驶，能够有效利用经济工况及充电获得的电能工作，有效降低整车能耗；

2、经济工况下：如图3所示，由于发动机8通过单一速比对整车进行驱动，当整车车速低于130km/h时，由于发动机8的后备功率的存在，单挡位输出会使整车缓慢加速直到到达功率平衡，此时可以通过调整电机1的发电负载实现整车不同工况需求的车速平衡，因此既能保证发动机以最经济燃油消耗率工作，又能实现一定的能量回收，很好的实现节能减排的目的；

3、加速、爬坡及高速工况下：如图4所示，当驾驶员控制的油门踏板开度不变而整车遇到一定坡度时，可以降低电机1的发电负载甚至采用电机功率输出的策略保证整车的运行；当驾驶员控制油门踏板需要整车加速时，可以通过控制降低电机1负载为零甚至采用电机1功率输出实现整车加速；当驾驶员让油门踏板达到90%以上开度，需要整车高速行驶时，可以让发动机8和电机1同时进行功率输出，保证整车高速运行；

4、能量回收工况下：如图5所示，整车进行制动时，通过传动系统的反向传输将整车惯性能量输送给电机1，此时电机1依靠整车制动时的惯性能量发电，实现部分能量回收。