專利名稱：雙驅(qū)雙控?zé)o級(jí)變速的混合動(dòng)力系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于混合動(dòng)力系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種無(wú)級(jí)變速的混合動(dòng) 力系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
面對(duì)日趨嚴(yán)重的能源短缺與環(huán)境惡化問(wèn)題，尋求社會(huì)、經(jīng)濟(jì)與資 源、環(huán)境相互促進(jìn)與協(xié)調(diào)發(fā)展的可持續(xù)發(fā)展模式正在成為世界性潮流。 在這種背景下，電動(dòng)汽車技術(shù)成為汽車研究領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)；混合動(dòng) 力電動(dòng)汽車與電動(dòng)汽車和燃油汽車相比，具有高性能、低能耗和低污 染的特點(diǎn)以及技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境等方面的綜合優(yōu)勢(shì)，混合動(dòng)力電動(dòng)汽 車動(dòng)力系統(tǒng)的形式多種多樣，大致上有串聯(lián)、并聯(lián)及混聯(lián)三種基本結(jié) 構(gòu)，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車同時(shí)采用了電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)雙動(dòng)力源作為其動(dòng) 力裝置，通過(guò)先進(jìn)的控制系統(tǒng)使兩種動(dòng)力裝置有機(jī)協(xié)調(diào)配合，實(shí)現(xiàn)最 佳能量分配，達(dá)到低能耗、低污染，純電動(dòng)汽車和燃料電池汽車是一 種電驅(qū)動(dòng)汽車，對(duì)于功率需求較大的城市客車通常采用雙電機(jī)的驅(qū)動(dòng) 機(jī)構(gòu)。
關(guān)于多動(dòng)力源動(dòng)力耦合的方式多種多樣，各有特點(diǎn)，再加上自動(dòng) 變速箱(AT)、機(jī)械自動(dòng)變速箱(AMT)、雙離合器變速箱(DCT)、 無(wú)級(jí)變速箱(CVT)的組合，造成其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高，其產(chǎn)業(yè)化進(jìn) 程受到了一定的影響?；谝陨系脑?，目前的技術(shù)關(guān)鍵在于，在當(dāng) 前的技術(shù)水平下，如何構(gòu)造一種新的結(jié)構(gòu)形式及控制方法調(diào)節(jié)方法， 從而能夠在低成本、高可靠性的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)高性能、低能耗和低污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供了一種雙驅(qū)雙控?zé)o級(jí)變速的混 合動(dòng)力系統(tǒng)，兩組動(dòng)力源通過(guò)雙驅(qū)雙控的變速箱耦合對(duì)傳動(dòng)軸傳送動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)無(wú)動(dòng)力中斷的無(wú)級(jí)變速。
一種雙驅(qū)雙控?zé)o級(jí)變速的混合動(dòng)力系統(tǒng)，包括第一動(dòng)力源、第二 動(dòng)力源、電機(jī)控制器、變速箱、傳動(dòng)軸、減速器和車輪，所述的變速 箱中包括第一輸入元件和第二輸入元件，第一輸入元件和第二輸入元 件具有低檔、空檔和高檔三個(gè)檔位，第一動(dòng)力源和第二動(dòng)力源的輸出 端分別連接第一輸入元件和第二輸入元件的輸入端，第一輸入元件和 第二輸入元件的輸出端連接傳動(dòng)軸，傳動(dòng)軸通過(guò)減速器連接車輪。
所述的第一動(dòng)力源包括主電機(jī)，主電機(jī)與第一輸入元件相連；所
述的第二動(dòng)力源包括發(fā)動(dòng)機(jī)和ISG電機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)ISG電機(jī)連接第 二輸入元件；所述的電機(jī)控制器分別連接主電機(jī)和ISG電機(jī)。 所述的發(fā)動(dòng)機(jī)和ISG電機(jī)成機(jī)械一體化。 所述的ISG電機(jī)和第二輸入元件之間裝有離合器。 所述的第一動(dòng)力源包括主電機(jī)和動(dòng)力電池，所述的主電機(jī)與第一 輸入元件相連，電機(jī)控制器與主電機(jī)和動(dòng)力電池相連；所述的第二動(dòng) 力源包括發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)連接第二輸入元件。
所述的發(fā)動(dòng)機(jī)和第二輸入元件之間裝有離合器。 所述的第一動(dòng)力源和第二動(dòng)力源由動(dòng)力電池和兩個(gè)主電機(jī)構(gòu)成， 所述的兩個(gè)主電機(jī)的輸入端和電機(jī)控制器相連，輸出端分別連接第一 輸入元件和第二輸入元件，所述的動(dòng)力電池和電機(jī)控制器相連。 所述的主電機(jī)與變速箱成機(jī)械一體化。 所述的電機(jī)控制器成一體化。
本發(fā)明的雙動(dòng)力源(即混合動(dòng)力系統(tǒng)為發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)，電驅(qū)動(dòng)系 統(tǒng)為雙電機(jī))通過(guò)一個(gè)雙驅(qū)雙控變速箱實(shí)現(xiàn)無(wú)縫動(dòng)力耦合及無(wú)級(jí)變速 的并聯(lián)、混聯(lián)、電驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)在電驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)中， 可實(shí)現(xiàn)無(wú)動(dòng)力中斷的多檔動(dòng)力傳遞，在混合動(dòng)力系統(tǒng)中，在前者的基 礎(chǔ)上，可實(shí)現(xiàn)串聯(lián)、并聯(lián)、純電動(dòng)、再生制動(dòng)能量回饋等多種模式的 轉(zhuǎn)換。該混合動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制可靠、布置緊湊、系統(tǒng)成本低， 通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)、主電機(jī)、ISG電機(jī)的參數(shù)優(yōu)化，配置合理的控制策略提升 系統(tǒng)運(yùn)行效率，可顯著降低整車油耗和有害排放，并保持良好的動(dòng)力 性與駕駛平順性。


圖1為本發(fā)明雙驅(qū)雙控?zé)o級(jí)變速的混合動(dòng)力系統(tǒng)實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示
意圖2為本發(fā)明實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明實(shí)施例3結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明空檔時(shí)的動(dòng)力流程圖； 圖5為本發(fā)明一檔時(shí)的動(dòng)力流程圖； 圖6為本發(fā)明二檔過(guò)渡時(shí)的動(dòng)力流程圖； 圖7為本發(fā)明二檔時(shí)的動(dòng)力流程圖； 圖8為本發(fā)明三檔過(guò)渡時(shí)的動(dòng)力流程圖； 圖9為本發(fā)明三檔時(shí)的動(dòng)力流程圖； 圖IO為本發(fā)明四檔時(shí)的動(dòng)力流程圖； 圖11為本發(fā)明四檔時(shí)的動(dòng)力流程圖12為本發(fā)明低速剎車時(shí)的動(dòng)力流程圖。
圖中1電機(jī)控制器、2發(fā)動(dòng)機(jī)、3主電機(jī)、4ISG電機(jī)、5離合器、 6變速箱、61第一輸入元件、62第二輸入元件、7傳動(dòng)軸、8減速器、 9車輪、IO動(dòng)力電池。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例 僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀 了本發(fā)明表述的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng) 或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
實(shí)施例1
如圖1所示， 一種雙驅(qū)雙控?zé)o級(jí)變速的混合動(dòng)力系統(tǒng)，包括第一 動(dòng)力源、第二動(dòng)力源、電機(jī)控制器1、變速箱6、傳動(dòng)軸7、減速器8 和車輪9，所述的變速箱6中包括第一輸入元件61和第二輸入元件62， 每一個(gè)輸入元件61、 62具有低檔、空檔和高檔三個(gè)檔位，所述的第一 動(dòng)力源包括主電機(jī)3，主電機(jī)3的輸出軸與第一輸入元件61的輸入軸相連；所述的第二動(dòng)力源包括發(fā)動(dòng)機(jī)2和ISG電機(jī)4，所述的發(fā)動(dòng)機(jī)2 的輸入軸連接ISG電機(jī)4， ISG電機(jī)4通過(guò)離合器5連接第二輸入元件 62的輸入軸；第一輸入元件和第二輸入元件的輸出端連接傳動(dòng)軸7， 傳動(dòng)軸7通過(guò)減速器8連接車輪10。所述的發(fā)動(dòng)機(jī)和ISG電機(jī)機(jī)械一 體化設(shè)計(jì)，所述的主電機(jī)與變速箱機(jī)械一體化設(shè)計(jì)，所述的電機(jī)控制 器一體化設(shè)計(jì)。
ISG電機(jī)即為汽車起動(dòng)發(fā)電一體機(jī)，直接集成在發(fā)動(dòng)機(jī)主軸上?；?于環(huán)境保護(hù)和能源可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略考慮，國(guó)外許多著名的汽車公司 都競(jìng)相研制或采用ISG技術(shù)，ISG電機(jī)融合了電機(jī)、現(xiàn)代電力電子、數(shù) 字信號(hào)處理、現(xiàn)代控制等技術(shù)，集傳統(tǒng)汽車的起動(dòng)和發(fā)電功能于一體， 具有突出的起/停控制快、能量再生利用好、動(dòng)力輔助性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，尤 其在降低排氣污染、節(jié)約燃油方面效果明顯。
本發(fā)明的變速箱能夠?qū)崿F(xiàn)雙驅(qū)雙控的功能，其控制及其動(dòng)力耦合 過(guò)程如下所示共有四檔如圖4 12所示，圖中標(biāo)明的部件代 表本圖與上圖相比該部件進(jìn)行了切位。
如圖4所示為空檔狀態(tài)，此時(shí)離合器5打開(kāi)，第一輸入元件61和 第二輸入元件62都處于空檔位置，無(wú)動(dòng)力傳輸。
如圖5所示為一檔狀態(tài)，此時(shí)離合器5保持打開(kāi)狀態(tài)，第一輸入 元件61從空檔切換到低檔，第二輸入元件62處于空檔不動(dòng)，主電機(jī)3 通過(guò)變速箱6傳送動(dòng)力給傳動(dòng)軸7。
如圖6所示為一、二檔過(guò)渡狀態(tài)，此時(shí)離合器5從打開(kāi)狀態(tài)切換 到閉合狀態(tài)，第一輸入元件61保持低檔不動(dòng)，第二輸入元件62處于 空檔；在過(guò)渡狀態(tài)中，第一輸入元件61仍然在低檔位置輸入動(dòng)力，實(shí)
現(xiàn)了系統(tǒng)在變速時(shí)的無(wú)動(dòng)力中斷。
如圖7所示為二檔狀態(tài)，此時(shí)離合器5閉合，第一輸入元件61和 第二輸入元件62都處于低檔位置，ISG電機(jī)4和主電機(jī)3的動(dòng)力在變 速箱6耦合后傳送動(dòng)力給傳動(dòng)軸7。
如圖8所示為二、三檔過(guò)渡狀態(tài)，此時(shí)離合器5保持閉合狀態(tài)， 第二輸入元件62保持低檔不動(dòng)，第一輸入元件61從低檔切換到空檔； 在過(guò)渡狀態(tài)中，第二輸入元件62仍然在低檔位置輸入動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)在變速時(shí)的無(wú)動(dòng)力中斷。
如圖9所示為三檔狀態(tài)，此時(shí)離合器5閉合，第一輸入元件61從 空檔切換到高檔，第二輸入元件62保持低檔不動(dòng)，ISG電機(jī)4和主電 機(jī)3的動(dòng)力在變速箱6耦合后傳送動(dòng)力給傳動(dòng)軸7。
如圖10所示為三、四檔過(guò)渡狀態(tài)，此時(shí)離合器5保持閉合狀態(tài)， 第二輸入元件62切換到空檔位置，第一輸入元件61保持高檔不動(dòng)； 在過(guò)渡狀態(tài)中第一輸入元件61保持高檔仍然在高檔位置輸入動(dòng)力，實(shí) 現(xiàn)了系統(tǒng)在變速時(shí)的無(wú)動(dòng)力中斷。
如圖ll所示為四檔狀態(tài)，此時(shí)離合器5保持閉合狀態(tài)，第一輸入 元件61保持高檔，第二輸入元件62切換至高檔位置，ISG電機(jī)4和主 電機(jī)3的動(dòng)力在變速箱6耦合后傳送動(dòng)力給傳動(dòng)軸7。
如圖12所示為低速剎車狀態(tài)，此時(shí)離合器5從閉合狀態(tài)切換到打 開(kāi)狀態(tài)，第一輸入元件61和第二輸入元件62都切換到空檔位置，主 電機(jī)3和ISG電機(jī)4進(jìn)行制動(dòng)能量回收。
實(shí)施例2
如圖2所示， 一種雙驅(qū)雙控?zé)o級(jí)變速的混合動(dòng)力系統(tǒng)，實(shí)施例2 和實(shí)施例1的區(qū)別在于，所述的第一動(dòng)力源包括主電機(jī)3和動(dòng)力電池 10，所述的主電機(jī)3與第一輸入元件61相連，電機(jī)控制器l與主電機(jī) 3和動(dòng)力電池10相連；所述的第二動(dòng)力源包括發(fā)動(dòng)機(jī)2，發(fā)動(dòng)機(jī)2通 過(guò)離合器5連接第二輸入元件62。
實(shí)施例3
如圖3所示， 一種雙驅(qū)雙控?zé)o級(jí)變速的混合動(dòng)力系統(tǒng)，實(shí)施例3 和實(shí)施例1的區(qū)別在于，所述的第一動(dòng)力源和第二動(dòng)力源由動(dòng)力電池 10和兩個(gè)主電機(jī)3構(gòu)成，所述的兩個(gè)主電機(jī)3的輸入端和電機(jī)控制器 l相連，輸出端分別連接第一輸入元件61和第二輸入元件62，所述的 動(dòng)力電池10和電機(jī)控制器3相連。
本發(fā)明動(dòng)力系統(tǒng)工作模式
1、 純電動(dòng)模式(主電機(jī)+變速箱+傳動(dòng)軸)。
2、 一定速度后的發(fā)動(dòng)機(jī)模式(發(fā)動(dòng)機(jī)+離合器+傳動(dòng)軸)。
3、 串聯(lián)模式(發(fā)動(dòng)機(jī)+ISG電機(jī)+主電機(jī)+變速箱+傳動(dòng)軸)。4、 并聯(lián)、混聯(lián)模式(發(fā)動(dòng)機(jī)+ISG電機(jī)+主電機(jī)+變速箱+傳動(dòng)軸+
離合器)o
5、 制動(dòng)能量回收模式(以上模式均能通過(guò)ISG電機(jī)和主電機(jī)實(shí)現(xiàn) 制動(dòng)能量回收)。 '
權(quán)利要求
1.一種雙驅(qū)雙控?zé)o級(jí)變速的混合動(dòng)力系統(tǒng)，包括第一動(dòng)力源、第二動(dòng)力源、電機(jī)控制器、變速箱、傳動(dòng)軸、減速器和車輪，其特征是所述的變速箱中包括第一輸入元件和第二輸入元件，第一輸入元件和第二輸入元件具有低檔、空檔和高檔三個(gè)檔位，第一動(dòng)力源和第二動(dòng)力源的輸出端分別連接第一輸入元件和第二輸入元件的輸入端，第一輸入元件和第二輸入元件的輸出端連接傳動(dòng)軸，傳動(dòng)軸通過(guò)減速器連接車輪。
2. 如權(quán)利要求1所述的雙驅(qū)雙控?zé)o級(jí)變速的混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特 征是所述的第一動(dòng)力源包括主電機(jī)，主電機(jī)與第一輸入元件相連； 所述的第二動(dòng)力源包括發(fā)動(dòng)機(jī)和ISG電機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)ISG電機(jī)連接 第二輸入元件；所述的電機(jī)控制器分別連接主電機(jī)和ISG電機(jī)。
3. 如權(quán)利要求2所述的雙驅(qū)雙控?zé)o級(jí)變速的混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特 征是所述的發(fā)動(dòng)機(jī)和ISG電機(jī)成機(jī)械一體化。
4. 如權(quán)利要求2所述的雙驅(qū)雙控?zé)o級(jí)變速的混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特 征是所述的ISG電機(jī)和第二輸入元件之間裝有離合器。
5. 如權(quán)利要求1所述的雙驅(qū)雙控?zé)o級(jí)變速的混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特 征是所述的第一動(dòng)力源包括主電機(jī)和動(dòng)力電池，所述的主電機(jī)與第 一輸入元件相連，電機(jī)控制器與主電機(jī)和動(dòng)力電池相連；所述的第二 動(dòng)力源包括發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)連接第二輸入元件。
6. 如權(quán)利要求5所述的雙驅(qū)雙控?zé)o級(jí)變速的混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征是所述的發(fā)動(dòng)機(jī)和第二輸入元件之間裝有離合器。
7. 如權(quán)利要求1所述的雙驅(qū)雙控?zé)o級(jí)變速的混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征是所述的第一動(dòng)力源和第二動(dòng)力源由動(dòng)力電池和兩個(gè)主電機(jī)構(gòu)成，所述的兩個(gè)主電機(jī)的輸入端和電機(jī)控制器相連，輸出端分別連接第一 輸入元件和第二輸入元件，所述的動(dòng)力電池和電機(jī)控制器相連。
8. 如權(quán)利要求1 7中任意一權(quán)利要求所述的雙驅(qū)雙控?zé)o級(jí)變速的混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征是所述的主電機(jī)與變速箱成機(jī)械一體化。
9. 如權(quán)利要求1 7中任意一權(quán)利要求所述的雙驅(qū)雙控?zé)o級(jí)變速的混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征是所述的電機(jī)控制器成一體化。
全文摘要
本發(fā)明屬于混合動(dòng)力系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種無(wú)級(jí)變速的混合動(dòng)力系統(tǒng)。一種雙驅(qū)雙控?zé)o級(jí)變速的混合動(dòng)力系統(tǒng)，包括第一動(dòng)力源和第二動(dòng)力源，所述的變速箱中包括第一輸入元件和第二輸入元件，每一個(gè)輸入元件具有低檔、空檔和高檔三個(gè)檔位，第一動(dòng)力源和第二動(dòng)力源的輸出端分別連接第一輸入元件和第二輸入元件的輸入端，第一輸入元件和第二輸入元件的輸出端連接傳動(dòng)軸，傳動(dòng)軸通過(guò)減速器連接車輪。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了無(wú)動(dòng)力中斷的多檔動(dòng)力傳遞，該混動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制可靠、布置緊湊、系統(tǒng)成本低，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)、主電機(jī)、ISG電機(jī)的參數(shù)優(yōu)化，配置合理的控制策略提升系統(tǒng)運(yùn)行效率，可顯著降低整車油耗和有害排放，并保持良好的動(dòng)力性與駕駛平順性。
文檔編號(hào)B60K6/20GK101596855SQ200910054490
公開(kāi)日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2009年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月7日
發(fā)明者蘭志波, 杰 姚, 張?jiān)? 慶 顧 申請(qǐng)人:上海汽車集團(tuán)股份有限公司