專利名稱：具有wsk裝置的混合電驅(qū)動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及驅(qū)動系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及車輛混合驅(qū)動系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體是指ー種具有WSK裝置的混合電驅(qū)動系統(tǒng)，尤其適用于城市公交客車。
背景技術(shù)：
WSK裝置是由帶閉鎖離合器的液カ變矩器、滑行單向離合器和換檔離合器組成的“變矩器一換檔離合器裝置”的德文縮寫，發(fā)明于上個世紀(jì)六十年代，其與同步器多檔變速器(4 6檔)可組成液力機械變速器，用于重型貨車、工程車輛和軍用車輛上。在多數(shù)情況下，WSK裝置和變速器組裝在一起作為傳動裝置使用，也可以把WSK裝置和變速器分開布置。
近年來，采用混合電驅(qū)動系統(tǒng)的城市公交客車等重型車輛已越來越多地投入使用。其中，串-并聯(lián)式混合電驅(qū)動系統(tǒng)具有明顯的節(jié)油效果，并易于升級得到可外接充電式混合動カ車型。中國實用新型專利ZL200720006546. 3和中國發(fā)明專利申請CN200910106080. 8公開了兩種串-并聯(lián)式混合電驅(qū)動系統(tǒng)，其包括發(fā)動機、主離合器、驅(qū)動電機、通過皮帶與發(fā)動機曲軸相連接或安裝在發(fā)動機曲軸上的發(fā)電機、電機控制器和蓄電裝置。其工作原理為，車輛由驅(qū)動電機啟動并加速到主離合器接合車速時，主離合器接合，發(fā)動機開始參與驅(qū)動車輛。在上述采用主離合器作為發(fā)動機和驅(qū)動電機之間的動カ耦合裝置的混合電驅(qū)動系統(tǒng)中，存在至少兩方面的問題。首先，在車輛起步加速或者爬坡時，發(fā)動機的動カ對于車輛動カ性無直接的貢獻(xiàn)，所需的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩全部由驅(qū)動電機提供。如果要滿足普通城市里某些路段的陡坡，或者在具有較多陡坡的山地城市里運行，則必須配置輸出轉(zhuǎn)矩高達(dá)2750Nm的驅(qū)動電機，以及具有較大的輸出功率能力的蓄電裝置。其次，在驅(qū)動電機、電機控制器或蓄電裝置之ー出現(xiàn)故障時，車輛將無法起步，顯然也不具備跛足回家功能。車輛在道路上出現(xiàn)故障無法起步時，道路將被堵塞，因此可能引起交通擁堵甚至事故。采用主離合器作為動カ耦合裝置的混合電驅(qū)動系統(tǒng)具有上述明顯的缺陷。因此，還存在著提供ー種混合電驅(qū)動系統(tǒng)的需求，其發(fā)動機能夠參與驅(qū)動車輛起步，具有跛足回家功能，而且節(jié)油效果明顯，特別適用于城市公交客車。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點，提供ー種具有WSK裝置的混合電驅(qū)動系統(tǒng)，其中發(fā)動機能夠參與驅(qū)動車輛起步，具有跛足回家功能，而且節(jié)油效果明顯，特別適用于城市公交客車。本發(fā)明提供ー種具有WSK裝置的混合電驅(qū)動系統(tǒng)，其包括發(fā)動機，其用于提供驅(qū)動車輛的第一動カ源，包含曲軸；驅(qū)動電機，其用于提供驅(qū)動車輛的第二動カ源，包含轉(zhuǎn)子軸；WSK裝置，其用于實現(xiàn)所述發(fā)動機和所述驅(qū)動電機之間的動カ耦合，包含滑行單向離合器、液力變矩器和主離合器；道路條件感知裝置，其用于提供道路坡度信息；混合動カ控制器，其用于根據(jù)所述道路條件感知裝置提供的道路坡度信息控制所述WSK裝置。根據(jù)本發(fā)明的具有WSK裝置的混合電驅(qū)動系統(tǒng)，所述滑行單向離合器布置在所述WSK裝置的輸入端；所述滑行單向離合器與所述液力變矩器的泵輪相連接；所述液力變矩器的泵輪通過所述液力變矩器的閉鎖離合器與所述液力變矩器的渦輪相連接；所述液力變矩器的渦輪與所述主離合器相連接；以及所述主離合器布置在所述WSK裝置的輸出端。根據(jù)本發(fā)明的具有WSK裝置的混合電驅(qū)動系統(tǒng)，所述發(fā)動機的曲軸與所述WSK裝置的輸入端相連接；以及所述WSK裝置的輸出端與所述驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)子軸相連接。根據(jù)本發(fā)明的具有WSK裝置的混合電驅(qū)動系統(tǒng)，其還包括驅(qū)動電機控制器，其用于控制所述驅(qū)動電機；以及蓄電裝置，其用于提供所述驅(qū)動電機所需的電源，所述蓄電裝置
通過所述驅(qū)動電機控制器連接所述驅(qū)動電機。根據(jù)本發(fā)明的具有WSK裝置的混合電驅(qū)動系統(tǒng)，所述道路條件感知裝置為坡度傳感器、GPS、或坡度傳感器和GPS的組合。根據(jù)本發(fā)明的具有WSK裝置的混合電驅(qū)動系統(tǒng)，所述混合動力控制器，其還用于控制所述混合電驅(qū)動系統(tǒng)，分別與所述發(fā)動機的控制裝置、WSK裝置、所述驅(qū)動電機控制器、所述蓄電裝置的控制裝置相連接。根據(jù)本發(fā)明的具有WSK裝置的混合電驅(qū)動系統(tǒng)，當(dāng)所述混合動力控制器根據(jù)所述道路條件感知裝置提供的道路坡度信息判斷出坡度大于設(shè)定的坡度閾值時，則控制所述液力變矩器的閉鎖離合器分離，所述液力變矩器工作在液力傳動工況，所述發(fā)動機參與驅(qū)動車輛起步或爬坡。根據(jù)本發(fā)明的具有WSK裝置的混合電驅(qū)動系統(tǒng)，當(dāng)所述混合動力控制器根據(jù)所述驅(qū)動電機控制器或所述蓄電裝置的控制裝置的診斷信息判斷出所述驅(qū)動電機、所述驅(qū)動電機控制器或所述蓄電裝置處于故障狀態(tài)時，則控制所述液力變矩器的閉鎖離合器分離，所述液力變矩器工作在液力傳動工況，所述發(fā)動機驅(qū)動車輛起步或低速行駛。根據(jù)本發(fā)明的具有WSK裝置的混合電驅(qū)動系統(tǒng)，當(dāng)所述混合電驅(qū)動系統(tǒng)無故障正常行駛時，或者在低于坡度閾值的道路上行駛時，所述混合動力控制器控制所述液力變矩器的閉鎖離合器閉鎖，所述液力變矩器工作在機械傳動工況。根據(jù)本發(fā)明的具有WSK裝置的混合電驅(qū)動系統(tǒng)，當(dāng)車輛倒車行駛時，所述混合動力控制器控制所述WSK裝置的主離合器分離，所述驅(qū)動電機反轉(zhuǎn)，驅(qū)動車輛倒退。因此，根據(jù)本發(fā)明可以得到一種具有WSK裝置的混合電驅(qū)動系統(tǒng)，其中發(fā)動機能夠參與驅(qū)動車輛起步，具有跛足回家功能，節(jié)油效果明顯，特別適用于城市公交客車。


圖I是本發(fā)明的實施例所涉及的混合電驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1發(fā)動機；la曲軸；2WSK裝置；20滑行單向離合器；21液力變矩器；22閉鎖離合器；23渦輪；24泵輪；9驅(qū)動電機；9a轉(zhuǎn)子軸；10驅(qū)動電機控制器；11蓄電裝置；12道路條件感知裝置；13混合動力控制器。
具體實施例方式為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實施例詳細(xì)說明。應(yīng)理解，實施例僅是用于說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明的限制。圖I是本發(fā)明的實施例所涉及的具有WSK裝置的混合電驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。參照圖1，混合電驅(qū)動系統(tǒng)包括發(fā)動機1，其用于提供驅(qū)動車輛的第一動カ源，包含曲軸Ia ;驅(qū)動電機9，其用于提供驅(qū)動車輛的第二動カ源，包含轉(zhuǎn)子軸9a ;WSK裝置2，其用于實現(xiàn)發(fā)動機I和驅(qū)動電機9之間的動カ耦合，包含滑行單向離合器20、液力變矩器21和主離合器25 ;道路條件感知裝置12，其用于提供道路坡度信息；混合動カ控制器13，其用于根據(jù)道路條件感知裝置12提供的道路坡度信息控制WSK裝置2。在WSK裝置2中，滑行單向離合器20布置在WSK裝置2的輸入端，滑行單向離合器20與液力變矩器21的泵輪24相連接，液力變矩器21的泵輪24通過液カ變矩器21的閉鎖離合器22與液力變矩器21的渦輪23相連接，液力變矩器21的渦輪23與主離合器25相連接，主離合器25布置在WSK裝置2的輸出端。發(fā)動機I的曲軸Ia與WSK裝置2的輸入端相連接，WSK裝置2的輸出端與驅(qū)動電 機9的轉(zhuǎn)子軸9a相連接。發(fā)動機I的動カ可以通過WSK裝置2傳遞到驅(qū)動電機9的轉(zhuǎn)子軸上，和驅(qū)動電機9的動カ耦合后共同驅(qū)動車輛。混合電驅(qū)動系統(tǒng)還包括驅(qū)動電機控制器10，其用于控制驅(qū)動電機9。此外，混合電驅(qū)動系統(tǒng)還包括蓄電裝置11，其用于提供驅(qū)動電機9所需的電源。蓄電裝置11通過驅(qū)動電機控制器10連接驅(qū)動電機9。由于液カ變矩器21工作在液カ傳動エ況時的效率比較低，因此，從提高系統(tǒng)效率和節(jié)油效果的角度出發(fā)，其應(yīng)盡可能地工作在機械傳動エ況，只是在某些特殊條件下為了保證系統(tǒng)功能和性能的實現(xiàn)才分離閉鎖離合器22，例如車輛爬陡坡或者系統(tǒng)出現(xiàn)故障吋。因此，設(shè)置了道路條件感知裝置12，其可為坡度傳感器、GPS、或坡度傳感器和GPS的組合。混合動カ控制器13，其還用于控制混合電驅(qū)動系統(tǒng)，分別與發(fā)動機I的控制裝置(未示出)、WSK裝置2、驅(qū)動電機控制器10、蓄電裝置11的控制裝置(未示出)相連接。通過模擬或數(shù)字接ロ，或者CAN通訊接ロ，混合動カ控制器13根據(jù)控制策略軟件對上述各子系統(tǒng)進(jìn)行管理或控制，保證系統(tǒng)各項功能和性能安全可靠地實現(xiàn)。當(dāng)混合動カ控制器13根據(jù)道路條件感知裝置12提供的道路坡度信息判斷出坡度大于設(shè)定的坡度閾值時，則控制液力變矩器21的閉鎖離合器22分離，液力變矩器21工作在液カ傳動エ況，發(fā)動機I參與驅(qū)動車輛起步或爬坡。當(dāng)混合動カ控制器13根據(jù)驅(qū)動電機控制器10或蓄電裝置11的控制裝置的診斷信息判斷出驅(qū)動電機9或其控制器10，或者蓄電裝置11處于故障狀態(tài)時，則控制液カ變矩器21的閉鎖離合器22分離，液力變矩器21工作在液カ傳動エ況，發(fā)動機I驅(qū)動車輛起步或低速行駛。當(dāng)混合電驅(qū)動系統(tǒng)無故障正常行駛時，或者在低于坡度閾值的道路上行駛時，混合動カ控制器13控制液力變矩器21的閉鎖離合器22閉鎖，液力變矩器21工作在機械傳動エ況。因此，系統(tǒng)效率得以提高，即只在必要時，液力變矩器21才工作在液カ傳動エ況下。此外，混合電驅(qū)動系統(tǒng)也只需要匹配較小功率的驅(qū)動電機9和蓄電裝置11，就可以克服在普通城市里運行時會碰到的極少的陡坡，或者在山地城市遇到的較多的陡坡。在普通城市里，節(jié)油效果幾乎不降低。在山地城市里，節(jié)油效果雖然有所降低，但極大地降低了驅(qū)動電機9和蓄電裝置11的工作強度，也使得驅(qū)動電機9的最大輸出轉(zhuǎn)矩達(dá)到2200Nm即可，比2750Nm減少了 1/4，蓄電裝置11的功率需求也減少了 1/4。由于該混合電驅(qū)動系統(tǒng)沒有設(shè)置如常規(guī)變速箱里的倒檔，因此，當(dāng)車輛倒車行駛時，混合動力控制器13控制WSK裝置2的主離合器25分離，驅(qū)動電機9反轉(zhuǎn)，驅(qū)動車輛倒退。在該混合電驅(qū)動系統(tǒng)中，取消了常見的齒輪傳動，因此，也消除了齒輪傳動的噪音，提高了車輛的舒適性。此外，該混合電驅(qū)動系統(tǒng)具有無級變速特性，取消了換擋過程，因此消除了換擋沖擊，尤其適用于載有大量站立乘客的城市公交客車。顯然，也降低了駕駛員的工作強度。如上所述，本發(fā)明實施例的具有WSK裝置的混合電驅(qū)動系統(tǒng)，其中發(fā)動機能夠參與驅(qū)動車輛起步，具有跛足回家功能，節(jié)油效果明顯，特別適用于城市公交客車。 本發(fā)明并不局限于上述實施例，而是覆蓋在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下所進(jìn)行的所有改變和修改。這些改變和修改不應(yīng)被認(rèn)為是脫離了本發(fā)明的精神和范圍，并且所有諸如對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的修改均應(yīng)被包括在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有WSK裝置的混合電驅(qū)動系統(tǒng)，其包括 發(fā)動機，其用于提供驅(qū)動車輛的第一動力源，包含曲軸； 驅(qū)動電機，其用于提供驅(qū)動車輛的第二動力源，包含轉(zhuǎn)子軸； WSK裝置，其用于實現(xiàn)所述發(fā)動機和所述驅(qū)動電機之間的動力耦合，包含滑行單向離合器、液力變矩器和主離合器； 道路條件感知裝置，其用于提供道路坡度信息； 混合動力控制器，其用于根據(jù)所述道路條件感知裝置提供的道路坡度信息控制所述WSK裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有WSK裝置的混合電驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述滑行單向離合器布置在所述WSK裝置的輸入端； 所述滑行單向離合器與所述液力變矩器的泵輪相連接； 所述液力變矩器的泵輪通過所述液力變矩器的閉鎖離合器與所述液力變矩器的渦輪相連接； 所述液力變矩器的渦輪與所述主離合器相連接；以及 所述主離合器布置在所述WSK裝置的輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有WSK裝置的混合電驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動機的曲軸與所述WSK裝置的輸入端相連接；以及 所述WSK裝置的輸出端與所述驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)子軸相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有WSK裝置的混合電驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述的具有WSK裝置的混合電驅(qū)動系統(tǒng)還包括 驅(qū)動電機控制器，其用于控制所述驅(qū)動電機；以及 蓄電裝置，其用于提供所述驅(qū)動電機所需的電源，所述蓄電裝置通過所述驅(qū)動電機控制器連接所述驅(qū)動電機。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有WSK裝置的混合電驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述道路條件感知裝置為坡度傳感器、GPS、或坡度傳感器和GPS的組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有WSK裝置的混合電驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述混合動力控制器，其還用于控制所述混合電驅(qū)動系統(tǒng)，分別與所述發(fā)動機的控制裝置、WSK裝置、所述驅(qū)動電機控制器、所述蓄電裝置的控制裝置相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有WSK裝置的混合電驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述混合動力控制器根據(jù)所述道路條件感知裝置提供的道路坡度信息判斷出坡度大于設(shè)定的坡度閾值時，則控制所述液力變矩器的閉鎖離合器分離，所述液力變矩器工作在液力傳動工況，所述發(fā)動機參與驅(qū)動車輛起步或爬坡。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有WSK裝置的混合電驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述混合動力控制器根據(jù)所述驅(qū)動電機控制器或所述蓄電裝置的控制裝置的診斷信息判斷出所述驅(qū)動電機、所述驅(qū)動電機控制器或所述蓄電裝置處于故障狀態(tài)時，則控制所述液力變矩器的閉鎖離合器分離，所述液力變矩器工作在液力傳動工況，所述發(fā)動機驅(qū)動車輛起步或低速行駛。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有WSK裝置的混合電驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述混合電驅(qū)動系統(tǒng)無故障正常行駛時，或者在低于坡度閾值的道路上行駛時，所述混合動力控制器控制所述液力變矩器的閉鎖離合器閉鎖，所述液力變矩器工作在機械傳動工況。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有WSK裝置的混合電驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)車輛倒車行駛時，所述混合動力控制器控制所述WSK裝置的主離合器分離，所述驅(qū)動電機反轉(zhuǎn)，驅(qū)動車輛倒退。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具有WSK裝置的混合電驅(qū)動系統(tǒng)，其包括發(fā)動機，其用于提供驅(qū)動車輛的第一動力源，包含曲軸；驅(qū)動電機，其用于提供驅(qū)動車輛的第二動力源，包含轉(zhuǎn)子軸；WSK裝置，其用于實現(xiàn)所述發(fā)動機和所述驅(qū)動電機之間的動力耦合，包含滑行單向離合器、液力變矩器和主離合器；道路條件感知裝置，其用于提供道路坡度信息；混合動力控制器，其用于根據(jù)所述道路條件感知裝置提供的道路坡度信息控制所述WSK裝置。所述的混合電驅(qū)動系統(tǒng)，其中發(fā)動機能夠參與驅(qū)動車輛起步，具有跛足回家功能，而且節(jié)油效果明顯，特別適用于城市公交客車。
文檔編號B60K6/26GK102806836SQ20121031285
公開日2012年12月5日 申請日期2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月29日
發(fā)明者夏承鋼, 孫江明, 李川 申請人:上海中科深江電動車輛有限公司