專利名稱：一種混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)保型汽車的動(dòng)力及其控制領(lǐng)域和“自帶傳感器的機(jī)電設(shè)備”及其相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用?！白詭мD(zhuǎn)矩傳感器的機(jī)電設(shè)備”是本人向國(guó)家專利局提出的申請(qǐng)?zhí)枮?01220489310. 0 和 201210357726.1 的專利技術(shù)。
背景技術(shù)：
汽車動(dòng)力一般采用內(nèi)燃機(jī)(或電動(dòng)機(jī)等，這里通稱為“動(dòng)力源”)并通過變速箱驅(qū)動(dòng)車輪。通常，人們將組合在一體的動(dòng)力源和變速箱稱為動(dòng)力單元，也有將動(dòng)力源、變速箱和差速機(jī)構(gòu)組合在一起統(tǒng)稱為動(dòng)力單元。汽車是社會(huì)的能源消耗大戶，更是廢棄物排放的的大戶。隨著人們對(duì)節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境和低碳經(jīng)濟(jì)的意識(shí)日益增強(qiáng)，電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力的汽車受到全社會(huì)的關(guān)注，并稱呼這些廢棄物排放少的汽車稱之為環(huán)保型汽車。因儲(chǔ)電技術(shù)及其裝置、動(dòng)力單元及其控制等方面的技術(shù)尚未達(dá)到理想(尚未達(dá)到使眾多人士比較滿意或可以接受)的程度以及社會(huì)充電裝置的配置遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足等原因，大大地影響了電動(dòng)汽車的普及?；旌蟿?dòng)力汽車具有油耗低、機(jī)動(dòng)性高(不受充電設(shè)施的制約)等優(yōu)點(diǎn)，所以當(dāng)前或今后很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)人們對(duì)混合動(dòng)力汽車的需求會(huì)有長(zhǎng)足地增長(zhǎng)。但是，混合動(dòng)力汽車的內(nèi)燃機(jī)在工作時(shí)其轉(zhuǎn)速和扭矩輸出(即發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率)是根據(jù)路況的需要和司機(jī)的操控的不同而不同的，這樣，內(nèi)燃機(jī)就不可能始終工作在其萬有特性曲線中燃油效率最佳的工作區(qū)域(現(xiàn)在，所有的內(nèi)燃機(jī)車輛均存在這一不足)。因此，內(nèi)燃機(jī)車輛(包括混合動(dòng)力汽車)的燃油效率始終難以達(dá)到人們的理想狀態(tài)。附圖1所示的是某汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的萬有特性曲線圖。從圖中我們可以看出當(dāng)該發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在轉(zhuǎn)速1400 1900(r/min)、扭矩輸出270 325 (N. m)、輸出功率為45 60KW時(shí)，油耗為282(g/KW.h);而輸出扭矩在55 70(N.m)時(shí)油耗為580 (g/KW. h)，超過282 (g/Kff. h)的一倍還多！為此我們將油耗在282 (g/KW. h)的區(qū)域稱之為該發(fā)動(dòng)機(jī)萬有特性曲線中燃油效率最佳的工作區(qū)域。人們迫切希望發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)能夠始終工作在其萬有特性曲線中燃油效率最佳的工作區(qū)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種可以最大限度降低混合動(dòng)力汽車油耗的混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力單元。本發(fā)明所述的一種混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力單元包括一動(dòng)力電機(jī)；一內(nèi)燃機(jī)機(jī)；
—傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)；一差速機(jī)構(gòu)；一控制電路及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)；或其中的一部分。其特征是上述組成中的一臺(tái)或多臺(tái)設(shè)備是采用自帶轉(zhuǎn)矩傳感器的機(jī)電設(shè)備(其本身就是組合的自帶轉(zhuǎn)矩傳感器的機(jī)電設(shè)備)。傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)采用以行星齒輪系統(tǒng)為基礎(chǔ)并以電機(jī)調(diào)控轉(zhuǎn)速的無級(jí)變速機(jī)構(gòu)。動(dòng)力電機(jī)軸或傳動(dòng)裝置的主軸上安置了制動(dòng)裝置。動(dòng)力電機(jī)軸或傳動(dòng)裝置的主軸上安置了雙向止逆裝置?？刂齐娐芳捌鋱?zhí)行機(jī)構(gòu)能夠根據(jù)司機(jī)操控車輛的檔位、制動(dòng)踏板和控速踏板的位置、車載電池的電量、內(nèi)燃機(jī)參與工作與否的情況，以及內(nèi)燃機(jī)、動(dòng)力電機(jī)和調(diào)控電機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)矩參數(shù)(或其中的部分參數(shù))來控制啟動(dòng)或停止內(nèi)燃機(jī)的工作、控制內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速、控制主電機(jī)的輸出功率或向電源反饋的電量、調(diào)節(jié)傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比，從而使動(dòng)力與負(fù)載在運(yùn)行中的實(shí)現(xiàn)最佳匹配，使內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)始終運(yùn)行于該內(nèi)燃機(jī)萬有特性曲線中燃油效率最佳的工作區(qū)域。當(dāng)本動(dòng)力單元僅動(dòng)力電機(jī)輸出動(dòng)力時(shí)，控制電路及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)利用自帶傳感器的動(dòng)力電機(jī)(或傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu))上的傳感器測(cè)得的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)矩信號(hào)來調(diào)控傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比以及調(diào)控電機(jī)的饋電量或輸出功率，以獲得動(dòng)力與負(fù)載在運(yùn)行中的最佳匹配。當(dāng)本動(dòng)力單元的內(nèi)燃機(jī)參與輸出動(dòng)力時(shí)，控制電路及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速的恒定(始終恒定在該內(nèi)燃機(jī)萬有特性曲線中燃油效率最佳工作區(qū)域的轉(zhuǎn)速區(qū)間)，并根據(jù)司機(jī)操控車輛的檔位、制動(dòng)踏板和控速踏板的位置即時(shí)控制行星齒輪系統(tǒng)的調(diào)控電機(jī)以調(diào)節(jié)傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比，使傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)在其輸入轉(zhuǎn)速恒定的情況下保障車輛在行駛中的控速要求。當(dāng)本動(dòng)力單元的內(nèi)燃機(jī)參與輸出動(dòng)力時(shí)，控制電路及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制對(duì)比多個(gè)轉(zhuǎn)矩傳感器獲得的實(shí)時(shí)參數(shù)后，即時(shí)通過調(diào)節(jié)動(dòng)力電機(jī)向車載電池饋電的可控硅的導(dǎo)通角來實(shí)現(xiàn)調(diào)控動(dòng)力電機(jī)向車載電池饋電的電量(暨調(diào)控動(dòng)力電機(jī)產(chǎn)生負(fù)載的大小)或者調(diào)節(jié)動(dòng)力電機(jī)輸出功率(與內(nèi)燃機(jī)疊加的功率)的大小的方式，達(dá)到內(nèi)燃機(jī)輸出扭矩的恒定的目的，以此實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的輸出扭矩始終恒定在其萬有特性曲線中燃油效率最佳工作區(qū)域的扭矩區(qū)間?？刂齐娐芳捌鋱?zhí)行機(jī)構(gòu)通過制動(dòng)調(diào)控電機(jī)、調(diào)控電機(jī)輸出短路、調(diào)節(jié)可控硅的導(dǎo)通角控制調(diào)控電機(jī)向電源饋電的量的方式節(jié)調(diào)控電機(jī)的阻力轉(zhuǎn)矩(或其中的部分方式)來調(diào)節(jié)傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比；還可以通過調(diào)控電機(jī)輸出功率、增加輔助動(dòng)力的方式實(shí)現(xiàn)減小傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比而提高車速的目的。在以行星齒輪系統(tǒng)為基礎(chǔ)并以電機(jī)調(diào)控的無級(jí)變速機(jī)構(gòu)中，其調(diào)控電機(jī)也采用自帶轉(zhuǎn)矩傳感器的電機(jī)。本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明應(yīng)用自帶傳感器的機(jī)電設(shè)備和以行星齒輪系統(tǒng)為基礎(chǔ)并以電機(jī)調(diào)控轉(zhuǎn)速的無級(jí)變速機(jī)構(gòu)，通過控制電路及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)利用各傳動(dòng)段上的傳感器測(cè)得的實(shí)時(shí)的轉(zhuǎn)矩信號(hào)，經(jīng)過對(duì)比后的結(jié)果來即時(shí)調(diào)控傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比、動(dòng)力電機(jī)的輸出功率或者動(dòng)力電機(jī)向電源反饋的電量(產(chǎn)生的負(fù)載)來恒定內(nèi)燃機(jī)的負(fù)載扭矩，并恒定內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速，以實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的輸出扭矩始終恒定在其萬有特性曲線中燃油效率最佳工作區(qū)域的目的。并獲得動(dòng)力與負(fù)載在運(yùn)行中的最佳匹配，可以最大限度地利用車載電池的能量、降低混合動(dòng)力汽車的油耗。而應(yīng)用“自帶轉(zhuǎn)矩傳感器的機(jī)電設(shè)備”和以行星齒輪系統(tǒng)為基礎(chǔ)并以電機(jī)調(diào)控轉(zhuǎn)速的無級(jí)變速機(jī)構(gòu)的技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)有利于混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力單元的集成化和智能化，有利于混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力單元減小設(shè)備體積、有利于降低設(shè)備的制造成本和重量，有利于充分利用車載能源(燃油和電池電量)并減少機(jī)械或電器部件發(fā)熱的目的。


圖1是某汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的萬有特性曲線2是本發(fā)明應(yīng)用的純電動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力的示意及其控制電原理3是本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)于電動(dòng)機(jī)串聯(lián)的示意及其控制電原理中Tta (N. m)是扭矩N(r/min)是轉(zhuǎn)速Pme (kpa)是壓強(qiáng)E是混合動(dòng)力汽車的車載動(dòng)力電源K是車輛的動(dòng)力電源的總開關(guān)M是車輛的檔位(自動(dòng)檔)控制器T是車輛的控速踏板(油門踏板)Z是車輛的制動(dòng)踏板(剎車踏板)I是自帶轉(zhuǎn)矩傳感器的動(dòng)力電機(jī)1-D是動(dòng)力電機(jī)1-1是動(dòng)力電機(jī)與傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)矩傳感器1-2是雙向防逆轉(zhuǎn)裝置1-3是制動(dòng)器1-4是動(dòng)力電機(jī)與傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)之間的彈性傳動(dòng)付或離合器1-5是內(nèi)燃機(jī)與動(dòng)力電機(jī)之間的轉(zhuǎn)矩傳感器1-6是內(nèi)燃機(jī)與動(dòng)力電機(jī)之間的離合器(帶彈性傳動(dòng)付的離合器)2是傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)Cl是第一級(jí)行星齒輪組C2是第二級(jí)行星齒輪組2-L1是自動(dòng)變速第一級(jí)行星齒輪齒盤的制動(dòng)器(或離合器)2-L2是自動(dòng)變速第二級(jí)行星齒輪齒盤的制動(dòng)器(或離合器)2-D是調(diào)控電機(jī)2-D-1是調(diào)控電機(jī)的轉(zhuǎn)矩傳感器2-D-2是調(diào)控電機(jī)的止逆裝置
2-D-3是調(diào)控電機(jī)的制動(dòng)器2-D-4是調(diào)控電機(jī)的減速機(jī)構(gòu)3是差速機(jī)構(gòu)4是控制電路及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其中:①是電源線負(fù)極連接點(diǎn)②是電源線正極連接點(diǎn)③是調(diào)控電機(jī)輸出電量的電源連接點(diǎn)之一④是調(diào)控電機(jī)輸出電量的電源連接點(diǎn)之一⑤是可控硅4-T控制線連接點(diǎn)⑥是開關(guān)4-K的控制線連接點(diǎn)⑦是繼電器4-J的控制線連接點(diǎn)⑧是調(diào)控電機(jī)制動(dòng)器2-D-3的控制線連接點(diǎn)⑨是調(diào)控電機(jī)止逆裝置2-D-2的控制線連接點(diǎn)⑩是調(diào)控電機(jī)轉(zhuǎn)矩傳感器2-D-1的信號(hào)線連接點(diǎn) 是混合動(dòng)力 汽車自動(dòng)檔位M的信號(hào)線的連接點(diǎn) 是混合動(dòng)力汽車控速踏板(油門踏板T)信號(hào)線的連接點(diǎn) 是混合動(dòng)力汽車制動(dòng)踏板(剎車踏板Z)信號(hào)線的連接點(diǎn) 是動(dòng)力電機(jī)電力輸入輸出線連接點(diǎn)之一⑩是動(dòng)力電機(jī)電力輸入輸出線連接點(diǎn)之一 是動(dòng)力電機(jī)與傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)矩傳感器1-1的信號(hào)線連接點(diǎn) 是動(dòng)力電機(jī)軸順轉(zhuǎn)(前進(jìn))的止逆裝置1-2的控制線連接點(diǎn) 是動(dòng)力電機(jī)軸反轉(zhuǎn)(后退)的止逆裝置1-2的控制線連接點(diǎn) 是動(dòng)力電機(jī)軸的制動(dòng)裝置1-3的控制線連接點(diǎn) 是動(dòng)力電機(jī)與傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)之間的離合器1-4的控制線連接點(diǎn) 是內(nèi)燃機(jī)與動(dòng)力電機(jī)之間的轉(zhuǎn)矩傳感器1-5的信號(hào)線連接點(diǎn)(§)是調(diào)節(jié)動(dòng)力電機(jī)的阻力轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的可控硅T-5的控制線連接點(diǎn) )是內(nèi)燃機(jī)與動(dòng)力電機(jī)之間的離合器1-6的控制線連接點(diǎn)@是內(nèi)燃機(jī)5油門的控制線連接點(diǎn)4-B是調(diào)控電機(jī)輸出電力(饋電)的升壓變壓器4-J是調(diào)控電機(jī)輸出大的阻力轉(zhuǎn)矩的短路開關(guān)4-K是轉(zhuǎn)換調(diào)控電機(jī)輸出或輸入的轉(zhuǎn)換開關(guān)4-T是調(diào)節(jié)調(diào)控電機(jī)的阻力轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的可控硅(通過調(diào)控導(dǎo)通角控制向電源反饋能量的量來調(diào)控阻力轉(zhuǎn)矩)4-Z是調(diào)控電機(jī)饋電的整流電路B-2是動(dòng)力電機(jī)輸出電量的升壓變壓器K-2是轉(zhuǎn)換內(nèi)燃機(jī)工作模式的聯(lián)動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)T-2是調(diào)節(jié)動(dòng)力電機(jī)的阻力轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的可控硅(通過調(diào)控導(dǎo)通角控制向電源反饋能量的量來調(diào)控)Z-2是動(dòng)力電機(jī)輸出電量的整流電路
5是內(nèi)燃機(jī)
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述鑒于混合動(dòng)力汽車可以工作在兩種完全不同的模式下，所以，在描述實(shí)施例時(shí)分“混合動(dòng)力汽車以純電動(dòng)模式運(yùn)行”和“內(nèi)燃機(jī)參與工作的模式”兩種狀況來描述。一、當(dāng)混合動(dòng)力汽車以純電動(dòng)模式運(yùn)行(內(nèi)燃機(jī)不參與工作)時(shí)，參照?qǐng)D2模式(注圖2所示的是本人向國(guó)家專利局提出的申請(qǐng)?zhí)枮?01210430741. 4和201220571446. 6的《一種電動(dòng)車動(dòng)力單兀》的技術(shù)，也是本發(fā)明的一部分。在本發(fā)明作純電動(dòng)輸出模式時(shí)，其裝置于控制方法與《一種電動(dòng)車動(dòng)力單元》的技術(shù)要點(diǎn)是相同的)。也就是本發(fā)明的動(dòng)力電機(jī)1-D主軸通過彈性傳動(dòng)付1-4與傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)的主軸連接，彈性傳動(dòng)付1-4采用彈性傳動(dòng)付結(jié)構(gòu)，作為轉(zhuǎn)矩傳感器的機(jī)械部分，通過傳感器1-1可以獲取動(dòng)力電機(jī)向傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)主軸傳遞的扭矩和轉(zhuǎn)速信號(hào)；同樣，傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)4的調(diào)控電機(jī)2-D通過齒輪連接傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)中的行星齒輪Cl的齒圈，該連接齒輪采用共軸彈性傳動(dòng)付連接在調(diào)控電機(jī)的軸上，該彈性傳動(dòng)付也作為調(diào)控電機(jī)軸扭矩和轉(zhuǎn)速傳感器2-D-1的機(jī)械部分，傳感器2-D-1因此可以獲得調(diào)控電機(jī)軸的扭矩和轉(zhuǎn)速信號(hào)。應(yīng)用上述傳感器采集的信號(hào)可以通過控制電路及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)4的分析對(duì)比后，來控制動(dòng)力電機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出功率、調(diào)控電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速和功率、調(diào)控電機(jī)的阻力扭矩、調(diào)控電機(jī)向電池反饋的電
且雄里寺。本發(fā)明圖2的實(shí)施例中的傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)配置了兩組行星齒輪并由電機(jī)調(diào)控的自動(dòng)無級(jí)變速的調(diào)控示例。本實(shí)施例設(shè)定第一級(jí)行星齒輪組Cl的齒盤靜止(第二級(jí)行星齒輪C2齒盤運(yùn)動(dòng))時(shí)的傳動(dòng)比小于Cl齒盤運(yùn)動(dòng)(第二級(jí)行星齒輪C2齒盤靜止)時(shí)的傳動(dòng)比。Cl的齒盤的外徑制有齒輪并與調(diào)控電機(jī)2-D軸上的齒輪嚙合，并通過調(diào)控電機(jī)控制Cl齒盤的轉(zhuǎn)速(替代了圖1中的2-L1并取消了 2-L2)。調(diào)控電機(jī)的轉(zhuǎn)速由控制電路及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)4控制。這樣，可以實(shí)現(xiàn)的控制效果為1、當(dāng)電動(dòng)車檔位定位器M在停止檔位時(shí)，動(dòng)力電機(jī)軸上的制動(dòng)器1-3處于制動(dòng)狀態(tài)，雙向止逆裝置1-2均處于工作狀態(tài)，調(diào)控電機(jī)2-D上的制動(dòng)器2-D-3也處于制動(dòng)狀態(tài)，車輛驅(qū)動(dòng)軸靜止。2、當(dāng)電動(dòng)車檔位定位器M在前進(jìn)檔位時(shí)，動(dòng)力電機(jī)軸上1-2中的正轉(zhuǎn)止逆裝置工作，動(dòng)力電機(jī)軸上的制動(dòng)器1-3松開，在司機(jī)踩下控速踏板時(shí)動(dòng)力電機(jī)正轉(zhuǎn)①車輛啟動(dòng)時(shí)需要大傳動(dòng)比。這時(shí)，調(diào)控電機(jī)2-D軸上的制動(dòng)器2-D-3和短路開關(guān)4-J均不工作(調(diào)控電機(jī)軸自由反轉(zhuǎn))，且調(diào)節(jié)可控硅4-T的導(dǎo)通角為零，而Cl的齒盤自由轉(zhuǎn)動(dòng)，變速器的傳動(dòng)比最大。②當(dāng)電動(dòng)車啟動(dòng)并達(dá)到一定的速度后，由轉(zhuǎn)矩傳感器1-1獲得的數(shù)據(jù)表明傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)2可以減小傳動(dòng)比(增加車速)，且司機(jī)通過控速踏板T表示有意加速，則首先調(diào)節(jié)可控硅4-T的導(dǎo)通角利用升壓變壓器4-B (有時(shí)變壓器可省略)、整流電路4-Z控制調(diào)控電機(jī)反向做功的量來調(diào)節(jié)調(diào)控電機(jī)的阻力轉(zhuǎn)矩和調(diào)控電機(jī)軸的反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速；其次，在4-T的導(dǎo)通角全部打開后仍然需要繼續(xù)提高車速，則通過短路開關(guān)4-J的工作加大阻力轉(zhuǎn)矩以繼續(xù)減小傳動(dòng)比；最終，需要達(dá)到最小傳動(dòng)比(最高車速)時(shí)，調(diào)控電機(jī)軸上的制動(dòng)器2-D-3工作，調(diào)控電機(jī)軸靜止不轉(zhuǎn)，Cl齒盤轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速為零，變速器傳動(dòng)比最小(二檔效果)，可以達(dá)到最大車速。調(diào)控電機(jī)反向做功時(shí)向電源反饋電量，這比其它形成阻力轉(zhuǎn)矩的方式更節(jié)省能源同時(shí)還減少了部件的發(fā)熱。③當(dāng)電動(dòng)車在達(dá)到二檔傳動(dòng)比時(shí)，若動(dòng)力有余(通過動(dòng)力電機(jī)I上的轉(zhuǎn)矩傳感器1-1的信號(hào)得知)且司機(jī)有意操控車輛繼續(xù)加速，則調(diào)控電機(jī)軸上的止逆裝置2-D-2先工作隨后制動(dòng)器2-D-3停止工作，之后控制電路及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)4控制4-K工作并執(zhí)行向調(diào)控電機(jī)輸送電力使調(diào)控電機(jī)軸由靜止起逐步正向轉(zhuǎn)動(dòng)的指令，而使Cl轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)一步減小傳動(dòng)比，車速提高。這時(shí)的車輛動(dòng)力的輸出功率為動(dòng)力電機(jī)功率于調(diào)控電機(jī)功率之和。④按以上步驟反向操作時(shí)，變速器逐步加大傳動(dòng)比，車輛逐步減速。3、當(dāng)電動(dòng)車檔位定位器M在后退檔位時(shí)，動(dòng)力電機(jī)軸上1-2中的反轉(zhuǎn)止逆裝置工作，動(dòng)力電機(jī)軸上的制動(dòng)器1-3松開，在司機(jī)踩下控速踏板時(shí)動(dòng)力電機(jī)反轉(zhuǎn)①車輛啟動(dòng)時(shí)需要大傳動(dòng)比。這時(shí)，調(diào)控電機(jī)2-D軸上的制動(dòng)器2-D-3和短路開關(guān)4-J均不工作(調(diào)控電機(jī)軸自由反轉(zhuǎn))，且調(diào)節(jié)可控硅4-T的導(dǎo)通角為零，而Cl的齒盤靜止，變速器的傳動(dòng)比最大。②當(dāng)電動(dòng)車啟動(dòng)后并達(dá)到一定的速度后，一般也不建議倒檔時(shí)繼續(xù)加速。所以控制電路及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)4可以不再輸出其它控制信號(hào)。4、當(dāng)電動(dòng)車檔位定位器M在空檔檔位時(shí)，動(dòng)力電機(jī)軸上的制動(dòng)器1-3松開，動(dòng)力電機(jī)軸上的雙向止逆裝置1-2均不工作5、當(dāng)司機(jī)踩下制動(dòng)踏板Z時(shí)，動(dòng)力電機(jī)首先向電源反饋電量讓電機(jī)形成阻力轉(zhuǎn)矩使車輛減速，當(dāng)司機(jī)踩下制動(dòng)踏板有一定深度時(shí)，動(dòng)力電機(jī)通過輸出端短路來加大阻力轉(zhuǎn)矩同時(shí)機(jī)械制動(dòng)機(jī)構(gòu)工作，使車輛快速停止。6、注意事項(xiàng)必須在車輛停穩(wěn)后才能變換檔位(前進(jìn)檔或后退檔向空檔變換時(shí)除外)。二、當(dāng)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)參與工作時(shí)，參照?qǐng)D3模式圖3所示的實(shí)施例中，當(dāng)聯(lián)動(dòng)開關(guān)K-2閉合時(shí)，內(nèi)燃機(jī)參與工作。此時(shí)，內(nèi)燃機(jī)5通過離合器1-6與動(dòng)力電機(jī)主軸連接。離合器1-6米用彈性傳動(dòng)付結(jié)構(gòu),作為轉(zhuǎn)矩傳感器1-5的機(jī)械部分，通過傳感器1-5可以獲取內(nèi)燃機(jī)向動(dòng)力電機(jī)主軸傳遞的扭矩和轉(zhuǎn)速信號(hào)；動(dòng)力電機(jī)1-D主軸通過離合器或彈性傳動(dòng)付1-4與傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)的主軸連接，離合器或彈性傳動(dòng)付1-4采用彈性傳動(dòng)付結(jié)構(gòu)，作為轉(zhuǎn)矩傳感器的機(jī)械部分，通過傳感器1-1可以獲取動(dòng)力電機(jī)向傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)主軸傳遞的扭矩和轉(zhuǎn)速信號(hào)；同樣，傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)4的調(diào)控電機(jī)2-D通過齒輪連接傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)中的行星齒輪Cl的齒圈，該連接齒輪采用共軸彈性傳動(dòng)付連接在調(diào)控電機(jī)的軸上，該彈性傳動(dòng)付也作為調(diào)控電機(jī)軸扭矩和轉(zhuǎn)速傳感器2-D-1的機(jī)械部分，傳感器2-D-1因此可以獲得調(diào)控電機(jī)軸的扭矩和轉(zhuǎn)速信號(hào)。應(yīng)用上述傳感器采集的信號(hào)可以通過控制電路及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)4的分析對(duì)比后來控制內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出功率、動(dòng)力電機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出功率、動(dòng)力電機(jī)向動(dòng)力電池反饋的電量、調(diào)控電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速和功率、調(diào)控電機(jī)的阻力扭矩、調(diào)控電機(jī)向電池反饋的電量等。設(shè)定車輛倒車時(shí)只用動(dòng)力電機(jī)驅(qū)動(dòng)(內(nèi)燃機(jī)不工作，只在純電動(dòng)的狀態(tài)下工作)。1、當(dāng)車輛不工作時(shí)(即車輛不使用時(shí))，若車載動(dòng)力電池在即將使用前電力不足需要充電，可閉合聯(lián)動(dòng)開關(guān)K-2，并啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)。此時(shí)，車輛檔位控制器M置于停車止鎖擋位、離合器1-4處于離開(動(dòng)力電機(jī)1-D的軸與傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)4的主軸脫離)、離合器1-6合攏(內(nèi)燃機(jī)軸與動(dòng)力電機(jī)軸聯(lián)動(dòng)，內(nèi)燃機(jī)帶動(dòng)電力電機(jī)做功并向車載電池輸送電量)、制動(dòng)器1-3處于制動(dòng)狀態(tài)、雙向離合器處于雙向鎖止?fàn)顟B(tài)(車輛不能移動(dòng))，車輛通過本發(fā)明的控制電路及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)4自動(dòng)控制內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速和調(diào)節(jié)動(dòng)力電機(jī)向車載電池饋電量的可控硅T-2的導(dǎo)通角(以控制動(dòng)電機(jī)向車載電池饋電的量)，使內(nèi)燃機(jī)始終運(yùn)行于該內(nèi)燃機(jī)的萬有特性曲線中燃油效率最佳的工作區(qū)域。(注若1-4非離合器，而僅僅是一個(gè)彈性傳動(dòng)付時(shí)制動(dòng)器1-3處于非制動(dòng)狀態(tài)、雙向離合器處于反轉(zhuǎn)鎖止正傳非鎖止?fàn)顟B(tài)，車輛的手閘制動(dòng)，調(diào)節(jié)調(diào)控電機(jī)的阻力轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的可控硅4-T的導(dǎo)通角為零，調(diào)控電機(jī)的阻力轉(zhuǎn)矩接近于零、傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)4中行星齒輪C2的齒盤自由轉(zhuǎn)動(dòng)，C2的行星盤靜止，車輛靜止。)2、當(dāng)車輛需要在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行的狀態(tài)下啟動(dòng)并向前行駛，司機(jī)踩下制動(dòng)踏板Z后，將擋位控制器置于前進(jìn)檔，這時(shí)制動(dòng)器1-3處于非制動(dòng)狀態(tài)、雙向離合器處于反轉(zhuǎn)鎖止正傳非鎖止?fàn)顟B(tài)(車輛可以前進(jìn)而不能倒退)、離合器1-4處于合攏(動(dòng)力電機(jī)1-D的軸與傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)4的主軸聯(lián)接)、調(diào)節(jié)調(diào)控電機(jī)的阻力轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的可控硅4-T的導(dǎo)通角為零(調(diào)控電機(jī)的阻力轉(zhuǎn)矩接近于零)、傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)4中行星齒輪C2的齒盤自由轉(zhuǎn)動(dòng)(C2的行星盤靜止)。當(dāng)司機(jī)放松制動(dòng)踏板Z后，4-T的導(dǎo)通角不為零、車輛緩慢啟動(dòng)前進(jìn)；當(dāng)司機(jī)加大“油門”踏板(控速踏板)T時(shí)，4-T的導(dǎo)通角逐漸增加(調(diào)控電機(jī)的阻力轉(zhuǎn)矩逐漸增加，傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)4的傳動(dòng)比逐漸減小)，車輛前進(jìn)的速度逐漸增加，T-2的導(dǎo)通角逐漸減小(動(dòng)力電機(jī)的饋電功率逐漸下降)；當(dāng)車輛在上陡坡或高速行駛風(fēng)阻巨大等引起內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力不足而需要?jiǎng)恿﹄姍C(jī)疊加輸出動(dòng)力時(shí)，控制電路及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)4自動(dòng)控制T-2的導(dǎo)通角為零且向動(dòng)力電機(jī)輸送電能使動(dòng)力電機(jī)輸出動(dòng)力與內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力疊加，甚至在車輛高速行駛時(shí)調(diào)控電機(jī)也可以疊加動(dòng)力(微量)。總之，在車輛向前正常行駛時(shí)，無論車輛加、減速，上坡或下坡，車輛通過本發(fā)明的控制電路及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)4自動(dòng)控制可控硅T-2的導(dǎo)通角和可控硅4-T的導(dǎo)通角同時(shí)調(diào)節(jié)動(dòng)電機(jī)向車載電池饋電的量和調(diào)控電機(jī)的阻力轉(zhuǎn)矩，并控制內(nèi)燃機(jī)和動(dòng)力電機(jī)的轉(zhuǎn)速基本恒定，以使燃機(jī)始終運(yùn)行于該內(nèi)燃機(jī)的萬有特性曲線中燃油效率最佳的工作區(qū)域。3、當(dāng)混合動(dòng)力汽車以純電動(dòng)方式向前行駛中檢測(cè)到車載動(dòng)力電池電量不足時(shí)，車輛通過本發(fā)明的控制電路及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)4自動(dòng)啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)工作(此時(shí)離合器1-4已經(jīng)處于合攏狀態(tài))。內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)的控制方式與第2點(diǎn)相同。4、車輛倒車時(shí)，在純電動(dòng)的狀態(tài)下工作(自動(dòng)停止內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行)。小結(jié)要實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)(發(fā)動(dòng)機(jī))在運(yùn)行時(shí)能夠始終工作在其萬有特性曲線中燃油效率最佳的工作區(qū)域應(yīng)該滿足兩個(gè)充分條件一是內(nèi)燃機(jī)恒速運(yùn)轉(zhuǎn)不影響負(fù)載的工作。結(jié)合到汽車上就是動(dòng)力輸出的恒定轉(zhuǎn)速不影響汽車的起步、停止、上坡、下坡、變速運(yùn)動(dòng)、均速運(yùn)動(dòng)等運(yùn)行狀態(tài)，這需要一個(gè)合適的傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)。二是負(fù)載的扭矩恒定。也就是說當(dāng)負(fù)載(車輛)需要的動(dòng)力小于內(nèi)燃機(jī)在其萬有特性曲線中燃油效率最佳的工作區(qū)域的功率時(shí)，必須有可調(diào)節(jié)的負(fù)載能夠加入；當(dāng)負(fù)載(車輛)需要的動(dòng)力大于內(nèi)燃機(jī)在其萬有特性曲線中燃油效率最佳的工作區(qū)域的功率時(shí)，必須有可調(diào)節(jié)的動(dòng)力能夠加入。轉(zhuǎn)速恒定(內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速始終恒定在該內(nèi)燃機(jī)萬有特性曲線中燃油效率最佳工作區(qū)域的轉(zhuǎn)速區(qū)間)和負(fù)載扭矩恒定(內(nèi)燃機(jī)輸出扭矩始終恒定在其萬有特性曲線中燃油效率最佳工作區(qū)域的扭矩區(qū)間)，也就決定了輸出功率的恒定(輸出功率始就能終恒定在其萬有特性曲線中燃油效率最佳工作區(qū)域的功率區(qū)間)。而要實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)(發(fā)動(dòng)機(jī))在運(yùn)行時(shí)能夠始終工作在其萬有特性曲線中燃油效率最佳的工作區(qū)域還有一個(gè)必要條件，就是要有一套占用空間較小的動(dòng)力信號(hào)(轉(zhuǎn)速、扭矩等)的獲取裝置和一個(gè)完善的控制、執(zhí)行系統(tǒng)。本發(fā)明通過以下方式滿足了上述充要條件一、應(yīng)用以行星齒輪系統(tǒng)為基礎(chǔ)并以電機(jī)調(diào)控轉(zhuǎn)速的無級(jí)變速機(jī)構(gòu)，通過對(duì)該機(jī)構(gòu)的控制滿足上述第一個(gè)充分條件。二、應(yīng)用對(duì)動(dòng)力電機(jī)的控制，能夠自如地向電池饋電來增加內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷或輸出動(dòng)力與內(nèi)燃機(jī)一起向負(fù)載疊加動(dòng)力的方式滿足上述第二個(gè)充分條件。三、應(yīng)用自帶轉(zhuǎn)矩傳感器的機(jī)電設(shè)備中占用空間極小的的傳感器理想地獲取所需的動(dòng)力信號(hào)；并結(jié)合控制電路及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作來滿足上述必要條件。從而實(shí)現(xiàn)了控制內(nèi)燃機(jī)在工作時(shí)始終運(yùn)行于該內(nèi)燃機(jī)萬有特性曲線中燃油效率最佳的工作區(qū)域的目的。以上僅為本發(fā)明的示例，不局限于此。
權(quán)利要求
1.一種混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力單元包含一動(dòng)力電機(jī)、一內(nèi)燃機(jī)(發(fā)動(dòng)機(jī))、一傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)、一差速機(jī)構(gòu)、一控制電路及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)，或其中的一部分，其特征在于:其中的一臺(tái)或多臺(tái)設(shè)備是采用自帶轉(zhuǎn)矩傳感器的機(jī)電設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力單元，特征是:其傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)采用以行星齒輪系統(tǒng)為基礎(chǔ)并以電機(jī)調(diào)控轉(zhuǎn)速的無級(jí)變速機(jī)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力單元，其特征是:動(dòng)力電機(jī)軸或傳動(dòng)裝置的主軸上安置了制動(dòng)裝置和雙向止逆裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力單元，其特征是:其控制電路及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠根據(jù)司機(jī)操控車輛的檔位、制動(dòng)踏板和控速踏板的位置、車載電池的電量、內(nèi)燃機(jī)參與工作與否的情況，以及內(nèi)燃機(jī)、動(dòng)力電機(jī)和調(diào)控電機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)矩參數(shù)(或其中的部分參數(shù))來控制:啟動(dòng)或停止內(nèi)燃機(jī)的工作、控制內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速、控制主電機(jī)的輸出功率或向電源反饋的電量、調(diào)節(jié)傳動(dòng) 和變速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比，從而使動(dòng)力與負(fù)載在運(yùn)行中的實(shí)現(xiàn)最佳匹配，使內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)始終運(yùn)行于該內(nèi)燃機(jī)萬有特性曲線中燃油效率最佳的工作區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力單元，其特征是:當(dāng)動(dòng)力單元僅有動(dòng)力電機(jī)輸出動(dòng)力時(shí)，控制電路及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)利用自帶傳感器的動(dòng)力電機(jī)(或傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu))上的傳感器測(cè)得的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)矩信號(hào)來調(diào)控傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比以及調(diào)控電機(jī)的饋電量或輸出功率，以獲得動(dòng)力與負(fù)載在運(yùn)行中的最佳匹配。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力單元，其特征是:當(dāng)動(dòng)力單元的內(nèi)燃機(jī)參與輸出動(dòng)力時(shí)，控制電路及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速的恒定(始終恒定在該內(nèi)燃機(jī)萬有特性曲線中燃油效率最佳工作區(qū)域的轉(zhuǎn)速區(qū)間)，并根據(jù)司機(jī)操控車輛的檔位、制動(dòng)踏板和控速踏板的位置即時(shí)控制行星齒輪系統(tǒng)的調(diào)控電機(jī)以調(diào)節(jié)傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)t匕，使傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)在其輸入轉(zhuǎn)速恒定的情況下保障車輛在行駛中的控速要求。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力單元，其特征是:當(dāng)動(dòng)力單元的內(nèi)燃機(jī)參與輸出動(dòng)力時(shí)，控制電路及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制對(duì)比多個(gè)轉(zhuǎn)矩傳感器獲得的實(shí)時(shí)參數(shù)后，即時(shí)通過調(diào)節(jié)動(dòng)力電機(jī)向車載電池饋電的可控硅的導(dǎo)通角來實(shí)現(xiàn)調(diào)控動(dòng)力電機(jī)向車載電池饋電的電量(暨調(diào)控動(dòng)力電機(jī)產(chǎn)生負(fù)載的大小)或者調(diào)節(jié)動(dòng)力電機(jī)輸出功率(與內(nèi)燃機(jī)疊加的功率)的大小的方式，達(dá)到內(nèi)燃機(jī)輸出扭矩的恒定的目的，以此實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的輸出扭矩始終恒定在其萬有特性曲線中燃油效率最佳工作區(qū)域的扭矩區(qū)間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制電路及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征是:通過制動(dòng)調(diào)控電機(jī)、調(diào)控電機(jī)輸出短路、調(diào)節(jié)可控硅的導(dǎo)通角控制調(diào)控電機(jī)向電源饋電的量的方式節(jié)調(diào)控電機(jī)的阻力轉(zhuǎn)矩(或其中的部分方式)來調(diào)節(jié)傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比；還可以通過調(diào)控電機(jī)輸出功率、增加輔助動(dòng)力的方式實(shí)現(xiàn)減小傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比而提高車速的目的。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的以行星齒輪系統(tǒng)為基礎(chǔ)并以電機(jī)調(diào)控的無級(jí)變速機(jī)構(gòu)，其特征是:其調(diào)控電機(jī)也采用自帶轉(zhuǎn)矩傳感器的電機(jī)。
全文摘要
一種混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力單元。本發(fā)明應(yīng)用自帶傳感器的機(jī)電設(shè)備和以行星齒輪系統(tǒng)為基礎(chǔ)并以電機(jī)調(diào)控轉(zhuǎn)速的無級(jí)變速機(jī)構(gòu)，通過控制電路及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)利用各傳動(dòng)段上的傳感器測(cè)得的實(shí)時(shí)的轉(zhuǎn)矩信號(hào)，經(jīng)過對(duì)比后的結(jié)果來即時(shí)調(diào)控傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比、動(dòng)力電機(jī)的輸出功率或者動(dòng)力電機(jī)向電源反饋的電量(產(chǎn)生的負(fù)載)來恒定內(nèi)燃機(jī)的負(fù)載扭矩，并恒定內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速，以實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的輸出扭矩始終恒定在其萬有特性曲線中燃油效率最佳工作區(qū)域的目的。并獲得動(dòng)力與負(fù)載在運(yùn)行中的最佳匹配，可以最大限度地利用車載電池的能量、降低混合動(dòng)力汽車的油耗。
文檔編號(hào)B60K6/365GK103072573SQ20131004124
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月28日
發(fā)明者王建鈞 申請(qǐng)人:王建鈞