四模无级变速混联式混合动力驱动系统技术方案

一种汽车混合驱动技术领域的四模无级变速混联式混合动力驱动系统，包括：发动机、离合器、两组电机及其对应传动链、动力传递切换装置、行星齿轮差速装置、减速差速装置、储能装置和电机控制装置。本发明专利技术具有更好的与现有车辆的技术继承性以及整车动力性、燃油经济性和低排放的特点，具有四模驱动、无级变速和混联系统功能，解决了现有同类技术驱动力不足、坡道起步能力不足、系统体积大和成本高、无法实现对发动机无级调速以及因机电部件制造困难而难于批量产业化的问题，实现了高性能、低开发成本、低系统成本、易于规模产业化实现的有机结合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种汽车混合驱动
的装置，具体是一种四模无级变速混 联式混合动力驱动系统。
技术介绍
汽车混联式混合动力系统，集成串联混合动力系统和并联混合动力系统优点、克 服了各自的缺点，适用于所有路况，并有极大的性能优势。但现有的混联式混合动力系 统，如最具代表性的日本丰田汽车公司的THS (丰田混合动力系统)混合动力系统及其 THS2(第二代丰田混合动力系统)混合动力系统、通用汽车公司的EP (电动并联)混合动力 系统及其AHS2(第二代先进混合动力系统)系统，动力合成机构结构复杂、制造成本高。经对现有技术的文献检索发现，中国专利文献号CN201021118Y，公告日为 2008. 02. 13，为混联式混合动力汽车，该技术主要包括发动机，该发动机通过一 离合器与一电动机机械连接，该电动机再与一驱动桥机械连接，另，所述的发动机又与一发 电机机械连接，该发动机则通过发电控制器与蓄电池组电气连接，此外，所述的电动机还通 过一驱动控制器与所述的蓄电池组电气连接”。其不足之处是要求电动机转矩大，电动机 体积大、重量大，也使系统成本高，否则整车低速动力性不佳，如果采用大减速比的驱动桥 解决该问题，整车最高车速又将收到限制，发电机未被用于驱动，电驱动效率难于最优化， 在车辆行驶过程中，不能实现对发动机的调速优化控制，系统能量效率难于进一步提高。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提供一种四模无级变速混联式混合动力 驱动系统，具有更好的与现有车辆的技术继承性以及整车动力性、燃油经济性和低排放的 特点，具有混联系统功能和无级变速功能，解决现有同类技术驱动力不足、坡道起步能力不 足、系统体积大和成本高、无法实现对发动机无级调速以及因机电部件制造困难而难于批 量产业化的问题，实现了高性能、低开发成本、低系统成本、易于规模产业化实现的有机结I=I O本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术包括发动机、离合装置、两组电机及 其对应传动链、动力传递切换装置、行星齿轮差速装置、减速差速装置、储能装置和电机控 制装置，其中发动机的曲轴输出端与离合装置的输入端相连接，离合装置的输出端与第一 电机的转子相连接，第一传动链的输入端与第一电机相连，第二传动链的输入端与第二电 机相连、减速差速装置的输出端与车轮相连接，电机控制装置的输入端与储能装置相连接 并进行电能传递，电机控制装置的输出端分别与第一电机和第二电机相连接并输出控制指 令，动力传递切换装置与行星齿轮差速装置连接并实现第一传动链和第二传动链的动力传 递控制，第一传动链的输出端与行星齿轮差速装置的壳体或第二动力传动端活动连接，第 二传动链的输出端与行星齿轮差速装置的第一动力传动端相连，行星齿轮差速装置的第二 动力传动端或壳体与减速差速装置的输入端相连接。所述的行星齿轮差速装置的第二动力传动端与机体之间设有锁止离合装置且所 述第一传动链的输出端与行星齿轮差速装置的第二动力传动端活动连接，并由行星齿轮差 速装置的壳体与减速差速装置的输入端相连接。所述的行星齿轮差速装置与减速差速器的输入端之间设有第三传动链。所述的传动链为齿轮传动结构、链传动结构、复合传动链结构或传动速比为1的 直接连接结构。所述的行星齿轮差速装置为对称式行星齿轮差速器、不对称式行星齿轮差速器、 轴间行星齿轮差速器或具有与行星齿轮差速器相同连接关系的行星齿轮系。所述的动力传递切换装置为基于变速箱换档装置原理的常啮合齿轮以结合套的 方式或加同步器的方式或离合器。所述的离合装置为离合器、所述动力传递切换装置、常结合型扭转减振装置或常 结合型机械连接装置。所述的锁止离合装置为锁止离合器或制动器并实现行星齿轮差速装置的第二动 力传动端的运动锁止控制。所述的储能装置为动力蓄电池、超级电容、动力蓄电池与超级电容的复合电源或 设有外接充电装置的储能电源装置。所述的发动机的曲轴输出端设有起动马达，该起动马达依次与离合装置和发动机 的曲轴输出端相连接并实现在系统故障、低温等特定条件下起动发动机。与现有技术相比，本专利技术具有以下技术效果1)取消了变速器，实现了无级变速，结构紧奏、易于模块化设计、减小了所述的四 模无级变速混联式混合动力驱动系统中的动力总成的长度、改善其整车搭载性，提高了驾 驶的舒适性和降低了驾驶员劳动强度。2)通过对第二电机的调速控制，在任何车速下均可实现发动机工作在最佳效率的 转速点，实现对发动机的无级变速控制，将显著提高系统效率。3)低成本和高动力性、高性能价格比。本专利技术巧妙地解决了同类双电机混联系 统对主驱电机特大转矩需求以及由于动力总成太长而使整车集成应用困难等重大技术瓶 颈。通过第一传动链对第一电机、第二传动链对第二电机的减速增矩以及双电机纯电驱动 模式，实现了电机小型高速化、总成小型化，降低了对电机的驱动转矩要求，使系统重量、尺 寸、成本大幅度减小，电机效率、功率密度显著提高。在达到了燃油车辆相当的动力性的同 时，对电机转矩要求却可减小50% 70%。例如，对于城市客车，采用柴油机作唯一动力源 时，车辆起步时的减速差速器的输入转矩3500Nm。满足3500Nm转矩要求的电机体积大、重 量大、成本极高，因此现有技术通常采用1600Nm至2500Nm的电机，不仅成本高，而且整车低 速动力性还极为不佳，利用本专利技术所述的四模无级变速混联式混合动力驱动系统，可以这 样配置第一电机转矩500Nm、第二电机转矩800Nm、第一传动链的减速比为1. 6、第二传动 链的减速比为3. 5，即可满足车辆起步时的减速差速器的输入转矩3600Nm的要求。4)易于产业化实现。取消了变速器和缓速器，有效避免了混合动力系统开发中自 动机械变速系统的技术难题。第二电机的大功率大转矩要求大幅度降低，可基于现有车辆 的差速器、换档机构、离合器、传动齿轮等成熟零部件及其工作模式，从而降低了开发难度、 易于产业化实现。5)高可靠性、低维修成本。采用可控自动离合装置，减小了离合装置结合与分离的 频次，并实现了离合装置小滑差或无滑差结合，最大程度地避免了离合装置的磨损损坏，降 低维护成本。另外，可实现的串联混合运行模式，降低了对储能装置的大功率运行要求，由 于储能装置在混合动力系统中是故障率和成本比例都较高的部件，因此进一步降低了系统 成本和维护成本。离合装置采用离合器，还避免了传动系统对发动机轴系的扭转振动的不 利影响，也避免了发动机散热对第一电机的不利影响。通过设置起动马达，可以在低温和电 驱动系统故障情况为发动机提供一个备用的起动途径，可避免储能装置的低温使用损坏。6)灵活混合动力系统，可方便变型为新型的串联、并联无级变速混合动力驱动系 统，以及plug-in四模无级变速混联、plug-in串联、plug-in双模无级变速并联等混合动 力驱动系统。本专利技术中，电驱动系统已能满足同类车纯电驱动的要求，因此通过扩大储能 装置储能量、取消发动机系统，即为纯电动动力系统；保持离合装置结合，固定动力传递切 换装置的结合套在单电机纯电动模式时的位置，即为典型的串联混合动力系统；取消第一 电机，即可形成典型的无级变速并联混合动力系统；加入外接充电系统，就是各类典型的 Plug-in混合动力系统。7)与国际上著名同类产品相比，节油率更高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种四模无级变速混联式混合动力驱动系统，包括：发动机、离合装置、两组电机及其对应传动链、动力传递切换装置、行星齿轮差速装置、减速差速装置、储能装置和电机控制装置，其特征在于：发动机的曲轴输出端与离合装置的输入端相连接，离合装置的输出端与第一电机的转子相连接，第一传动链的输入端与第一电机相连，第二传动链的输入端与第二电机相连、减速差速装置的输出端与车轮相连接，电机控制装置的输入端与储能装置相连接并进行电能传递，电机控制装置的输出端分别与第一电机和第二电机相连接并输出控制指令，动力传递切换装置与行星齿轮差速装置连接并实现第一传动链和第二传动链的动力传递控制，第一传动链的输出端与行星齿轮差速装置的壳体或第二动力传动端活动连接，第二传动链的输出端与行星齿轮差速装置的第一动力传动端相连，行星齿轮差速装置的第二动力传动端或壳体与减速差速装置的输入端相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨林，羌嘉曦，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]