电机悬浮式同轴并联混合动力驱动系统技术方案

一种汽车技术领域的电机悬浮式同轴并联混合动力驱动系统，包括：发动机、起动马达、飞轮、第一离合器、电机、第二离合器、变速箱、减速差速器、驱动桥、车轮、第二轴承、第一轴承、储能装置、电机控制装置和传动花键轴，发动机的曲轴输出端通过飞轮、第一离合器、传动花键轴与电机的转子相连接，电机的转子再与第二离合器、变速器、减速差速器、驱动桥与车轮相连接，电机的转子通过第一轴承和第二轴承悬浮支承在壳体上。本实用新型专利技术具有低系统成本、低开发成本、低维修成本等特点，使整车油耗、排放、动力性、驾驶平顺性等达到综合最优。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及的是一种汽车
的系统，具体是一种电机悬浮式同轴并联 混合动力驱动系统。
技术介绍
汽车混合动力系统的结构型式有串联式、并联式和混联式。其中，串联式混合动力 系统，由于需要多次能量转化而无法将能耗降到更低；混联式混合动力系统，虽有极大的性 能优势，成本较高，系统结构和控制较为复杂；并联式混合动力系统，成本低，性能价格比优 势明显。因此，目前产业化发展的混合动力汽车大都采用了并联系统方案。但现有的并联 式混合动力系统，如最具代表性的日本本田汽车公司的IMA混合动力系统，将电机转子直 接连接在发动机曲轴法兰上，不仅需要对发动机曲轴支承、结构等改进，而且由于曲轴振动 等原因，电机定子和转子减的间隙不能太小，导致电机效率改善受到限制。其它非同轴布置 的并联混合动力系统，动力合成机构结构复杂、制造成本高、体积大。经对现有技术的文献检索发现，中国专利公开号CN101468597，公开日为 2009. 07. 01，为并联式汽车油电混合动力系统，该专利自述为“一种并联式汽 车油电混合动力系统。它包括一个发动机、一个电机、一个变速箱，主要改进是电机轴的一 端通过一个单向离合器和一个限力矩离合器与所述发动机的轴相联，电机轴的另一端与变 速箱的输入轴相联，变速箱的输出轴与车轮的驱动轴相联”。其不足之处是只有在发动机 转速与电机转速接近时，电机输出轴与发动机曲轴才能有效地进行动力传递，将导致利用 电机快速起动发动机以降低油耗与排放的混合动力主要功能难于实现，整车节油减排难于 最优化。
技术实现思路
本技术针对现有技术存在的上述不足，提供一种电机悬浮式同轴并联混合动 力驱动系统，相对于现有混合动力系统，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，并实现了纯电驱动、并联驱动和低开发成本、低系统成 本的有机结合。本技术是通过以下技术方案实现的，本技术包括发动机、起动马达、飞 轮、第一离合器、电机、第二离合器、变速箱、减速差速器、驱动桥、车轮、第二轴承、第一轴 承、储能装置、电机控制装置、传动轴。其中发动机的曲轴输出端与飞轮相连接，再通过第 一离合器、传动轴与电机的转子相连接，电机的转子再与第二离合器的输入端相连接，第二 离合器的输出端再通过变速器与减速差速器相连接，减速差速器再通过驱动桥与车轮相连 接，储能装置通过高压电路与电机控制装置相连接，电机控制装置通过高压电路与电机相 连接，电机的转子通过第二轴承和通过传动轴上的第一轴承支承在壳体上，也可以直接通 过第二轴承和第一轴承直接支承在壳体上，起动马达通过飞轮与发动机的曲轴输出端相连 接。3本技术的工作过程和工作原理为(1)电机转子通过第一轴承和第二轴承支承在壳体上，电机转子和定子间的间隙 不超过1mm，提高电机效率，并消除电机转子直接连接在发动机曲轴上时其转子对发动机曲 轴的悬臂梁载荷。(2)发动机一般由电机起动，但在温度低以及电机、储能装置、高压电路等故障以 及为了保持车辆动力不间断的条件下，也可由起动马达起动。(3)电机转子与发动机曲轴间通过第一离合器连接，利用离合器摩擦盘总成的减 振作用，消除传动系统扭振对发动机的影响。(4)电机通过高压电路与电机控制装置、储能装置进行电能传递。电机按电动方式 运行时需要的电能由储能装置提供，按发电方式运行时发出的电能由储能装置接收。(5)发动机可按停机、运行等2种方式工作，电机可按停机/空转、发电、电动等3 种方式工作，第一离合器可按结合、分离等2种方式工作，第二离合器也可按结合、分离等2 种方式工作，可实现双模式起动、发动机怠速停机/快速起动、纯电动驱动、纯发动机驱动、 并联混合驱动、发电混合驱动、再生制动能量回馈、智能充电等混合动力系统的运行模式。本技术还可以将飞轮与所述电机的转子相连接，飞轮既是第一离合器的主动 盘，也是第二离合器的主动盘，第一离合器的摩擦盘总成通过传动轴与发动机的曲轴相连 接，可使系统结构更加紧奏。本技术所述的第一离合器，还可以只用离合器摩擦盘总成或弹性减振装置， 直接与飞轮相连接，以简化对离合器的控制和减小体积。本技术还可以在第二轴承与壳体间，通过一轴承座与壳体相连接，以增强系 统的可拆装性。本技术还可以在电机与变速箱的传动链中，取消第二离合器，以进一步简化 系统结构、降低成本。本技术还可以在飞轮上设置一轴承，支承传动轴的一端，使系统运转更平稳。本技术所述储能装置，为动力蓄电池、或超级电容、或动力蓄电池与超级电容 的复合电源装置，还可以外接充电装置。本技术所涉及的混合动力驱动系统中，还可以取消所述的起动马达，以降低 成本。本技术所涉及的混合动力驱动系统中，所述传动轴，还可以采用花键轴的结 构形式。与现有技术相比，本技术具有以下的有益效果是1、系统效率高。电机转子通过二个轴承悬浮支承在壳体上，发动机与传动系统的 振动对电机转子的影响小，电机转子与定子间的间隙可以更小，电机效率大幅提高；电机输 出端的动力通过变速器传递到减速差速器，然后通过驱动桥传递到车轮，电机转速范围较 小、电机运行点效率进一步提高。2、低系统成本。由于电机在变速箱前端，降低了对电机的大扭矩要求，并取消了现 有车辆的缓速器，不需要额外增加机电耦合装置，大大降低了系统成本和系统开发成本。3、高可靠性、低维修成本。离合器主动侧或其从动侧连接电机转子，可以利用电 机的高动态响应特性，实现离合器小滑差或无滑差结合，最大程度地避免了离合器的磨损损坏，降低维护成本；电机及传动系统与发动机之间，通过离合器连接，利用离合器的减振 作用，避免了传动系统、电子转子等对发动机的扭转、振动等不利影响，进一步提高了系统 的可靠性；发动机、电机和变速箱等同轴布置，还避免了同类系统中电机侧置带来的振动问 题；利用发动机双模式起动功能，在必要时，如电机故障、储能系统故障、高压电路故障或环 境温度低、为了保持车辆动力不间断(如纯电驱动模式需转换到急加速、爬坡工况时)的情 况下，可通过起动马达直接起动发动机，增强了系统的容错能力，并可避免对储能装置的低 温滥用；利用发电混合驱动和智能充电功能，保持储能装置浅充浅放，可显著提高储能装置 的可靠性和寿命，降低使用维护成本。4、与国际上著名同类产品相比有更高的性能价格比、使用环境适应性，具有更强 的市场竞争力。系统可实现并联系统的全部功能，还可具有发动机双模式起动、纯电驱动、 发电混合驱动、智能充电等先进功能，适合于各种道路工况和运行环境。使应用本技术 的混合动力汽车的动力性、燃油经济性和有害排放达到了综合最佳，显著优于串联系统、并 联系统和现有的混联系统。经统计分析，应用本技术的混合动力客车，节油可达到25% 以上、尾气排放可满足国4以上法规限制、动力性不低于现有车辆、驾驶平顺性明显优于现 有车辆，整车成本增加小于同类车辆。附图说明图1是本技术实施例一的结构示意图。图2是本技术实施例二的结构示意图。图3是本技术实施例三的结构示意图。图4是本技术实施例四的结构示意图。图5是本技术实施例五的结构示意图。具体实施方式下面对本技术的实施例作详细说明，本实施例在以本技术技术方案为前 提下进行实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机悬浮式同轴并联混合动力驱动系统，包括：发动机（１）、起动马达（２）、飞轮（３）、第一离合器（４）、电机（５）、第二离合器（６）、变速箱（７）、减速差速器（８）、驱动桥（９）、车轮（１０）、第二轴承（１１）、第一轴承（１２）、储能装置（１３）、电机控制装置（１４）、传动轴（１５），其特征在于：发动机（１）的曲轴输出端与飞轮（３）相连接，再通过第一离合器（４）、传动轴（１５）与电机（５）的转子相连接，电机（５）的转子再与第二离合器（６）的输入端相连接，第二离合器（６）的输出端再通过变速器７与减速差速器（８）相连接，减速差速器（８）再通过驱动桥（９）与车轮（１０）相连接，储能装置（１３）通过高压电路与电机控制装置（１４）相连接，电机控制装置（１４）通过高压电路与电机（５）相连接，电机（５）的转子采用第二轴承（１１）和通过传动轴（１５）上的第一轴承（１２）悬浮支承在壳体上，起动马达（２）通过飞轮（３）与发动机（１）的曲轴输出端相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨林，陈自强，羌嘉曦，秦俊，何建辉，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：实用新型
国别省市：31[]