[發明專利]基于無級變速傳動的混合動力汽車驅動系統

在審

• 申請號: 201210306733.9
• 申請日: 2012-08-27
• 公開（公告）號: CN102815198A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 張軍;周云山
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: B60K6/48
• 分類號: B60K6/48;B60K6/543
• 代理公司: 深圳市興科達知識產權代理有限公司 44260
• 代理人: 王翀

技術領域

本發明屬于混合動力汽車領域，涉及一種以燃油和電力能源為動力源的混合動力汽車驅動系統，尤其是具備純電動起步和行駛功能的基于無級變速傳動的混合動力汽車驅動系統。

背景技術

發展節能和新能源汽車已經成為我國能源戰略的必然選擇，當前重點是推進純電動汽車和插電式混合動力汽車產業化，推廣普及非插電式混合動力汽車、節能內燃機汽車，提升我國汽車產業整體技術水平。

無級變速器的速比可以在一定范圍內連續改變，若用于混合動力汽車傳動，可以根據整車狀態，靈活地調整發動機工作點，使發動機工作在燃油效率高的區域，從而提高整車的燃油經濟性并降低排放。目前無級變速器已成為量產混合動力汽車車型用得最多的傳動方案。從目前國外應用開發現狀來看，混合動力汽車的自動變速器有動力傳動一體化的特點，即將電機與變速箱集成在一起，系統的結構更緊湊、動力的傳遞更平穩、控制性能更好，在多數量產的混合動力車型上得到應用。

目前市場上最成功的混合動力汽車是豐田Prius，其THS混聯系統采用雙電機結構，同時發動機采用燃油效率高的阿特金森循環，通過對電機的控制實現發動機始終工作在高效率點，而且該混聯系統還具有純電動行駛功能。但是其動力總成結構復雜、體積大、成本高。市場上另一成功的混合動力車型是本田Insight/Civic，其IMA系統結構簡單，發動機與電機同軸并聯，加速時電機助力保證了動力性能；采用更小排量的發動機提高了負荷率和燃油效率；采用ISG電機實現了怠速停機功能，降低了油耗。但是由于電機轉子與發動機曲軸固定聯接在一起，純電動行駛時發動機被拖著轉動，產生不必要的損耗，不具備長時間、高效率純電動行駛的功能。

例如，專利文獻CN101152837A公開了一種混合動力驅動裝置。

該混合動力驅動裝置包括發動機、啟動發電機、離合器、變速機構、電動發電機和儲能系統。其中啟動發電機的轉子連接到發動機的輸出軸，離合器連接在啟動發電機的轉子軸與變速機構的輸入軸之間，電動發電機的轉子軸連接到變速機構的輸出軸，變速機構的輸出軸通過傳動機構傳遞到車輪。由于取消了結構復雜的動力分配機構，因此本發明的混合動力驅動裝置結構簡單緊湊，布置相對靈活。此外，由于不存在復雜的能量轉換，所以能量使用效率高，并且有較好的綜合性能，包括車輛動力性、燃油經濟性和排放特性等方面均有改善。

該混合動力驅動裝置在發動機單獨驅動時，發動機的動力經過啟動發電機、離合器、變速機構以及傳動機構直接傳遞到車輪；在電動發電機單獨驅動時，電動發電機的動力通過變速機構的輸出軸以及傳動機構傳遞到車輪；在發動機和電動發電機共同驅動時，二者的動力在變速機構的輸出軸上組合并通過傳動機構傳遞到車輪；在汽車減速或者制動時，電動發電機作為發電機進行再生回饋制動，將車輛的慣性能轉換為電能。

該混合動力驅動裝置可以實現混合動力汽車的諸多功能，尤其是高效率的純電動行駛功能，但是純電動行駛時電機的輸出轉矩未經過變速機構，輸出轉矩有限，用于純電動起步轉矩偏小。為了實現怠速停機、自動重新啟動發動機的功能，該驅動裝置在發動機與離合器之間增加了啟動發電機，使結構復雜化。

總結該混合動力驅動裝置的不足主要有以下兩點：第一、電動發電機轉矩未經過變速機構減速升扭，不適合進行純電動起步；第二、采用了電動發電機和啟動發電機兩個電機，結構復雜。

市場急需一種結構簡單，能夠實現高效率純電動起步和行駛功能的混合動力汽車的驅動系統。

發明內容

本發明的目的就是要克服現有技術的不足，提供一種簡單、高效的針對混合動力汽車的驅動系統，從而能夠實現高效率純電動起步和行駛功能。

為解決以上技術問題，本發明所采用的技術方案是：提供一種基于無級變速傳動的混合動力汽車驅動系統，包括內燃機、驅動電機、電池、減速機構、差速器總成、無級變速傳動機構和換向機構，其特征在于，

所述換向機構包括行星齒輪機構、前進檔離合器、倒檔制動器，該換向機構用于連接內燃機和驅動電機，并能夠在純電動行駛時起到斷開內燃機和驅動電機的作用，從而達到高效行駛的功能；

所述內燃機與所述行星齒輪機構的行星架相連，且能夠通過對所述前進檔離合器與倒檔制動器的斷開、接合控制實現發動機模式下的前進與倒車的功能；

所述驅動電機一端與行星齒輪機構的太陽輪相連，另一端與所述無級變速傳動機構的主動帶輪相連，且通過一電機控制器與所述電池相連以提供動力，當整車行駛需求功率小的時候，采用電機驅動車輛進行純電動行駛，低功率需求的倒車功能直接通過電機反轉實現。