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CN102139626A - 一种车辆用混合动力系统 - Google Patents

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CN102139626A
CN102139626A CN201110047079XA CN201110047079A CN102139626A CN 102139626 A CN102139626 A CN 102139626A CN 201110047079X A CN201110047079X A CN 201110047079XA CN 201110047079 A CN201110047079 A CN 201110047079A CN 102139626 A CN102139626 A CN 102139626A
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China
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power
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vehicle
hydraulic
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CN201110047079XA
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English (en)
Inventor
史广奎
赵航
王仁广
王斌
孔治国
陈红涛
张林涛
于潮
邹玉飞
蔡群英
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China Automotive Technology and Research Center Co Ltd
Original Assignee
China Automotive Technology and Research Center Co Ltd
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H47/00—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing
    • F16H47/02—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing the fluid gearing being of the volumetric type
    • F16H47/04—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing the fluid gearing being of the volumetric type the mechanical gearing being of the type with members having orbital motion

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)

Abstract

本发明公开了一种车辆用混合动力系统，包括发动机，发动机输出轴，制动器，离合器，第一变量泵/马达，第一输出齿轮，液压储能器，第二输出齿轮，第二变量泵/马达，动力输出轴，行星架，齿圈，行星轮，太阳轮，控制器；发动机输出轴与行星架相连，第一变量泵/马达通过所述第一输出齿轮与所述太阳轮相连，第二变量泵/马达通过第二输出齿轮与齿圈相连，制动器用于行星架制动，离合器用于约束行星架和太阳轮之间的转动；本发明以一种混合动力系统实现：纯液压马达驱动，发动机和液压马达混联模式驱动，纯发动机驱动，发动机和液压马达并联驱动模式驱动。

Description

一种车辆用混合动力系统
技术领域
本发明涉及一种车辆用混合动力系统，尤其涉及一种利用液压变量泵马达和发动机实现混合的车辆用混合动力系统。。
背景技术
通常，把混合动力驱动装置分为串联、并联和混联四种结构类型。串联结构因传动效率过低逐渐被淘汰。并联结构的优点是传动效率高，缺点是自身不能调整发动机的工作转速。混联结构克服了并联和串联的缺点，综合性能较好。
典型的混联结构一般由发动机、发电机、电动机、普通的行星齿轮机构构成，以行星齿轮机构作为动力耦合和分配装置，为车辆提供纯电动、混联驱动两种驱动模式，但这种系统存在以下问题：在进行制动能量回馈时，由于电池性能限制，充电电流受到限制，尤其时在紧急制动时，制动能量不能得到充分回收。
解决上述问题，有助于进一步提高混合动力车辆经济性，减少排放，节约能源。
发明内容
针对上述现有技术，本发明提供了一种车辆用混合动力系统，基本构思是将车辆的行驶过程划分成起步或倒车、中小负荷、高速小负荷、高速大负荷四种典型工况，采用一种由行星齿轮机构、制动器、离合器等组成动力耦合和分配装置，用制动器和离合器改变行星齿轮机构的传动方式，采用液压变量泵/马达代替电动机/发动机，通过控制器控制来实现车辆纯液压马达驱动、混联驱动、纯发动机驱动、并联驱动四种驱动模式。可以依据车辆运行工况灵活选择，充分吸收制动动能，从而提高了车辆的动力性、经济性和排放性。
为了解决上述技术问题，本发明车辆用混合动力系统予以实现的技术方案是：该车辆用混合动力系统包括发动机、第一变量泵/马达、液压储能器、第二变量泵/马达、控制器、动力耦合与分配装置；所述动力耦合与分配装置由太阳轮、行星架、齿圈、行星轮、制动器、离合器，发动机输出轴、第一输出齿轮、第二输出齿轮，动力输出轴组成；所述制动器包括固定部分和转动部分；其中：所述发动机输出轴与所述行星架相连，所述第一变量泵/马达通过所述第一输出齿轮与所述太阳轮相连，所述第二变量泵/马达通过所述第二输出齿轮与所述齿圈相连，所述制动器用于所述行星架制动，所述离合器用于约束所述行星架和所述太阳轮之间的转动；所述制动器的固定部分连接动力耦合与分配装置的壳体，所述制动器的转动部分连接所述行星架；所述离合器的一端连接所述行星架，所述离合器的另一端连接所述太阳轮；所述动力输出轴与所述齿圈相连用于输出驱动力；所述控制器通过控制所述发动机、所述第一变量泵/马达、所述第一变量泵/马达、制动器和离合器用以实现以下四种驱动工作模式：车辆在起步或倒车时以纯液压马达模式驱动，低速中小负荷时车辆以混联模式驱动，高速小负荷时以纯发动机驱动，高速大负荷时车辆以并联模式驱动。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一是以液压变量泵/马达代替发电机/电动机，电磁干扰较小，提高系统可靠性；二是提高制动能量回收，在车辆紧急制动时充分利用液压储能器的高功率密度优势，迅速吸收制动动能；三是系统提供的四种驱动模式更好地适用车辆行驶工况，提高动力性和经济性。
附图说明
附图是本发明车辆用混合动力系统的结构示意简图。
图中：
1——发动机          2——发动机输出轴     3——制动器
4——第一变量泵/马达 5——第一输出齿轮     6——液压储能器
7——第二输出齿轮    8——第二变量泵/马达  9——动力输出轴
10——行星架        11——齿圈             12——行星轮
13——太阳轮        14——离合器           15——控制器
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。
如附图所示，作为实现本发明车辆用混合动力系统基本构思的技术方案是：包括发动机1、第一变量泵/马达4、液压储能器6、第二变量泵/马达8、控制器15、动力耦合与分配装置；所述动力耦合与分配装置由太阳轮13、行星架10、齿圈11、行星轮12、制动器(3)、离合器14，发动机输出轴2、第一输出齿轮5、第二输出齿轮7，动力输出轴9组成；所述制动器(3)包括固定部分和转动部分，；其中：所述发动机输出轴2与所述行星架(10)相连，所述第一变量泵/马达4通过所述第一输出齿轮5与所述太阳轮(13)相连，所述第二变量泵/马达8通过所述第二输出齿轮7与所述齿圈11相连，所述制动器3用于所述行星架(10)制动，所述离合器14用于约束所述行星架10和所述太阳轮13之间的转动；所述制动器3的固定部分连接动力耦合与分配装置的壳体，所述制动器3的转动部分连接所述行星架(10)；所述离合器14的一端连接所述行星架10，所述离合器14的另一端连接所述太阳轮13；所述动力输出轴9与所述齿圈11相连用于输出驱动力；所述控制器15通过控制所述发动机1、所述第一变量泵/马达4、所述第一变量泵/马达8、制动器3和离合器14用以实现以下四种驱动工作模式：
车辆在起步或倒车时以纯液压马达模式驱动；在起步或倒车时，车辆以液压马达模式运行，所述制动器3锁止，所述离合器13松开，所述第一变量泵/马达和第二变量泵/马达都以液压马达方式工作，共同驱动车辆。
低速中小负荷时车辆以混联模式驱动；在中、小负荷时，车辆以混联驱动模式运行，所述制动器3松开，所述离合器14松开，所述第一变量泵/马达4以液压泵方式工作，所述第二变量泵/马达8以液压马达方式工作，所述发动机1的动力大部分以机械方式直接驱动车辆，另外小部分动力由所述第一变量泵/马达4以液压泵方式工作产生高压，输送到所述液压储能器6，再由所述第二变量泵/马达8以液压马达方式工作输出动力同发动机输出的动力耦合后驱动车辆，形成无极变速传动。
高速小负荷时以纯发动机驱动：在高速小负荷时，所述制动器3松开，所述离合器14结合，所述第一变量泵/马达4和所述第二变量泵/马达8不工作，所述发动机动力直接输出驱动车辆。
高速大负荷时车辆以并联模式驱动：在高速大负荷时，车辆以并联驱动模式运行，所述制动器3松开，所述离合器14松开，除所述发动机1驱动车辆外，所述第一变量泵/马达4和所述第二变量泵/马达8都能够以液压马达方式工作一同参与驱动车辆。
在车辆减速或者制动时，所述第二变量泵/马达8以液压泵模式工作，向液压蓄能器储能。
上述实施方式实现了不同工况下两个变量泵/马达同时作为马达驱动车辆和纯发动机动力驱动车辆，同时在车辆减速或者制动时高效地回收制动动能，提高车辆动力性和经济性。
以上示意性地对本发明的内容及工作原理进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之例，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，采用其它形式，设计出的与本发明类似的结构及实施例，也属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种车辆用混合动力系统，包括发动机(1)、第一变量泵/马达(4)、液压储能器(6)、第二变量泵/马达(8)、控制器(15)、动力耦合与分配装置；其特征在于：
所述动力耦合与分配装置由太阳轮(13)、行星架(10)、齿圈(11)、行星轮(12)、制动器(3)、离合器(14)，发动机输出轴(2)、第一输出齿轮(5)、第二输出齿轮(7)，动力输出轴(9)组成；所述制动器(3)包括固定部分和转动部分，；其中：
所述发动机输出轴(2)与所述行星架(10)相连，所述第一变量泵/马达(4)通过所述第一输出齿轮(5)与所述太阳轮(13)相连，所述第二变量泵/马达(8)通过所述第二输出齿轮(7)与所述齿圈(11)相连，所述制动器(3)用于所述行星架(10)制动，所述离合器(14)用于约束所述行星架(10)和所述太阳轮(13)之间的转动；
所述制动器(3)的固定部分连接动力耦合与分配装置的壳体，所述制动器(3)的转动部分连接所述行星架(10)；
所述离合器(14)的一端连接所述行星架(10)，所述离合器(14)的另一端连接所述太阳轮(13)；所述动力输出轴(9)与所述齿圈(11)相连用于输出驱动力；
所述控制器(15)通过控制所述发动机(1)、所述第一变量泵/马达(4)、所述第一变量泵/马达(8)、制动器(3)和离合器(14)用以实现以下四种驱动工作模式：
车辆在起步或倒车时以纯液压马达模式驱动，低速中小负荷时车辆以混联模式驱动，高速小负荷时以纯发动机驱动，高速大负荷时车辆以并联模式驱动。
2.根据权利要求1所述车辆用混合动力系统，其特征在于：在起步或倒车时，所述制动器3锁止，所述离合器(13)松开，所述第一变量泵/马达(4)和第二变量泵/马达(8)均以液压马达方式工作，共同驱动车辆；
在中、小负荷时，所述制动器(3)松开，所述离合器(14)松开，所述第一变量泵/马达(4)以液压泵方式工作，所述第二变量泵/马达(8)以液压马达方式工作，所述发动机(1)的动力大部分以机械方式直接驱动车辆，另外小部分动力由所述第一变量泵/马达(4)以液压泵方式工作产生高压，输送到所述液压储能器(6)，再由所述第二变量泵/马达(8)以液压马达方式工作输出动力同发动机输出的动力耦合后驱动车辆，形成无极变速传动。
在高速小负荷时，所述制动器(3)松开，所述离合器(14)结合，所述第一变量泵/马达(4)和所述第二变量泵/马达(8)不工作，所述发动机动力直接输出驱动车辆。
在高速大负荷时，所述制动器(3)松开，所述离合器(14)松开，除所述发动机(1)驱动车辆外，所述第一变量泵/马达(4)和所述第二变量泵/马达(8)都能够以液压马达方式工作一同参与驱动车辆；
在车辆减速或者制动时，所述第二变量泵/马达(8)以液压泵模式工作，向液压蓄能器(6)储能。
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