專利名稱：一種混合動力驅(qū)動系統(tǒng)及采用該系統(tǒng)的汽車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混合動力驅(qū)動系統(tǒng)及采用該系統(tǒng)的汽車。
背景技術(shù)：
在過去的幾年里，降低汽車及其他公路車輛的油耗的問題引起了人們極 大的關(guān)注，人們也關(guān)注起對汽車及其他車輛的污染物排放的減少問題。 一個 提議就是限制內(nèi)燃機(jī)車輛的使用，并用可充電的電池供能的電動車輛代替內(nèi) 燃機(jī)車輛。然而，到目前為止，那些單純的電動汽車的續(xù)駛里程都很有限，
一般不超過150公里。因此，混合動力汽車作為更優(yōu)的選擇以成為汽車工業(yè) 的發(fā)展方向。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有多種工作模式的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個目的是提供采用該混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的汽車。
根據(jù)本發(fā)明的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)包括
接收、儲存和提供電能的電池組； 從外接電源接收電能的電能功率輸入裝置；， 發(fā)動機(jī)；
連接發(fā)動機(jī)、并提供動力給發(fā)動機(jī)以起動發(fā)動機(jī)以及用來接收來自發(fā)動 機(jī)的動力產(chǎn)生電能的第一電機(jī)；
連接至少一個車輪、并當(dāng)接收到電能時用來提供動力給至少一個車輪以 及當(dāng)從至少一個車輪處接收到動力時用來產(chǎn)生電能的第二電機(jī)；
允許駕駛員在第一操作模式和第二操作模式之間進(jìn)行選擇的模式選擇 開關(guān)；
第一操作模式即發(fā)動機(jī)不工作，第二電機(jī)接收電池組提供的電能來驅(qū)動車輛運(yùn)行；
第二操作模式即發(fā)動機(jī)工作，第一電機(jī)和/或第二電機(jī)工作，來驅(qū)動車輛 運(yùn)行；
對發(fā)動機(jī)、第一電機(jī)、第二電機(jī)及電源進(jìn)行控制的控制系統(tǒng)，其控制包
括
控制發(fā)動機(jī)的啟動和停止；
控制第一電機(jī)提供動力給發(fā)動機(jī)或接收來自發(fā)動機(jī)的動力；
控制第二電機(jī)提供動力給至少一個車輪或接收來自至少一個車輪的動 力；以及
控制外接電源提供電能給電池組。
本發(fā)明還提供一種采用該混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的汽車，包括
接收、儲存和提供電能的電池組；
從外接電源接收電能的電能功率輸入裝置；
發(fā)動機(jī)；
連接發(fā)動機(jī)、并提供動力給發(fā)動機(jī)以起動發(fā)動機(jī)以及用來接收來自發(fā)動 機(jī)的動力產(chǎn)生電能的第一電機(jī)；
連接至少一個車輪、并當(dāng)接收到電能時用來提供動力給至少一個車輪以 及當(dāng)從至少一個車輪處接收到動力時用來產(chǎn)生電能的第二電機(jī)；
允許駕駛員進(jìn)行純電動模式選擇的模式選擇開關(guān)；
控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)控制所述車輛處于能量回饋模式、純電動模式、 電動啟動模式、串聯(lián)模式、串聯(lián)雙動力模式、駐車充電模式、并聯(lián)雙動力模 式及并聯(lián)三動力模式。
本發(fā)明提供的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，而且該驅(qū)動系統(tǒng)的控制方法 可以根據(jù)當(dāng)前檔位、純電動控制按鈕當(dāng)前位置、儲能裝置當(dāng)前電池電量以及 當(dāng)前車速來靈活控制驅(qū)動系統(tǒng)處于多種工作模式，在整個驅(qū)動系統(tǒng)運(yùn)行過程 中，第二電機(jī)將作為主動力源驅(qū)動車輛行駛，并且整個過程中，發(fā)動機(jī)將始 終工作在最佳效率點，從而使混合動力驅(qū)動系統(tǒng)很好地發(fā)揮自身的效能，在滿足需求功率的同時實現(xiàn)對能量最大效率的利用，以達(dá)到提高燃油利用率、 減少尾氣排放的目的，從而實現(xiàn)低排放、低油耗。
圖1是一個具有混合動力系統(tǒng)車輛的發(fā)動機(jī)/電機(jī)的前艙示意圖2是一個混合動力系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖3是圖2在純電動工作模式下的一個系統(tǒng)示意圖4是圖2在制動反饋工作模式的系統(tǒng)示意圖5是圖2在電機(jī)啟動模式的系統(tǒng)示意圖6是圖2在串聯(lián)混合動力模式下的系統(tǒng)示意圖，其中產(chǎn)生的多余電 能用來充電；
圖7是圖2在串聯(lián)混合雙動力模式下的系統(tǒng)示意圖，其中所有產(chǎn)生的 電能和儲存的電能都直接傳遞給牽引電機(jī)；
圖8是圖2在充電模式下的系統(tǒng)示意圖9是圖2在制動反饋模式下的系統(tǒng)示意圖9A是圖2在并聯(lián)雙動力模式下的系統(tǒng)示意圖，其中發(fā)動機(jī)和牽引電 機(jī)一起給車輛提供扭矩；
圖10是圖2在并聯(lián)三動力模式下的系統(tǒng)示意圖，其中發(fā)動機(jī)和兩個電 機(jī)一起給車輛提供扭矩；
圖11是混合動力車輛動力總成的立體示意圖12是圖11動力總成的部分爆炸圖，其中包括變速器；
圖13是檔位選擇總成的示意14是圖12動力總成前箱蓋的立體示意圖15是圖12動力總成前箱蓋的示意圖，和附圖14的方向相反； 圖16是圖12動力總成后箱蓋的立體示意圖17是圖12動力總成后箱蓋的立體示意圖，和附圖16的方向相反; 圖18是離合器及動力總成的側(cè)面剖視圖； 圖18A是離合器總成構(gòu)件的側(cè)面視圖； 圖19是離合器總成組件的爆炸圖； 圖20是離合器分離軸承和箱蓋圖21是動力系統(tǒng)的示意圖，表示液壓系統(tǒng)組件與扭矩分配總成相連；
圖22是圖19動力總成的轉(zhuǎn)接盤總成的各部件圖23是動力總成和發(fā)電機(jī)的側(cè)面剖視圖24是離合器分離軸承示意圖25齒輪減速總成的一個齒輪圖26是減速齒輪的主軸組件；
圖27是減速齒輪示意圖28是液壓系統(tǒng)的示意框圖29是發(fā)動機(jī)，指出了飛輪和離合器組件；
圖30是動力總成的立體示意圖31是圖30動力總成的左側(cè)視圖32是圖30動力總成的后側(cè)視圖33是圖30動力總成的頂視圖；圖34是圖30動力總成的仰視圖； 圖35是圖30動力總成的示意圖； 圖36是工作模式控制的流程圖37是表示發(fā)動機(jī)和電池相關(guān)參數(shù)關(guān)系的曲線圖； 圖38是扭矩性能曲線圖，說明輸出扭矩和速度的關(guān)系； 圖39是車輪和變速器連接的立體示意圖； 圖40是純動力模式下控制流程圖； 圖41是串聯(lián)模式下的控制流程圖； 圖42是并聯(lián)模式下的控制流程圖； 圖43是不同工作模式轉(zhuǎn)換的流程圖； 圖44是電氣驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
具有多種工作模式混合動力系統(tǒng)102的車輛前艙100的部件位置如附 圖1所示。混合動力系統(tǒng)102包括一個發(fā)動機(jī)104， 一個電動發(fā)電機(jī)106， 一個牽引電機(jī)108，和電池組110。電池組110可以位于地板間隔內(nèi)，在附 圖1中可能無法看到。混合動力系統(tǒng)102還可以包括其它組件，例如離合器 或者扭矩分配總成(見附圖2-206) ， DC-DC轉(zhuǎn)換器140，散熱器146，進(jìn) 氣歧管160，控制系統(tǒng)總成170，減震器180，還有其它部件無法看到，例 如各種過濾器、噴油系統(tǒng)、主氣缸總成、水泵、電子點火線圈等?；旌蟿恿ο到y(tǒng)102如附圖2所示，包括整車控制器202、離合器控制器 204、離合器總成或扭矩分配總成206、第一逆變器208、驅(qū)動逆變器210、 發(fā)動機(jī)104、電動發(fā)電機(jī)106、牽引電機(jī)108、以及通過差速器總成220或 其它類似扭矩傳遞裝置連接驅(qū)動車輪212的連接結(jié)構(gòu)。差速器總成220允 許相對車輪，例如左前輪和右前輪，在沒有輪胎滑動或抓地的情況下以不同 的速度轉(zhuǎn)動從而完成轉(zhuǎn)彎和回轉(zhuǎn)。第一逆變器208和驅(qū)動逆變器210可以 是整車控制器202的一部分，也可以是單獨的器件。
發(fā)動機(jī)104可以是汽油發(fā)動機(jī)、柴油發(fā)動機(jī)、或者甲醇、乙醇、丙垸、 氫等發(fā)動機(jī)。發(fā)動機(jī)104優(yōu)選為四汽缸發(fā)動機(jī)，也可以為其它眾所周知的動 力源。電動發(fā)電機(jī)106和牽引電機(jī)108可以是交流電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)、 直流永磁電機(jī)、感應(yīng)電機(jī)或其它合適的電機(jī)。電動發(fā)電機(jī)106和牽引電機(jī) 108既可以作為發(fā)電機(jī)，也可以作為電動機(jī)。當(dāng)作為發(fā)電機(jī)使用時，電機(jī)將 機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，在一些具體實施例中用來給電池組充電；當(dāng)作為電動機(jī) 使用時，電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能直接或間接給車輛的車輪提供扭矩。
在一個具體實施例中，整車控制器202與第一逆變器208、驅(qū)動逆變器 210、離合器控制器204進(jìn)行信號傳遞。離合器控制器204用于控制離合器 (扭矩分配總成)206。整車控制器202至少包括一個微程序，也可以為計 算機(jī)/計算機(jī)系統(tǒng)或分立元件。整車控制器202控制混合動力系統(tǒng)102處于 不同的工作模式。車輛的工作模式可以決定混合動力系統(tǒng)102的一個或多個 組件的特定工作狀態(tài)，這些組件包括發(fā)動機(jī)104、電動發(fā)電機(jī)106、牽引電 機(jī)108、離合器控制器204、扭矩分配總成206、第一逆變器208和驅(qū)動逆 變器210。
當(dāng)整車控制器202啟動發(fā)動機(jī)104時，電動發(fā)電機(jī)106為發(fā)動機(jī)104 提供旋轉(zhuǎn)動力，這樣，電動發(fā)電機(jī)106能夠像傳統(tǒng)的啟動電機(jī)一樣工作。發(fā)
ii動機(jī)104也可以通過帶動電動發(fā)電機(jī)106工作，并提供扭矩對電池組110 充電，或在一個特定的工作模式下給牽引電機(jī)108提供動力。
牽引電機(jī)108通過齒輪減速總成1108和差速器總成220給車輪212 提供扭矩。齒輪減速總成1108和差速器總成220可以做成一體，當(dāng)離合器 206結(jié)合時，牽引電機(jī)108除接收電池組110的電能或電動發(fā)電機(jī)106的 動力以外，還可以接收發(fā)動機(jī)104提供的動力，這要取決于車輛的工作模式 和工作負(fù)載。另外，牽引電機(jī)108還可以通過能量回饋或其它機(jī)構(gòu)給電池組 110充電。
電池組110基于其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)及電池單體的排列形式可以提供不同的 電壓值給電動發(fā)電機(jī)106和牽引電機(jī)108以滿足電機(jī)的各種需求。電池組 提供的電壓值由其內(nèi)部的單體電池來決定，例如，電池組110由100節(jié)單 體電池串聯(lián)組成，每節(jié)電池的電壓為3.3V左右，則電池組110給第一逆變 器208提供大約330V的直流電壓，經(jīng)第一逆變器208將直流電轉(zhuǎn)化為交流 電并將其提供給電動發(fā)電機(jī)106。提供給電動發(fā)電機(jī)106的電壓值的數(shù)值可 以由控制器202來控制，其數(shù)值范圍為0V—330V;同樣，電池組110也可 以給驅(qū)動逆變器210供電，驅(qū)動逆變器210將直流電轉(zhuǎn)化為交流電并為牽 引電機(jī)108供電，控制器202同樣控制牽引電機(jī)108兩端的電壓使其數(shù)值 位于OV—220V之間。另，第一逆變器208和驅(qū)動逆變器210之間還可以 互相供電。優(yōu)選地，電動發(fā)電機(jī)106和牽引電機(jī)108采用交流多相結(jié)構(gòu)的 電機(jī)。
盡管第一逆變器208和驅(qū)動逆變器210看起來是獨立的，但可以包含 在一個單獨的部件里，或設(shè)定為多個單獨的組件，這些組件可以包含在整車 控制器202中，也可以單獨存在。電池組110可以提供電能給發(fā)動機(jī)104完成電子點火和產(chǎn)生火花，其還可以提供電能給整車控制器202、離合器控 制器204、車輛照明系統(tǒng)、車身附件以及混合動力車輛的其它組件。
關(guān)于在這份文件中所用的模式或子模式的術(shù)語，只有電機(jī)工作時，此時 該車輛被定義為電動車或被定義為車輛運(yùn)行在純電動模式(EV)下；既有 發(fā)動機(jī)又有一個或多個電機(jī)工作時，該車輛被定義為混合動力車或被定義為 車輛工作在混合動力模式(HEV)下，在混合動力模式下又可以分為串聯(lián)模 式和并聯(lián)模式。
串聯(lián)模式是指發(fā)動機(jī)只給發(fā)電機(jī)提供動力，發(fā)動機(jī)不直接提供扭矩給 車輪。串聯(lián)模式可以根據(jù)其工作組件的組成可以分為多種子模式，如串聯(lián)模 式及串聯(lián)雙動力模式。
并聯(lián)模式是指通過設(shè)置接合機(jī)構(gòu)，如離合器，發(fā)動機(jī)給發(fā)電機(jī)提供扭矩 來產(chǎn)生電能，同時也提供扭矩來驅(qū)動車輪。此外，并聯(lián)模式可以根據(jù)其工作 組件的組成可以分為多種子模式，如并聯(lián)雙動力模式及并聯(lián)三動力模式。多 種工作模式參考附圖3到10進(jìn)行更詳細(xì)的解釋。 -
在儀表板上設(shè)置有可供駕駛員選擇的開關(guān)(EV/HEV開關(guān))，可以允許 駕駛員在純電動模式(EV)或混合動力模式(HEV)下轉(zhuǎn)換。開關(guān)可以是 可壓的按鈕、旋鈕、控制桿或者其它控制輸入端，可位于車輛內(nèi)部或車輛的 其它位置。整車控制器202將開關(guān)的狀態(tài)作為輸入操作信號來決定駕駛員是 否己經(jīng)選擇了純電動模式或者混合動力模式。所述選擇開關(guān)(EV/HEV開關(guān)) 的信號可以通過車輛駕駛室內(nèi) 一顯示裝置進(jìn)行顯示。
附圖3是混合動力系統(tǒng)102在純電動模式(EV)下的示意圖。在純電 動模式的一個具體實施例中，電池組110通過驅(qū)動逆變器210提供動力給 牽引電機(jī)108。離合器206是分離狀態(tài)，所以電動發(fā)電機(jī)106和牽引電機(jī) 108不是接合的。發(fā)動機(jī)104不工作(因此用虛線表示)，牽引電機(jī)108
13提供全部動力來驅(qū)動車輪212。當(dāng)車輛駕駛員利用EV/HEV開關(guān)選擇純電動 模式時，混合動力系統(tǒng)102在純電動模式下工作。例如，當(dāng)EV/HEV開關(guān) 被選擇了純電動模式，整車控制器202可以發(fā)出一個或多個輸出控制信號來 控制離合器控制器204、電動發(fā)電機(jī)106和牽引電機(jī)108，因此只有牽引電 機(jī)108驅(qū)動車輪212。整車控制器202也可以提供其它的輸出控制信號。在 附圖3至10中虛線部分所示的組件表示這些組件在這個特定的模式下不工 作。
附圖4是混合動力系統(tǒng)102在能量回饋模式下工作狀態(tài)的示意圖。在能 量回饋模式下，牽引電機(jī)108接收車輪212的動力，并將該動力通過牽引 電機(jī)108轉(zhuǎn)換成交流電，然后通過驅(qū)動逆變器210將交流電轉(zhuǎn)換為直流電 給電池組110充電。在一個具體實施例中，當(dāng)車輛減速時，混合動力系統(tǒng) 102在能量回饋模式下工作，例如當(dāng)駕駛者不踩油門或踩最低限度的油門時， 這也要依賴于道路的坡度。
根據(jù)以上工作模式，盡管電動發(fā)電機(jī)106可以通過發(fā)動機(jī)104提供的 動力給電池組110充電，并/或給牽引電機(jī)108提供電量；但在以下描述的 并聯(lián)模式下，當(dāng)離合器206結(jié)合，電動發(fā)電機(jī)106在能量回饋模式下并不 給電池組110充電。
一個或多個輸入工作信號可以使整車控制器202在能量回饋模式下工 作。例如，當(dāng)油門踏板深度輸入工作信號低于一個預(yù)先設(shè)定的極限值時，混 合動力系統(tǒng)102可以在能量回饋模式下工作，比如當(dāng)駕駛者不踩油門或輕踩 油門。當(dāng)一個制動輸入操作信號高于一個預(yù)先設(shè)定的極限值時，能量回饋模 式也是可以運(yùn)行的，這表明駕駛者在踩剎車踏板。在一個具體實施例中，當(dāng) 油門深度輸入操作信號是O時(意味著沒有踩踏板)和制動輸入操作信號高 于0時(意味著踩了剎車踏板)，混合動力系統(tǒng)102在能量回饋模式下工作。附圖5所示是混合動力系統(tǒng)102在電動啟動模式下的工作狀態(tài)。在電動 啟動模式下，電池組110給電動發(fā)電機(jī)106提供電能來啟動發(fā)動機(jī)104。電 動發(fā)電機(jī)106 —直帶動發(fā)動機(jī)104旋轉(zhuǎn)，直到發(fā)動機(jī)104的轉(zhuǎn)速達(dá)到最佳 工作速度，然后啟動發(fā)動機(jī)104。在一個具體實施例中，當(dāng)發(fā)動機(jī)104達(dá)到 1200rpm的工作速度時其最佳工作狀態(tài)出現(xiàn)，此時發(fā)動機(jī)的電子點火系統(tǒng) (圖中未示出)點火，發(fā)動機(jī)104被啟動。
整車控制器202可根據(jù)當(dāng)前的操作及車輛所處工作模式如串聯(lián)模式或 并聯(lián)模式來調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)104的轉(zhuǎn)速。當(dāng)車輛處于串聯(lián)模式時，控制器202 控制發(fā)動機(jī)104處于一個最佳轉(zhuǎn)速來帶動電動發(fā)電機(jī)106進(jìn)行發(fā)電；當(dāng)車 輛處于并聯(lián)模式時，發(fā)動機(jī)104的動力可以通過離合器106傳遞到車輛的 車輪212，此時控制器202根據(jù)車速、車輛加速度及車輛負(fù)載等因素來控制 發(fā)動機(jī)104的轉(zhuǎn)速輸出。
附圖6所示是混合動力系統(tǒng)102串聯(lián)模式的示意圖，此時電動發(fā)動機(jī) 106產(chǎn)生的多余電量被用來給電池組110充電。在串聯(lián)模式下，發(fā)動機(jī)104 驅(qū)動電動發(fā)電機(jī)106發(fā)電通過第一逆變器208給電池組110充電。另外， 電池組110通過驅(qū)動逆變器210給牽引電機(jī)108供電，然后由牽引電機(jī)108 驅(qū)動車輪212。例如，在電動發(fā)電機(jī)106產(chǎn)生的動力大于牽引電機(jī)108消耗 的動力時，此時，牽引電機(jī)108接收電動發(fā)電機(jī)106產(chǎn)生的動力，多余的 動力被用來給電池組110充電。
附圖7所示是混合動力系統(tǒng)102串聯(lián)雙動力模式下的示意圖。當(dāng)牽引電 機(jī)108的動力需求大于或者等于電動發(fā)電機(jī)106能夠產(chǎn)生的動力時，牽引 電機(jī)108除吸收來自電動發(fā)電機(jī)106的動力，還可以從電池組110吸收電 能來驅(qū)動車輪。因此，在串聯(lián)雙動力模式下，電動發(fā)電iai06和電池組110 同時給牽引電機(jī)108提供動力。附圖8所示是混合動力系統(tǒng)102怠速充電模式下的示意圖。在怠速-充 電模式下，發(fā)動機(jī)104驅(qū)動電動發(fā)電機(jī)106給電池組110充電。在一個具 體實施例中，當(dāng)檔位信號表示車輛在停車檔或空檔時，混合動力系統(tǒng)102可 運(yùn)行在怠速充電模式下。然而，基于一些其它的輸入信號及其組合，混合動 力系統(tǒng)102也可以在怠速充電模式下工作。
附圖9所示是混合動力系統(tǒng)102能量回饋和充電模式的工作示意圖。在 能量回饋和充電模式下， 一個或多個組件利用一個或多個充電機(jī)構(gòu)給電池組 110充電。例如，通過制動回饋，牽引電機(jī)108通過接收驅(qū)動車輪212的動 力，作為一個發(fā)電機(jī)給電池組110提供電能。同時，發(fā)動機(jī)104可以驅(qū)動 電動發(fā)電機(jī)106給電池組110進(jìn)一步充電。當(dāng)一個或多個輸入操作信號超 過或者降到一個預(yù)先設(shè)定的極限值之下，混合動力系統(tǒng)102可以在能量回饋 和充電模式下工作。例如，當(dāng)油門深度輸入操作信號是O，而且制動輸入操 作信號高于0時，混合動力系統(tǒng)102可以在能量回饋和充電模式下工作。
圖9A所示是依照并聯(lián)雙動力模式下混合動力系統(tǒng)102的工作示意圖。 在并聯(lián)雙動力模式下，離合器或扭矩分配總成206是結(jié)合的。離合器206 接合后，發(fā)動機(jī)104通過與電動發(fā)電機(jī)106和牽引電機(jī)108的直接連接給 驅(qū)動車輪212提供扭矩，因此，發(fā)動機(jī)104和牽引電機(jī)108同時給車輪212 提供扭矩。同時，在這種工作模式下，發(fā)動機(jī)104帶動電動發(fā)電機(jī)106發(fā) 電可以對電池組110進(jìn)行充電。當(dāng)然本工作模式下的另一種替換，電動發(fā)電 機(jī)106也可以不對電池組110進(jìn)行充電。
附圖10所示是依照并聯(lián)三動力模式混合動力系統(tǒng)102工作示意圖。在 并聯(lián)三動力模式下，離合器或扭矩分配總成206是結(jié)合的。離合器206接 合后，發(fā)動機(jī)104通過與電動發(fā)電機(jī)106和牽引電機(jī)108的直接連接給驅(qū) 動車輪212提供扭矩。因此，發(fā)動機(jī)和兩個電機(jī)同時給車輪212提供扭矩。另外，電池組110給電動發(fā)電機(jī)106和牽引電機(jī)108提供電能以進(jìn)一步增 加電動發(fā)電機(jī)106和牽引電機(jī)108驅(qū)動車輪212的扭矩。
在不同的實施例中，離合器206與牽引電機(jī)108的結(jié)構(gòu)及連接形式是 不同的。在圖11所示的一種實施例中，離合器或者動力分配總成206的輸 出軸并沒有與牽引電機(jī)108直接相連，而是與齒輪減速總成1108的減速齒 輪相連，齒輪減速總成1108可以包含多個齒輪，如一級減速齒輪和二級減 速齒輪，齒輪減速總成1108與牽引電機(jī)108的輸出軸機(jī)械連接，經(jīng)過減速 后將動力傳遞給差速器總成220或者其它的齒輪裝置。如上，在一些實施例 中，齒輪減速機(jī)構(gòu)或者減速齒輪可以包含在差速器總成220中。
在另一個具體實施例中，齒輪減速機(jī)構(gòu)或者減速齒輪可以是斜齒輪、行 星齒輪、直齒輪或者它們的相互組合。齒輪減速總成1108還包括一個接收 牽引電機(jī)108扭矩輸入的輸入軸。作為一種變通實施例，齒輪減速總成1108 還包括一接收其他動力源扭矩的第二輸入軸。
下面是發(fā)動機(jī)104、電機(jī)106和108的幾個參數(shù)說明。在一個具體實施 例中，發(fā)動機(jī)104為三汽缸發(fā)動機(jī)，排氣量可以是998cc，最大輸出扭矩是 90N m，最大輸出功率是50kW，最大輸出速度為6000rpm。在另一個實 施例中，電動發(fā)電機(jī)106的最大輸出扭矩是150N，m，最大輸出功率是20 kW，最大輸出速度為5000rpm。再有一個實施例，牽引電機(jī)108的最大輸 出扭矩是400N'm，最大輸出功率是50kW，最大輸出速度為6000rpm。
當(dāng)然，雖然發(fā)動機(jī)104、電動發(fā)電機(jī)106、牽引電機(jī)108均可以給電池 組110充電，電池組110還可以通過外部電功率輸入裝置進(jìn)行充電，因此， 該混合動力系統(tǒng)也可以認(rèn)為是"插入式"混合動力系統(tǒng)。如附圖2所示，與 電池相連接的整車控制器202可以與外部充電接口 230相連接，這里也包 括一個逆變器234。例如，充電接口 230可以吸收通過插頭242和插座244從電網(wǎng)240接收的電能來為電池組110充電。在一個具體實施例中，輸入 功率可以是標(biāo)準(zhǔn)插座的標(biāo)準(zhǔn)120-240VAC功率，也可以是家用電源。 一種合 適的直流電源，例如一個大的蓄電池作為工具也可以給電池充電。通過插入 式充電為電池組110進(jìn)行適當(dāng)充電后，可使車輛在完全不用發(fā)動機(jī)104的 情況下在純電動模式(EV)下運(yùn)行。
電池組110可以為鉛酸電池、鎳鉻電池、鐵電池或者鎳氫電池等，優(yōu)先 地，所述電池系統(tǒng)中單體電池的正極活性物質(zhì)為一種混合晶體，所述混合晶 體含有晶體一和晶體二，所述晶體一為磷酸亞鐵鋰，所述晶體二為通式 AaMbNcOd表示的化合物中的一種或幾種，A、 M、 N兩兩不同，各自為IIA、 IIIA、 IVA、 VA、 IB、 IIB、 II舊、IVB、 VB、 VIB、 VUB或VIII族金屬，0 《a《6、 0《b《6、 0<c《6、 0<d《12，且a、 b不同時為O;且該正極活 性物質(zhì)在25。C下的電子電導(dǎo)率為0.01-10 S/cm。這能夠使車輛單次充滿電 后行駛50公里以上。在一個優(yōu)選的具體實施例中，當(dāng)在純電動模式下，車 輛單次充滿電后可以行駛的里程范圍至少為100公里。
附圖11所示是動力總成1104的一個結(jié)構(gòu)示意圖，其包括發(fā)動機(jī)104、 電動發(fā)電機(jī)106、牽引電機(jī)108、 一個齒輪減速總成1108，也可以是變速 器，其中包括一個或多個齒輪總成，齒輪減速總成1108在結(jié)構(gòu)上包含第一 速度的輸入端和一個第二速度的輸出端，第一速度輸入端與牽引電機(jī)的輸出 端連接，第二速度的輸出端與差速器總成220的輸入部分連接，其中第一速 度大于第二速度。齒輪減速總成1108還包括一個駐車機(jī)構(gòu)(附圖12的 1250)，其提供機(jī)械齒輪便于檔位的選擇，例如停車檔、空檔、倒檔和前進(jìn) 檔。發(fā)動機(jī)104可以包括其它組件，例如油底殼1"2、機(jī)油濾清器1114、 空氣濾清器外殼1116等。
18附圖12所示是連接在電動發(fā)電機(jī)106和牽引電機(jī)108之間的變速器或 者齒輪減速總成1108的組件爆炸圖。在齒輪減速總成1108的一邊是由牽 引電機(jī)箱體1222、牽引電機(jī)108及牽引電機(jī)箱蓋1224組成的牽引電機(jī)總 成1226，牽引電機(jī)108包含一個電機(jī)轉(zhuǎn)子1230和一個電機(jī)定子1232。在 齒輪減速總成1108的另外一邊是由電動發(fā)電機(jī)箱體1240、電動發(fā)電機(jī)106 及電動發(fā)電機(jī)箱蓋1242組成的電動發(fā)電機(jī)總成1244，同樣電動發(fā)電機(jī)106 也包含一個轉(zhuǎn)子1246和一個定子1248。
處于齒輪減速總成1108內(nèi)的駐車機(jī)構(gòu)1250位于牽引電機(jī)總成1226和 電動發(fā)電機(jī)總成1244之間，也可以作為檔位選擇器。駐車機(jī)構(gòu)或檔位選擇 器通常被駕駛員操作來選擇檔位，例如停車檔、空檔、前進(jìn)檔和倒檔。整車 控制器202通過檔位傳感器或其它傳感器在與整車控制器202傳遞信息時 可以判斷駐車機(jī)構(gòu)1250的位置或工作模式。附圖13所示是更詳細(xì)的駐車 機(jī)構(gòu)1250結(jié)構(gòu)示意圖。
仍然參照附圖11-13，包括駐車機(jī)構(gòu)1250的齒輪減速總成1108，同以 上描述，齒輪減速總成1108在部件上通過第一速度輸出端和第二速度輸出 端將差速器總成220的較低速度輸入部分與牽引電機(jī)108的高速旋轉(zhuǎn)輸出 連接。半軸3902 (如圖39所示)通過差速器總成220的輸出端1130來向 車輪212傳遞扭矩。作為一種優(yōu)選實施例，差速器總成220設(shè)置在齒輪減 速總成1108里面，能夠及時把動力傳遞給車輛的兩個前輪。
附圖14是電動發(fā)電機(jī)箱體1240的外部立體圖。同時，附圖15是電動 發(fā)電機(jī)箱體的內(nèi)部立體圖。同樣的，附圖16是牽引電機(jī)箱體1222的外部 立體圖，同時，附圖17是牽引電機(jī)箱體1222的內(nèi)部立體圖。
附圖18所示是扭矩分配總成206 (在附圖2中也可以用離合器替代) 與發(fā)動機(jī)飛輪1804相連接。飛輪1804從發(fā)動機(jī)曲軸1805接收旋轉(zhuǎn)動力。.扭矩分配總成206用于分配發(fā)動機(jī)104和電機(jī)106、 108在兩種不同的機(jī)械 模式里產(chǎn)生的扭矩。
在第一種機(jī)械模式下，扭矩分配總成206可以提供一個真正的離合器功 能來有選擇的將牽引電機(jī)108與發(fā)動機(jī)104結(jié)合或分離。在第二種機(jī)械模 式下，扭矩分配總成206在發(fā)動機(jī)104和電動發(fā)電機(jī)106之間提供一個"軟 連接"或者扭轉(zhuǎn)連接。"軟連接"或者扭轉(zhuǎn)連接減輕了發(fā)動機(jī)104最初啟動 時突然的旋轉(zhuǎn)變化引起的震動或碰撞，而且相反地，當(dāng)電動發(fā)電機(jī)106在電 池的作用下開始提供動力時其可以提供減震或阻尼，這種旋轉(zhuǎn)震動或者轉(zhuǎn)角 差小于一個預(yù)定值，其可以被扭矩分配總成206吸收或變得平緩。 .
其中，電動發(fā)電機(jī)106和發(fā)動機(jī)104之間的關(guān)系總是"連接的"，并 且不能有選擇的分離。相當(dāng)于，在發(fā)動機(jī)飛輪1804和電動發(fā)電機(jī)106之間 有一個間隙或震動吸收連接，但是它們是一直相ii的，任何時候都不會脫離。 因為電動發(fā)電機(jī)106和發(fā)動機(jī)104相連，在發(fā)動機(jī)和電動發(fā)電機(jī)106之間 的轉(zhuǎn)速差或角動量可能僅僅為一個旋轉(zhuǎn)周的一小部分，例如小于35度的一 個旋轉(zhuǎn)周的一小部分。
如附圖18、 18A和19爆炸圖所示，在一個實施例中，扭矩分配總成 206與帶有曲軸1805的發(fā)動機(jī)飛輪1804連接，扭矩分配總成206還包括 從動盤總成1806、蓋總成1808、轉(zhuǎn)接盤總成1810、分離軸承1812、以及 與電動發(fā)電機(jī)106—起轉(zhuǎn)動的空心轉(zhuǎn)軸1814,通過牽引電機(jī)108的轉(zhuǎn)子軸 1820用來帶動牽引電機(jī)108的轉(zhuǎn)子1230轉(zhuǎn)動的傳動主軸1816。傳動主軸 1816通過齒或者花鍵1904與從動盤總成1806相連接。當(dāng)從動盤總成1806 與發(fā)動機(jī)飛輪1804結(jié)合時，從動盤總成1806帶動傳動主軸1816—起旋轉(zhuǎn)。
連接在飛輪1804和牽引電機(jī)108之間的可選擇性地結(jié)合的在第一種機(jī) 械模式提及的離合器在這里進(jìn)行描述。離合器206被整車控制器202通過
20離合器控制器204控制來進(jìn)行脫離和結(jié)合，離合器206的結(jié)合或脫離是通 過控制分離軸承1812來實現(xiàn)的。分離軸承1812位于電動發(fā)電機(jī)106的空 心轉(zhuǎn)軸1814里，而且可以通過一彈性元件來選擇性的控制其結(jié)合或者分離。 在一種實施例中，分離軸承1812為液壓分離軸承。例如，分離軸承1812 可以通過電磁開關(guān)或一氣動裝置來控制。作為一種優(yōu)選實施例，離合器控制 器204通過控制一活塞1826來控制分離軸承1812的結(jié)合與脫離。
從動盤總成1806包含一個摩擦盤1906，摩擦盤1906由石棉或人工抗 摩擦材料合成。當(dāng)離合器結(jié)合時，從動盤總成1806被推動與發(fā)動機(jī)飛輪 1804逐漸結(jié)合，發(fā)動機(jī)飛輪1804與從動盤總成1806之間會產(chǎn)生摩擦力從 而驅(qū)動從動盤總成1806開始轉(zhuǎn)動，但從動盤總成1806與發(fā)動機(jī)飛輪1804 之間會有相對滑動。當(dāng)離合器完全結(jié)合后，從動盤總成1806與發(fā)動機(jī)飛輪 1804之間的相對滑動會慢慢消除，從動盤總成1806與發(fā)動機(jī)飛輪1804會 一起同速轉(zhuǎn)動。因此從動盤總成1806帶動傳動主軸1816轉(zhuǎn)動從而帶動牽 引電機(jī)108的轉(zhuǎn)子1230 —起旋轉(zhuǎn)。
從動盤總成1806位于蓋總成1808內(nèi)，蓋總成1808包括一膜片彈簧 1910或者其t:的柔性彈性組件。膜片彈簧1910通過開口 1914接收分離軸 承1812內(nèi)的活塞1826的動作而彎曲，分離軸承1812的活塞1826通過蓋 總成1808內(nèi)的開口 1914與膜片彈簧1910相連接。
當(dāng)離合器206結(jié)合，分離軸承1812的運(yùn)動方向在圖中標(biāo)識為"A"1922 時，即所述分離軸承處于結(jié)合位置時，活塞1826與膜片彈簧1910分離， 膜片彈簧1910把從動盤總成1806的摩擦盤1906壓在發(fā)動機(jī)飛輪1804的 表面上。圖18顯示了這種結(jié)合時的位置狀態(tài)，具體細(xì)節(jié)描述可參照圖18A。
相反地，當(dāng)離合器206分離，分離軸承1812的運(yùn)動方向在圖中標(biāo)識 為"B"1926時，及所述分離軸承處于非結(jié)合位置時，活塞1826壓緊膜片彈簧1910使膜片彈簧1910發(fā)生彎曲從而翹起，從動盤總成1806就會脫離發(fā) 動機(jī)飛輪1804，此種情況也將在圖18A中做具體描述。
圖18A詳細(xì)顯示了分離軸承1812、活塞1826及膜片彈簧1910相互之 間的作用關(guān)系?；钊?826相對于分離軸承1812可以發(fā)生如圖18和19中 所示的箭頭"A" 1922與箭頭"已"1926的方向的移動，直到分離軸承1812 保持一固定位置不動?；钊敳坑幸惠S承座圈1830，其可以向里或者向外 運(yùn)動從而推動膜片彈簧使離合器206斷開動力傳遞。在蓋總成1808設(shè)有凸 緣或支點1836，膜片彈簧1910可以繞支點1836轉(zhuǎn)動。
當(dāng)活塞1826沿所示箭頭"B"的方向移動時，膜片彈簧1910的徑向向 內(nèi)部分1847也沿活塞1826的移動方向發(fā)生移動，因此，膜片彈簧1910的 徑向向外部分1848會在凸緣1836的支點的作用下朝相反的方向發(fā)生移動， 從而會導(dǎo)致摩擦盤1906和從動盤總成1806與發(fā)動機(jī)飛輪1804脫離，從而 使離合器206有效脫離。
相反地，當(dāng)活塞1826沿所示箭頭"A"的方向移動時，膜片彈簧1910 的徑向向內(nèi)部分1847同樣沿活塞1826的移動方向發(fā)生移動，膜片彈簧1910 的徑向向外部分1848就會在凸緣1836的支點的作用下朝相反的方向運(yùn)動， 從而會導(dǎo)致膜片彈簧1910將摩擦片壓緊在發(fā)動機(jī)飛輪1804上，使離合器 恢復(fù)先前的常結(jié)合狀態(tài)，從而使發(fā)動機(jī)飛輪1804帶動從動盤總成1806 — 起旋轉(zhuǎn)。
分離軸承1812的液壓連接的更多細(xì)節(jié)如附圖20所示，而且與電動發(fā) 電機(jī)箱蓋1242連接。實際上這種連接不僅僅限定為液壓連接，也可以采用 電連接。附圖21所示是省略了分離軸承1812的電動發(fā)電機(jī)箱蓋1242，但 是標(biāo)明了液壓線路2104或其它部件與分離軸承1812的連接關(guān)系。再參考附圖18、18A和19，分離軸承1812包含一個通孔或圓柱孔1849 用來容納傳動主軸1816。如上，控制分離軸承1812的活塞1826，通過其 軸承座圈1830的運(yùn)動來脫離從動盤總成1806或者釋放膜片彈簧1910，使 從飛輪1804傳遞到從動盤總成1806的動力傳遞到傳動主軸1816，提供直 接連接的轉(zhuǎn)動動力到牽引電機(jī)108。這樣，在并聯(lián)三動力模式下，從發(fā)動機(jī) 104產(chǎn)生的額外動力在離合器結(jié)合狀態(tài)下可以有選擇的傳遞到牽引電機(jī)108 的轉(zhuǎn)子軸1820來提供最大動力。
在爬坡或加速時，扭矩分配總成206，例如，可以以離合器功能來連接 發(fā)動機(jī)104和牽引電機(jī)108。扭矩分配總成206也可以依據(jù)牽引電機(jī)108 和電動發(fā)電機(jī)106的動力需求而結(jié)合。例如，當(dāng)電池組110的動力輸出不 充足時，扭矩分配總成206可以連接發(fā)動機(jī)104和牽引電機(jī)108來提供其 余的動力。
一個或多個操作輸入信號或狀態(tài)輸入信號可以影響扭矩分配總成206 的控制。例如，當(dāng)操作輸入信號或狀態(tài)輸入信號表示車輛在高速下運(yùn)行或動 力需求增加時(如爬坡)，扭矩分配總成206可以控制分離軸承1812的活 塞1826脫離膜片彈簧1910從而結(jié)合離合器。相反，當(dāng)操作輸入信號或狀 態(tài)輸入信號表示車輛在低速下運(yùn)行或動力需求減少時，扭矩分配總成206可 以控制分離軸承1812的活塞1826壓緊膜片彈簧1910從而分離離合器。
圖18顯示了扭矩分配總成206與齒輪減速總成1108的連接關(guān)系。齒 輪減速總成1108包含一個接收高速旋轉(zhuǎn)傳動主軸1816動力的一級減速齒 輪1840， 一個與一級減速齒輪1840嚙合用來大大降低輸出速度的二級減速 齒輪1844， 一個接收二級減速齒輪動力的主減速齒輪1846，用來將二級減 速齒輪1844的動力傳遞到差速器總成220，從而驅(qū)動車輪212。再參考圖18中的扭矩分配總成206，在飛輪1804和電動發(fā)電機(jī)106 之間的軟連接或者扭轉(zhuǎn)連接在這里將被描述(第二個機(jī)械模式)。附圖22 所示是附圖18的轉(zhuǎn)接盤總成1810的爆炸圖。轉(zhuǎn)接盤總成1810與蓋總成 1808連接并與固定在飛輪1804上的蓋總成1808 —起旋轉(zhuǎn)。在一個具體實 施例中，轉(zhuǎn)接盤總成1810包含一個與內(nèi)墊圈2204和扭轉(zhuǎn)盤2206相連的內(nèi) 側(cè)板2202。內(nèi)側(cè)板2202可以通過焊接、鉚接或者螺釘固定的方式固定在蓋 總成1808的某個部分上，以確保轉(zhuǎn)接盤總成1810與蓋總成1808的連接安 全可靠。
扭轉(zhuǎn)盤2206可以包含一個或多個減震組件或彈簧2208。減震組件可以 由有彈力的可變形材料做成，也可以采用其它的扭轉(zhuǎn)、變形或減震組件，如 板簧、螺旋彈簧、有彈性的橡膠及其它的可變形材料等。扭轉(zhuǎn)盤2206也可 以與外墊圈2210和外側(cè)板2212連接，內(nèi)墊圈2204和外墊圈2210可以增 強(qiáng)吸收震動的能力，從而更有效地減小或者吸收來自空心轉(zhuǎn)軸1814的震動。
內(nèi)墊圈2204和外墊圈2210可以由可變形或者可壓縮的材料制成，如 橡膠、泡沫及其它一些可吸收或緩沖震動的材料。因此轉(zhuǎn)接盤總成1810可 以多重吸收或者減少從發(fā)動機(jī)104傳到電動發(fā)電機(jī)106的震動。
轉(zhuǎn)接盤總成1810利用以上描述的組件可以在發(fā)動機(jī)104和電動發(fā)電機(jī) 106之間提供扭轉(zhuǎn)或軟連接來減少或吸收震動。空心轉(zhuǎn)軸1814穿過轉(zhuǎn)接盤 總成1810上的開口 1916連接到扭轉(zhuǎn)盤2206上，扭轉(zhuǎn)盤2206通過花鍵或 者齒2216與空心轉(zhuǎn)軸1814相連接。因此，當(dāng)發(fā)動機(jī)104轉(zhuǎn)動時，空心轉(zhuǎn) 軸1814會隨著轉(zhuǎn)接盤總成1810、蓋總成1808及飛輪1804 —起旋轉(zhuǎn)。
尤其當(dāng)發(fā)動機(jī)104或者電動發(fā)電機(jī)106突然改變轉(zhuǎn)動速度時，扭轉(zhuǎn)盤 2206的彈簧2208可以用來吸收震動，例如當(dāng)發(fā)動機(jī)104或者電動發(fā)電機(jī) 106啟動時和關(guān)閉時。轉(zhuǎn)接盤總成1810的彈簧2208可以允許轉(zhuǎn)接盤總成1810與蓋總成1808發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。彈簧2208部分設(shè)置在內(nèi)側(cè)板2202的 多個凹槽2220內(nèi)，這樣扭轉(zhuǎn)盤2206在轉(zhuǎn)動時可以允許與蓋總成1808發(fā)生 一個小角度的相對轉(zhuǎn)動。通過這種方式可以提供阻尼以致減少從扭轉(zhuǎn)盤 2206傳到空心轉(zhuǎn)軸1814上的震動。
這種相對的轉(zhuǎn)動會使扭轉(zhuǎn)盤2206與蓋總成1808形成一偏轉(zhuǎn)角度，同 時也與發(fā)動機(jī)飛輪1804形成一偏轉(zhuǎn)角度，偏轉(zhuǎn)角度的最大值由內(nèi)側(cè)板2202 上的凹槽2220的直線槽2230的長度決定，近似為凹槽2220的弧形槽2234 的長度決定，偏轉(zhuǎn)角的取值范圍為O。 _35° ，優(yōu)選為O。 一10° 。彈簧2208 的壓縮或者恢復(fù)可以沿順時針或者逆時針方向，這要取決于震動的形式。
附圖23所示是連接發(fā)動機(jī)飛輪1804和電動發(fā)電機(jī)106組件的扭矩分 配總成206的示意圖。同時附圖24所示是分離軸承1812的放大圖。
參考附圖11， 12和25來詳細(xì)描述齒輪減速總成1108。如以上所述， 齒輪減速總成1108包含駐車機(jī)構(gòu)1250和多個傳動齒輪。附圖25所示是一 種減速或變速機(jī)構(gòu)，尤其顯示了一種主減速從動齒輪2502，然而，許多不 同類型和組合的齒輪可以采用。例如，齒輪減速總成1108可以包含螺旋狀 齒輪、行星齒輪、直齒輪和這些齒輪的組合。
附圖26和27是副軸齒輪2702和可以包含在齒輪減速總成1108里的 齒輪總成2602的示意圖。圖27中所示副軸齒輪2702包含一個副軸2704， 齒輪總成2602可以包括輸入軸2604以便把扭矩傳遞給其他的機(jī)械傳動裝 置。齒輪總成2602與副軸齒輪2702 —起轉(zhuǎn)動來降低轉(zhuǎn)速，齒輪減速總成 1108可以包含所有的傳動裝置，優(yōu)選地，齒輪減速總成1108包含差速器總 成220并構(gòu)成車輛的變速器。齒輪減速總成1108或變速器為單檔二級傳動。 如同上面提到的，變速器包含一級減速齒輪1840、 二級減速齒輪1844和主 減速齒輪1846。優(yōu)選地，差速器總成220包含在齒輪減速總成1108內(nèi)并
25可旋轉(zhuǎn)接收來自主減速齒輪1846的動力。當(dāng)然，在另外的實施例中差速器 總成220可以從齒輪減速總成1108中分離出來獨立傳遞動力。
更適宜的是，由于齒輪減速總成1108只設(shè)置了單檔傳動齒輪從而消除 了換檔對汽車機(jī)械傳動的影響。而且，不需要齒輪同步器或者變速執(zhí)行構(gòu) 件，從而簡化了齒輪減速總成1108的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，減少了重量，保留了軸向 空間。同時發(fā)動機(jī)104在最佳工況下運(yùn)轉(zhuǎn)，因此它能夠保持最佳效率，從而 節(jié)約燃油。進(jìn)一步講，在不同的工作模式發(fā)動機(jī)都運(yùn)作在最佳效率轉(zhuǎn)速下， 從而達(dá)到最大效率。避免了低效轉(zhuǎn)動速度，例如怠速和低速轉(zhuǎn)動。而且，僅 僅一個非常小的動力，就能夠使發(fā)動機(jī)104的燃油效率較高，因此降低了發(fā) 動機(jī)的尺寸、成本和裝配生產(chǎn)時的復(fù)雜度。
圖29—35從不同角度顯示了發(fā)動機(jī)104、電動發(fā)電機(jī)106、牽引電機(jī) 108及動力分配總成206的結(jié)構(gòu)。特別地，圖29標(biāo)示出了吸收或減小發(fā)動 機(jī)104和電動發(fā)電機(jī)106之間的震動的帶有彈簧2208的扭轉(zhuǎn)盤2206。
圖39所示為齒輪減速總成1108內(nèi)差速器總成220的輸出端口與車輪 212的連接關(guān)系。齒輪減速總成1108包含兩個相應(yīng)的端口以便動力的輸入 輸出。半軸3902和萬向節(jié)3908將差速器總成220的動力輸出分配給每個 車輪212。特別是，半軸3902與差速器總成220的末級齒輪端連接，這更 適宜位于齒輪減速總成1108中。
如上述所有附圖，尤其在圖39中，發(fā)動機(jī)104、電動發(fā)電機(jī)106、牽 引電機(jī)108、齒輪減速總成1108 (包括差速器總成220)位于發(fā)動機(jī)前艙 內(nèi)布置在兩個車輛前輪之間并位于兩個前輪中心線之上，電動發(fā)電機(jī)106、 牽引電機(jī)108及齒輪減速總成1108可以根據(jù)兩個半軸3902的位置來進(jìn)行 布置。發(fā)動機(jī)104也位于兩個前輪中心線之上。機(jī)械動力聯(lián)結(jié)由飛輪1804， 扭矩分配總成206，傳動主軸1816提供，其他組件從發(fā)動機(jī)到電動發(fā)電機(jī)106，從電動發(fā)電機(jī)106到牽引電機(jī)108線性分布，且機(jī)械能耦合從發(fā)動機(jī) 至第一電機(jī)及從第一電機(jī)至第二電機(jī)呈線性排列。
圖28所示是液壓控制系統(tǒng)2800的示意圖，其被用來啟動扭矩分配系 統(tǒng)206中的各個組件。在一個具體實施例中，蓄能過程的液壓傳遞路徑是這 樣實現(xiàn)的油液從液壓油壺2802到達(dá)過濾器2804，進(jìn)入油泵總成2806， 通過單向閥2808，進(jìn)入蓄能器2810，最后回到液壓油壺2802 。
在另一個具體實施例中，當(dāng)離合器分離時，分離軸承1812頂壓膜片彈 簧1910過程的液壓傳遞路徑是這樣實現(xiàn)的液壓從蓄能器2810通過第一 電磁開關(guān)閥2822，通過大阻尼孔2824，進(jìn)入液壓缸1822。
再一個具體實施例，當(dāng)離合器結(jié)合時，回油過程的液壓傳遞路徑是這樣 實現(xiàn)的液壓從液壓缸1822通過小阻尼孔2826，通過第二電磁開關(guān)閥2828， 回到液壓油壺2802。
離合器通過液壓缸1822中儲存的能量來頂壓控制膜片彈簧，然后將流 體返回到蓄能器2810。離合器控制器204處理來自不同傳感器的電信號(第 一壓力信號2830;第二壓力信號2832)，及離合器分離信號2834和接合 信號2836。離合器控制器204通過電磁閥和油泵總成2806控制液壓系統(tǒng) 壓力，保證分離軸承1812的嚴(yán)格運(yùn)行。當(dāng)油泵電機(jī)2840提供機(jī)械能給液 壓油泵總成時蓄能器2810作為主動力源。
在所知的液壓系統(tǒng)中，如果液壓油泵持續(xù)直接給液壓缸沖壓，泵就必須 做的體積很大(需要一個大的電機(jī)驅(qū)動)，而且需要頻繁啟動，壓力沖擊大。 然而，所述的液壓系統(tǒng)在不同的具體過程工作模式下，因為油泵總成2806 增壓給蓄能器2810，通過蓄能器加壓給分離軸承1812 。這種設(shè)計使油桌 總成有個小的體積(使用小的油泵電機(jī)2840)，降低了的啟動次數(shù)，延長 了泵的壽命，降低了液體對系統(tǒng)的沖壓。使用阻尼孔(2824、 2826)增強(qiáng)了液壓控制系統(tǒng)2800的控制精度。特別的，大阻尼孔2824可使離合器快 速分離，小阻尼孔2826保證離合器處于慢結(jié)合狀態(tài)。
再回到圖1-10，整車控制器202能夠接收各種輸入指令信號來改變和 調(diào)整混合動力系統(tǒng)102處于不同的工作模式中。例如整車控制器202收 到一個檔位輸入控制信號、油門深度輸入操作信號、制動輸入操作信號、用 戶選擇的EV/HEV輸入指令信號(EV/HEV開關(guān))、以及傳感器輸入的數(shù)據(jù)， 比如外界溫度、發(fā)動機(jī)溫度、車速、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、油壓、散熱水溫等。整車 控制器202可根據(jù)上面的這些信號來控制牽引電機(jī)108的輸出扭矩和轉(zhuǎn)速。
關(guān)于輸入運(yùn)行信號或參數(shù)，油門深度輸入信號表示為司機(jī)踩油門踏板的 下壓數(shù)量。在一個具體實施例中，油門深度輸入信號表示為油門踏板下壓程 度的百分比。在另一個實施例中，油門深度輸入信號也可表示為油門踏板下 壓的距離。油門深度輸入信號能夠大體上或不連續(xù)的顯示油門踏板的深度。 例如，油門踏板深度輸入信號可以表示無論整體或部分油門踏板被踩下 25%， 50% ,75%或者其它數(shù)量。油門深度輸入信號也能夠顯示其被壓百分 比或者距離的結(jié)合。
剎車輸入信號表示為司機(jī)踩剎車踏板的程度。在一個具體實施例中，剎 車輸入信號可表示為剎車踏板下壓的距離。在另一個具體實施例中，剎車輸 入信號也可以表示為剎車踏板下壓程度的百分比。剎車輸入信號可以表示下 壓百分比和下壓距離的組合。在一個實施例中，整車控制器對傾角傳感器(未 圖示)的信息和剎車輸入信號的信息進(jìn)行處理時，剎車輸入信號可以被表示 為百分比，距離或者其它適當(dāng)?shù)亩攘繂挝弧?br>
整車控制器202也能夠接收和處理其他輸入運(yùn)行信息，例如路面傾角 (坡度)、電池荷電量、速率或其它輸入信號。路面傾角輸入信號表示車輛 行駛時與路面的傾斜角度。整車控制器202可以根據(jù)路面傾角輸入信號來控
28制混合動力系統(tǒng)102的一個或多個組件的運(yùn)行，如電機(jī)106或電動機(jī)108， 來防止汽車在上坡或下坡時失控。
電池容量輸入狀態(tài)信號表示電池組110的荷電量，荷電量的數(shù)值可以是 電池組110的剩余容量也可以是電池組110的已用容量。例如，電池容量 的輸入信號的能夠表明，該電池組110己用75%電量。另外，電池容量的 輸入信號可以表明，該電池組110還有25 %剩余電量。
速度輸入信號顯示車輛的速度。基于輸入運(yùn)行信號和輸入狀態(tài)信號，整 車控制器202將輸出一個或多個輸出控制信號來控制車輛。例如，輸出控制 信號包括顯示離合器206是否應(yīng)該結(jié)合或脫離的離合器206輸出信號，顯 示發(fā)動機(jī)1Q4啟動的點火輸出功率信號，電動發(fā)電機(jī)106的目標(biāo)轉(zhuǎn)速輸出 信號，牽引電動機(jī)108的目標(biāo)轉(zhuǎn)速輸出信號，以及發(fā)動機(jī)104的目標(biāo)轉(zhuǎn)速輸 出信號。目標(biāo)轉(zhuǎn)速信號可用于控制離合器準(zhǔn)備結(jié)合時使發(fā)動機(jī)與電機(jī)的轉(zhuǎn)速 保持同步。
整車控制器202還可以用于電動發(fā)電機(jī)106，離合器控制器204，和牽 引電機(jī)108的通訊。例如，整車控制器202可以發(fā)出信號給離合器控制器 204指示離合器206進(jìn)行接合。
整車控制器202能夠與發(fā)動機(jī)104，電動發(fā)電機(jī)106和牽引電機(jī)108 組成一個子系統(tǒng)，以調(diào)節(jié)電池組110的充放電來驅(qū)動車輪212。在一個實施 例中，整車控制器202可以調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)104，電動發(fā)電機(jī)106和牽引電機(jī) 108的轉(zhuǎn)速差別，以便結(jié)合或者脫離離合器206 。在另一個實施例中，整 車控制器202還可以調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)104，電動發(fā)電機(jī)106和牽引電機(jī)108的 扭矩差，以便結(jié)合或者脫離離合器206。
當(dāng)混合動力系統(tǒng)102運(yùn)行在混合動力模式(HEV)時，整車控制器202 可以根據(jù)車輛一個或多個輸入信號和輸入狀態(tài)信號操作以及它們的組合來
29決定車輛的功率總需求。例如，整車控制器202可通過油門深度的輸入狀態(tài) 信號，速度狀態(tài)輸入信號或其他信號確定車輛總功率需求。在具體實施例中， 整車控制器202根據(jù)扭矩輸入信號，速度信號輸入狀況和加速器深度狀態(tài)信 號來決定車輛的功率需求。車輛總功率需求通常取決于一個或多個組件的功 率需求，如發(fā)動機(jī)104,電動發(fā)電機(jī)106和牽引電機(jī)108。整車控制器202
也可以根據(jù)其他運(yùn)行功率需求，如車輛輛最佳運(yùn)行功率，以確定一個或多個 需求功率的輸出。
在一個具體實施例種，通過計算，整車控制器2 02可確定牽引電機(jī)108 的需求功率。比如，為了確定牽引電機(jī)108和電動發(fā)電機(jī)106需求功率， 用所示下列公式
1) 如果P-Pe^P2 MAX, 那么
如果P-Pe〈P2—M,N，，那么
P2 = Pz_ MAX Pe = P- P2,
Pi = 0;
否則
P2 = P-Pe ，
Pi = 0;
2) 如果P — Pe > P2_MAX,那么
P2 = P2—MAX ;
Pi = P —Pe-P2，其中 ，
P為車輛需求功率；Pe=發(fā)動機(jī)最佳輸出功率； P2_MAX =牽引電機(jī)最大輸出功率；
P2=牽引電機(jī)需求功率；
=電動發(fā)電機(jī)需求功率.
雖然工作模式由圖3到10所示，但任何工作模式都可能會過渡到另一 種工作模式根據(jù)任意組合的輸入操作信號、狀態(tài)和輸出控制信號。舉例來說， 混合動力系統(tǒng)102會從并聯(lián)模式過渡到制動模式，或從制動模式到充電模 式。任何其他組合的轉(zhuǎn)變都取決于適當(dāng)?shù)妮敵龊洼斎胄盘枴?br>
圖36所示為通過使用混合動力系統(tǒng)102和整車控制器202控制和/或改 變混合汽車的工作模式的控制系統(tǒng)流程3602。在實施中，整車控制器202 執(zhí)行了控制系統(tǒng)流程3602。
最初，整車控制器202確定車輛的當(dāng)前檔位。車輛控制器202可以通 過駐車機(jī)構(gòu)1250來確定車輛的當(dāng)前檔位，當(dāng)整車控制器202確定當(dāng)前為停 車檔(3604)，整車控制器202將控制混合動力系統(tǒng)102終止運(yùn)轉(zhuǎn)或暫停 (3606)。例如，整車控制器202可控制發(fā)動機(jī)104，電動發(fā)電機(jī)106和 牽引發(fā)動機(jī)108終止運(yùn)轉(zhuǎn)。整車控制器202也可指令離合器206 (扭矩分配 總成206)脫離。
如果整車控制器202判定當(dāng)前檔位不是停車檔位，由控制系統(tǒng)流程確定 是否混合汽車在空檔(3608)狀態(tài)。如果是空檔狀態(tài)(3608)，整車控制 器將確定用戶是否選擇了EV模式(3610),控制系統(tǒng)流程將根據(jù)當(dāng)前電池 組110電量SOC決定采用純電動模式或其他模式。
如果EV模式被采用(3610)，整車控制器202比較當(dāng)前電池組的電量 SOC與最小電量閾值SOCo (3612)。最小電量閾值SOCo為能夠進(jìn)入純電動模式所需電池組110最小電量。例如，SOCo被定為電池組110的 10%-15%的剩余電量。其他數(shù)值也可選用如5%-20%之間。在一種實施例 中，如果車輛被選擇在純電動模式下運(yùn)行，如果車輛的需求功率小于牽引電 機(jī)的最大輸出功率的90%，那么車輛會一直在純電動模式下工作。當(dāng)然這個 數(shù)值也可以是75%-95%。
如果當(dāng)前電池組的電量SOOSOCo (3612)，控制系統(tǒng)流程控制混合 動力系統(tǒng)102進(jìn)入純電動模式(3614)。純電動模式的控制流程設(shè)置如圖 40說明。
如果當(dāng)前電池組的電量SOC^SOCc (3612)，控制系統(tǒng)流程控制混 合動力系統(tǒng)102退出純電動模式(3614)即EV/HEV開關(guān)退出EV模式的 選擇(3613)并執(zhí)行下一步(3616)。
如果純電動模式(EV)未被選擇(3610)，則將當(dāng)前電池組的電量SOC 與電池組的第二電量閾值SOC2進(jìn)行比較。電池組的第二電量閾值SOC2為 電池組110總?cè)萘康?0%，或40%——60%。如果電池現(xiàn)有電量SOC>SOC2 (3616)，運(yùn)行模式設(shè)置為純電動模式(3614)。
如SOC<SOC2 (3616)，需比較當(dāng)前電池組的電量SOC與電池組的 第一電量閾值(3618)。第一電量閾值SOd為30%電池組110容 量也可以在20%——40%之間。如果電池電量大約SOC1，則表明存在有效 的電量可以啟動發(fā)動機(jī)104，如SOC^-SOd(3618)，則設(shè)置為串聯(lián)模式 (3620)。圖41為控制流程控制運(yùn)行模式進(jìn)入串聯(lián)模式。
控制系統(tǒng)流程3602在決定下一工作模式前將考慮上一工作模式或者當(dāng) 前的工作模式。當(dāng)SOOSOd (3618)，且前一作模式在串聯(lián)或并聯(lián)模式 (3622)時，將將工作模式設(shè)置為串聯(lián)模式(3620)。在步驟3620中，若上一工作模式不是串聯(lián)也不是并聯(lián)時(3622)，工作模式將設(shè)置為純電動模 式(3614)。
若車輛不處于前進(jìn)檔或倒檔(3624)時，控制系統(tǒng)流程處于空檔(3610)。 若被選擇前進(jìn)檔或倒檔(3624)，控制系統(tǒng)確定是否已選擇純電動模式 (3626)。如SOC<=SOCo (3628)，則控制系統(tǒng)將控制車輛處于非純電 動模式(3629)。如SOOSOCo，控制系統(tǒng)流程確定是否SOC>SOC2( 3630)， 若是，控制系統(tǒng)流程確定工作模式為純電動模式(3614)。
若控制系統(tǒng)流程確定SOOSOd (3632),控制系統(tǒng)流程確定工作模 式是否為串聯(lián)或并聯(lián)模式(3634)，如果車輛的前一狀態(tài)既不是串聯(lián)也不是 并聯(lián)模式，則控制系統(tǒng)流程控制車輛進(jìn)入純電動模式(3614)。
然后，整車控制器202將通過當(dāng)前電量，上一工作模式等標(biāo)準(zhǔn)計算車輛 的速度，如當(dāng)前車速VELO小于最小速度閾值VELO"則設(shè)置為串聯(lián)模式 (3620)。實際例中，VELO,的取值在范圍35 km/hr-55 km/hr之間，VELC^ 優(yōu)選為45 km/hr 。
接著，若當(dāng)前車速VELO大于最大速度閾值VEL02(3638)，設(shè)置為并 聯(lián)模式，例如VEL02為55km/hr?？刂葡到y(tǒng)流程設(shè)置為并聯(lián)模式(3620) 在圖42種被解釋說明。若VELO小于等于VEL02，則整車控制器202確 定前一運(yùn)行模式是否為串聯(lián)模式，如果前一模式為串聯(lián)模式(3624)，則運(yùn) 行模式設(shè)置為為串聯(lián)模式(3620)。
如果前一模式不是串聯(lián)模式(3624)，車輛控制器202確定車輛的前 一運(yùn)行模式是否為并聯(lián)模式(3660)，則將目前運(yùn)行模式繼續(xù)設(shè)置為并聯(lián)模 式。如果前一運(yùn)行模式不是并聯(lián)模式(3660),則將目前運(yùn)行模式設(shè)置為串 聯(lián)模式(3620)。
33能量參數(shù)所控制的曲線，包括功率變
化曲線3702、電量變化曲線3704、速度變化曲線(3706)，和車輛輸出功 率變化曲線3708。功率變化曲線表示混合動力系統(tǒng)102在不同模式下的功 率變化，縱軸功率單位為千瓦，水平軸為不同工作模式區(qū)間，以字母表示。 功率變化曲線3702圖中曲線3710為整車需求功率，3712為機(jī)車輸出功率 曲線，車輛輸出功率曲線3708即3702中發(fā)動機(jī)輸出功率曲線3712。
電量變化曲線3704表示混合動力系統(tǒng)102在不同模式下的電池電量變 化，縱軸單位為(A-h)，水平軸為不同工作模式區(qū)間以字母表示。SOd為 30%總?cè)萘?，SOC2為50% 。
車速變化曲線3706表示混合動力系統(tǒng)102在不同模式下的速度變化， 縱軸為速度，水平軸為不同工作模式區(qū)間以字母表示。在一個具體實施例中， VELC^為45 km/hr ， VEL02為55 km/hr 。
根據(jù)圖37，工作模式用十個分割點隔開A-K，分割點間表示的工作模式 僅為這種混合動力系統(tǒng)102的一種舉例，區(qū)間A-E為純電動模式，區(qū)間E-F 和l-K為串聯(lián)模式，區(qū)間F-l為并聯(lián)模式。
在區(qū)間A-E，混合動力系統(tǒng)102工作在純電動模式，在此模式下，離合 器206分離，牽引電機(jī)108運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)動機(jī)104和電動發(fā)電機(jī)106不運(yùn)轉(zhuǎn)。
在區(qū)間A-C，表示車輛加速，需要正扭矩。由于提供電量給牽引電機(jī)108， 因此，電池組110SOC下降。
在區(qū)間C-D，表示車輛減速。牽引電機(jī)108收到剎車后產(chǎn)生的再生能量 和車輪212回饋的扭矩為電池組110發(fā)電。因此，在此階段，SOC上升。
在區(qū)間D-E，表示從純電動模式向串聯(lián)模式轉(zhuǎn)換階段，車輛在加速。伴 隨著車輛加速，混合動力系統(tǒng)102消耗電池組110的電力。當(dāng)系統(tǒng)接近區(qū)
34間E時，當(dāng)前電池容量SOC小于或等于SOd，在經(jīng)過E點之后，系統(tǒng)將 轉(zhuǎn)換為串聯(lián)模式。
區(qū)間E-F表明運(yùn)行在串聯(lián)模式，在這些區(qū)間，離合器206分離，牽引電 機(jī)108驅(qū)動車輪212，發(fā)動機(jī)104提供扭矩給電動發(fā)電機(jī)106， 106提供動 力給牽引電機(jī)108 。由于在這些區(qū)間內(nèi)機(jī)車加速，牽引電機(jī)108需求功率 大于電動發(fā)電機(jī)106提供的功率，所以牽引電機(jī)108他那個是接受電池組 110的電力，因此在區(qū)間E-F，當(dāng)前電池容量SOC處于下降狀態(tài)。
F點表示從串聯(lián)模式轉(zhuǎn)換到并聯(lián)模式，因為VELO大于VEL02。區(qū) 間F-l為并聯(lián)模式，在此階段離合器206接合，發(fā)動機(jī)104和電動發(fā)電機(jī) 106和牽引電機(jī)108共同驅(qū)動車輪212 。區(qū)間F-G內(nèi)SOC下降，因為106 和108同時需要電池組110的附加電力。
區(qū)間G-H表示汽車需要一個正的扭矩但小于發(fā)動機(jī)104的輸出，因為 車輛的扭矩需求小于發(fā)動機(jī)104的扭矩輸出，電動發(fā)電機(jī)106和牽引電機(jī) 108利用剩余的扭矩產(chǎn)生電力，然后提供給電池組110。因此在區(qū)間G-H內(nèi)， 當(dāng)前電池容量SOC逐步增加。
區(qū)間H-I表示汽車減速產(chǎn)生額外的可用扭矩。由于車輛的減速，發(fā)動機(jī) 104和牽引電機(jī)108吸收車輪反饋的扭矩發(fā)電供電池組110充電。當(dāng)達(dá)到l 點時，工作模式轉(zhuǎn)換為串聯(lián)模式，因為此時當(dāng)前電量正在增加，當(dāng)前速度 VELO小于或等于VELOl
區(qū)間I-K為串聯(lián)模式階段。在此區(qū)間，離合器206分離，牽引電機(jī)108 驅(qū)動車輪212 。另外，發(fā)動機(jī)104驅(qū)動電動發(fā)電機(jī)106產(chǎn)生電力給電池組 110充電。當(dāng)?shù)終點時，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為純電動工作模式，因為SOC大于等于 SOC2。或者作為選擇，混合動力系統(tǒng)102將保持串聯(lián)模式直到被選擇純電 動模式。圖38所示圖表3802為發(fā)動機(jī)104和電機(jī)106、 108的輸出扭矩變化 圖。曲線3804為電動發(fā)電機(jī)106的輸出扭矩曲線，曲線3806為牽引電機(jī) 108的輸出扭矩曲線，曲線3808為發(fā)動機(jī)104輸出扭矩曲線。每條曲線的 最大輸出扭矩的數(shù)值隨X軸(轉(zhuǎn)速)的延伸而示出。
當(dāng)發(fā)動機(jī)104和/或電機(jī)106、 108工作時，輸出扭矩的變化是根據(jù)汽車 所需的扭矩不同而變化的，根據(jù)確定的公式功率-扭矩x轉(zhuǎn)速x油門深度。 當(dāng)功率輸出達(dá)到最大值時，轉(zhuǎn)速提高，但扭矩下降。圖表3802中的數(shù)據(jù)點 3816所指數(shù)據(jù)表明功率達(dá)到最大，此時，轉(zhuǎn)速上升，扭矩下降。數(shù)據(jù)點3816 根據(jù)橫軸上的電機(jī)或者發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的變化而變化，因為每個設(shè)備有不同的最 大功率。
圖表3802也說明了為什么只采用一個傳動齒輪傳動。以上提到，需要 僅用一個單獨傳動齒輪覆蓋一個大的速度范圍，例如0-160 km/hr 。牽引電 機(jī)108用來啟動汽車從起步到巡航，而發(fā)動機(jī)104在汽車低速行駛時不使 用。為了達(dá)到此目的，牽引電機(jī)108的啟動扭矩很大，如曲線3806所示， 比發(fā)動機(jī)104大的多(曲線3808)，因此差速器或齒輪減速總成1108相 對與燃油汽車來說不需要提供一個大的減速比。
基于曲線3806，牽引電機(jī)108只需一個單一的減速比就可以保證適合 各種轉(zhuǎn)速的需求。因為發(fā)動機(jī)104不需要啟動汽車，除非在高速行駛中才為 汽車提供動力，此時，其采用的減速比與牽引電機(jī)108所采用的減速比相同。 例如，發(fā)動機(jī)104在4000rpm下為車輪提供附加的扭矩。
圖40-43為車輛工作模式的控制流程圖，比如，純電動模式、串聯(lián)模 式和并聯(lián)模式，工作模式流程的控制由整車控制器202或系統(tǒng)其他組件完 成。圖40表示純電動模式操作4002 。最初，控制系統(tǒng)確定離合器206是 否分離(4004)。如果是，電能發(fā)生子系統(tǒng)被指定停止工作(4006)，在 一個具體實施例中，電能發(fā)生子系統(tǒng)由發(fā)動機(jī)104和電動發(fā)電機(jī)106組成。 然后，控制系統(tǒng)校驗電能發(fā)生子系統(tǒng)是否停止工作(4008)，當(dāng)其停止時 (4008)，運(yùn)行模式被設(shè)定為純電動模式。
如果離合器結(jié)合(4004)，控制系統(tǒng)確定VELO是否超出純電動模式 下速度的閾值(4012) (VELC^ orVEL02)，如果沒有超出，則離合器脫 離(4014)，相反，如果當(dāng)前車速超出了閾值，則電能發(fā)生子系統(tǒng)將降低電 能輸出(4016)?？刂葡到y(tǒng)將進(jìn)一步確定是否當(dāng)前的電能輸出小于或等于純 電動模式的電能輸出限制(4108)。在一個具體實施例中，純電動模式的電 能輸出限制是5kW。
圖41所示為串聯(lián)模式的操作(4102)。首先，控制系統(tǒng)確定發(fā)動機(jī)104 是否運(yùn)轉(zhuǎn)(4100)，如果發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，控制系統(tǒng)將確定當(dāng)前車速VELO是 否超出串聯(lián)模式速度的限制(4112)，若當(dāng)前車速VELO超出了串聯(lián)模式 速度的限制，則控制系統(tǒng)減少電能發(fā)生子系統(tǒng)的電能輸出(4116)。然后， 控制系統(tǒng)進(jìn)一步確定電能輸出是否小于或等于串聯(lián)模式下的電能輸出限制
(4118)。在一個具體實施例中，串聯(lián)模式下的電能輸出限制為5kw。若當(dāng) 前電能輸出當(dāng)小于或等于串聯(lián)模式下的電能輸出限值時，控制離合器脫離
(4114)。若沒有超出，如小于VELC^或大于VEL02，則將控制離合器206 脫離(4114)。
如果控制系統(tǒng)確定發(fā)動機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，控制系統(tǒng)確定離合器206是否分離 (4104)，如果分離，電能發(fā)生子系統(tǒng)被指定開始運(yùn)轉(zhuǎn)(4106)?？刂葡?統(tǒng)檢測電能發(fā)生子系統(tǒng)是否開始工作(4108)。若已開始工作，則將工作模 式設(shè)置為串聯(lián)模式(4110)。當(dāng)離合器206接合，控制系統(tǒng)將確定當(dāng)前車速VELO是否超出串聯(lián)模式速度的限制(4112)，如小于VELC^或大于 VEL02，若沒有超出，則將控制離合器206脫離(4114)。
若當(dāng)前車速VELO超出了串聯(lián)模式速度的限制，則控制系統(tǒng)減少電能發(fā) 生子系統(tǒng)的電能輸出(4116)。然后，控制系統(tǒng)進(jìn)一步確定電能輸出是否小 于串聯(lián)模式下的電能輸出限制(4118)。在一個具體實施例中，串聯(lián)模式下 的電能輸出限制為5kw。若當(dāng)前電能輸出當(dāng)小于串聯(lián)模式下的電能輸出限值 時，控制離合器脫離(4114)。
圖42所示為并聯(lián)模式的操作(4202)。首先，控制系統(tǒng)確定離合器206 是否接合(4204)，如果接合，設(shè)置當(dāng)前模式為并聯(lián)模式(4110)。如果 離合器處于脫離狀態(tài)，則電能發(fā)生子系統(tǒng)被控制開始運(yùn)轉(zhuǎn)(4208)。然后， 控制系統(tǒng)檢測電能發(fā)生子系統(tǒng)其是否開始工作(4210)，若是，則控制系統(tǒng) 當(dāng)前計算當(dāng)前電能發(fā)生子系統(tǒng)和牽引電機(jī)108的轉(zhuǎn)速差(4212)，在一種 實施例中，轉(zhuǎn)速差小于或等于并聯(lián)模式下的轉(zhuǎn)速差異限制時，控制離合器接 合(4216)。
圖43所示為純電動、串聯(lián)、并聯(lián)三種模式的轉(zhuǎn)換示意圖(4302)。首 先，控制系統(tǒng)判斷車輛處于哪種工作模式(4304)，基于這種模式，控制系 統(tǒng)可以轉(zhuǎn)到其他三種模式的任一種，步驟40Q2、 4102、 4202完成后，分別 實施各工作模式，艮卩，純電動模式(4306)，串聯(lián)模式(4、308)，或者并 聯(lián)模式(4310)。當(dāng)然，這種轉(zhuǎn)換也包括子模式之間的轉(zhuǎn)換。
圖44為電氣系統(tǒng)簡要結(jié)構(gòu)圖，包括功率組件，例如逆變器，晶體管 等。晶體管包括IGBT、高能MOSFET裝置，其它型號的晶體管也可使用， 逆變器可為三相全橋逆變器。電池組110與電容器組4404和逆變器組4406 連接。逆變器組4406包含三組智能功率模塊(IPM)，每組輸出端相應(yīng)連 接牽引電機(jī)108的各相。逆變器組4406與驅(qū)動隔離單元4408連接，驅(qū)動
38路與控制電路。驅(qū)動隔離單元4408與電機(jī) 控制器4410間通過脈寬調(diào)制信號(PCM)通信，來控制逆變器的循環(huán)和開 關(guān)。
逆變器組4406的每一組的輸出端與相應(yīng)牽引電機(jī)108的輸入端(U， V, W)連接，牽引電機(jī)108連接一旋轉(zhuǎn)變壓器4412 ，例如，108為一Y型連 接三相馬達(dá)，當(dāng)然其他類型的馬達(dá)也可選用，如三角連接等。旋轉(zhuǎn)變壓器 4412監(jiān)控108的轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子與電機(jī)控制器4410的通信。
注意文件中提及的整車控制器202和電機(jī)控制器4410僅是用來說明而 不用來限定。它們可能包含其他附件或者有其它執(zhí)行方式。這些控制器通過 微處理器，微控制器，ASIC或其它集成電路來實現(xiàn)其控制。同樣，控制器 包括存儲裝置，如DRAM， SRAM, Flash,或其它存儲器。參數(shù)(如條件和 限制)和數(shù)據(jù)的存儲和計算都通過獨立的存儲器，或以其它符合邏輯的方式 完成。程序和指令的設(shè)置可以是一個或多個并存儲在處理器或存儲器上。
這種邏輯運(yùn)算應(yīng)該是可被計算機(jī)識別和處理的，可復(fù)制的，和/或可傳遞 的。邏輯運(yùn)算的載體應(yīng)包含各種承載，存貯，傳遞，復(fù)制，和用于執(zhí)行的系 統(tǒng)，儀器，或設(shè)備和詳細(xì)可實施的程序和命令。這些計算機(jī)可處理的信息載 體可以是但不限于各種電子器件，光學(xué)器件，電磁或半導(dǎo)體系統(tǒng)、設(shè)備等元 件。不完全統(tǒng)計，這些載體包括磁盤或光盤，穩(wěn)定存貯器如RAM， ROM， EPROM或閃存等，光纖等等。載體還應(yīng)該包括一個基于各種載體的切實可 行的詳細(xì)指令，能夠用計算機(jī)表達(dá)，編譯，注釋等的程序。程序可存儲在計 算機(jī)或機(jī)器設(shè)備中。
以上引大量實例來說明解釋本發(fā)明，涉及明顯的普遍的技術(shù)領(lǐng)域，但本 發(fā)明范圍內(nèi)還應(yīng)包括有更多的實例。因此，除根據(jù)所附的權(quán)利要求外該發(fā)明 未受到任何限制。
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權(quán)利要求
1. 一種混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，所述驅(qū)動系統(tǒng)包括接收、儲存和提供電能的電池組；從外接電源接收電能的電能功率輸入裝置；發(fā)動機(jī)；連接發(fā)動機(jī)、并提供動力給發(fā)動機(jī)以起動發(fā)動機(jī)以及用來接收來自發(fā)動機(jī)的動力產(chǎn)生電能的第一電機(jī)；連接至少一個車輪、并當(dāng)接收到電能時用來提供動力給至少一個車輪以及當(dāng)從至少一個車輪處接收到動力時用來產(chǎn)生電能的第二電機(jī)；允許駕駛員在第一操作模式和第二操作模式之間進(jìn)行選擇的模式選擇開關(guān)；第一操作模式即發(fā)動機(jī)不工作，第二電機(jī)接收電池組提供的電能來驅(qū)動車輛運(yùn)行；第二操作模式即發(fā)動機(jī)工作，第一電機(jī)和/或第二電機(jī)工作，來驅(qū)動車輛運(yùn)行；對發(fā)動機(jī)、第一電機(jī)、第二電機(jī)及電源進(jìn)行控制的控制系統(tǒng)，其控制包括控制發(fā)動機(jī)的啟動和停止；控制第一電機(jī)提供動力給發(fā)動機(jī)或接收來自發(fā)動機(jī)的動力；控制第二電機(jī)提供動力給至少一個車輪或接收來自至少一個車輪的動力；以及控制外接電源提供電能給電池組。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，還包括一種 連接在所述發(fā)動機(jī)和所述第二電機(jī)之間的離合器，所述離合器結(jié)合時可提 供動力給至少一個車輪。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，在所述第二 操作模式中，發(fā)動機(jī)工作帶動第一電機(jī)發(fā)電，來給電池組充電和/或用來驅(qū) 動第二電機(jī)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，在所述第二操作模式中，所述離合器結(jié)合且所述發(fā)動機(jī)和第二電機(jī)提供動力給至少一 個車輪。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，在所述第二 操作模式中，所述離合器結(jié)合且所述發(fā)動機(jī)、第一電機(jī)和第二電機(jī)均提供 旋轉(zhuǎn)動力給至少一個車輪。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包 括用于顯示系統(tǒng)當(dāng)前操作模式的指示器。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述電池組 中單體電池的正極活性'物質(zhì)為一種混合晶體，所述混合晶體含有晶體一和 晶體二，所述晶體一為磷酸亞鐵鋰，所述晶體二為通式AaMbN。Od表示的化合 物中的一種或幾種，A、 M、 N兩兩不同，各自為IIA、 IIIA、 IVA、 VA、 I B、 IIB、 IIIB、 IVB、 VB、 VIB、 VHB或Vffi族金屬，0《a《6、 0《b《6、 0<c《6、 0<d《12，且a、 b不同時為O;且該正極活性物質(zhì)在25"C下的電子電導(dǎo)率 為0. OHO S/cm。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還 包括一齒輪減速裝置，該齒輪減速裝置包括一個單一的減速比，該減速比 能使第二電機(jī)的動力傳遞至至少一個車輪以驅(qū)動車輪從最小車速到最大車 速。
9、 根絕權(quán)利要求8所述的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述單一減 速比用來驅(qū)動車輪在沒有換擋的情況下從停止?fàn)顟B(tài)到最大轉(zhuǎn)速。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動機(jī)的排量為998 cc，最大輸出扭矩為90Nm，最大輸出功率 為50KW，以及最大輸出轉(zhuǎn)速為6000RPM;所述第一電機(jī)的最大輸出扭矩為150Nm，最大輸出功率為20KW，以及 最大輸出轉(zhuǎn)速為5000RPM;所述第二電機(jī)具的最大輸出扭矩為400Nm，最大輸出功率為50KW，以 及最大輸出速度為6000RPM。
11、 根據(jù)權(quán)利要求8-10任一項所述的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，機(jī)械能耦合從發(fā)動機(jī)至第一電機(jī)及從第一電機(jī)至第二電機(jī)呈線性排列。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電 機(jī)為電動發(fā)電機(jī)，所述第二電機(jī)為牽引電機(jī)。
13、 一種具有混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的汽車，其特征在于-所述混合動力驅(qū)動系統(tǒng)包括接收、儲存和提供電能的電池組；從外接電源接收電能的電能功率輸入裝置；發(fā)動機(jī)；連接發(fā)動機(jī)、并提供動力給發(fā)動機(jī)以起動發(fā)動機(jī)以及用來接收來自發(fā) 動機(jī)的動力產(chǎn)生電能的第一電機(jī)；連接至少一個車輪、并當(dāng)接收到電能時用來提供動力給至少一個車輪 以及當(dāng)從至少一個車輪處接收到動力時用來產(chǎn)生電能的第二電機(jī)；允許駕駛員進(jìn)行純電動模式選擇的模式選擇開關(guān)；控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)控制所述車輛處于能量回饋模式、純電動模 式、電動啟動模式、串聯(lián)模式、串聯(lián)雙動力模式、駐車充電模式、并聯(lián)雙 動力模式及并聯(lián)三動力模式。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的汽車，其特征在于所述純電動模式即所 述發(fā)動機(jī)不工作，所述電池組給所述第二電機(jī)供電，所述第二電機(jī)提供旋轉(zhuǎn) 動力給車輪。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的汽車，其特征在于所述能量回饋模式即 至少一個車輪向所述第二電機(jī)提供動力，驅(qū)動所述第二電機(jī)發(fā)電，從而給所 述電池組充電。
16、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的汽車，其特征在于所述電動啟動模式即所述電池組給所述第一 電機(jī)供電，所述第一 電機(jī)帶動所述發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)從而啟 動所述發(fā)動tu
17、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的汽車，其特征在于所述串聯(lián)模式為所述發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動所述第一 電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電從而給電池組供電，同時所述第一 電機(jī)提供電能給所述第二電機(jī)，帶動第二電機(jī)工作從而驅(qū)動至少一個所述車 輪。
18、根據(jù)權(quán)利要求14所述的汽車，其特征在于所述串聯(lián)雙動力模式 即所述電池組給所述第二電機(jī)供電，驅(qū)動第二電機(jī)從而驅(qū)動至少一個車輪轉(zhuǎn) 動；同時，所述發(fā)動機(jī)帶動第一電機(jī)發(fā)電，第一電機(jī)產(chǎn)生的電能供給第二電 機(jī)，從而帶動第二電機(jī)工作來驅(qū)動至少一個車輪轉(zhuǎn)動。
19、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的汽車，其特征在于所述駐車充電模式即所 述發(fā)動機(jī)帶動所述第一電機(jī)發(fā)電給所述電池組充電，且沒有動力輸出給車 輪。
20、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的汽車，其特征在于 所述并聯(lián)雙動力模式，即所述發(fā)動機(jī)帶動第一電機(jī)發(fā)電并給所述電池組充電；所述電池組給第二電機(jī)供電，從而第二電機(jī)工作帶動至少一個車輪轉(zhuǎn)動；所述發(fā)動機(jī)通過所述離合器提供附加的動力給所述第二電機(jī)，從而驅(qū) 動第二電機(jī)。
21、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的汽車，其特征在于 所述并聯(lián)三動力模式，即所述電池組提供電能給所述第二電機(jī)，帶動第二電機(jī)工作從而驅(qū)動至少一個車輪轉(zhuǎn)動；所述發(fā)動機(jī)通過離合器提供附加動力給所述第二電機(jī)，并且 所述電池組給第一電機(jī)供電，第一電機(jī)提供附件扭矩給第二電機(jī)，從而通過所述離合器進(jìn)一步驅(qū)動第二電機(jī)。
22、根據(jù)權(quán)利要求14所述的汽車，其特征在于，所述第一電機(jī)為電動 發(fā)電機(jī)，所述第二電機(jī)為牽引電機(jī)。
23、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的汽車，其特征在于，所述電池組儲存的電能 能使汽車至少能行駛50KM。
24、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的汽車，其特征在于，所述電池組儲存的電能 能使汽車至少行駛IOOKM。
全文摘要
一種混合動力驅(qū)動系統(tǒng)及采用該系統(tǒng)的汽車，包括接收、儲存和提供電能的電池組、從外接電源接收電能的電能功率輸入裝置、發(fā)動機(jī)、連接發(fā)動機(jī)、并提供動力給發(fā)動機(jī)以起動發(fā)動機(jī)以及用來接收來自發(fā)動機(jī)的動力產(chǎn)生電能的第一電機(jī)、連接至少一個車輪、并當(dāng)接收到電能時用來提供動力給至少一個車輪以及當(dāng)從至少一個車輪處接收到動力時用來產(chǎn)生電能的第二電機(jī)；允許駕駛員在第一操作模式和第二操作模式之間進(jìn)行選擇的模式選擇開關(guān)。在整個驅(qū)動系統(tǒng)運(yùn)行過程中，第二電機(jī)作為主動力源驅(qū)動車輛行駛，發(fā)動機(jī)始終工作在最佳效率點，從而能夠在滿足需求功率的同時，實現(xiàn)對能量最大效率的利用，以達(dá)到提高燃油利用率、減少尾氣排放的目的。
文檔編號B60K6/20GK101445041SQ200810185950
公開日2009年6月3日 申請日期2008年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月11日
發(fā)明者周旭光, 張鑫鑫, 湯小華, 霆 羅, 羅紅斌 申請人:比亞迪股份有限公司