[发明专利]一种车用离合器动力藕合同步器换档混合动力驱动系统

说明书

技术领域

本发明涉及混合动力汽车，尤其是插电式混合动力汽车，具体涉及车用离合器动力藕合同步器换档混合动力驱动单元及相应的混合动力驱动系统，以及与所述电驱动单元和驱动系统优选对应的驱动换档及方法。

背景技术

在节能和环保成为汽车行业发展主流的今天，混合动力汽车已经成为各国汽车厂商大力发展的关键核心技术。其中，插电式混合动力解决方案，作为除纯电动以外是最环保，也可能是最省油的混合动力解决方案，正为各大厂商所推崇。插电式混合动力主要由一个排量相对小的发动机和一个或两个电机所组成，其中一般情况下电机负责在动力电池能量和功率比较高时实现纯电动动力输出和制动能量回收，在动力电池能量和功率下降到一个预置值时实现发动机启动，通过电机进行发电或直接参与动力驱动等功能。

在现有技术中，上述插电式混合动力驱动系统中的发动机和电机之间主要有以下几种联结方法：

一、行星齿轮动力藕合和电机调速(Electric Variable Transmission)换档方案，如通用汽车公司推出的雪佛兰Volt混合动力概念车属于插电式混合动力车，即Plug-in Hybrid Electric Vehicle，可以使用家用电源插座(例如110V/220V电源)对混合动力驱动系统中电池充电，插电式混合动力汽车比全混合电力汽车有较长纯电动行驶里程。采用发动机和两个电机通过一个行星齿轮连接，运用力矩叠加(torque sharing)原理实现动力协调和变速以满足整车行驶需求。速比的变化是通过控制集成发电机(Integrated Starter and Generator)的速度来实现的。但是该方法动力传输路径复杂，存在不必要的将机械能转换为电能再转换为机械能进行驱动输出而造成动力传递损失的现象。因此，采用该方法用于插电式混合动力汽车将导致混合动力汽车混合模式时的效率降低。另外所有的动力输出都是通过行星排的行星齿轮架输出，这对行星齿轮架的材料和加工都有非常高的要求。这种传动系统只适合于重量较轻的车辆。

二、单离合器动力藕合无换档方案。比亚迪股份有限公司推出的F3DM型混合动力汽车采用了相对比较简单的连接方式(参考申请号为200610141069.1的发明名称为“混合动力车驱动装置”的中国专利申请)，发动机与启动发电一体机直接连接后通过离合器再直接与另一主电机连接，然后通过主减速器直接与差速器输入轴连接。该方法结构简单，在理想工况下，动力传递直接，传递效率较高。但是在汽车纯电驱动行驶工况下，由于主减速器直接驱动车辆，很难兼顾过坡、加速性能和最高电动行驶车速等方面的设计需求，通常必须采用大扭矩高速电机，与之相配的功率电子(电动)控制器和电池系统功能要求相应提高，即便如此，在城市工况下也很难保证电机经常在较高效率区间工作。另外，当电池能量较低需要转入电机/发动机混合行驶的情况下，由于发动机最低稳定转速和扭矩特性的限制，在很多行驶条件下，如在面对中低速城市路况和过坡路况时，发动机只能像前述串联方式那样参与工作，大大降低了能量利用效率。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是通过对混合动力驱动系统的结构及连接方式的改进来提供一种离合器动力藕合同步器换档混合动力驱动单元及相应的驱动系统、驱动控制方法。

根据本发明，提供一种用于汽车的两离合器与同步器组合换档的混合动力电驱动单元，包括主驱动电机、集成启动发电机、差速器、第一轴(即主轴)、第一离合器、第二离合器、同步器、第一级减速装置、第二级减速装置，所述第一离合器的主动盘连接集成启动发电机以及汽车的发动机，所述第一离合器的从动盘连接所述第一轴，所述第二离合器的主动盘连接主驱动电机，所述第二离合器的从动盘连接所述第一轴，所述同步器分别连接第一级减速装置和第二级减速装置，所述混合动力电驱动单元通过所述第一级减速装置和第二级减速装置输出动力，其特征在于，所述混合动力电驱动单元还包括同步器，所述同步器可以在所述第一轴上滑行，所述第一轴通过所述同步器分别连接所述第一级减速装置或第二级减速装置。