[发明专利]城市公交车用混合动力传动装置

说明书

技术领域

本发明属于车辆传动技术领域，具体涉及一种混合动力传动装置。

背景技术

在传统的以内燃机为动力源的车辆设计中，主要是通过设置更多的档位数目来保证足够的动力性与良好的燃油经济性。而对于采用混合动力的车辆，同时采用电动机和发动机作为动力装置，通过储能装置（动力电池组等）和控制系统使两种动力装置协调配合，实现最佳能量分配，达到低能耗和低排放性能，特别是在交通拥挤的城市路段，节油率可以大大提高。

相比与小功率轿车混合动力传动装置，城市公交车辆通常需要采用更大功率的发电机和电动机，如何在保证城市公交车辆动力性和经济性的情况下，降低发电机和电动机的功率需求，减低成本，是混合动力公交车辆需要解决的技术问题。

双转子电机将传统混合动力汽车的电动机与发电机集成在一个电机，分为内电机和外电机，大大降低了空间需求，提高了功率密度。采用双转子电机的混合动力传动装置可实现无级调速，优化发动机工作状态，使车辆获得最佳的动力性能及燃油经济性能，在动力电池组配合下，可实现多运行模式，如电动模式、混合驱动模式、制动能量回收模式、对外供电模式、电池辅助加速模式等。相对于小轿车，城市公交车辆需要更宽的传动比范围，以满足低速大转矩启动和高速行驶模式。发动机加双转子电机直接输出的混合动力传动在一定电机功率的前提下，所能实现的传动比调节范围难以满足城市公交车的要求。传动的解决途径：一方面提高电机的功率等级，这会带来大体积重量及成本；另一方面，保持电机功率等级不变，通过串联变速箱增加挡位，扩大传动比范围，但双转子电机还需要传递发动机的全部功率和转矩，需要大功率双转子电机部件。

发明内容

本发明的目的是：提供一种适用于20吨级城市公交车辆用的多运行模式的混合动力传动装置，满足城市公交车对动力传动系统输出大转矩和宽变速范围的要求，改善公交车起步、牵引、加速性能，优化发动机工作状态，提高动力性和燃油经济性。

本发明的技术方案是：一种城市公交车用混合动力传动装置，其特征是，它包括：发动机、联轴器、离合器、功率分流排、功率汇流排、第一制动器、第二制动器、双转子电机、第三制动器、输出轴、输入轴、储能装置和综合控制器；

发动机为柴油发动机，其通过联轴器，将动力传递至输入轴；

功率分流排包括：双级行星齿轮机构K1、单级行星齿轮机构K2、行星架A和齿圈、长行星轮和短行星轮；双级行星齿轮机构K1与单级行星齿轮机构K2共用行星架A和齿圈；短行星轮、长行星轮安装于行星架A，短行星轮与双级行星齿轮机构K1的太阳轮A啮合，长行星轮同时与短行星轮、齿圈、双级行星齿轮机构K1的太阳轮A以及单级行星齿轮机构K2的太阳轮B啮合；

功率汇流排K3包括：行星架C、齿圈C、行星轮和太阳轮C；行星轮安装于行星架C上，并与齿圈C、太阳轮C啮合；

双转子电机为永磁同步式，可作为电动机或发电机使用，它包括：内转子、外转子与定子；内转子与定子组成内电机，外转子与内转子组成外电机，内转子与双级行星齿轮机构K1的太阳轮A相连，外转子与功率汇流排K3的太阳轮C相连；内转子、定子通过导线与综合控制器相连，综合控制器通过导线与储能装置相连；

综合控制器对发动机、第一制动器、第二制动器、第三制动器和离合器进行控制；

输入轴连接功率分流排的齿圈，齿圈通过离合器将动力传递至输出轴，输出轴与功率汇流排K3的行星架C相连；

第一制动器制动单级行星齿轮机构K2的太阳轮B，第二制动器制动双级行星齿轮机构K1的太阳轮A，第三制动器制动功率汇流排K3的齿圈。

本发明的有益效果是：本发明通过复合传动功率分流的原理，通过机械功率和电机功率共同传递发动机功率，从而减小电机的功率等级；

（1）采用行星轮系作为功率分流机构的实现装置，发动机动力输出值行星轮系的某一构件，行星轮系将扭矩按固定比例，一部分直接输出，另一部分分配给双转子电机内电机，内电机发电，外电机将输入的电能转变为机械能，利用功率汇流排与输出轴转矩叠加后输出。通过合理的匹配设计，可以减小双转子电机的内、外电机所承受的转矩，即有利于减小电机的尺寸；

（2）利用综合控制器对制动器、双转子电机、离合器、发动机的协调控制，可以实现多种模式，可以充分利用电传动与机械传动的优点；同时利用内电机反拖起动发动机，省略了发动机起动机；