专利名称：采用同步器实现模式切换的增程式混合动力汽车动力系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车动力系统，特别涉及一种采用同步器实现模式切换的增程式混合动力汽车动力系统。
背景技术：
混合动力汽车具有节油与低排放的优点，但仍然依靠燃油提供动力。纯电动汽车则无需燃油，但在目前电池技术条件下，一次充电里程有限。增程式混合动力汽车可以综合电动汽车与传统汽车的优点，在一定设计里程内，它可以纯电动行驶，实现零油耗与零排放。如果需要长距离行驶，则可在增程模式下运行。目前在汽车工业界所采用的混合动力系统(包括增程设计)一般是串联混合系统或者是并联混合系统，其模式切换由电磁离合器实现，结构复杂，制造成本昂贵，且运行模式有限。
发明内容
本发明的目的提供了一种采用同步器实现模式切换的增程式混合动力汽车动力系统，它可以由纯电动行驶，实现零油耗与零排放，如果需要长距离行驶，则可在增程模式下运行，其模式切换由电机控制同步器位置实现。一种采用同步器实现模式切换的增程式混合动力汽车动力系统，它包括第一电机与第二电机，发动机，行星轮系，同步器，与箱体相固连的固定犬齿环，与第一电机输出轴的齿轮相固连的轴齿轮犬齿环，电池与逆变器，发动机与行星轮系的行星架相连，第二电机通过套轴与行星轮系的太阳轮相连，行星轮系的环内齿轮可以由同步器固定于箱体上，也可以由同步器与第一电机输出轴相连，第一电机输出轴与主变速齿轮相连；所述同步器位于所述固定犬齿环与轴齿轮犬齿环之间，行星轮系的环内齿轮与同步器的轴套花键连接。 当同步器位于空挡位置时，第一电机与环内齿轮分离，当同步器位于右端位置时，其该同步器的接合套与轴齿轮犬齿环相接合，第一电机与环内齿轮连接，当同步器位于左端位置时， 该同步器的接合套与固定犬齿环相接合，环内齿轮固定于箱体上；在包含行星轮系与同步器的箱体内，该动力系统还设置包括有一由模式切换控制电机驱动旋转的凸槽轴，其轴线与同步器的轴线相平行；所述凸槽轴上具有一换挡槽，该换挡槽中可移动插有同步器拨叉杆的拨叉触头，该拨叉杆与同步器相连接并允许同步器相对其转动，所述换挡槽具有对应于所述同步器右端位置的第一挡部、对应于同步器左端位置的第二挡部和位于所述第一挡部和第二挡部之间的空挡转角部，所述拨叉触头位于所述换挡槽的第一挡部时，所述同步器与轴齿轮犬齿环相连；所述拨叉触头位于所述换挡槽的第二挡部时，所述同步器与固定犬齿环相连；所述拨叉触头位于所述换挡槽的空挡转角部时，所述拨叉触头保持于围绕凸槽轴的轴线的圆周方向以使同步器位于空挡位置；
本发明具有三个运行模式纯电动，串联混合动力，并联混合动力； 纯电动运行模式汽车在此模式运行时，同步器位于空挡位置，发动机与第二电机都关闭，汽车由第一电机驱动，所有驱动力由电池提供，根据设计需要，此模式可以保证汽车在一定航程内纯电动；
串联混合动力模式汽车在此模式运行时，同步器位于左端位置(即第二挡位置)，行星轮系的环内齿轮固定于箱体上，在进入此模式时，发动机首先由第二电机启动，然后经过行星轮系提供动力给第二电机发电，在此模式下，汽车仍然由第一电机驱动，此模式实际上是串联运行模式，也就是说，发动机驱动第二电机发电，所发出的电能提供给第一电机驱动汽车，多余电能还可以通过逆变器给电池充电，此模式适合中低功率需求工况时以增程模式运行；
并联混合动力模式汽车在此模式运行时，同步器位于右端位置(即第一挡位置)，环内齿轮与第一电机输出轴连接，此模式适合汽车高功率需求工况，此模式实际上是一种电动 CVT模式，主要作为增程模式在高功率工况时运行。优选地，发动机与行星轮系的行星架相连，第二电机与行星轮系的太阳轮相连，行星轮系的环内齿轮可以通过同步器与箱体固连，也可以通过同步器与第一电机输出轴相连。优选地，它具有三个运行模式，即纯电动模式，串联混合动力模式与并联混合动力模式，因为具有此三个模式，装备此系统的车辆可以在一定里程内由纯电动运行，需要长距离运行时，可用增程式模式(串联混合动力或并联混合动力模式)运行。优选地，其运行模式切换由同步器实现，同步器的位置即第一挡位置，空挡位置和第二挡位置由单一控制电机驱动的凸槽轴控制。优选地，所述凸槽轴上加工有换挡槽，所述换挡槽的第一挡部包括第一挡位置和位于所述第一挡位置与所述空挡转角部之间的第一挡坡，该第一挡坡对应换挡槽的第一转优选地，所述换挡槽的第二挡部包括第二挡位置和位于所述第二挡位置与所述空挡转角部之间的第二挡坡，该第二挡坡对应换挡槽的第二转角。优选地，所述自动换挡装置具有处于第一挡部和第二挡部之间的空挡转角部以使同步器在换挡过程中处于空挡位置，对动力电机进行调速控制，以实现模式切换同步平稳， 从而优化换挡快捷性与平稳性，并且大为降低同步器磨损，大幅提高同步器的寿命。本发明提出的采用同步器实现模式切换的增程式混合动力汽车的动力系统采用行星轮设计，其模式切换由电机控制同步器位置实现，结构简单，具备纯电动，串联混合动力，并联混合动力三种运行模式，是一种全能型的增程式混合动力系统。本发明较之目前存在的混合动力汽车和纯电动汽车具有成本低，里程长与结构简单等技术优点。
附图1是本发明的结构示意图。附图2是本发明的换挡槽的节线展开图。附图3是本发明的纯电动模式工作原理示意图。附图4是本发明的串联混合动力模式工作原理示意图。附图5是本发明的并联混合动力模式工作原理示意图。附图中1、第一电机；2、第二电机；3、行星架；4、第二挡部；41第二挡位置；42、 第二挡坡；43第二转角；5第一挡部；51第一挡位置；52第一挡坡；53、第一转角；6、发动机；7、电池；8、太阳轮；9、环内齿轮；10、逆变器；11、套轴；12、第一电机输出轴；13、主变速齿轮；14、同步器；15、固定犬齿环；16、轴齿轮犬齿环；17、凸槽轴；18、换档槽；19、拔叉杆； 20、拔叉触头；21、空挡转角部；211、空挡转角；22、箱体。
具体实施例方式下面结合附图1-5对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解，从而对本发明的保护范围作出更为清楚明确的界定。本发明所提出了一种采用同步器实现模式切换的增程式混合动力汽车动力系统结构如附图1所示。此系统包括一个发动机6，第一电机1和第二电机2，一个行星轮系，同步器14、固定犬齿环15，轴齿轮犬齿环16，一组电池7与动力电子系统(即逆变器10)。发动机6与行星轮系的行星架3相连接，第二电机2与行星轮系的太阳轮8通过套轴11连接， 行星轮系的环内齿轮9可以通过同步器14与箱体22固连，也可以通过同步器14与第一电机输出轴12相连。所述轴齿轮犬齿环16置于第一电机输出轴12上，所述第一电机输出轴 12与汽车主变速齿轮13的驱动轮相连。所述同步器14位于所述固定犬齿环15与所述第一电机输出轴12上的轴齿轮犬齿环16之间，行星轮系的环内齿轮9与同步器14的轴套花键相连接，当同步器14位于空挡位置时，第一电机1与环内齿轮9分离，当同步器14位于右端位置(即第一挡位置)时，其接合套与轴齿轮犬齿环16接合，第一电机1与环内齿轮9 相连接，当同步器14位于右端位置时(即第二挡位置)，该同步器14的接合套与固定犬齿环 15相接合，环内齿轮9固定于箱体22上。在包含行星轮系与同步器14的箱体22内，设置有一模式切换控制电机驱动旋转的凸槽轴17，该凸槽轴17的轴线与同步器14的轴线相平行。所述凸槽轴17上具有一换挡槽18，其节线展开图如附图2所示，所述换挡槽18中可移动地插有拨叉杆19的拨叉触头20，该拨叉杆19与同步器14相连接并允许同步器14相对其转动，所述换挡槽18具有对应于同步器14右端位置的第一挡部5、对应于同步器14左端位置的第二挡部4和位于所述第一挡部5和所述第二挡部4之间的空挡转角部21，所述拨叉触头20位于所述换挡槽18的第一挡部5 —挡位置51时，所述同步器14与轴齿轮犬齿环16相连；所述拨叉触头20位于所述换挡槽18的第二挡部4 二挡位置41时，所述同步器 14与固定犬齿环9相连；所述拨叉触头20位于所述换挡槽18的空挡转角部21时，所述拨叉触头20保持于围绕凸槽轴17轴线的圆周方向以使同步器14位于空挡位置。本发明增程式混合动力汽车的动力系统具有三个运行模式，纯电动，串联混合动力，与并联混合动力。因为具有此三个模式，装备此系统的车辆可以在一定里程内由纯电动运行，需要长距离运行时，可用增程式模式(串联混合动力或并联混合动力模式)运行。其模式切换由电机控制同步器位置实现。所发明的系统工作原理如下所述
纯电动模式
在此模式下，发动机6与第二电机2关闭。同步器14处于空挡位置，第一电机输出轴 12与环内齿轮9脱离，此模式适应汽车起步，倒车，低速运行与巡航工况。适合速度-30公里/小时至60公里/小时，功率需求范围0至30千瓦。此模式动力全部由电池7提供，其动力传递路线如附图3所示。如第一电机输出轴12后的主传动比为4，则驱动轮和第一电机1之间力矩和转速之间的关系为
权利要求
1.一种采用同步器实现模式切换的增程式混合动力汽车动力系统，其特征在于它包括第一电机与第二电机，发动机，行星轮系，同步器，与箱体相固连的固定犬齿环，与第一电机输出轴的齿轮相固连的轴齿轮犬齿环，电池与逆变器，发动机与行星轮系的行星架相连，第二电机通过套轴与行星轮系的太阳轮相连，行星轮系的环内齿轮可以由同步器固定于箱体上，也可以由同步器与第一电机输出轴相连，第一电机输出轴与主变速齿轮相连；所述同步器位于所述固定犬齿环与轴齿轮犬齿环之间，行星轮系的环内齿轮与同步器的轴套花键连接；当同步器位于空挡位置时，第一电机与环内齿轮分离，当同步器位于右端位置时，该同步器的接合套与轴齿轮犬齿环相接合，第一电机与环内齿轮连接，当同步器位于左端位置时，该同步器的接合套与固定犬齿环相接合，环内齿轮固定于箱体上；在包含行星轮系与同步器的箱体内，该动力系统还包括一由模式切换控制电机驱动旋转的凸槽轴，其轴线与同步器的轴线相平行；所述凸槽轴上具有一换挡槽，该换挡槽中可移动插有同步器拨叉杆的拨叉触头，该拨叉杆与同步器相连接并允许同步器相对其转动，所述换挡槽具有对应于所述同步器右端位置的第一挡部、对应于同步器左端位置的第二挡部和位于所述第一挡部和第二挡部之间的空挡转角部，所述拨叉触头位于所述换挡槽的第一挡部时，所述同步器与轴齿轮犬齿环相连；所述拨叉触头位于所述换挡槽的第二挡部时，所述同步器与固定犬齿环相连；所述拨叉触头位于所述换挡槽的空挡转角部时，所述拨叉触头保持于围绕凸槽轴的轴线的圆周方向以使同步器位于空挡位置；本发明具有三个运行模式纯电动，串联混合动力，并联混合动力；纯电动运行模式汽车在此模式运行时，同步器位于空挡位置，发动机与第二电机都关闭，汽车由第一电机驱动，所有驱动力由电池提供，根据设计需要，此模式可以保证汽车在一定航程内纯电动；串联混合动力模式汽车在此模式运行时，同步器位于左端位置(即第二挡位置)，行星轮系的环内齿轮固定于箱体上，在进入此模式时，发动机首先由第二电机启动，然后经过行星轮系提供动力给第二电机发电，在此模式下，汽车仍然由第一电机驱动，此模式实际上是串联运行模式，也就是说，发动机驱动第二电机发电，所发出的电能提供给第一电机驱动汽车，多余电能还可以通过逆变器给电池充电，此模式适合中低功率需求工况时以增程模式运行；并联混合动力模式汽车在此模式运行时，同步器位于右端位置(即第一挡位置)，环内齿轮与第一电机输出轴连接，此模式适合汽车高功率需求工况，此模式实际上是一种电动 CVT模式，主要作为增程模式在高功率工况时运行。
2.根据专利要求1所述的增程式混合动力汽车动力系统，其特征在于发动机与行星轮系的行星架相连，第二电机与行星轮系的太阳轮相连，行星轮系的环内齿轮可以通过同步器与箱体固连，也可以通过同步器与第一电机输出轴相连。
3.根据专利要求1所述的增程式混合动力汽车动力系统，其特征在于它具有三个运行模式，即纯电动模式，串联混合动力模式与并联混合动力模式，因为具有此三个模式，装备此系统的车辆可以在一定里程内由纯电动运行，需要长距离运行时，可用增程式模式(串联混合动力或并联混合动力模式)运行。
4.根据权利要求1所述的增程式混合动力汽车动力系统，其特征在于其运行模式切换由同步器实现，同步器的位置即第一挡位置，空挡位置和第二挡位置由单一控制电机驱动的凸槽轴控制。
5.根据权利要求1所述的增程式混合汽车动力系统，其特征在于所述凸槽轴上加工有换挡槽，所述换挡槽的第一挡部包括第一挡位置和位于所述第一挡位置与所述空挡转角部之间的第一挡坡，该第一挡坡对应换挡槽的第一转角。
6.根据权利要求1所述增程式混合动力汽车动力系统，其特征在于所述换挡槽的第二挡部包括第二挡位置和位于所述第二挡位置与所述空挡转角部之间的第二挡坡，该第二挡坡对应换挡槽的第二转角。
7.根据权利要求1所述的增程式混合汽车动力系统，其特征在于所述自动换挡装置具有处于第一挡部和第二挡部之间的空挡转角部以使同步器在换挡过程中处于空挡位置， 对动力电机进行调速控制，以实现模式切换同步平稳，从而优化换挡快捷性与平稳性，并且大为降低同步器磨损，大幅提高同步器的寿命。
全文摘要
本发明的目的提供了一种采用同步器实现模式切换的增程式混合动力汽车动力系统，它包括第一电机与第二电机，发动机，行星轮系，同步器，与箱体相固连的固定犬齿环，与第一电机输出轴的齿轮相固连的轴齿轮犬齿环，电池与逆变器，发动机与行星轮系的行星架相连，第二电机通过套轴与行星轮系的太阳轮相连，行星轮系的环内齿轮可以由同步器固定于箱体上，也可以由同步器与第一电机输出轴相连，第一电机输出轴与主变速齿轮相连；所述同步器位于所述固定犬齿环与轴齿轮犬齿环之间，行星轮系的环内齿轮与同步器的轴套花键连接，它可以由纯电动行驶，实现零油耗与零排放，如果需要长距离行驶，则可在增程模式下运行，其模式切换由电机控制同步器位置实现。
文档编号B60K6/44GK102303517SQ20111017080
公开日2012年1月4日 申请日期2011年6月23日 优先权日2011年6月23日
发明者张毅, 秦大同, 米春亭, 郭进端 申请人:苏州安远新能源动力有限公司