[发明专利]高效低排放油/电混合动力无级变速多模式直接驱动系统

说明书

技术领域：

本发明涉及一种机动车辆的动力系统，尤其是一种高效低排放油/电混合动力无级变速多模式直接驱动系统。

背景技术：

目前，全球性的能源紧张及汽车排放污染，成为车用动力系统首要关注的问题，高效率且逼向零排放的技术成为当今汽车动力系统发展的趋势。丰田汽车公司在20世纪末推出的混合动力车用驱动系统，采用了优化了的内燃机，具有零排放特性的电机/电池系统及利用非线性系统解耦的方法，克服了传统单一发动机系统不能兼顾初始起动条件下排污控制与动态动力要求的困难。电机/电池系统既提供了回收车辆制动动能及储存能量逆循环过程，又避免了部分发动机低效率的工作运行区域，从而把传统轿车运行平均热效率从百分之十几，提高到二十几，同时该系统也满足了美国最严格的加州“部分零排放”标准(PZEV)。上述混合动力车用驱动系统主要包括发动机、飞轮、驱动电机、控制电机(小功率)和一套行星齿轮机构，其中飞轮驱动行星轮架，控制电机驱动太阳轮，由控制电机来决定行星齿架相对于发动机的转速，以达到无级变速的目的。但是，由于此种混合动力车用驱动系统的驱动电机始终与驱动轮直接相连，仍存在着如下缺点：

1.汽车在零至全速过程中，均由驱动电机驱动，无法避免电机的低效率工作区域；

2.驱动电机只能在制动状态下发电，发电功率较小；控制电机在停车后才能发电，且由于控制电机一般要满足惯量小的要求(在正负一万几千转间迅速变化)，因此其功率小，发电功率低；加之系统不具备利用宅电充电功能，导致车载储存电能有限，以至于电驱能力不足，大多情况下仍需发动机工作，即发动机大部分还是在低效率工作区域工作，不但不能充分发挥内燃机的能量转换能力，而且发动机负荷范围宽，停机、启动过于频繁，给系统及排放的控制带来难度；

3.机电变速箱结构设计复杂，存在机电转换和齿轮传动的能量损失。

发明内容：

本发明针对现有技术的不足，提供一种高效低排放油/电混合动力无级变速多模式直接驱动系统。

本发明的技术解决方案为：一种高效低排放油/电混合动力无级变速多模式直接驱动系统，设有发动机1，其特征在于：与发动机1相接有主电机2(电动/发电机)，主电机2通过离合器3、差速器7与驱动轮4相接，与驱动轮4还相接有驱动电机5(电动/发电机)，与驱动轮4还相接有驱动电机5，主电机2、驱动电机5通过逆变/变压器8、控制器9与电瓶组6相接。

所述的驱动电机5可通过离合器3、差速器7与驱动轮4相接。

所述的驱动电机5的转子与驱动轮4同轴设置，驱动电机5的定子固定在驱动轮4的轮盘上。

本发明通过所设置的离合器实现主电机与驱动轮的离、合，同时通过另外设置的驱动电机单独完成低速行驶(发动机低效区)的驱动，无论是在制动还是停车状态，主电机均可发电，而驱动电机在制动状态下也参与发电。另外，由于所设置的驱动电机可不受功率限制，故具有较大的车载储存电能的能力，有效地扩大了电机/电池系统的工作范围，增加了发动机在其高效区域运行的比例，可明显改善车辆运行时的热效率。具体优点如下：

1.设计、制造简单：本系统可采用大容量电池，使驱动电机涵盖一，二，三速的要求(一速约0～20km/h，二速约至40km/h，三速约至55km/h)，发动机预热后仅在高效区发电支持电机驱动及补充电池，优化了电动机和内燃机的运行范围和工作效率，同时也取消了变速箱而实现无级变速。整个系统设计及制造过程简单。

2.行驶性能改善：由于车辆低速至中速阶段均由电机驱动，系统加速及响应特性明显优于不具备“电动”模式的混合动力系统，扩大电机使用范围并取消了换档的冲击，也将整车行驶噪音大幅度降低。同时，由电机提供主要或全部刹车力矩，制动也更加有效。

3.能耗降低：由于车辆的低中速运行采用电驱动，效率较高。系统所需能量除冷起动时由电池供应外，发动机运行保持在较高负荷及效率区以供应电机能量并同时给电池充电，高速行驶时发动机直接驱动车轮，减少了变速系统的能量损失，也根除了机-电-机转换中的能量损失。

4.超低排放：油/电混合系统使得发动机有时间也有足够的能量去加热氧传感器，催化系统以及进气系统，并且使发动机起动预热过程独立于车辆行驶状态。使传统发动机冷起动排放得以降低，达到加州“部分零排放车辆”标准PZEV，同时，因起动过程控制简单，发动机系统老化对排放质量的影响大大减小，可靠性提高。