CN110978990A - 一种混合动力汽车适时四轮驱动*** - Google Patents

一种混合动力汽车适时四轮驱动*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种混合动力汽车适时四轮驱动***，涉及混合动力汽车技术领域，包括油电混合动力***和液压轮毂***。在良好路面行驶且无较大动力性需求时，通过利用油电混合动力***可以保证整车经济性；在附着率较低路面行驶或有动力性需求如爬较大坡度时，通过开启液压轮毂***可以使整车在二动力源或三动力源联合驱动下进行四轮驱动行驶，从而提升整车行驶安全性与动力性；本发明提供的一种混合动力汽车适时四轮驱动***保证了整车行驶动力性、经济性与安全性，同时附加的一套液压轮毂***结构简单、质量较小且工作可靠，进一步节约了制造与使用成本。

Description

一种混合动力汽车适时四轮驱动***
技术领域
本发明涉及混合动力汽车技术领域，准确地说，特别涉及一种混合动力汽车适时四轮驱动***。
背景技术
近些年，全球资源紧张与环境污染问题日益严重，而以混合动力为代表的新能源汽车可以通过提升发动机工作效率以及再生制动能量回收等途径使整车获得良好的经济性与排放特性，极大减少汽车对化石能源的需求，成为了节能减排的有效途径之一。与此同时，人们对汽车的动力性、通过性以及多功能性的需求也与日俱增，以四轮驱动为代表的驱动***能够很好地适应绝大多数路况，具有极佳的驾驶体验，特别是在较差如低附着路面行驶时，四轮驱动***的优势尤为明显，由此也成为人们更倾向接受的对象。因此，发展四轮驱动混合动力汽车对保护环境、改善能源结构及顺应市场需求具有重要意义。
发明内容
本发明提供一种混合动力汽车适时四轮驱动***，该***在优良路面上行驶时，前轴液压轮毂***关闭，后轴采用一套油电混合动力***进行驱动，以降低燃油消耗率为目标进行经济行驶，提升***经济性；遇到较差路面时，前轮液压轮毂***开启，前轮由从动轮便为驱动轮，而后轴驱动不变，从而可以实现四轮驱动，增强***动力性以及通过性。该***兼顾了汽车行驶的动力性、通过性及经济性需求，并且增设的一套液压轮毂***结构简单、质量较小且工作可靠，同时充放能速度也较快，进一步节约了制造及使用成本。
本发明是采用下述技术方案实现的：
一种混合动力汽车适时四轮驱动***，包括油电混合动力***以及液压轮毂***。
所述的油电混合动力***包括发动机4、离合器11、永磁同步电机7、逆变器5、动力电池6、转矩耦合器10、双离合自动变速器9、差速器8；所述油电混合动力***特征在于：所述发动机4的输出轴与离合器11连接，离合器11与转矩耦合器9的输入轴A连接；所述动力电池6与逆变器5电路连接，逆变器5与永磁同步电机7电路连接，永磁同步电机7与转矩耦合器10的输入轴B机械连接；所述转矩耦合器10输出轴与双离合自动变速器9机械连接，双离合自动变速器9与差速器8机械连接。
所述液压轮毂***包括液压变量泵14、取力器12、取力器输出轴13、蓄能器3、液压控制阀组2、左前轮轮毂液压马达15、右前轮轮毂液压马达1；所述液压轮毂***特征在于：所述取力器12通过取力器输出轴13与液压变量泵14连接；所述液压变量泵14与液压控制阀组2连接，液压控制阀组2的外端口L1与左前轮轮毂液压马达15和右前轮轮毂液压马达1的输入端连接，液压控制阀组2的外端口L2与左前轮轮毂液压马达15和右前轮轮毂液压马达1的输出端连接，液压控制阀组2的外端口L3与蓄能器3连接。
本发明所提出的一种混合动力汽车适时四轮驱动***可以根据不同的路况及驾驶需求采取不同的驱动模式：在路况良好时采取后轮单独驱动的经济性行驶模式，其可进一步细分为纯电动驱动模式、发动机单独驱动模式、发动机电机联合驱动模式、行车充电模式；在对动力性有较大需求时采取四轮共同驱动的动力性行驶模式，其可进一步细分为前轮液压轮毂驱动+后轮发动机单独驱动模式、前轮液压轮毂驱动+后轮发动机电机联合驱动模式；在制动时采取制动能量回收模式；在遇到极端恶劣路面时采取前轮单独驱动的蠕行模式。
(1)纯电动驱动模式：发动机4与液压轮毂马达1、15不工作，动力电池6通过逆变器5将能量传递给永磁同步电机7，再经过转矩耦合器10、双离合自动变速器9与差速器8后传递到后轮驱动车辆；
(2)发动机单独驱动模式：液压轮毂马达1、15不工作，离合器11结合，发动机4通过离合器11、转矩耦合器10、双离合自动变速器9与差速器8后将能量传递到后轮驱动车辆；
(3)发动机电机联合驱动模式：液压轮毂马达1、15不工作，离合器11结合，一部分能量由发动机4通过离合器11传递给转矩耦合器10，另一部分能量由动力电池6通过逆变器5传递给永磁同步电机7，随后再传递给转矩耦合器10；两部分能量在转矩耦合器10中耦合后通过双离合自动变速器9与差速器8传递到后轮共同驱动车辆；
(4)行车充电(能)模式：液压轮毂马达1、15不工作，离合器11结合，发动机4将一部分能量通过离合器11后传递给转矩耦合器10，再通过双离合自动变速器9与差速器8后将能量传递到后轮，与此同时永磁同步电机7也以一定功率工作在发电状态，将发动机4传递给转矩耦合器10的一部分能量转换为电能，通过逆变器5储存在动力电池6中；发动机4将另一部分能量通过取力器12、取力器输出轴13、液压变量泵14、液压控制阀组2后传递给蓄能器3；
(5)前轮液压轮毂驱动+后轮发动机单独驱动模式：离合器11结合，发动机4通过离合器11、转矩耦合器10、双离合自动变速器9与差速器8后将能量传递到后轮；与此同时，蓄能器3通过液压控制阀组2带动左前轮轮毂液压马达15和右前轮轮毂液压马达1从而驱动前轮，由此实现四轮驱动；
(6)前轮液压轮毂驱动+后轮发动机电机联合驱动模式：离合器11结合，一部分能量由发动机4通过离合器11传递给转矩耦合器10，另一部分能量由动力电池6通过逆变器5传递给永磁同步电机7，随后再传递给转矩耦合器10；两部分能量在转矩耦合器10中耦合后通过双离合自动变速器9与差速器8传递到后轮；与此同时，蓄能器3通过液压控制阀组2带动左前轮轮毂液压马达15和右前轮轮毂液压马达1从而驱动前轮，由此实现四轮驱动；
(7)制动能量回收模式：当驾驶员踩下制动踏板时，整车将切换到制动能量回收模式，永磁同步电机7工作在发电状态，后轮动能通过差速器8、转矩耦合器10，在永磁同步电机7中转换为电能，随后通过逆变器5储存在动力电池6中；与此同时，蓄能器3也可作为储能部件，将前轮动能带来的蓄能器冲压储存在蓄能器3中；
(8)蠕行模式：离合器11断开，发动机4的能量通过取力器12、取力器输出轴13、液压变量泵14、液压控制阀组2后分别传递给左前轮轮毂液压马达15和右前轮轮毂液压马达1从而驱动前轮，实现蠕行模式。
本发明与现有技术相比的有益效果为：
1.本发明所述的一种混合动力汽车适时四轮驱动***可以解决整车对动力性需求与经济性需求的矛盾，在满足整车日常经济行驶的同时，也可以根据行驶需求切换驱动形式以提供较大动力；
2.本发明所述的一种混合动力汽车适时四轮驱动***增设的一套轮毂液压***结构简单、质量较小且工作可靠，节约了整车制造成本；
3.本发明所述的一种混合动力汽车适时四轮驱动***具有三个动力源，且能实现四轮驱动，相比传统单动力源四驱车动力性更强；
4.本发明所述的一种混合动力汽车适时四轮驱动***可以通过前轮的液压轮毂***实现蠕行模式，遇到及其恶劣的路面条件或整车机械传动***损坏时，能够实现低速蠕行移动以摆脱困境。
附图说明
图1为本发明所述的一种混合动力汽车适时四轮驱动***结构组成示意图；
图2为本发明所述的一种混合动力汽车适时四轮驱动***纯电动驱动模式下的动力路线传递图；
图3为本发明所述的一种混合动力汽车适时四轮驱动***发动机单独驱动模式下的动力路线传递图；
图4为本发明所述的一种混合动力汽车适时四轮驱动***发动机电机联合驱动模式下的动力路线传递图；
图5为本发明所述的一种混合动力汽车适时四轮驱动***行车充电(能)模式下的动力路线传递图；
图6为本发明所述的一种混合动力汽车适时四轮驱动***前轮液压轮毂驱动+后轮发动机单独驱动模式下的动力路线传递图；
图7为本发明所述的一种混合动力汽车适时四轮驱动***前轮液压轮毂驱动+后轮发动机电机联合驱动模式下的动力路线传递图；
图8为本发明所述的一种混合动力汽车适时四轮驱动***制动能量回收模式下的动力路线传递图；
图9为本发明所述的一种混合动力汽车适时四轮驱动***蠕行模式下的动力路线传递图；
图中标号说明：1.右前轮轮毂液压马达，2.液压控制阀组，3.蓄能器，4.发动机，5.逆变器，6.动力电池，7.差速器，8.双离合自动变速器，9.永磁同步电机，10.离合器，11.取力器，12.取力器输出轴，13.液压变量泵，14.左前轮轮毂液压马达。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的符号表示相同或类似的物理量或具有相同或类似意义的物理量。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
参阅附图1，所述的一种混合动力汽车适时四轮驱动***包括油电混合动力***以及液压轮毂***两部分。
所述的油电混合动力***包括发动机4、离合器11、永磁同步电机7、逆变器5、动力电池6、转矩耦合器10、双离合自动变速器9、差速器8；所述油电混合动力***特征在于：所述发动机4的输出轴与离合器11连接，离合器11与转矩耦合器9的输入轴A连接；所述动力电池6与逆变器5电路连接，逆变器5与永磁同步电机7电路连接，永磁同步电机7与转矩耦合器10的输入轴B机械连接；所述转矩耦合器10输出轴与双离合自动变速器9机械连接，双离合自动变速器9与差速器8机械连接。
所述液压轮毂***包括液压变量泵14、取力器12、取力器输出轴13、蓄能器3、液压控制阀组2、左前轮轮毂液压马达15、右前轮轮毂液压马达1；所述液压轮毂***特征在于：所述取力器12通过取力器输出轴13与液压变量泵14连接；所述液压变量泵14与液压控制阀组2连接，液压控制阀组2的外端口L1与左前轮轮毂液压马达15和右前轮轮毂液压马达1的输入端连接，液压控制阀组2的外端口L2与左前轮轮毂液压马达15和右前轮轮毂液压马达1的输出端连接，液压控制阀组2的外端口L3与蓄能器3连接。
参阅附图1，所述的一种混合动力汽车适时四轮驱动***可以根据不同的路况及驾驶需求采取二轮驱动或四轮驱动形式，一共可实现纯电动驱动模式、发动机单独驱动模式、发动机电机联合驱动模式、行车充电模式、前轮液压轮毂驱动+后轮发动机单独驱动模式、前轮液压轮毂驱动+后轮发动机电机联合驱动模式、制动能量回收模式、蠕行模式等8种不同的工作模式。
参阅附图2，当整车起步可以采用纯电动驱动模式：发动机4与液压轮毂马达1、15不工作，动力电池6通过逆变器5将能量传递给永磁同步电机7，再经过转矩耦合器10、双离合自动变速器9与差速器8后传递到后轮驱动车辆，实现快速平稳起步；
参阅附图3，当整车在中高速行驶路段时时可以采用发动机单独驱动模式：液压轮毂马达1、15不工作，离合器11结合，发动机4通过离合器11、转矩耦合器10、双离合自动变速器9与差速器8后将能量传递到后轮驱动车辆；
参阅附图4，当整车在附着率较高的路面上且对动力有需求时，可以采用发动机电机联合驱动模式：液压轮毂马达1、15不工作，离合器11结合，一部分能量由发动机4通过离合器11传递给转矩耦合器10，另一部分能量由动力电池6通过逆变器5传递给永磁同步电机7，随后再传递给转矩耦合器10；两部分能量在转矩耦合器10中耦合后通过双离合自动变速器9与差速器8传递到后轮共同驱动车辆，通过双动力源联合驱动提高整车的动力性；
参阅附图5，当整车动力电池6或蓄能器3储能低于一定值或发动机最优工作区间功率大于实际所需功率时，可以采用行车充电(能)模式：液压轮毂马达1、15不工作，离合器11结合，发动机4将一部分能量通过离合器11后传递给转矩耦合器10，再通过双离合自动变速器9与差速器8后将能量传递到后轮，与此同时永磁同步电机7也以一定功率工作在发电状态，将发动机4传递给转矩耦合器10的一部分能量转换为电能，通过逆变器5储存在动力电池6中；发动机4将另一部分能量通过取力器12、取力器输出轴13、液压变量泵14、液压控制阀组2后传递给蓄能器3；
参阅附图6，当整车在附着率较低的路面上行驶或者对动力有较大需求时，可以采用前轮液压轮毂驱动+后轮发动机单独驱动模式：离合器11结合，发动机4通过离合器11、转矩耦合器10、双离合自动变速器9与差速器8后将能量传递到后轮；与此同时，蓄能器3通过液压控制阀组2带动左前轮轮毂液压马达15和右前轮轮毂液压马达1从而驱动前轮，由此实现四轮驱动，提高整车的动力性与通过性；
参阅附图7，当整车在附着率较小的路面上行或者对动力有极大需求如爬升较大坡度路面时，可以采用前轮液压轮毂驱动+后轮发动机电机联合驱动模式：离合器11结合，一部分能量由发动机4通过离合器11传递给转矩耦合器10，另一部分能量由动力电池6通过逆变器5传递给永磁同步电机7，随后再传递给转矩耦合器10；两部分能量在转矩耦合器10中耦合后通过双离合自动变速器9与差速器8传递到后轮；与此同时，蓄能器3通过液压控制阀组2带动左前轮轮毂液压马达15和右前轮轮毂液压马达1从而驱动前轮，由此实现三动力源同时工作实现四轮驱动，以整车最大功率输出动力；
参阅附图8，当驾驶员踩下制动踏板时，可以采用制动能量回收模式：永磁同步电机7工作在发电状态，后轮动能通过差速器8、转矩耦合器10，在永磁同步电机7中转换为电能，随后通过逆变器5储存在动力电池6中；与此同时，蓄能器3也可作为储能部件，将前轮动能带来的蓄能器冲压储存在蓄能器3中，由此将动能转换为电能或液压能，避免全部转换为摩擦热能耗散，从而提高整车经济性；
参阅附图9，当行驶在附着率较低的路面或整车机械传动***损坏时，可以采用蠕行模式：离合器11断开，发动机4的能量通过取力器12、取力器输出轴13、液压变量泵14、液压控制阀组2后分别传递给左前轮轮毂液压马达15和右前轮轮毂液压马达1驱动前轮，从而实现低速蠕行移动以摆脱困境，增加了整车行驶安全性。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种混合动力汽车适时四轮驱动***，包括油电混合动力***以及液压轮毂***，其特征在于：
所述的油电混合动力***包括发动机(4)、离合器(11)、永磁同步电机(7)、逆变器(5)、动力电池(6)、转矩耦合器(10)、双离合自动变速器(9)、差速器(8)；所述油电混合动力***特征在于：所述发动机(4)的输出轴与离合器(11)连接，离合器(11)与转矩耦合器(9)的输入轴A连接；所述动力电池(6)与逆变器(5)电路连接，逆变器(5)与永磁同步电机(7)电路连接，永磁同步电机(7)与转矩耦合器(10)的输入轴B机械连接；所述转矩耦合器(10)输出轴与双离合自动变速器(9)机械连接，双离合自动变速器(9)与差速器(8)机械连接；
所述液压轮毂***包括液压变量泵(14)、取力器(12)、取力器输出轴(13)、蓄能器(3)、液压控制阀组(2)、左前轮轮毂液压马达(15)、右前轮轮毂液压马达(1)；所述液压轮毂***特征在于：所述取力器(12)通过取力器输出轴(13)与液压变量泵(14)连接；所述液压变量泵(14)与液压控制阀组(2)连接，液压控制阀组(2)的外端口L1与左前轮轮毂液压马达(15)和右前轮轮毂液压马达(1)的输入端连接，液压控制阀组(2)的外端口L2与左前轮轮毂液压马达(15)和右前轮轮毂液压马达(1)的输出端连接，液压控制阀组(2)的外端口L3与蓄能器(3)连接。
2.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车适时四轮驱动***，其特征在于，所述的混合动力汽车适时四轮驱动***可以根据不同的路况及驾驶需求采取二轮驱动或四轮驱动形式，一共可实现纯电动驱动模式、发动机单独驱动模式、发动机电机联合驱动模式、行车充电模式、前轮液压轮毂驱动+后轮发动机单独驱动模式、前轮液压轮毂驱动+后轮发动机电机联合驱动模式、制动能量回收模式、蠕行模式等8种不同的工作模式：
(1)纯电动驱动模式：发动机(4)与液压轮毂马达(1)、(15)不工作，动力电池(6)通过逆变器(5)将能量传递给永磁同步电机(7)，再经过转矩耦合器(10)、双离合自动变速器(9)与差速器(8)后传递到后轮驱动车辆；
(2)发动机单独驱动模式：液压轮毂马达(1)、(15)不工作，离合器(11)结合，发动机(4)通过离合器(11)、转矩耦合器(10)、双离合自动变速器(9)与差速器(8)后将能量传递到后轮驱动车辆；
(3)发动机电机联合驱动模式：液压轮毂马达(1)、(15)不工作，离合器(11)结合，一部分能量由发动机(4)通过离合器(11)传递给转矩耦合器(10)，另一部分能量由动力电池(6)通过逆变器(5)传递给永磁同步电机(7)，随后再传递给转矩耦合器(10)；两部分能量在转矩耦合器(10)中耦合后通过双离合自动变速器(9)与差速器(8)传递到后轮共同驱动车辆；
(4)行车充电(能)模式：液压轮毂马达(1)、(15)不工作，离合器(11)结合，发动机(4)将一部分能量通过离合器(11)后传递给转矩耦合器(10)，再通过双离合自动变速器(9)与差速器(8)后将能量传递到后轮，与此同时永磁同步电机(7)也以一定功率工作在发电状态，将发动机(4)传递给转矩耦合器(10)的一部分能量转换为电能，通过逆变器(5)储存在动力电池(6)中；发动机(4)将另一部分能量通过取力器(12)、取力器输出轴(13)、液压变量泵(14)、液压控制阀组(2)后传递给蓄能器(3)；
(5)前轮液压轮毂驱动+后轮发动机单独驱动模式：离合器(11)结合，发动机(4)通过离合器(11)、转矩耦合器(10)、双离合自动变速器(9)与差速器(8)后将能量传递到后轮；与此同时，蓄能器(3)通过液压控制阀组(2)带动左前轮轮毂液压马达(15)和右前轮轮毂液压马达(1)从而驱动前轮，由此实现四轮驱动；
(6)前轮液压轮毂驱动+后轮发动机电机联合驱动模式：离合器(11)结合，一部分能量由发动机(4)通过离合器(11)传递给转矩耦合器(10)，另一部分能量由动力电池(6)通过逆变器(5)传递给永磁同步电机(7)，随后再传递给转矩耦合器(10)；两部分能量在转矩耦合器(10)中耦合后通过双离合自动变速器(9)与差速器(8)传递到后轮；与此同时，蓄能器(3)通过液压控制阀组(2)带动左前轮轮毂液压马达(15)和右前轮轮毂液压马达(1)从而驱动前轮，由此实现四轮驱动；
(7)制动能量回收模式：当驾驶员踩下制动踏板时，整车将切换到制动能量回收模式，永磁同步电机(7)工作在发电状态，后轮动能通过差速器(8)、转矩耦合器(10)，在永磁同步电机(7)中转换为电能，随后通过逆变器(5)储存在动力电池(6)中；与此同时，蓄能器(3)也可作为储能部件，将前轮动能带来的蓄能器冲压储存在蓄能器(3)中；
(8)蠕行模式：离合器(11)断开，发动机(4)的能量通过取力器(12)、取力器输出轴(13)、液压变量泵(14)、液压控制阀组(2)后分别传递给左前轮轮毂液压马达(15)和右前轮轮毂液压马达(1)从而驱动前轮，实现蠕行模式。
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