混合動力裝置及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車領(lǐng)域，具體涉及一種混合動力裝置及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]混合動力裝置的動力源包括電機和發(fā)動機，根據(jù)不同的工況選擇不同的動力源與傳動系統(tǒng)連接并進行動力輸出。例如當(dāng)汽車高速運行時，需要的扭矩和功率較高，則由發(fā)動機或發(fā)動機聯(lián)合電機作為動力源輸出；當(dāng)汽車低速運行時，需要的扭矩和功率較低，則可以使發(fā)動機不工作，僅由電機作為動力源輸出。
[0003]圖1示出了現(xiàn)有的一種混合動力裝置，其中電機I始終與傳動系統(tǒng)2傳動連接，始終輸出扭矩。發(fā)動機3通過離合器4與電機I傳動連接，離合器4用于實現(xiàn)電機I和發(fā)動機3之間的連接或斷開。當(dāng)離合器4閉合時，發(fā)動機3與電機I連接，此時發(fā)動機3可以向傳動系統(tǒng)2輸出扭矩；當(dāng)尚合器4分尚時，發(fā)動機3與電機I斷開，此時發(fā)動機3與傳動系統(tǒng)2斷開，汽車可以以純電機驅(qū)動模式運行。
[0004]這種混合動力裝置的優(yōu)點在于:在發(fā)動機不工作時、使其與電機斷開，可以避免由于發(fā)動機跟隨電機轉(zhuǎn)動而消耗電機功率，提高混合動力裝置的燃油經(jīng)濟性。
[0005]其缺點在于:相比與傳動的動力裝置，混合動力裝置在發(fā)動機3與傳動系統(tǒng)2之間增加了電機I與離合器4，使得整個動力裝置的軸向長度變大。而在汽車的安裝空間十分有限，使得增加的電機I與離合器4面臨安裝的困難。
[0006]為解決上述問題，現(xiàn)有技術(shù)通常采用將離合器內(nèi)置于電機中的方式來減小混合動力裝置的軸向長度。其中離合器一般為傳統(tǒng)的摩擦離合器、齒式離合器或鼓式離合器。
[0007]對于摩擦離合器，由于其主要部件如主動盤、摩擦片、從動盤之間是沿軸向排列的，軸向長度大，不能完全置于電機內(nèi)部，仍舊需要占用電機之外的軸向空間，因此整個動力系統(tǒng)的軸向長度仍然較大。
[0008]對于齒式離合器，其能夠傳遞較大扭矩、但不能承受較大的速差，這將意味著電機
I不能用于啟動發(fā)動機3，而需要另外設(shè)置啟動裝置來用于啟動發(fā)動機3，這也將增加整個動力裝置的尺寸。
[0009]對于鼓式離合器，其可以承受較大的速差、也可以完全置于電機轉(zhuǎn)子內(nèi)部，但是由于結(jié)構(gòu)上的局限性，鼓式離合器不能傳遞較大扭矩，這將致使發(fā)動機不能用于大功率運行工況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明解決的問題是提供一種混合動力裝置，其具有較小的軸向長度，且能滿足發(fā)動機大功率運行工況。
[0011]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種混合動力裝置，包括發(fā)動機以及位于所述發(fā)動機輸出端的電機，所述發(fā)動機輸出端與所述電機之間通過離合器系統(tǒng)傳動連接，所述電機輸出端用于與傳動系統(tǒng)傳動連接；所述離合器系統(tǒng)位于所述電機的轉(zhuǎn)子圍成的空間內(nèi)，包括同軸布置且沿軸向排列的鼓式離合器和齒式離合器；所述鼓式離合器具有第一主動部分和第一從動部分，所述第一主動部分與所述電機轉(zhuǎn)子連接并同步轉(zhuǎn)動，所述第一從動部分與所述發(fā)動機輸出端連接并同步轉(zhuǎn)動；所述齒式離合器具有第二主動部分和第二從動部分，所述第二主動部分與所述發(fā)動機輸出端連接并同步轉(zhuǎn)動，所述第二從動部分與所述電機轉(zhuǎn)子連接并同步轉(zhuǎn)動；所述鼓式離合器閉合時、所述齒式離合器斷開，所述電機可用于啟動所述發(fā)動機；所述鼓式離合器斷開時、所述齒式離合器閉合，所述發(fā)動機可用于輸出扭矩。
[0012]可選的，所述鼓式離合器還包括與所述第一從動部分連接的壓力元件；所述離合器系統(tǒng)還包括操作機構(gòu)，所述操作機構(gòu)具有位于所述壓力元件徑向內(nèi)側(cè)的滑塊，所述滑塊與所述壓力元件沿徑向相對的表面相互接觸，且至少一個為楔形面；所述滑塊可沿軸向移動，所述壓力元件和所述第一從動部分隨著所述滑塊的軸向移動而沿徑向移動。
[0013]可選的，所述滑塊與所述壓力元件沿徑向相對的表面均為楔形面，且兩個楔形面之間相互貼合。
[0014]可選的，所述齒式離合器還包括連接支架，所述第二主動部分通過連接支架與所述滑塊固定連接；所述連接支架和所述第二主動部分隨著所述滑塊的軸向移動而沿軸向移動。
[0015]可選的，所述發(fā)動機輸出端固設(shè)有曲柄和連接于所述曲柄的曲柄支架，所述曲柄支架位于所述轉(zhuǎn)子圍成的空間內(nèi)，所述壓力元件和所述連接支架分別沿徑向穿設(shè)于所述曲柄支架中、且與所述曲柄支架同步轉(zhuǎn)動。
[0016]可選的，所述操作機構(gòu)還具有與所述滑塊連接的驅(qū)動部，所述驅(qū)動部驅(qū)動所述滑塊沿軸向移動。
[0017]可選的，所述鼓式離合器中，所述第一主動部分同軸套設(shè)于第一從動部分外；所述第一從動部分具有多個沿周向分布的離合件，每一離合件對應(yīng)一個壓力元件，所述離合件能夠沿徑向移動、以與所述第一主動部分貼合或分離。
[0018]可選的，所述離合件與對應(yīng)的所述壓力元件之間通過第一彈性件連接。
[0019]可選的，周向相鄰的離合件之間通過第二彈性件連接。
[0020]可選的，所述第一主動部分、所述第一從動部分徑向相對的表面分別固設(shè)有摩擦片。
[0021]可選的，所述齒式離合器中，第二主動部分和第二從動部分沿軸向相對，所述第二主動部分能夠沿軸向移動、以與第二從動部分嚙合或分離。
[0022]可選的，所述轉(zhuǎn)子的內(nèi)周面上固設(shè)有轉(zhuǎn)子支架，所述第一主動部分、所述第二從動部分分別固設(shè)于所述轉(zhuǎn)子支架、并通過所述轉(zhuǎn)子支架與所述轉(zhuǎn)子連接。
[0023]本發(fā)明還提供一種用于上述第一項混合動力裝置的控制方法，當(dāng)所述電機啟動所述發(fā)動機時，控制所述鼓式離合器閉合、所述齒式離合器斷開；當(dāng)所述發(fā)動機輸出扭矩時，控制所述鼓式離合器斷開、所述齒式離合器閉合。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點:
[0025]混合動力裝置中，離合器系統(tǒng)包括鼓式離合器和齒式離合器。使用時，可以將鼓式離合器用于電機向發(fā)動機輸出扭矩以啟動發(fā)動機，將齒式離合器用于發(fā)動機向傳動系統(tǒng)輸出扭矩以驅(qū)動汽車行駛；并且鼓式離合器和齒式離合器均完全位于轉(zhuǎn)子圍成的空間內(nèi)，可減小混合動力裝置的軸向長度。
【附圖說明】
[0026]圖1是現(xiàn)有技術(shù)混合動力裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2是本發(fā)明實施例的混合動力裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3是本發(fā)明實施例的混合動力裝置沿軸向方向的局部剖視圖；
[0029]圖4是本發(fā)明實施例的混合動力裝置中電機啟動發(fā)動機時的扭矩傳遞圖；
[0030]圖5是本發(fā)明實施例的混合動力裝置中發(fā)動機驅(qū)動汽車行駛時的扭矩傳遞圖；
[0031]圖6是本發(fā)明實施例混合動力裝置中鼓式離合器沿徑向方向的結(jié)構(gòu)示意圖，其中未不出第一主動部分。
【具體實施方式】
[0032]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細的說明。
[0033]本發(fā)明實施例提供一種混合動力裝置，參照圖2并結(jié)合圖3，包括發(fā)動機10以及位于發(fā)動機輸出端的電機20,發(fā)動機輸出端與電機20之間通過離合器系統(tǒng)30 (圖2中虛線部分所示)傳動連接，電機20輸出端用于連接傳動系統(tǒng)40。
[0034]電機20具有轉(zhuǎn)子21，其中電機20為內(nèi)轉(zhuǎn)子電機，轉(zhuǎn)子21為內(nèi)轉(zhuǎn)子。離合器系統(tǒng)30位于轉(zhuǎn)子21圍成的空間內(nèi)，離合器系統(tǒng)30包括同軸布置且沿軸向排列的鼓式離合器31和齒式離合器32。其中鼓式離合器31、齒式離合器32之間沿軸向的相對位置沒有限制，可以設(shè)置鼓式離合器31更靠近傳動系統(tǒng)40、或者設(shè)置齒式離合器更靠近傳動系統(tǒng)40。
[0035]在其他實施例中，電機也可以是外轉(zhuǎn)子電機，但需要要求轉(zhuǎn)子與定子之間的空間足夠大，以容納離合器系統(tǒng)。
[0036]參照圖3并結(jié)合圖6,沿徑向向內(nèi)的方向,鼓式離合器31具有第一主動部分31a和第一從動部分31b，第一主動部分31a與電機20的轉(zhuǎn)子21連接并與其同步轉(zhuǎn)動，第一從動部分31b與發(fā)動機輸出端連接并與其同步轉(zhuǎn)動。
[0037]其中，第一主動部分31a和第一從動部分31b均為環(huán)形，第一主動部分31a同軸套設(shè)于第一從動部分31b外，第一從動部分31b具有多個沿周向分布的離合件31b’，每個離合件31b’能夠沿徑向移動、以與第一主動部分31a貼合或分離。離合件31b’的數(shù)量可以根據(jù)需要設(shè)置，本實施例中，設(shè)置離合件31b’為四個、且沿周向均勻分布，其中圖6中只標出了其中一部分。
[0038]齒式離合器32具有第二主動部分32a和第二從動部分32b，第二主動部分32a與發(fā)動機輸出端連接并同步轉(zhuǎn)動，第二從動部分32b與電機20的轉(zhuǎn)子21連接并同步轉(zhuǎn)動。
[0039]其中，第二主動部分32a和第二從動部分32b均呈環(huán)形、且沿軸向相對，第二主動部分32a能夠沿軸向移動、以與第二從動部分32b嚙合或分離。
[0040]上述鼓式離合器31和齒式離合器32中，主動部分用于作為扭矩輸入端，從動部分作為扭矩輸出端，扭矩從主動部分傳遞至從動部分，以帶動從動部分一側(cè)的部件轉(zhuǎn)動。
[0041]其中，鼓式離合器31和齒式離合器32交替閉合。也就是說，當(dāng)鼓式離合器31閉合時、齒式離合器32斷開，此時電機20可用于啟動發(fā)動機10 ;反之，當(dāng)鼓式離合器31斷開時、齒式離合器32閉合，此時發(fā)動機10可用于輸出扭矩。
[0042]本實施例混合動力裝置的工作原理如下:
[0043]鼓式離合器31中,第一從動部分31b與發(fā)動機輸出端連接并同步轉(zhuǎn)動,第一主動部分31a與轉(zhuǎn)子21連接并同步轉(zhuǎn)動，則:當(dāng)?shù)谝粡膭硬糠?1b的離合件31b’沿徑向向外移動至與第一主動部分31a貼合時(即鼓式離合器31閉合),轉(zhuǎn)子21和發(fā)動機輸出端相互連接并同步轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)電機20與發(fā)動機10的連接并同步轉(zhuǎn)動；當(dāng)?shù)谝粡膭硬糠?1b沿徑向向內(nèi)移動至與第一主動部分31a分尚時,轉(zhuǎn)子21與發(fā)動機輸出端斷開,使得電機20與發(fā)動機10斷開。由于鼓式離合器31能夠承受較大的速差，因此，當(dāng)發(fā)動機10靜止、電機20運轉(zhuǎn)時，可以將電機20作為發(fā)動機10的啟動電機，需要啟動發(fā)動機10時，將鼓式離合器31閉合，實現(xiàn)電機20帶動發(fā)動機10轉(zhuǎn)動。
[0044]齒式離合器32中，第二主動部分32a與發(fā)動機輸出端連接并同步轉(zhuǎn)動，第二從動部分32b與轉(zhuǎn)子21連接并同步轉(zhuǎn)動，則與鼓式離合器31相似的，當(dāng)?shù)诙鲃硬糠?2a沿軸向移動至與第二從動部分32b貼合時(即齒式離合器32閉合)，電機20與發(fā)動機10連接并同步轉(zhuǎn)動；當(dāng)?shù)诙鲃硬糠?2a沿軸向移動至與第二從動部分32b分離時，電機20與發(fā)動機10斷開。由于齒式離合器32能夠承受較大的扭矩，可用于傳遞發(fā)動機扭矩，因此，當(dāng)發(fā)動機10啟動后，可以將齒式離合器32閉合，以將發(fā)動機10的扭矩通過轉(zhuǎn)子21傳遞給傳動系統(tǒng)40。
[0045]實際操作中