| 专利名称： | 以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系统 | ||
| 专利名称(英文)： | Liquid drive hybrid power system with traditional differential mechanism as coupling device | ||
| 专利号： | CN201320710939.8 | 申请时间： | 20131112 |
| 公开号： | CN203600984U | 公开时间： | 20140521 |
| 申请人： | 吉林大学 | ||
| 申请地址： | 130012 吉林省长春市前进大街2699号 | ||
| 发明人： | 曾小华; 白鸽; 李胜; 贺辉; 刘彬娜; 宋大凤; 彭宇君; 巴特; 杨南南; 王俊 | ||
| 分类号： | B60K6/12; B60K17/06; B60K17/16 | 主分类号： | B60K6/12 |
| 代理机构： | 长春吉大专利代理有限责任公司 22201 | 代理人： | 齐安全; 胡景阳 |
| 摘要： | 本实用新型公开了以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系统，旨在克服现有技术中传动系统结构复杂，加工周期长，行星齿轮机构控制复杂，不易于工程实现的问题。其包括发动机、对称式差速器、液压泵、液压泵/马达与蓄能器。发动机通过主减速器的主动齿轮与主减速器的从动齿轮和对称式差速器的壳体固连，对称式差速器的左半轴齿轮与右半轴齿轮依次和左半轴一端与右半轴一端连接，左半轴与右半轴另一端依次和液压泵与液压泵/马达输入轴连接, 对称式差速器的行星齿轮套装在十字轴上为转动连接，行星齿轮和其两侧的左半轴齿轮与右半轴齿轮啮合连接，液压泵和液压泵/马达液压管路连接，蓄能器用液压管路和连接液压泵与液压泵/马达的液压管路连接。 | ||
| 摘要(英文)： | The utility model discloses a liquid drive hybrid power system with a traditional differential mechanism as a coupling device. The liquid drive hybrid power system aims to solve the problems that in the prior art, a transmission system is complicated in structure and long in processing cycle, a planetary gear mechanism is complicated to control, and the transmission system cannot be easily obtained through engineering. The liquid drive hybrid power system comprises an engine, a symmetrical differential mechanism, a hydraulic pump, a hydraulic pump / motor and an energy accumulator. The engine is fixedly connected with a shell of the symmetrical differential mechanism through a driving gear of a main speed reducer and a driven gear of the main speed reducer, a left half shaft gear and a right half shaft gear of the symmetrical differential mechanism are sequentially connected with one end of a left half shaft and one end of a right half shaft, the other end of the left half shaft and the other end of the right half shaft are sequentially connected with an input shaft of the hydraulic pump and an input shaft of the hydraulic pump / motor, a planetary gear of the symmetrical differential mechanism is arranged on a cross shaft in a sleeved mode to be used for rotation connection, the planetary gear is in meshed connection with the left half shaft gear and the right half shaft gear on the two sides of the planetary gear, the hydraulic pump is connected with the hydraulic pump / motor through a hydraulic pipeline, and the energy accumulator is connected with the hydraulic pipeline which connects the hydraulic pump with the hydraulic pump / motor through a hydraulic pump. | ||
1.一种以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系统，其特征在于，所述 的以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系统包括发动机（9）、对称式差速 器、液压泵（7）、液压泵/马达（8）与蓄能器（10）； 发动机（9）的输出轴与主减速器的主动齿轮（6）通过联轴器固定连接， 主减速器的主动齿轮（6）与主减速器的从动齿轮（3）啮合连接，主减速器的 从动齿轮（3）与对称式差速器的壳体用螺栓固定连接，对称式差速器的左半轴 齿轮（1）上的左花键孔与右半轴齿轮（2）上的右花键孔依次和左半轴右端的 花键轴与右半轴（27）左端的花键轴连接，左半轴的左端与右半轴（27）的右 端通过刚性联轴器依次和液压泵（7）与液压泵/马达（8）的输入轴连接,对称 式差速器的行星齿轮（4）套装在十字轴（5）上为转动连接，行星齿轮（4）和 其两侧的左半轴齿轮（1）与右半轴齿轮（2）啮合连接，液压泵/马达（8）的 右端输出轴通过刚性联轴器与传动轴一端固接，液压泵（7）的出油口和液压泵 /马达（8）的进油口液压管路连接，蓄能器（10）的进出油口采用液压管路和 连接液压泵（7）与液压泵/马达（8）的液压管路连接。
2.按照权利要求1所述的以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系统， 其特征在于，所述的主减速器的主动齿轮（6）的旋转轴线与主减速器的从动齿 轮（3）的旋转轴线垂直相交，主减速器的从动齿轮（3）的旋转轴线与左半轴 齿轮（1）的旋转轴线共线，左半轴齿轮（1）的旋转轴线与右半轴齿轮（2）的 旋转轴线共线，行星齿轮（4）公转的旋转轴线和左半轴齿轮（1）与右半轴齿 轮（2）的旋转轴线共线。
3.一种以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系统，其特征在于，所述 的以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系统包括发动机（9）、对称式差速 器、液压泵（7）、液压泵/马达（8）、蓄能器（10）、电控离合器（17）与锁止 离合器（18）； 发动机（9）的输出轴与主减速器的主动齿轮（6）通过联轴器固定连接， 主减速器的主动齿轮（6）与主减速器的从动齿轮（3）啮合连接，主减速器的 从动齿轮（3）与对称式差速器的壳体用螺栓固定连接，对称式差速器的左半轴 齿轮（1）上的左花键孔与右半轴齿轮（2）上的右花键孔依次和左半轴右端的 花键轴与右半轴（27）左端的花键轴连接，左半轴的左端通过刚性联轴器和液 压泵（7）的输入轴连接,右半轴（27）的右端通过锁止离合器（18）与电控离 合器（17）和液压泵/马达（8）的输入轴连接,对称式差速器的行星齿轮（4） 套装在十字轴（5）上为转动连接，行星齿轮（4）和其两侧的左半轴齿轮（1） 与右半轴齿轮（2）为啮连接合，液压泵/马达（8）右端输出轴通过刚性联轴器 与传动轴一端固接，液压泵（7）的出油口和液压泵/马达（8）的进油口液压管 路连接，蓄能器（10）的进出油口采用液压管路和连接液压泵（7）与液压泵/ 马达（8）的液压管路连接。
4.按照权利要求3所述的以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系统， 其特征在于，所述的右半轴（27）的右端通过锁止离合器（18）与电控离合器 （17）和液压泵/马达（8）的输入轴连接是指： 锁止离合器（18）套装在右半轴（27）上，锁止离合器（18）中的离合器 毂（31）与右半轴（27）中段通过平键连接，电控离合器（17）中的连接盘（45） 套装在右半轴（27）的右端为花键副连接，电控离合器（17）中的电控离合器 从动盘毂（42）套装在液压泵/马达（8）中的液压泵/马达输入轴（41）的左端 为花键副连接。
5.按照权利要求1或3所述的以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系 统，其特征在于，所述的括发动机（9）、液压泵（7）、液压泵/马达（8）与蓄 能器（10）分别安装在汽车的底盘上，液压泵（7）采用单向变量泵，压力等级 为20～40Mpa，液压泵/马达（8）采用双向变量泵/马达，压力等级为20～40Mpa， 蓄能器（10）选择皮囊式蓄能器。
1.一种以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系统，其特征在于，所述 的以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系统包括发动机（9）、对称式差速 器、液压泵（7）、液压泵/马达（8）与蓄能器（10）； 发动机（9）的输出轴与主减速器的主动齿轮（6）通过联轴器固定连接， 主减速器的主动齿轮（6）与主减速器的从动齿轮（3）啮合连接，主减速器的 从动齿轮（3）与对称式差速器的壳体用螺栓固定连接，对称式差速器的左半轴 齿轮（1）上的左花键孔与右半轴齿轮（2）上的右花键孔依次和左半轴右端的 花键轴与右半轴（27）左端的花键轴连接，左半轴的左端与右半轴（27）的右 端通过刚性联轴器依次和液压泵（7）与液压泵/马达（8）的输入轴连接,对称 式差速器的行星齿轮（4）套装在十字轴（5）上为转动连接，行星齿轮（4）和 其两侧的左半轴齿轮（1）与右半轴齿轮（2）啮合连接，液压泵/马达（8）的 右端输出轴通过刚性联轴器与传动轴一端固接，液压泵（7）的出油口和液压泵 /马达（8）的进油口液压管路连接，蓄能器（10）的进出油口采用液压管路和 连接液压泵（7）与液压泵/马达（8）的液压管路连接。
2.按照权利要求1所述的以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系统， 其特征在于，所述的主减速器的主动齿轮（6）的旋转轴线与主减速器的从动齿 轮（3）的旋转轴线垂直相交，主减速器的从动齿轮（3）的旋转轴线与左半轴 齿轮（1）的旋转轴线共线，左半轴齿轮（1）的旋转轴线与右半轴齿轮（2）的 旋转轴线共线，行星齿轮（4）公转的旋转轴线和左半轴齿轮（1）与右半轴齿 轮（2）的旋转轴线共线。
3.一种以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系统，其特征在于，所述 的以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系统包括发动机（9）、对称式差速 器、液压泵（7）、液压泵/马达（8）、蓄能器（10）、电控离合器（17）与锁止 离合器（18）； 发动机（9）的输出轴与主减速器的主动齿轮（6）通过联轴器固定连接， 主减速器的主动齿轮（6）与主减速器的从动齿轮（3）啮合连接，主减速器的 从动齿轮（3）与对称式差速器的壳体用螺栓固定连接，对称式差速器的左半轴 齿轮（1）上的左花键孔与右半轴齿轮（2）上的右花键孔依次和左半轴右端的 花键轴与右半轴（27）左端的花键轴连接，左半轴的左端通过刚性联轴器和液 压泵（7）的输入轴连接,右半轴（27）的右端通过锁止离合器（18）与电控离 合器（17）和液压泵/马达（8）的输入轴连接,对称式差速器的行星齿轮（4） 套装在十字轴（5）上为转动连接，行星齿轮（4）和其两侧的左半轴齿轮（1） 与右半轴齿轮（2）为啮连接合，液压泵/马达（8）右端输出轴通过刚性联轴器 与传动轴一端固接，液压泵（7）的出油口和液压泵/马达（8）的进油口液压管 路连接，蓄能器（10）的进出油口采用液压管路和连接液压泵（7）与液压泵/ 马达（8）的液压管路连接。
4.按照权利要求3所述的以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系统， 其特征在于，所述的右半轴（27）的右端通过锁止离合器（18）与电控离合器 （17）和液压泵/马达（8）的输入轴连接是指： 锁止离合器（18）套装在右半轴（27）上，锁止离合器（18）中的离合器 毂（31）与右半轴（27）中段通过平键连接，电控离合器（17）中的连接盘（45） 套装在右半轴（27）的右端为花键副连接，电控离合器（17）中的电控离合器 从动盘毂（42）套装在液压泵/马达（8）中的液压泵/马达输入轴（41）的左端 为花键副连接。
5.按照权利要求1或3所述的以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系 统，其特征在于，所述的括发动机（9）、液压泵（7）、液压泵/马达（8）与蓄 能器（10）分别安装在汽车的底盘上，液压泵（7）采用单向变量泵，压力等级 为20～40Mpa，液压泵/马达（8）采用双向变量泵/马达，压力等级为20～40Mpa， 蓄能器（10）选择皮囊式蓄能器。
翻译：技术领域
本实用新型涉及一种用于混合动力汽车上的混合动力装置，更确切地说， 本实用新型涉及一种以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系统。
背景技术
节能与环保是21世纪汽车发展的两大主题，电动汽车是传统燃油内燃机汽 车的理想替代品，但受蓄电池能量的限制，燃料电池后处理的污染性以及整个 系统高成本等约束，制约了电动汽车的推广。油电混合动力汽车虽然能在一定 程度上实现优化系统效率，达到节能减排的目的，但是仍然受到电池、电机等 问题的约束。因此，液压混合动力汽车可视为一种综合解决上述问题的可行方 案，它能够避免来自于电池及电机控制等的限制。液压混合动力汽车的动力是 由发动机与液压泵/马达共同提供的，如何实现液压混合动力系统的发动机与液 压泵/马达之间的动力分配，是发展液压混合动力必须解决的关键问题之一。
由于混合动力汽车具有多种动力源，如储能元件和发动机等，因此，其驱 动方式也比较多样。根据动力源的结合方式不同可以分为串联液压混合动力汽 车、并联液压混合动力汽车和串并联液压混合动力汽车。
串联液压混合动力汽车由液压泵/马达直接进行驱动，蓄能器作为储能单元 置于液压泵和液压泵/马达之间，吸收发动机剩余功率及制动回收的能量。串联 液压混合动力汽车的发动机与驱动轮之间没有直接的机械连接，易于对发动机 进行优化控制，使发动机在高效区域或低排放区域附近稳定工作。但是串联液 压混合动力汽车的动力系统能量转换环节多，动力系统的整体效率不是很高。 并联液压混合动力汽车具有发动机单独驱动，液压泵/马达单独驱动和发动机与 液压泵/马达联合驱动三种驱动方式。发动机作为主动力源，而液压泵/马达作 为辅助动力源。在低速小功率时，可以关闭发动机，利用液压泵/马达进行驱动， 而中高速平稳工况下可以利用发动机单独驱动，在高速或加速时，可利用发动 机与液压泵/马达联合驱动。并联液压混合动力系统由于其发动机的机械能可直 接输出到驱动轮，中间没有过多的二次能量转换，因此动力系统的整体效率较 高，燃油消耗也较少。
串并联液压混合动力汽车的动力系统是串联结构与并联结构的综合，结合 了二者的优点。同时它还能够实现动力源间的多种组合方式，从而在结构上保 证了在复杂情况下系统能工作在最优状态，因此更容易实现低油耗及低排放的 目标。
串并联液压混合动力系统一般都需要有一个动力耦合机构，在结构上保证 发动机，液压泵和液压马达三个动力源协调工作。目前用于串并联结构的动力 耦合装置多采用复杂的行星齿轮机构，有的甚至还需要加装变速器、离合器等， 致使整个传动系结构复杂且不紧凑。同时这些机构一般都需要较大的改装或重 新设计，对生产的工艺性要求较高，试制加工周期较长；另外对行星齿轮机构 的控制也相对比较复杂，不易于工程实现。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服了现有技术中存在的传动系统结构 复杂、加工周期长、行星齿轮机构控制复杂与不易于工程实现的问题，同时也 解决了油电混合动力汽车中电机、电池成本高且控制复杂的问题，提供了一种 以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系统。
为解决上述技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的：所述的以 传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系统包括发动机、对称式差速器、液压 泵、液压泵/马达与蓄能器。
发动机的输出轴与主减速器的主动齿轮通过联轴器固定连接，主减速器的 主动齿轮与主减速器的从动齿轮啮合连接，主减速器的从动齿轮与对称式差速 器的壳体用螺栓固定连接，对称式差速器的左半轴齿轮上的左花键孔与右半轴 齿轮上的右花键孔依次和左半轴右端的花键轴与右半轴左端的花键轴连接，左 半轴的左端与右半轴的右端通过刚性联轴器依次和液压泵与液压泵/马达的输 入轴连接,对称式差速器的行星齿轮套装在十字轴上为转动连接，行星齿轮和其 两侧的左半轴齿轮与右半轴齿轮啮合连接，液压泵/马达的右端输出轴通过刚性 联轴器与传动轴一端固接，液压泵的出油口和液压泵/马达的进油口液压管路连 接，蓄能器的进出油口采用液压管路和连接液压泵与液压泵/马达的液压管路连 接。
技术方案中所述的主减速器的主动齿轮的旋转轴线与主减速器的从动齿轮 的旋转轴线垂直相交，主减速器的从动齿轮的旋转轴线与左半轴齿轮的旋转轴 线共线，左半轴齿轮的旋转轴线与右半轴齿轮的旋转轴线共线，行星齿轮公转 的旋转轴线和左半轴齿轮与右半轴齿轮的旋转轴线共线。
另一种所述的以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系统包括发动机、 对称式差速器、液压泵、液压泵/马达、蓄能器、电控离合器与锁止离合器。
发动机的输出轴与主减速器的主动齿轮通过联轴器固定连接，主减速器的 主动齿轮与主减速器的从动齿轮啮合连接，主减速器的从动齿轮与对称式差速 器的壳体用螺栓固定连接，对称式差速器的左半轴齿轮上的左花键孔与右半轴 齿轮上的右花键孔依次和左半轴右端的花键轴与右半轴左端的花键轴连接，左 半轴的左端通过刚性联轴器和液压泵的输入轴连接,右半轴的右端通过锁止离 合器与电控离合器和液压泵/马达的输入轴连接,对称式差速器的行星齿轮套装 在十字轴上为转动连接，行星齿轮和其两侧的左半轴齿轮与右半轴齿轮为啮连 接合，液压泵/马达右端输出轴通过刚性联轴器与传动轴一端固接，液压泵的出 油口和液压泵/马达的进油口液压管路连接，蓄能器的进出油口采用液压管路和 连接液压泵与液压泵/马达的液压管路连接。
技术方案中所述的右半轴的右端通过锁止离合器与电控离合器和液压泵/ 马达的输入轴连接是指：锁止离合器套装在右半轴上，锁止离合器的离合器毂 与右半轴中段通过平键连接，电控离合器中的连接盘套装在右半轴的右端为花 键副配合，电控离合器中的电控离合器从动盘毂套装在液压泵/马达中的液压泵 /马达输入轴的左端为花键副连接。
技术方案中所述的括发动机、液压泵、液压泵/马达与蓄能器分别安装在汽 车的底盘上，液压泵采用单向变量泵，压力等级为20-40Mpa，液压泵/马达采用 双向变量泵/马达，压力等级为20-40Mpa，蓄能器选择皮囊式蓄能器。
与现有技术相比本实用新型的有益效果是：
与传统的混合动力汽车用动力耦合装置相比本实用新型的有益效果是：
1.本实用新型所述的以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系统实现混 合动力汽车连续型串并联驱动形式。本实用新型根据传统汽车应用的对称式差 速器的转速差速、转矩平均分配的原理，使其输入轴通过主减速器连接发动机， 两输出轴分别连接液压泵/马达与液压泵，使发动机动力输出的一半转矩输出给 液压泵产生液压能储存到蓄能器中，另一半转矩驱动车轮，实现液压混合动力 汽车的连续型串并联驱动形式。因此，该差速器可用作液压混合动力汽车的动 力耦合装置，从而大大简化了液压混合动力汽车动力耦合装置的全新设计与试 制，节省时间，节约开销。
2.本实用新型所述的以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系统可实现 电动无级变速器（ECVT）功能，并可削除变速器，使整个系统得到简化。该系 统利用差速器转速、转矩传递与分配关系，通过调节液压泵的转速、输入转矩 可使发动机工作在最佳效率点，彻底解决了传统发动机由于与车轮的机械连接 造成的工作点效率低下的问题，从而实现ECVT功能。并且可利用大扭矩特性的 液压泵/马达实现传统变速器的增加转矩功能，这样可消除变速器等机构。
3.本实用新型所述的以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系统能够实 现混合动力汽车的多种驱动模式，保证发动机始终运行在最佳效率点，从而提 高整车运行效率。
4.本实用新型所述的以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系统通过合 理控制液压泵输出功率，可实现行车过程中实时调节蓄能器压力状态的功能。
5.参阅图6,图中所示以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系统的另一 种技术方案，即在第一种以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系统的技术 方案中，液压泵/马达左侧的输入轴由右至左依次安装有电控离合器与锁止离合 器。当发动机停止工作，分离电控离合器，通过液压泵/马达即可驱动整车，可 实现纯液压驱动的功能，纯液压驱动可更大程度节省燃油消耗，可进一步提高 整车的效率。这种混合动力汽车用的动力耦合装置还可实现串联式驱动，即当 蓄能器压力值较低，电控离合器分离，锁止离合器接合，发动机的输出转矩仅 驱动液压泵对蓄能器进行充压，使蓄能器压力值能快速维持到合理范围。
与混合动力电动车相比本实用新型的有益效果是：
1.本实用新型所述的以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系统中的液 压蓄能器在相同条件下能为车辆提供更大的辅助动力，而且与蓄电池相比，其 充放能量速度快，制动能量回收多，使用寿命长，价格便宜。
2.本实用新型所述的以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系统中的液 压泵/马达输出扭矩大、控制精度高、响应速度快、结构紧凑与所需安装空间小。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：
图1是本实用新型所述的以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系统的 结构组成示意图；
图2是本实用新型所述的以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系统的 工作流程图；
图3是本实用新型所述的以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系统在 发动机驱动并充压时的动力传递路线图；
图4是本实用新型所述的以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系统在 联合驱动时的动力传递路线图；
图5是本实用新型所述的以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系统在 再生制动时的动力传递路线图；
图6是本实用新型所述的以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系统第 二种技术方案结构组成的示意图；
图7是本实用新型所述的以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系统第 二种技术方案中所采用的锁止离合器结构组成主视图上的全剖视图；
图8是本实用新型所述的以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系统第 二种技术方案中所采用的电控离合器结构组成主视图上的全剖视图；
图9是本实用新型所述的以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系统第 二种技术方案的工作流程图；
图10是第二种技术方案的以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系统在 纯液压驱动时的动力传递路线图；
图11是第二种技术方案的以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系统在 串联驱动时的动力传递路线图；
图12是所述以传动差速器为耦合装置的液驱混合动力系统跟随目标工况仿 真的车速曲线；
图13是所述以传动差速器为耦合装置的液驱混合动力系统跟随目标工况仿 真的发动机、液压泵与液压泵/马达的转速曲线；
图14是所述以传动差速器为耦合装置的液驱混合动力系统跟随目标工况仿 真的发动机、液压泵与液压泵/马达的转矩曲线；
图中：1.左半轴齿轮,2.右半轴齿轮，3.主减速器的从动齿轮,4.行星齿轮,5. 十字轴,6.主减速器的主动齿轮,7.液压泵,8.液压泵/马达,9.发动机,10.蓄能 器，11.驱动桥，12.车轮,13.液压泵/马达控制器，14.起动机，15.整车控制器 （ECU），16.发动机控制器，17.电控离合器，18.锁止离合器，19.实际车速曲 线，20.目标车速曲线，21.液压泵/马达转矩曲线，22.发动机转矩曲线，23.液 压泵转矩曲线，24.液压泵转速曲线，25.发动机转速曲线，26.液压泵/马达转 速曲线，27.右半轴，28.小卡环，29.弹簧，30.弹簧底座，31.离合器毂，32. 压盘，33.卡环，34.钢片，35.摩擦片，36.密封圈，37.环形活塞，38.离合器 壳，40.电控离合器压盘，41.液压泵/马达输入轴（滑动花键轴），42.电控离合 器从动盘毂，43.电控离合器盖，44.电控离合器从动盘，45.连接盘，46.摩擦 片。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作详细的描述：
参阅图1，所述的以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系统包括发动机 9、传统差速器（实施例中选用对称式差速器）、液压泵7、液压泵/马达8、蓄 能器10。液压泵7采用单向变量泵，压力等级为20-40Mpa，液压泵/马达8采 用双向变量泵/马达，压力等级同样为20-40Mpa，至于液压泵7和液压泵/马达 8的具体转速及排量等，需根据整车参数，设计指标等技术要求进行选择。蓄能 器10采用皮囊式蓄能器。
对称式差速器的左半轴齿轮1中心处的左花键孔与右半轴齿轮2中心处的 右花键孔依次和左半轴一（右）端的花键轴与右半轴一（左）端的花键轴连接， 左半轴与右半轴的另一（左端与右）端通过刚性联轴器分别与液压泵7、液压泵 /马达8连接,主减速器的主动齿轮6与发动机9的输出轴通过联轴器固定连接， 主减速器的主动齿轮6与主减速器的从动齿轮3啮合连接，并且主减速器的主 动齿轮6的旋转轴线与主减速器的从动齿轮3的旋转轴线垂直相交，主减速器 的从动齿轮3与左半轴齿轮1是同一旋转轴线，左半轴齿轮1的旋转轴线与右 半轴齿轮2的旋转轴线共线，主减速器的从动齿轮3通过十字轴5带动与左半 轴齿轮1和右半轴齿轮2相啮合的4个结构相同的行星齿轮4绕左半轴齿轮1 和右半轴齿轮2的旋转轴线公转，液压泵/马达8右端输出轴通过刚性联轴器与 传动轴的一端固定连接，传动轴的另一端与驱动桥11连接，将驱动力输出到驱 动桥11，从而驱动车轮12行驶。
发动机9、液压泵7、液压泵/马达8与蓄能器10分别安装在汽车的底盘上。 在汽车的底盘上还安装有控制发动机9开关、负荷转矩与转速的发动机控制器 16，控制液压泵7与液压泵/马达8排量的液压泵/马达控制器13；发动机9与 发动机控制器16用信号线连接，信号线包括控制发动机负荷、温度的模拟量信 号线，控制发动机开关的数字量信号线。液压泵7、液压泵/马达8与液压泵/ 马达控制器13用信号线连接，该信号线为模拟量信号线，用来控制液压泵/马 达的排量。液压泵7的出油口和液压泵/马达8的进油口采用液压管路连接，液 压泵/马达8的出油口采用液压管路与油箱连接，蓄能器10的进出油口采用液 压管路和连接液压泵7与液压泵/马达8的液压管路连接，另外在车上还安装有 统一协调控制发动机控制器16和液压泵/马达控制器13的整车控制器（ECU） 15，整车控制器15接受钥匙开关信号，加速踏板、制动踏板及挡位、车速，蓄 能器压力状态等整车信号综合控制发动机控制器16和液压泵/马达控制器13， 进而决定三大动力源之间的工作状态，使满足整车路载功率要求的同时，保持 蓄能器压力平衡并维持系统在高效区工作。整车控制器15分别和发动机控制器 16、液压泵/马达控制器13用信号线连接。该信号线为CAN通信信号线，主要 用于整车控制器15向发动机控制器16、液压泵/马达控制器发送状态控制指令， 以及发动机控制器16与液压泵/马达控制器13向整车控制器15发送发动机转 速、发动机温度、液压泵/马达转速、排量等状态信号。在汽车的底盘上安装有 控制发动机9开启的起动机14。
参阅图2，在整车控制器15上装有自编的用于统一协调控制发动机控制器 16和液压泵/马达控制器13的计算机程序，在整车控制器15的控制下，作为混 合动力汽车动力耦合装置的传统差速器使得发动机9、液压泵与液压泵/马达8 实现了如下的工作流程：
1.整车控制器15查取上一时间步长的循环车速；
2.整车控制器15查取当前时间步长的循环车速；
3.整车控制器15接收当前以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系统中 发动机9，液压泵7、液压泵/马达8、蓄能器10的状态信号；
4.整车控制器15根据当前循环车速和当前加速度计算路载转矩（或功率） 需求和转速需求；
5.整车控制器15根据路载转速需求计算液压泵/马达8的转速；
6.整车控制器15根据路载功率需求与蓄能器10压力状态等总成状态信号， 计算发动机9最佳工作点对应的转速与转矩，整车控制器15向发动机控制器16 输出发动机负荷的状态控制指令；
7.由于发动机9最佳工作点对应的转速与转矩已经由第6步计算确定，整 车控制器15根据差速器转速与转矩关系式即公式Ⅰ可计算液压泵7的转速与输 入转矩，并向液压泵/马达控制器13输出液压泵/马达排量的状态控制指令；
8.整车控制器15根据路载转矩要求及公式Ⅰ计算液压泵/马达输出转矩， 并结合步骤5确定的液压泵/马达转速，整车控制器15向液压泵/马达控制器13 输出液压泵/马达排量的状态指令；
9.判断循环是否结束，若循环未结束，则重复上述步骤。
2ωe=ωp+ωm
参阅图6，它是本实用新型所述的以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力 系统的第二种技术方案，即在图1所示的第一种以传统差速器为耦合装置的液 驱混合动力系统技术方案的基础上，在液压泵/马达8左侧的输入轴上由右至左 依次加装电控离合器17与锁止离合器18。
参阅图7，本实用新型所述的锁止离合器18为一组合件，主要包括环形活 塞37、密封圈36、三个结构相同的摩擦片35、三个结构相同的钢片34、压盘 32、卡环33、离合器毂31、弹簧底座30、四个结构相同的弹簧29、小卡环28。
所述的离合器毂31为一环形元件，通过平键与右半轴27连接。离合器毂 31的外侧圆柱面上加工有等间距的三个花键槽，分别与三个结构相同的钢片34 中心孔加工的内花键配合连接。所述的弹簧底座30也是一环形元件，其中心孔 与离合器毂31为间隙配合，配合公差可选用G7/h6,为了限制弹簧底座30的位 置，在离合器毂31上加工了一卡环槽，装入小卡环28。压盘32为环形元件， 其中心孔加工的内花键与离合器壳38的内圆面上加工的花键槽配合。在弹簧底 座30上加工了四个均匀分布的结构相同的凹槽，四个均匀分布的结构相同的凹 槽用于依次放置四个结构相同的弹簧29。所述的环形活塞37与离合器壳38可 相对运动，同时，为了保证环形活塞37与离合器壳38所形成的液压油缸的密 封性能，在环形活塞的外侧圆面上加工一凹槽，并加装密封圈36。环形活塞37 的左侧与离合器壳38形成液压油缸，在离合器壳38上的大圆环上开一进油口A。 在离合器壳38的内圆面上加工三个等距离的花键槽，分别与三个摩擦片35的 外花键配合。所述的摩擦片35、钢片34、压盘32在通常情况下间隙配合，只 有当液压油被压入环形活塞37与离合器壳38所形成的液压油缸，推动环形活 塞37右移，并形成足够大的压紧力时，摩擦片35与钢片34才相互接触并压紧。 离合器壳38用螺栓连接在汽车底盘上，离合器壳38与离合器毂31之间为间隙 配合，配合公差可选择D9/h9。右半轴27、离合器毂31、钢片34的回转轴线共 线。
参阅图8，本实用新型所述的电控离合器17为一组合件，主要包括电控离 合器压盘40，电控离合器从动盘毂42，电控离合器盖43，电控离合器从动盘 44，连接盘45，摩擦片46。
电控离合器从动盘毂42位于电控离合器从动盘44的中心处，即电控离合 器从动盘44安装在电控离合器从动盘毂42上，两者的回转轴线共线，电控离 合器从动盘44与电控离合器从动盘毂42之间采用铆接固定，电控离合器从动 盘毂42套装在液压泵/马达输入轴41的左端即花键轴端为滑动连接。摩擦片46 与电控离合器从动盘44铆接。电控离合器压盘40与电控离合器盖43依次套装 在电控离合器从动盘44右侧的滑动花键轴41的周围，电控离合器从动盘毂42、 液压泵/马达输入轴41、电控离合器压盘40与电控离合器盖43的回转轴线共线， 为固定电控离合器盖43，连接盘45安装在右半轴27的末（右）端，连接盘45 与右半轴27为花键副连接。
当锁止离合器18分离，电控离合器17接合时，第二种技术方案和第一种 技术方案完全相同。但当电控离合器17分离，锁止离合器18接合，且关闭发 动机时，液压泵/马达8可利用蓄能器10中的压力能单独驱动整车，从而实现 纯液压驱动。由于液压驱动会使蓄能器10的压力值下降较低，当蓄能器10的 压力值较低时，发动机9可参与驱动整车，同时利用液压泵7进行充压，蓄能 器10的压力值即可维持在合理范围内，保持蓄能器10的压力状态平衡并维持 系统在高效区工作。
参阅图9，在整车控制器15的控制下，第二种技术方案中的以传统差速器 作为动力耦合装置使得发动机9、液压泵7与液压泵/马达8实现了如下的工作 流程：
1.整车控制器15查取上一时间步长的循环车速；
2.整车控制器15查取当前时间步长的循环车速；
3.整车控制器15接收以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系统中发动 机9、液压泵7、液压泵/马达8、电控离合器17、锁止离合器18的状态信号；
4.整车控制器15根据当前循环车速和当前加速度计算路载转矩（或功率） 需求和转速需求；
5.整车控制器15根据车速、路载功率需求及各部件状态信号判断是否为纯 液压驱动行驶；
6.若纯液压驱动，则分离电控离合器17，并关闭发动机9与液压泵7，整 车控制器15向液压泵/马达控制器13输出液压泵7与液压泵/马达8的排量状 态控制指令；
7.若不是纯液压驱动，整车控制器15需计算发动机9最佳工作点对应的转 速与转矩，并向发动机控制器16输出发动机负荷的状态控制指令；
8.整车控制器15根据整车转速计算发动机9的转速，并利用差速器的转速、 转矩关系式即公式I计算液压泵7的转速与输入转矩，并向液压泵/马达控制器 13输出液压泵7的排量状态控制指令；
9.根据整车转速计算液压泵/马达8转速与转矩，整车控制器15向液压泵/ 马达控制器13输出液压泵/马达8的排量状态控制指令；
10.判断循环是否结束，若循环未结束，则重复上述步骤。
本实用新型所述的液驱混合动力系统所能实现的工作模式：
参阅图3至图5及图10至图11，图中给出了以传统差速器为动力耦合装置 的液驱混合动力系统工作在不同模式下的动力传递路线，图中的粗实线箭头表 明了机械动力传递方向，细实线箭头表明了液压能传递的方向。
1.发动机驱动并充压模式
参阅图3，汽车行驶时要求的动力主要由发动机9输出，发动机9输出的动 力通过对称式差速器分为两部分输入到差速器的两个输出端，其中一部分动力 通过与差速器左端相连接的液压泵7向蓄能器10进行充压；另一部分动力则通 过液压泵/马达8和传动轴输出到驱动桥11，进而驱动车轮12行驶。
2.联合驱动模式
参阅图4，当发动机9用于驱动车轮的这部分动力不能满足路载功率需求（如 急加速情况）时，则通过整车控制器（ECU）15向液压泵/马达控制器13发出状 态指令，控制液压泵/马达8驱动，使两动力源的驱动力之和满足路载功率需求。 此时，液压泵7存贮在蓄能器10内的压力能通过液压泵/马达8输出，即实现 发动机9与液压泵/马达8的联合驱动。
3.再生制动模式
参阅图5，当车辆制动减速时，整车控制器15向发动机控制器16和液压泵 /马达控制器13发出状态指令，分别控制发动机9与液压泵7关闭，而液压泵/ 马达8充当液压泵的功能，把整车的动能转换为压力能存贮到蓄能器10里。
4.纯液压驱动模式
参阅图6，以传统差速器为耦合装置的液驱混合动力系统的第二种技术方案 是为了满足整车小负荷行驶（驱动功率小于20千瓦），并且蓄能器10所存贮的 压力比较充足时而设计的。参阅图10，电控离合器17分离，锁止离合器18接 合，同时整车控制器15向发动机控制器16和液压泵/马达控制器13发出状态 指令，分别控制发动机9与液压泵7关闭，由蓄能器10所存贮的压力能来驱动 液压泵/马达8转动，进而达到汽车纯液压驱动行驶，整车控制器15可控制液 压泵/马达8输出整车所需求的动力需求。
5.串联驱动模式
参阅图11，当蓄能器10的压力值较低，电控离合器17分离，锁止离合器 18接合，发动机9的输出转矩仅驱动液压泵7对蓄能器10进行充压，使蓄能器 10的压力值能快速维持到合理范围，同时为液压泵/马达8提供动力，驱动车轮 12行驶，从而实现串联模式驱动。
试验分析
参阅图12至图14,图12中所示的是车辆在整个试验过程NEDC工况下的车 速跟随试验数据曲线，该试验过程由低速段加速、匀速和减速过程，以及高速 段加速、匀速和减速过程组成。标注19的曲线为实际车速曲线，标注20的曲 线为目标车速曲线，在整个试验过程中，车速跟随情况良好。说明了以传统差 速器为耦合装置的液驱混合动力系统能够保证车辆具有良好的动力性。图13和 图14中所示的是采用传统差速器作为液压混合动力系统耦合装置进行的试验过 程中各动力源的转速、转矩变化规律试验数据曲线。在整个试验过程中，液压 泵/马达转速曲线26所示转速与车速耦合，跟随车速变化规律，同时发动机9 始终参与工作，且发动机转矩曲线22和发动机转速曲线25均被控制在发动机 最优工作曲线上。由转速变化规律曲线（参阅图13）可以看出，发动机转速曲 线25平稳且不因车速的变化而波动，在整个工况下都被控制在发动机最优工作 曲线对应的转速下，通过调节液压泵转速曲线24，使得液压泵/马达转速曲线 26跟随车速变化。由于发动机9工作点被控制在最优工作曲线上，其转速独立 于车轮，因此实现了类似于传统无级变速功能，使发动机稳定工作在最佳效率 点，油耗与排放显著降低。此外，由动力源转矩变化规律曲线可以看出，在低 速段与高速段的加速过程，发动机转矩曲线22逐渐增加以满足工况需求功率， 在加速过程中，路载需求功率大于发动机最佳效率点对应转矩时，液压泵/马达 控制器13控制液压泵/马达开启，输出转矩曲线23，与发动机共同驱动车辆。 同时，在制动过程中，液压泵/马达8作为液压泵工作，回收制动能量，为蓄能 器10充压。
通过分析表明，以传统差速器作为液压混合动力汽车的动力耦合装置可实 现混合动力汽车的纯液压驱动、发动机9工作并充压、发动机9与液压泵/马达 8联合驱动与液压泵/马达8制动能量回收等驱动模式，并且能通过调节液压泵 7的转速，使液压泵/马达8跟随车速，并维持发动机9工作与最佳转速与转矩 曲线上，从而大大改善了整车的经济性能。
