CN103112346B - 双行星排式油电混联式混合动力系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双行星排式油电混联式混合动力系统，其包括发动机、前行星排、后行星排、1号逆变器、超级电容、2号逆变器、二号电机、一号电机与前行星排输出轴。前行星排的前行星排行星架套装在前行星排输出轴的左端为过盈配合，一号电机套装在前行星排输出轴右端，一号电机左端和前行星排太阳轮键连接，发动机输出轴右端和前行星排齿圈套键连接，二号电机转子端与前行星排输出轴的右端键连接，二号电机的转子端与后行星排太阳轮为键连接。后行星排齿圈通过焊接固定连接在机壳上。一号电机与1号逆变器电线连接，二号电机与2号逆变器电线连接，1号逆变器与超级电容电线连接，2号逆变器与超级电容电线连接，1号逆变器和2号逆变器电线连接。

Description

双行星排式油电混联式混合动力系统

技术领域

本发明涉及一种混合动力汽车的动力系统，更确切地说，本发明涉及一种双行星排式油电混联式混合动力系统。

背景技术

面对能源短缺和环境污染日益严重的现状，节能、环保成为汽车发展的必由之路。混合动力汽车是目前最有效的节能汽车方案，其驱动系统有串联、并联和混联三种形式。串联能实现发动机的最优控制，但是全部能量都会经过二次转换，损失较大；并联能实现较好的传动效率，但是发动机与输出轴机械连接，不能保证发动机始终处于较优的工作区域内；混联能结合串联和并联的优点，规避二者的缺点，是三者中最为优化的构型方案。

当前混联式混合动力汽车主要采用行星机构作为功率分流装置，典型的结构形式包括丰田的THS系统和通用的AHS系统。其中，丰田的THS系统采用单行星排结构，属于单模功率分流装置，它只能实现输入式功率分流一种模式，这种THS系统的优点是在实现电子无级变速(EVT)功能的同时，拥有简单的结构，控制相对容易。但是THS系统的齿圈直接连接到输出轴，其对电机的依赖性较大，为了提供良好的动力性，需要在系统中选用功率等级和输出转矩较大的电机，这在很大程度上增大了整车成本和安装的困难程度。另外，THS系统由于只能实现输入式功率分流一种模式，其在高速区的传动效率较小。通用公司的AHS系统采用双排或三排行星机构来实现功率分流，可以实现输入式功率分流和复合式功率分流两种模式，因为两种模式的相互弥补，使得AHS的传动效率在整个车速区域内都能维持较高的水平，这一点AHS是优于THS的，然而AHS系统内往往需要多个离合器的控制来实现模式切换，这使整个系统的结构十分复杂，控制难度也增大了很多。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了目前混联混合动力汽车对电机依赖性大，需要大电机来提供足够的驱动力的缺点的问题，提供了一种双行星排式油电混联式混合动力系统。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的双行星排式油电混联式混合动力系统包括发动机、前行星排、后行星排、1号逆变器、超级电容、2号逆变器、二号电机、一号电机与前行星排输出轴。

所述的前行星排的前行星排行星架套装在前行星排输出轴的左端为过盈配合，前行星排的前行星排太阳轮与前行星排输出轴为转动连接，一号电机套装在前行星排右侧的前行星排输出轴上为转动连接，一号电机的转子端左侧和前行星排的前行星排太阳轮的右端为花键副连接，发动机输出轴的右端和前行星排的前行星排齿圈套的左端为花键副连接，前行星排齿圈套的右端与前行星排齿圈的左端为花键副连接，二号电机的转子端左侧与前行星排输出轴的右端为花键副连接，二号电机的转子端右侧与后行星排的后行星排太阳轮的左端为花键副连接，后行星排的后行星排齿圈通过焊接固定连接在机壳上，后行星排的后行星排行星架右侧的右端用于整个系统的动力输出。一号电机采用电缆线与一号逆变器连接，二号电机采用电缆线与二号逆变器连接，一号逆变器采用电缆线与超级电容连接，二号逆变器采用电缆线与超级电容连接，一号逆变器和二号逆变器之间采用电缆线连接。

技术方案中所述的发动机输出轴、前行星排齿圈套、前行星排输出轴、前行星排太阳轮、一号电机、二号电机与后行星排太阳轮的回转轴线共线。

技术方案中所述的一号电机采用电缆线与一号逆变器连接，二号电机采用电缆线与二号逆变器连接，一号逆变器采用电缆线与超级电容连接，二号逆变器采用电缆线与超级电容连接，一号逆变器和二号逆变器之间采用电缆线连接是指：所述的一号电机的三个接头分别采用电缆线连接1号逆变器的三个交流电输入输出接头，1号逆变器的正负极接头分别采用电缆线与超级电容的正负极连接，二号电机的三个接头采用电缆线分别与2号逆变器的三个交流电输入输出接头连接，2号逆变器的正负极接头分别采用电缆线与超级电容的正负极连接，1号逆变器的正负极接头和3号逆变器的正负极接头采用电缆线相连。

技术方案中所述的前行星排包括有前行星排齿圈、4个结构相同的前行星排行星轮、前行星排太阳轮、前行星排行星架、前行星排行星架右侧、前行星排齿圈套与4个结构相同的前行星排行星轮销轴。

4个结构相同的前行星排行星轮分别采用前行星排行星轮销轴均匀地安装在前行星排行星架上，4个结构相同的前行星排行星轮与4个结构相同的前行星排行星轮销轴之间为转动连接，4个结构相同的前行星排行星轮的外侧齿和前行星排齿圈的内齿相啮合，4个结构相同的前行星排行星轮的内侧齿和前行星排太阳轮的齿相啮合，位于4个结构相同的前行星排行星轮右侧的前行星排行星架右侧与前行星排行星架采用焊接方式连成一体。

技术方案中所述的4个结构相同的前行星排行星轮的回转轴线均匀地分布在距前行星排行星架回转轴线为等半径的圆周上，4个结构相同的前行星排行星轮的回转轴线和前行星排行星架的回转轴线相平行，4个结构相同的前行星排行星轮与4个结构相同的前行星排行星轮销轴之间分别安装有1号销轴套筒。

技术方案中所述的前行星排输出轴设置为阶梯轴，由左段轴、中段轴与右段轴组成，左段轴为大直径轴段即和前行星排行星架中心孔为过盈配合的轴段，中段轴为和前行星排的前行星排太阳轮与一号电机成转动连接的轴段，右段轴为和二号电机配装的花键轴段，在前行星排输出轴的回转轴线上从左到右加工一长盲孔，并在和前行星排太阳轮配装的前行星排输出轴上沿径向加工2至3个和中轴线上的长盲孔相通的输送润滑油的径向通孔。

技术方案中所述的前行星排太阳轮中心通孔的左右两端依次加装有套装在前行星排输出轴上的2号套筒和1号套筒，在前行星排行星架右侧的右端面加装调整垫片(18)为螺栓连接，调整垫片(18)的中心孔与前行星排太阳轮(14)为转动连接，在前行星排行星轮(13)与前行星排行星架(15)之间及前行星排行星轮(13)与前行星排行星架右侧(19)之间的前行星排行星轮销轴(24)上套装1号垫片(25)，前行星排行星轮(13)的两端面分别与1号垫片(25)的内侧面为滑动连接，1号垫片(25)与前行星排行星轮销轴(24)为转动连接。

技术方案中所述的后行星排包括有后行星排齿圈、4个结构相同的后行星排行星轮、后行星排太阳轮、后行星排行星架、后行星排行星架右侧与4个结构相同的后行星排行星轮销轴。

4个结构相同的后行星排行星轮分别采用后行星排行星轮销轴均匀地安装在后行星排行星架上，4个结构相同的后行星排行星轮与4个结构相同的后行星排行星轮销轴之间为转动连接，4个结构相同的后行星排行星轮的外侧齿和后行星排齿圈的内齿相啮合，4个结构相同的后行星排行星轮的内侧齿和后行星排太阳轮的齿相啮合，后行星排行星架右侧与后行星排行星架采用焊接方式连成一体。

技术方案中所述的4个结构相同的后行星排行星轮的回转轴线均匀地分布在距后行星排行星架回转轴线为等半径的圆周上，4个结构相同的后行星排行星轮的回转轴线和后行星排行星架的回转轴线相平行，4个结构相同的后行星排行星轮与4个结构相同的后行星排行星轮销轴之间安装有2号销轴套筒。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1.本发明所述的双行星排式油电混联式混合动力系统可以实现电子无级变速功能，保证发动机工作在最佳燃油经济区，降低油耗。

2.本发明所述的双行星排式油电混联式混合动力系统可以实现纯电动启车模式，消除发动机的怠速油耗，提高整车燃油经济性。

3.本发明所述的双行星排式油电混联式混合动力系统可以回收车辆的制动动能，明显提高车辆的燃油经济性。

4.本发明所述的双行星排式油电混联式混合动力系统中的发动机和超级电容可以同时输出能量，提高了车辆的动力性能。

5.本发明所述的双行星排式油电混联式混合动力系统可以减少制动器的使用次数和强度，延长其使用寿命，降低其维修、保养费用。

6.本发明所述的双行星排式油电混联式混合动力系统可以选用较小功率的发动机满足车辆的正常行驶要求，减少有害气体排放量，减少对环境的污染。

7.在选用相同动力源总成的条件下，本发明所述的双行星排式油电混联式混合动力系统，相对于现有的混合动力系统，可以输出更大的驱动力矩，提供更好的整车动力性；在输出相同驱动力的条件下，本发明所述的双行星排式油电混联式混合动力系统可以选用峰值转矩较小的二号电机，减小了系统对电机的依赖性。

8.本发明所述的双行星排式油电混联式混合动力系统，相对于现有的混合动力系统，结构简单、紧凑，所需空间安装较小，没有离合器等附加原件，易于控制。

9.本发明所述的双行星排式油电混联式混合动力系统使用超级电容，能获得更大的输出功率，提高整车动力性，也能更有效的回收制动能量，明显提高整车燃油经济性。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1是说明本发明所述的双行星排式油电混联式混合动力系统结构组成与工作原理的示意图；

图2是本发明所述的双行星排式油电混联式混合动力系统在纯电动(EV)模式时的驱动力传递路线示意图；

图3是本发明所述的双行星排式油电混联式混合动力系统在电子无级变速(EVT)模式下的驱动力传递路线示意图；

图4是本发明所述的双行星排式油电混联式混合动力系统中的前行星排结构组成的主视图；

图5是本发明所述的双行星排式油电混联式混合动力系统中的后行星排结构组成的主视图；

图6是本发明所述的双行星排式油电混联式混合动力系统结构组成的主视图；

图7是本发明所述的双行星排式油电混联式混合动力系统中所选发动机的万有特性曲线图；

图8是本发明所述的双行星排式油电混联式混合动力系统中所选一号电机的万有特性曲线图；

图9是本发明所述的双行星排式油电混联式混合动力系统中所选二号电机的万有特性曲线图；

图10是本发明所述的双行星排式油电混联式混合动力系统中前行星排拆去齿圈套后结构组成的左视图；

图中：1.发动机，2.扭转减震器，3.前行星排齿圈，4.1号逆变器，5.超级电容，6.2号逆变器，7.二号电机，8.后行星排齿圈，9.后行星排行星轮，10.后行星排太阳轮，11.后行星排行星架，12.一号电机，13.前行星排行星轮，14.前行星排太阳轮，15.前行星排行星架，16.前行星排输出轴，17.1号套筒，18.调整垫片，19.前行星排行星架右侧，20.前行星排齿圈套，21.2号套筒，22.发动机输出轴，23.1号销轴套筒，24.前行星排行星轮销轴，25.1号垫片，26.后行星排行星架右侧，27.2号销轴套筒，28.2号垫片，29.后行星排行星轮销轴，30.前行星排行星架右侧的连接爪。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

本发明的目的是提供一种新型油电混联式混合动力系统，即提供一种以双行星排作为机电耦合装置的油电混联式混合动力系统，以实现混联式混合动力系统的电子无级变速功能，控制发动机工作在最佳燃油经济区，提高整车燃油经济性，实现超低排放，同时克服目前混联混合动力汽车对电机依赖性大，需要大电机来提供足够的驱动力的缺点。

参阅图1与图4，本发明所述的双行星排式油电混联式混合动力系统主要由发动机1、1号逆变器4、超级电容5、2号逆变器6、二号电机7、一号电机12、前行星排、后行星排与前行星排输出轴16组成。

本发明所述的前行星排主要由前行星排齿圈3、4个结构相同的前行星排行星轮13、前行星排太阳轮14、前行星排行星架15、1号套筒17、调整垫片18、前行星排行星架右侧19、前行星排齿圈套20、2号套筒21、4个结构相同的1号销轴套筒23、4个结构相同的前行星排行星轮销轴24与1号垫片25组成。

4个结构相同的前行星排行星轮13分别采用前行星排行星轮销轴24均匀地安装在前行星排行星架15上，前行星排行星轮销轴24的大头端与前行星排行星架15的沉头孔为过盈配合，4个结构相同的前行星排行星轮13的回转轴线是在距前行星排行星架15回转轴线的等半径的圆周上，4个结构相同的前行星排行星轮13的回转轴线和前行星排行星架15的回转轴线相平行，4个结构相同的前行星排行星轮13与4个结构相同的前行星排行星轮销轴24之间为转动连接，为了减小两者之间的摩擦，在两者之间安装有1号销轴套筒23，安装在前行星排行星架15上的4个结构相同的前行星排行星轮13的外侧齿和前行星排齿圈3的内齿相啮合，4个结构相同的前行星排行星轮13的内侧齿和前行星排太阳轮14的齿相啮合。前行星排齿圈3的左端与前行星排齿圈套20的右端为花键连接，前行星排齿圈套20中心孔的左端采用键与发动机输出轴22的右端连接。所述的前行星排行星架是一组合件，它由左、右两部分即由前行星排行星架15与前行星排行星架右侧19组成，前行星排行星架右侧19与前行星排行星架15通过前行星排行星架右侧的连接爪30焊接成为一体。为了便于调整前行星排的轴向位置，在前行星排行星架右侧19上加装调整垫片18为螺栓连接，调整垫片18的中心孔与前行星排太阳轮14为转动连接。在前行星排行星轮13与前行星排行星架15之间及前行星排行星轮13与前行星排行星架右侧19之间的前行星排行星轮销轴24上套装有结构相同的(共计8个)1号垫片25，前行星排行星轮13的两端面分别与结构相同的1号垫片25的内侧面为滑动连接，1号垫片25与前行星排行星轮销轴24为转动连接。所述的安装有4个结构相同的前行星排行星轮13的前行星排行星架15的中心通孔与前行星排输出轴16的左段轴为过盈配合。

参阅图1与图5，本发明所述的后行星排主要由后行星排齿圈8、4个结构相同的后行星排行星轮9、后行星排太阳轮10、后行星排行星架11、后行星排行星架右侧26、4个结构相同的2号销轴套筒27、2号垫片28与4个结构相同的后行星排行星轮销轴29组成。

4个结构相同的后行星排行星轮9分别采用后行星排行星轮销轴29均匀地安装在后行星排行星架11上，后行星排行星轮销轴29的大头端与后行星排行星架(11)的沉头孔为过盈配合，4个结构相同的后行星排行星轮9的回转轴线是在距后行星排行星架11回转轴线等半径的圆周上，4个结构相同的后行星排行星轮9的回转轴线和后行星排行星架11的回转轴线相平行，4个结构相同的后行星排行星轮9与4个结构相同的后行星排行星轮销轴29之间为转动连接，为了减小两者之间的摩擦，在两者之间安装有2号销轴套筒27，2号销轴套筒27与后行星排行星轮9之间为固定连接，2号销轴套筒27与后行星排行星轮销轴29之间为转动连接，安装在后行星排行星架11上的4个结构相同的后行星排行星轮9的外侧齿和后行星排齿圈8的内齿相啮合，4个结构相同的后行星排行星轮9的内侧齿和后行星排太阳轮10的齿相啮合。后行星排太阳轮10的左端与二号电机7的输出端键连接。后行星排齿圈8通过焊接固连在机壳上。所述的后行星排行星架为一组合件，它由左、右两部分即由后行星排行星架11与后行星排行星架右侧26组成，后行星排行星架右侧26与后行星排行星架11通过后行星排行星架右侧的连接爪焊接成为一体。在后行星排行星轮9与后行星排行星架11之间及后行星排行星轮9与后行星排行星架右侧26之间的后行星排行星轮销轴29上套装(共计8个)2号垫片28，后行星排行星轮9的两端面分别与2号垫片28的内侧面为滑动连接，2号垫片28与后行星排行星轮销轴29为转动连接。后行星排行星架右侧26的右端内孔加工为花键孔，用于整个系统的动力输出。

所述的双行星排式油电混联式混合动力系统还包括发动机1、1号逆变器4、超级电容5、2号逆变器6、二号电机7、一号电机12与前行星排输出轴16。

所述的前行星排输出轴16设置为阶梯轴，由左段轴、中段轴与右段轴组成，左段轴为大直径轴段即和前行星排行星架15中心孔为过盈配合的轴段，中段轴为和前行星排太阳轮14与一号电机12为转动连接的轴段，右段轴为和二号电机7配装的花键轴段；在前行星排输出轴16的回转轴线上从左到右加工一长盲孔，并在前行星排输出轴16上，即和前行星排太阳轮14配装部分沿径向加工2-3个和中轴线上的长盲孔相通的径向通孔，其作用是输送润滑油。前行星排输出轴16插入前行星排空心太阳轮14的中心孔内，更具体地说，和4个结构相同的前行星排行星轮13的内侧相啮合的前行星排太阳轮14套装在前行星排输出轴16上为转动连接，为了减小两者之间的摩擦，在前行星排太阳轮14中心通孔的左右两端依次加装2号套筒21和1号套筒17。

其中，发动机1、一号电机12、二号电机7和超级电容5都选用已有产品，具体选型需结合整车基本参数和设计要求，详细说明参阅表1和表2。

表1 整车基本参数

表2 设计要求

所述的发动机1为整车的主要动力源，其功率大小需满足在平直路面上以最高车速巡航的动力性要求，如式(1)所示。式中，P_e为发动机1的需求功率，V_a为行驶车速，η_t为传动效率，M为整车满载质量，_g为重力加速度，f_r为车辆的滚动阻力系数，ρ_a为空气密度，C_D为空气阻力系数，A为车辆的迎风面积，i为坡度。

$P_e=\frac{V_a}{1000{\mathrm{\η}}_t}(\mathrm{Mg}{f}_r+\frac{1}{2}{\mathrm{\ρ}}_a{C}_{D}A{V}_a^2+\mathrm{Mgi})---\left(1\right)$

参阅图7，此外，所述的发动机1的功率还要求大于目标循环工况的平均功率，以保证在行驶过程中的电量平衡，避免超级电容深度放电。根据表1所示的整车基本参数和表2所示的设计要求，所选发动机产品的主要参数如表3所示。该发动机的万有特性曲线图如图中所示。同时，根据发动机1的万有特性曲线图，选择发动机工作在高效区，即1100rpm到2200rpm。

表3 发动机主要参数

峰值扭矩	430Nm2000rpm
		峰值功率	103kw2200rpm
排量(ml)	4980
		怠速(rpm)	900
最高转速(rpm)	2500

参阅图8，所述的一号电机12用于在不同工况下解耦发动机1和车轮之间的转速，使发动机1的转速独立于车轮的转速，配合二号电机7对发动机1和车轮之间的转矩解耦，可以保证发动机1工作于高效区，以提高整车燃油经济性。

首先，对于一号电机12的转速关系，要求在车速为零，即前行星排行星架15的转速为零时，一号电机12的最大转速能够平衡发动机的最大工作转速，如式(2)所示。式中，ω_{MG1_max}为一号电机12的最大转速，ω_eexp为发动机1的最大工作转速，为2200rpm，k₁为前行星排的特征参数，为前行星排齿圈3的齿数与前行星排太阳轮14的齿数之比。

ω_{MG1_max}≥k₁ω_eexp    (2)其次，

一号电机12的转矩与发动机1的转矩应满足如式(3)的关系，以保证一号电机12有足够的能力调整发动机1的转速。式中，T_emax为发动机1的最大转矩，T_{MG1_max}为一号电机12最大转速时的转矩。

T_emax≤k₁T_{MG1_max}    (3)

代入具体数值，所选一号电机12的主要参数如表4所示,其万有特性曲线图如图中所示。

表4 一号电机主要参数

电机类型(交流/PM)	PM
		电机额定功率(kW)	50
电机额定转矩(Nm)	240
		电机峰值功率(kW)	100
电机峰值转矩(Nm)	480

最高转速(rpm)	6000
		最低稳定转速(rpm)	500

参阅图9，所述的二号电机7要求在极限加速工况中能够提供峰值功率，以保证整车的动力性能。据此，在极限加速工况中，首先计算得到发动机克服空气阻力、滚动阻力和爬坡阻力功率的剩余功率，如式(4)，其中t_i为发动机启机时刻时间，t_a为加速终了时刻的时间，P_eM为发动机通过EVT的机械路径传递到车轮的功率，P_r为阻力功率(等于空气阻力、滚动阻力之和爬坡阻力功率之和)。

$P_{e,a}=\frac{1}{(t_a-t_i)}{\∫}_{t_i}^{t_a}(P_{\mathrm{eM}}-P_r)\mathrm{dt}---\left(4\right)$

此外，需计算得到加速阻力功率P_acc，如式(5)所示。最终，二号电机7的功率等于加速阻力功率减去发动机剩余功率，如式(6)所示。

$P_{\mathrm{acc}}=\frac{\mathrm{\δ}\·M\·v^2}{3600\·t_a\·{\mathrm{\η}}_t\·2\·3.6}---\left(5\right)$

P_m＝P_acc-P_e,a    (6)

式(5)中：δ为旋转质量换算系数，_v为极限工况终了时刻的车速，为50km/h。

其次，二号电机7的最高转速还应满足整车最高车速的要求，如式(7)所示。式中，i₂为后行星排所形成的固定速比，v_max为要求的最高车速，此处为80km/h，r为车轮滚动半径，i_d为主减速器减速比。

$n_{\mathrm{MG}2\_\mathrm{nspa}}\≥i_2\·\frac{v_{\max }}{3.6r}\·\frac{30}{\mathrm{\π}}\·i_d---\left(7\right)$

最终，需根据车辆常运行的车速计算得到二号电机7的基速点，以保证二号电机常工作于效率较好的区域。综上，可以得到二号电机7的主要参数如表5所示，其万有特性曲线图如图中所示。

表5 二号电机的主要参数

电机类型(交流/PM)	PM
		电机额定功率(kW)	70
电机额定转矩(Nm)	280
		电机峰值功率(kW)	140
电机峰值转矩(Nm)	560
		最高转速(rpm)	7000
最低稳定转速(rpm)	500

所述的超级电容5在功率方面，要求应具有足够的功率以满足车辆动力性的要求，即在指定的加速时间内，发动机1和超级电容5的功率之和应能够满足车辆极限工况的总功率需求。在能量方面，要求在极限工况下，在指定的加速时间内，超级电容5在允许的SOC放电范围内所能提供的能量应满足整个全负荷加速工况对超级电容能量需求，即加速工况中，超级电容5的能量为二号电机7所需求的总能量减去一号电机12所能提供的电能总量。按照以上要求所得的超级电容5的主要参数如表6所示。

表6 超级电容主要参数

类型	碳基超级电容
		总内阻	58.3mohm
总容量	20.27F
		总节数	148
电压等级	400V，250V
		单体参数	2.7V，3000F，0.394mohm

参阅图1与图6，所述的发动机输出轴22的花键轴端与前行星排齿圈套20中心处的花键孔通过花键副连接，前行星排通过前行星排太阳轮14右端的花键轴端与一号电机12的空心轴左端的花键孔连接，一号电机12通过其空心轴套装在前行星排输出轴16上为转动连接，前行星排输出轴16穿过一号电机12的空心轴与二号电机7的输入端通过花键副连接，二号电机7的输出端与后行星排太阳轮10左端的花键轴端连接，后行星排行星架右侧26中心处的花键孔用于将整个混合动力系统的动力输出到驱动车轮。

此外，所述的1号逆变器4和2号逆变器6要求分别按照一号电机12和二号电机7的电压等级选择。所述的一号电机12的三个接头分别通过电缆线连接1号逆变器4的三个交流电输入输出接头，1号逆变器4的正负极接头分别采用电缆线与超级电容5的正负极连接，二号电机7的三个接头采用电缆线分别与2号逆变器6的三个交流电输入输出接头连接，2号逆变器6的正负极接头分别采用电缆线与超级电容5的正负极连接，1号逆变器4的正负极接头还分别和3号逆变器6的正负极接头采用电缆线相连。

本发明所述的双行星排式油电混联式混合动力系统的工作模式如表中所示：

工作模式	能量来源
		纯电动模式	超级电容5
电子无级变速模式	发动机1和超级电容5
		再生制动模式	再生制动能量

1.纯电动模式

参阅图2，纯电动模式主要用于启动车辆。此模式下，驱动车辆所需能量全部来自超级电容5，由二号电机7转化为机械能，经后行星排的减速增扭作用后，输出到整车驱动桥。

2.电子无级变速模式

参阅图3，电子无级变速模式又可分为发动机1单独驱动和联合驱动两种子模式。这两种子模式的共同特征是：发动机1输出功率一部分经过前行星排，由机械路径输出到整车驱动桥，另一部分经过前行星排，由一号电机12转化为电功率，再由二号电机7转化为机械功率输出到整车驱动桥。两种子模式的区别是：发动机1单独驱动模式下，全部动力来自发动机1，而联合驱动模式下，部分动力来自超级电容5。

两种子模式的划分主要是根据发动机1优化工作曲线的最大输出功率。当整车需求功率小于发动机1优化工作曲线的最大功率时，处于发动机1单独驱动模式，全部动力来自发动机1，并控制发动机1工作于优化工作曲线上，获得较好的燃油经济性；当整车需求功率大于发动机1优化工作曲线的最大功率时，发动机1工作在优化曲线最大功率点上，不足的整车需求功率由超级电容5补足。

3.再生制动模式

再生制动模式根据汽车的状态，分为二号电机7制动和联合制动两种情况。

在非紧急制动的情况下，并且车速高于某一限定值时，进入再生制动模式。若此时的需求制动转矩小于二号电机7所能提供的最大制动转矩，便由二号电机7单独制动，所回收的再生制动能量存储于超级电容5中。若需求的制动转矩大于二号电机7所能提供的最大制动转矩，便由二号电机7和机械制动器联合制动，一部分能量由二号电机7回收，储存于超级电容中，另一部分能量由机械制动器以热能的形式耗散。

双行星排式油电混联式混合动力系统的原理特点：

1.整车控制器根据车速及加速踏板的位置/节气门的开度(也可以综合考虑需求功率值)，将以保证发动机1工作在最佳效率区域，同时保证超级电容5中具有一定的能量储备(为加速或急加速时使用)为前提，通过调整一号电机12转速与二号电机7的输出转矩，在发动机1与二号电机7之间合理分配需求转矩。

2.这里的一号电机12的功能为调整发动机1的转速于最佳的转速区域，即把发动机1的转速和车轮的转速相解耦，但值得注意的是，由于一号电机12的最高转速的限制，只能在一定程度的解除车速对发动机转速的限制。

3.二号电机7具有高转矩输出特性可以增加或补充整车驱动桥上来自于发动机1的转矩以满足路面转矩需求，即把发动机1的转矩输出从路面需求转矩中解耦出来，解除了发动机1与整车的驱动轴之间因为机械连接而引起的路面需求扭矩对发动机1转矩的限制。

4.这种双行星排式油电混联式混合动力系统能获得较大的力矩传动比，减小了转矩解耦要求对二号电机7的转矩要求，从而可以选择峰值转矩较小，即尺寸较小的二号电机7，更易于布置于整车。

因此，在保证整车在足够的动力性要求的前提下，发动机1可以运行于最佳效率的燃油经济性区域，获得更高的燃油经济性和排放特性，而且这种双行星排式油电混联式混合动力系统可以使整车对发动机最大扭矩或最大功率的需求降低，从而在整车动力总成参数设计时，减小了对发动机1尺寸要求，使对发动机1的选择和设计获得了更大的自由度。

Claims (9)

1.一种双行星排式油电混联式混合动力系统，包括发动机(1)、前行星排与后行星排，其特征在于，所述的双行星排式油电混联式混合动力系统还包括1号逆变器(4)、超级电容(5)、2号逆变器(6)、二号电机(7)、一号电机(12)与前行星排输出轴(16)；

所述的前行星排的前行星排行星架(15)套装在前行星排输出轴(16)的左端为过盈配合，前行星排的前行星排太阳轮(14)与前行星排输出轴(16)为转动连接，一号电机(12)套装在前行星排右侧的前行星排输出轴(16)上为转动连接，一号电机(12)的转子端左侧和前行星排的前行星排太阳轮(14)的右端为花键副连接，发动机输出轴(22)的右端和前行星排的前行星排齿圈套(20)的左端为花键副连接，前行星排齿圈套(20)的右端与前行星排齿圈(3)的左端为花键副连接，二号电机(7)的转子端左侧与前行星排输出轴(16)的右端为花键副连接，二号电机(7)的转子端右侧与后行星排的后行星排太阳轮(10)的左端为花键副连接，后行星排的后行星排齿圈(8)通过焊接固定连接在机壳上，后行星排的后行星排行星架右侧(26)的右端用于整个系统的动力输出；一号电机(12)采用电缆线与一号逆变器(4)连接，二号电机(7)采用电缆线与二号逆变器(6)连接，一号逆变器(4)采用电缆线与超级电容(5)连接，二号逆变器(6)采用电缆线与超级电容(5)连接，一号逆变器(4)和二号逆变器(6)之间采用电缆线连接。

2.按照权利要求1所述的双行星排式油电混联式混合动力系统，其特征在于，所述的发动机输出轴(22)、前行星排齿圈套(20)、前行星排输出轴(16)、前行星排太阳轮(14)、一号电机(12)、二号电机(7)与后行星排太阳轮(10)的回转轴线共线。

3.按照权利要求1所述的双行星排式油电混联式混合动力系统，其特征在于，所述的一号电机(12)采用电缆线与一号逆变器(4)连接，二号电机(7)采用电缆线与二号逆变器(6)连接，一号逆变器(4)采用电缆线与超级电容(5)连接，二号逆变器(6)采用电缆线与超级电容(5)连接，一号逆变器(4)和二号逆变器(6)之间采用电缆线连接是指：

所述的一号电机(12)的三个接头分别采用电缆线连接1号逆变器(4)的三个交流电输入输出接头，1号逆变器(4)的正负极接头分别采用电缆线与超级电容(5)的正负极连接，二号电机(7)的三个接头采用电缆线分别与2号逆变器(6)的三个交流电输入输出接头连接，2号逆变器(6)的正负极接头分别采用电缆线与超级电容(5)的正负极连接，1号逆变器(4)的正负极接头和3号逆变器(6)的正负极接头采用电缆线相连。

4.按照权利要求1所述的双行星排式油电混联式混合动力系统，其特征在 于，所述的前行星排包括有前行星排齿圈(3)、4个结构相同的前行星排行星轮(13)、前行星排太阳轮(14)、前行星排行星架(15)、前行星排行星架右侧(19)、前行星排齿圈套(20)与4个结构相同的前行星排行星轮销轴(24)；

4个结构相同的前行星排行星轮(13)分别采用前行星排行星轮销轴(24)均匀地安装在前行星排行星架(15)上，4个结构相同的前行星排行星轮(13)与4个结构相同的前行星排行星轮销轴(24)之间为转动连接，4个结构相同的前行星排行星轮(13)的外侧齿和前行星排齿圈(3)的内齿相啮合，4个结构相同的前行星排行星轮(13)的内侧齿和前行星排太阳轮(14)的齿相啮合，位于4个结构相同的前行星排行星轮(13)右侧的前行星排行星架右侧(19)与前行星排行星架(15)采用焊接方式连成一体。

5.按照权利要求4所述的双行星排式油电混联式混合动力系统，其特征在于，所述的4个结构相同的前行星排行星轮(13)的回转轴线均匀地分布在距前行星排行星架(15)回转轴线为等半径的圆周上，4个结构相同的前行星排行星轮(13)的回转轴线和前行星排行星架(15)的回转轴线相平行，4个结构相同的前行星排行星轮(13)与4个结构相同的前行星排行星轮销轴(24)之间分别安装有1号销轴套筒(23)。

6.按照权利要求1所述的双行星排式油电混联式混合动力系统，其特征在于，所述的前行星排输出轴(16)设置为阶梯轴，由左段轴、中段轴与右段轴组成，左段轴为大直径轴段即和前行星排行星架(15)中心孔为过盈配合的轴段，中段轴为和前行星排的前行星排太阳轮(14)与一号电机(12)成转动连接的轴段，右段轴为和二号电机(7)配装的花键轴段，在前行星排输出轴(16)的回转轴线上从左到右加工一长盲孔，并在和前行星排太阳轮(14)配装的前行星排输出轴(16)上沿径向加工2至3个和中轴线上的长盲孔相通的输送润滑油的径向通孔。

7.按照权利要求1所述的双行星排式油电混联式混合动力系统，其特征在于，前行星排太阳轮(14)中心通孔的左右两端依次加装有套装在前行星排输出轴(16)上的2号套筒(21)和1号套筒(17)，在前行星排行星架右侧(19)的右端面加装调整垫片(18)为螺栓连接，调整垫片(18)的中心孔与前行星排太阳轮(14)为转动连接，在前行星排行星轮(13)与前行星排行星架(15)之间及前行星排行星轮(13)与前行星排行星架右侧(19)之间的前行星排行星轮销轴(24)上套装1号垫片(25)，前行星排行星轮(13)的两端面分别与1号垫片(25)的内侧面为滑动连接，1号垫片(25)与前行星排行星轮销轴(24)为转动连接。

8.按照权利要求1所述的双行星排式油电混联式混合动力系统，其特征在于，所述的后行星排包括有后行星排齿圈(8)、4个结构相同的后行星排行星轮 (9)、后行星排太阳轮(10)、后行星排行星架(11)、后行星排行星架右侧(26)与4个结构相同的后行星排行星轮销轴(29)；

4个结构相同的后行星排行星轮(9)分别采用后行星排行星轮销轴(29)均匀地安装在后行星排行星架(11)上，4个结构相同的后行星排行星轮(9)与4个结构相同的后行星排行星轮销轴(29)之间为转动连接，4个结构相同的后行星排行星轮(9)的外侧齿和后行星排齿圈(8)的内齿相啮合，4个结构相同的后行星排行星轮(9)的内侧齿和后行星排太阳轮(10)的齿相啮合，后行星排行星架右侧(26)与后行星排行星架(11)采用焊接方式连成一体。

9.按照权利要求8所述的双行星排式油电混联式混合动力系统，其特征在于，所述的4个结构相同的后行星排行星轮(9)的回转轴线均匀地分布在距后行星排行星架(11)回转轴线为等半径的圆周上，4个结构相同的后行星排行星轮(9)的回转轴线和后行星排行星架(11)的回转轴线相平行，4个结构相同的后行星排行星轮(9)与4个结构相同的后行星排行星轮销轴(29)之间安装有2号销轴套筒(27)。