CN106364306B - 混合动力汽车的动力系统及其运行方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混合动力汽车的动力系统,包括发动机、EM1电机和EM2电机;发动机与EM1电机通过前行星轮系连接;前行星轮系的输出轴与减速器的第一输入轴连接;EM2电机与后行星轮系连接;后行星轮系的输出轴为减速器的第二输入轴;减速器的输出轴与车轮的驱动轴连接。本发明还公开了该动力系统的运行方法。采用上述技术方案,通过两组集成了电机的行星轮系实现发动机、电机和电池之间能量的传递和转换;其结构紧凑,可以以多种模式运行;能够平稳、快速地进行纯发动机驱动、单电机驱动、双电机驱动,以及联合驱动(混动)等各模式之间的切换;还可以根据车辆运行工况,改变速比,实现能量的优化配置,提升车辆动力性和经济性。

Description

混合动力汽车的动力系统及其运行方法
技术领域
本发明属于混合动力汽车构造的技术领域,涉及动力涉及一种混合动力汽车的动力系统。另外,本发明还涉及该动力系统的运行方法。
背景技术
随着经济发展和科技进步,汽车不仅扮演着快节奏、高效率生活中代步工具角色,也是人们心目中第二个移动的家。所以汽车的功能越来越多,智能化、舒适性、动力性等要求也越来越高;同时,车辆保有量的增长、化石能源的枯竭和大气环境的恶化也带来一系列的社会问题。
国家制定排放法规并颁布相应的激励政策,制定长远规划,大力推动清洁可再生能源的发展,对新能源汽车行业来说是个很大的发展机遇。与此同时,生活环境的持续恶化也唤醒了人们的节能环保意识,直接推动新能源汽车市场的发展。
但是,当前的汽车应用认栽的配套设施不完善、纯电动汽车续航里程短,其普及还有相当的困难。所以,混合动力车型应运而生并广受推崇,各大型车企都在积极研发相关系统,其关键技术就是混合动力专用变速箱的集成开发。混合动力汽车的动力系统的混合驱动方式,目前还没有造成可行、可靠的成熟技术。
发明内容
本发明提供一种混合动力汽车的动力系统,其目的是提高车辆的动力性能和经济性。
为了实现上述目的,本发明采取的技术方案为:
本发明的混合动力汽车的动力系统,包括发动机、EM1电机和EM2电机;所述的发动机与EM1电机通过前行星轮系连接;所述的前行星轮系的输出轴与减速器的第一输入轴连接;所述的EM2电机与后行星轮系连接;所述的后行星轮系的输出轴为减速器的第二输入轴;所述的减速器的输出轴与车轮的驱动轴连接。
前行星轮系太阳轮安装在所述的发动机的轴上;所述的EM1电机的转子与前行星轮系齿圈固定连接;前行星轮系行星轮架与前行星轮系行星轮连接;所述的前行星轮系行星轮架的轴与所述的第一输入轴同轴连接。
所述的前行星轮系齿圈与前行星轮系行星轮架之间设有前行星轮系离合器;所述的前行星轮系离合器实现前行星轮系齿圈与前行星轮系行星轮架的结合或分离。
所述的发动机的轴与车架之间设有发动机制动器;所述的发动机制动器实现所述的发动机的轴与车架的结合与分离。
所述的前行星轮系行星轮架的轴与所述的第一输入轴通过发动机端动力离合器连接;所述的发动机端动力离合器实现所述的前行星轮系行星轮架的轴与所述的第一输入轴的结合与分离。
后行星轮系太阳轮安装在所述的EM2电机的轴上;后行星轮系行星架与后行星轮系行星轮连接;所述的后行星轮系行星轮架的轴与所述的第二输入轴同轴连接。
后行星轮系齿圈与后行星轮系行星轮架之间设有后行星轮系离合器;所述的后行星轮系离合器实现后行星轮系齿圈与后行星轮系行星轮架的结合或分离。
所述的后行星轮系齿圈与车架之间设置后行星轮系齿圈离合器;所述的后行星轮系齿圈离合器实现所述的后行星轮系齿圈与车架的结合与分离。
所述的减速器在所述的第一输入轴上设置第一输入齿轮、在所述的第二输入轴上设置第二输入齿轮、在所述的输出轴上设置输出齿轮;所述的第一输入齿轮、第二输入齿轮均与第一级从动齿轮啮合;所述的输出齿轮与第二级主动齿轮啮合;所述的第一级从动齿轮与第二级主动齿轮固定安装在同一轴上。
所述的EM1电机和EM2电机均通过电路与电机控制系统连接;所述的电机控制系统通过电路与电池组连接。
为了实现与上述技术方案相同的发明目的,本发明还提供了以上所述的混合动力汽车的动力系统的运行方法,其技术方案是:
所述的运行方法包括以下运行模式:单电机驱动的纯电动模式、双电机驱动的纯电动模式、混动串联驱动模式、混动并联驱动模式、发动机单独驱动模式、发动机起步模式、行车充电模式、再生制动模式、停车发电模式。
本发明采用上述技术方案,通过两组集成了电机的行星轮系实现发动机、电机和电池之间能量的传递和转换,既可以采用混合动力直接驱动车辆行走,也可以将两组行星轮系分解,形成单独的驱动系统驱动车辆行驶;其结构紧凑,可以以多种模式运行;能够平稳、快速地进行纯发动机驱动、单电机驱动、双电机驱动,以及联合驱动(混动)等各模式之间的切换;还可以根据车辆运行工况,改变速比,实现能量的优化配置,提升车辆动力性和经济性。
附图说明
附图所示内容及图中的标记作简要说明如下:
图1是本发明的混合动力变速传动系统示意图;
图2是纯电动模式(EV1)动力传递示意图;
图3是纯电动模式(EV2)动力传递示意图;
图4是纯电动模式(EV3)动力传递示意图;
图5是并联式混动模式动力传递示意图之一;
图6是并联式混动模式动力传递示意图之二;
图7是串联式混动模式动力传递示意图;
图8是驻车充电模式;
图9是纯发动机驱动模式;
图10是EM2滑行/制动能量回收模式动力传递示意图;
图11是EM1滑行/制动能量回收模式动力传递示意图;
图12是双电机滑行/制动能量回收模式动力传递示意图;
图13是杠杆作用下转速调节示意图;
图14是增加后驱功能示意图。
图中标记为:
1、发动机,2、发动机制动器,3、前行星轮系太阳轮,4、前行星轮系行星轮,5、前行星轮系齿圈,6、EM1电机,7、前行星轮系离合器,8、前行星轮系行星轮架,9、发动机端动力离合器,10、第一输入齿轮,11、输出齿轮,12、车轮,13、第二级主动齿轮,14、第一级从动齿轮,15、第二输入齿轮,16、后行星轮系行星架,17、后行星轮系离合器,18、后行星轮系齿圈离合器,19、后行星轮系齿圈,20、后行星轮系行星轮,21、后行星轮系太阳轮,22、EM2电机,23、电机控制系统,24、电池组,25、减速器。
具体实施方式
下面对照附图,通过对混合动力系统工作模式及其动力传递路线的描述,对本发明的具体实施方式,如所涉及的各构件之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明,以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
如图1、图2所表达的本发明的结构,为一种混合动力汽车的动力系统,本发明的动力传递装置由24个主要部分组成,分别为发动机1、发动机制动器2、前行星轮系太阳轮3、前行星轮系行星轮4、前行星轮系齿圈5、EM1电机6、前行星轮系离合器7、前行星轮系行星轮架8、发动机端动力离合器9、第一输入齿轮10、输出齿轮11、车轮12、第二级主动齿轮13、第一级从动齿轮14、第二输入齿轮15、后行星轮系行星架16、后行星轮系离合器17、后行星轮系齿圈离合器18、后行星轮系齿圈19、后行星轮系行星轮20、后行星轮系太阳轮21、EM2电机22、电机控制系统23、电池组24。
具体地:为了克服现有技术的缺陷,实现提高车辆的动力性能和经济性的发明目的,本发明采取的技术方案为:
如图1所示,本发明的混合动力汽车的动力系统,包括发动机1、EM1电机6和EM2电机22;所述的发动机1与EM1电机6通过前行星轮系连接;所述的前行星轮系的输出轴与减速器25的第一输入轴连接;所述的EM2电机22与后行星轮系连接;所述的后行星轮系的输出轴为减速器25的第二输入轴;所述的减速器25的输出轴与车轮12的驱动轴连接。
该系统动力源来自EM1电机6、EM2电机22和发动机1三部分;所述的EM1电机6和EM2电机22均通过电路与电机控制系统23连接;所述的电机控制系统23通过电路与电池组24连接。电池组24通过电机控制系统23与EM1电机6和EM2电机22之间传递电能;前行星齿轮系统主要用于动力传递以及分配,并最终将动力传递给车轮12,来实现混合动力汽车在各种工作模式之间切换和运行。
EM2电机也可以集成设计在太阳轮或者齿圈上。
如图1所示,本发明为了减小轴向尺寸,发动机1的轴与电机轴平行布置,结构紧凑,便于在整车上的集成设计。
前行星轮系的具体结构如下:
前行星轮系太阳轮3安装在所述的发动机1的轴上;所述的EM1电机6的转子与前行星轮系齿圈5固定连接;前行星轮系行星轮架8与前行星轮系行星轮4连接;所述的前行星轮系行星轮架8的轴与所述的第一输入轴同轴连接。
前行星轮系离合器7的设置及作用:
所述的前行星轮系齿圈5与前行星轮系行星轮架8之间设有前行星轮系离合器7;所述的前行星轮系离合器7实现前行星轮系齿圈5与前行星轮系行星轮架8的结合或分离。用于将EM1电机6与前行星轮系行星轮架8连接为一体或分开,在纯电动模式EV2(仅EM1电机6驱动)一挡速比时、在发动机起步模式下、三机并联式混合驱动发动机可调速模式下、EM1电机6的反转发电模式(行车充电模式)分离;在三机并联式混合驱动发动机和电机转速同步模式、串联式混合动力驱动模式、纯发动机驱动模式(发动机单独驱动模式)、、EM1电机6的正转发电模式(行车充电模式)下结合。
发动机制动器2的设置及作用:
所述的发动机1的轴与车架之间设有发动机制动器2;所述的发动机制动器2实现所述的发动机1的轴与车架的结合与分离。
发动机制动器2结合时用于将发动机1的轴固定不动,分离时使其能够转动。在纯电动模式下结合;在发动机参与驱动的模式下分离。
发动机端动力离合器9的设置及作用:
所述的前行星轮系行星轮架8的轴与所述的第一输入轴通过发动机端动力离合器9连接;所述的发动机端动力离合器9实现所述的前行星轮系行星轮架8的轴与所述的第一输入轴的结合与分离。
在纯电动模式EV1(仅EM2电机22驱动)、串联式混合动力驱动模式、EM2电机滑行/制动能量回收模式下分离;在纯电动模式EV2(仅EM1电机6驱动)、三机并联式混合驱动模式、纯发动机驱动模式(发动机单独驱动模式)EM1电机滑行/制动能量回收模式下结合。
后行星轮系的具体结构如下:
后行星轮系太阳轮21安装在所述的EM2电机22的轴上;后行星轮系行星架16与后行星轮系行星轮20连接;所述的后行星轮系行星轮架16的轴与所述的第二输入轴同轴连接。
后行星轮系离合器17的设置及作用:
后行星轮系齿圈19与后行星轮系行星轮架16之间设有后行星轮系离合器17;所述的后行星轮系离合器17实现后行星轮系齿圈19与后行星轮系行星轮架16的结合或分离。
后行星轮系离合器17在EM2电机工作在一挡速比模式下分离;
在在EM2工作在二挡速比模式下行星轮系离合器17接合,后行星轮系离合器17与后行星轮系齿圈离合器18相反操作,根据工况需要接合或者分离,实现不同的速比。后行星轮系离合器17与后行星轮系齿圈离合器18同时分离时,实现EM2电机的空挡;后行星轮系离合器17与后行星轮系齿圈离合器18同时接合时,实现起步前的防溜车功能。
后行星轮系齿圈离合器18的设置及作用:
所述的后行星轮系齿圈19与车架之间设置后行星轮系齿圈离合器18;所述的后行星轮系齿圈离合器18实现所述的后行星轮系齿圈19与车架的结合与分离。
同上,在实现大速比时接合,在实现小速比时分离。
在三机并联式混合驱动模式、串联式混合动力驱动模式及滑行/制动能量回收模式下,如以上所述。
减速器25的具体结构如下:
所述的减速器25在所述的第一输入轴上设置第一输入齿轮10、在所述的第二输入轴上设置第二输入齿轮15、在所述的输出轴上设置输出齿轮11;所述的第一输入齿轮10、第二输入齿轮15均与第一级从动齿轮14啮合;所述的输出齿轮11与第二级主动齿轮13啮合;所述的第一级从动齿轮14与第二级主动齿轮13固定安装在同一轴上。
为了实现提高车辆的动力性能和经济性的发明目的,本发明还提供了以上所述的混合动力汽车的动力系统的运行方法,其技术方案是:
所述的运行方法包括以下运行模式:
单电机驱动的纯电动模式、双电机驱动的纯电动模式、混动串联驱动模式、混动并联驱动模式、发动机单独驱动模式、行车充电模式、再生制动模式、停车发电模式、发动机起步模式、倒车模式。
下面对各运行模式作出具体的说明,附图中相应地表示能量传递关系,实线的箭头为机械能的传递方向与路线;虚线的箭头为电能的传递方向与路径。
一、纯电动模式EV1(仅EM2电机22驱动):
如图2所示,执行器状态:车辆运行模式为纯电动模式EV1,即发动机1不工作,发动机端动力离合器9分离,切断发动机1与车轮12之间的动力传递,后行星轮系离合器17分离,后行星轮系齿圈离合器18接合,仅由EM2电机22驱动车辆行驶。
该模式下的工作方式是:
电池组24放电,经过电机控制系统23将直流电转换为三相交流电后驱动EM2电机22主轴旋转,EM2电机22将电能转换为机械能,传递给后行星轮系太阳轮21,后行星轮系太阳轮21与后行星轮系行星轮20啮合,并将机械能传递给后行星轮系行星架16和第二输入齿轮15,第二输入齿轮15与第一级从动齿轮14啮合,将机械能传递给第二级主动齿轮13,第二级主动齿轮13与输出齿轮11啮合,将机械能传递给车轮12。
EM2电机22既可以正转也可以反转,正转时车辆前行,反转时实现纯电动模式下的倒车功能。
另外,后行星轮系齿圈离合器18分离,后行星轮系离合器17接合,可以形成第二个挡位的速比,实现换挡功能。
二、纯电动模式EV2(仅EM1电机6驱动):
如图3所示,执行器的状态是:车辆运行模式为纯电动模式EV2,即发动机1不工作,发动机制动器2接合,通过行星轮系切断发动机1与EM1电机6之间的动力传递,前行星轮系离合器7分离,发动机端动力离合器9接合,后行星轮系工作模式如图2所示,与此同时EM1电机6辅助驱动车辆行驶。
EM1电机6的动力传递路线如下:
电池组24放电,经过电机控制系统23将直流电转换为三相交流电后,驱动EM1电机6主轴旋转,EM1电机6将电能转换为机械能,传递给前行星轮系齿圈5,前行星轮系齿圈5与前行星轮系行星轮4啮合,并将机械能传递给前行星轮系行星架8,并通过发动机端动力离合器9将机械能传递给第一输入齿轮10,第一输入齿轮10与第一级从动齿轮14啮合,将机械能传递给第二级主动齿轮13,第二级主动齿轮13与输出齿轮11啮合,将机械能传递给车轮12。
EM1电机6也有两个挡位的速比,该模式下的速比为其第一挡速比;当发动机参与驱动时,前行星轮系离合器7接合,此时为EM1电机6的第二挡速比。
三、双电机驱动的纯电动模式EV3:
如图4所示,双电机驱动的纯电动模式,即将以上所述的纯电动模式EV1(仅EM2电机22驱动)、纯电动模式EV2(仅EM1电机6驱动)同时运行,即可获得双电机驱动的纯电动模式。
四、并联式混合驱动模式:
1、三机并联式混合驱动模式:
如图5所示,车辆运行模式为并联式混合驱动模式,即发动机1、EM1电机6和EM2电机22共同工作,联合驱动车辆行驶,可以输出较大的功率,提高整车动力性。
执行器状态:
发动机制动器2分离,前行星轮系离合器7接合,发动机端动力离合器9接合,后行星轮系离合器17及后行星轮系齿圈离合器18相反操作,根据工况需要接合或者分离,实现不同的速比。
该模式下的动力传动路线是:
发动机1输出机械能,并通过前行星轮系太阳轮3传递给前行星轮系行星轮4,前行星轮系行星轮4将机械能传递给前行星轮系行星架8。同时,EM1电机6输出机械能,通过前行星轮系齿圈5和前行星轮系离合器7将机械能传递给前行星轮系行星架8,并通过发动机端动力离合器9将机械能传递给第一输入齿轮10,第一输入齿轮10与第一级从动齿轮14啮合,将机械能传递给第二级主动齿轮13,第二级主动齿轮13与输出齿轮11啮合,将机械能传递给车轮12。与此同时,EM2电机22也通过后行星轮系和传动系统将机械能传递给车轮12,具体参见图2所示。
纯电动模式向并联式混合驱动模式的切换过程,提出如下要求:
在车辆运行模式从纯电动切换到并联式混动过程中,发动机端动力离合器9先不接合,前行星轮系离合器7接合,使用EM1电机6倒拖发动机1起动,然后控制发动机1调节转速,使发动机端动力离合器9两侧的转速差减小、甚至转速相同时,再快速接合发动机端动力离合器9;根据控制策略,逐渐增加发动机1扭矩,实现快速、平顺的模式切换,发动机1平稳介入驱动车辆行驶,并减少发动机端动力离合器9的滑磨,提高该离合器的使用寿命。
而且,如图13所示:
在EM1电机6参与的并联驱动模式下,在合适的工况时,前行星轮系离合器7也可以分离,发动机1、前行星轮系行星架8和EM1电机6的转速在行星轮系的杠杆作用下,可以保持前行星轮系行星架8转速不变,发动机1在第一挡转速①和第二挡转速②之间进行调节,以优化发动机1的运行工况,提高节油率。
2、单电机并联式混合驱动模式:
在启动并联模式时,可以根据工况需要,只使用EM1电机6和EM2电机22中的一个电机与发动机1进行联合驱动(即单电机并联式混合驱动)。
五、EM1电机6的发电模式(行车充电模式):
控制系统可以根据需求,关闭或者打开EM1电机6的发电功能。
该模式下的工作方式是:
如图6所示:发电功能开启后,发动机1将机械能传递给前行星轮系太阳轮3,前行星轮系太阳轮3将机械能传递给前行星轮系行星轮4,其中部分机械能通过前行星轮系行星轮4和前行星轮系离合器7传递给EM1电机6,EM1电机6将机械能转换为电能,可以直接提供给EM2电机22使用;多余的能量可以通过电机控制系统23将三相交流电转换成直流电存入电池组24。这样,可以让发动机1工作在最佳燃油效率区间内,提高节油率。
六、串联式混合动力驱动模式:
如图7所示,车辆运行模式为串联式混动模式,即发动机1不参与驱动车辆行驶,可以工作在燃油经济性较好的工况,将机械能传递给EM1电机6,EM1电机6将机械能转换为电能,产生的电能一部分提供给EM2电机22用来驱动车辆行驶,剩下的一部分经过电机控制系统23转换成直流电后存入电池组24备用。
执行器状态:
发动机制动器2分离,前行星轮系离合器7接合,发动机端动力离合器9分离,后行星轮系离合器17及后行星轮系齿圈离合器18相反操作,根据工况需要接合或者分离,实现不同的速比。
该模式下的工作方式是:
发动机1输出的机械能传递给前行星轮系太阳轮3,前行星轮系太阳轮3将机械能传递给前行星轮系行星轮4,并通过前行星轮系离合器7将机械能传递给EM1电机6,EM1电机6将机械能转换为电能,输送到电机控制系统23上进行电能的转换和分配,一部分输送给EM2电机22转换为机械能,并通过如图2所示传递路线,将机械能传递给车轮12。
七、驻车充电模式(即停车发电模式):
如图8所示,在电池组24电量较低时,可以使用驻车充电功能,EM2电机22不工作,在驻车的工况下起动发动机1,由发动机1驱动EM1电机6进行发电,并通过电机控制系统23将电能转换为直流电存入电池组24中,实现了驻车充电功能。
八、纯发动机驱动模式(发动机单独驱动模式):
如图9所示,车辆运行模式为纯发动机驱动模式。即:发动机1工作,而EM1电机6和EM2电机22不工作,仅由发动机1提供动力驱动车辆起步和行驶。
执行器状态:
发动机制动器2分离,前端动力离合器9接合,前行星轮系离合器7在车辆起步时分离,并且由EM1电机6提供反向制动力矩,逐渐增加发动机1力矩和减小EM1电机6反向制动力矩实现车辆起步功能。车辆正常行驶后前行星轮系离合器7接合,发动机端动力离合器9结合,后行星轮系离合器17和后行星轮系齿圈离合器18分离,以避免EM2电机22在较大速比下产生较强感应电动势。
该模式下的工作方式是:
发动机1输出机械能,通过前行星轮系太阳轮3将机械能传递给前行星轮系行星轮4和前行星轮系行星架8,前行星轮系行星架8将机械能通过发动机端动力离合器9传递给第一输入齿轮10,第一输入齿轮10与第一级从动齿轮14啮合,将机械能传递给第二级主动齿轮13,第二级主动齿轮13与输出齿轮11啮合,将机械能传递给车轮12。
同时,还可以根据需要决策是否开启行车充电模式;开启行车充电模式后会启动EM1电机6的发电功能,将发动机1输出的机械能分出一部分提供给EM1电机6,由EM1电机6将机械能转换为电能存入电池组24备用,当开启行车充电工作模式后,发动机1可以运行在最佳燃油效率工况区间。
九、滑行/制动能量回收模式:
1、EM2电机能量回收模式。
如图10所示,车辆运行模式为滑行/制动能量回收模式,即车辆滑行或者制动时,动力系统给车辆提供反向力矩,将车辆的部分动能经由EM2电机22转换为电能,存入电池组24备用。
执行器状态:
发动机端动力离合器9分离,后行星轮系离合器17及其齿圈离合器18相反操作,根据工况需要接合或者分离,实现不同的速比。车辆运行时因为惯性作用会具有动能,在滑行和制动工况下,EM2电机22开启发电工作模式,并通过变速传动系统的齿轮机构给车轮提供一定程度的反向力矩,减小车辆的动能,降低车速。
该模式下的工作方式是:
车辆减小的一部分动能会通过车轮12转换为机械能传递给输出齿轮11,输出齿轮11通过齿轮啮合将机械能传递给第二级主动齿轮13和第一级从动齿轮14,第一级从动齿轮14通过啮合将机械能传递给第二输入齿轮15和后行星轮系行星轮架16,后行星轮系行星轮架16通过行星轮20(1挡时),或者与后行星轮系离合器17一起(2挡时)将机械能传递给后行星轮系太阳轮21,后行星轮系太阳轮21将机械能传递给同轴转动的EM2电机22,EM2电机22将机械能转换为电能,经由电机控制系统23转换后将电能存入电池组24中备用。这样就在辅助车辆减速或者制动的同时,回收了一部分能量存入电池组24中,有利于降低油耗,提高燃油经济性。
2、EM1电机能量回收模式:
如图11所示,车辆运行模式为滑行/制动能量回收模式,可以根据工况和电机效率决定能量回收使用EM2电机还是EM1电机,使用EM1电机回收能量时车辆的部分动能经由EM1电机6转换为电能,存入电池组24备用。
执行器状态:
发动机与车轮离合器9接合,发动机制动器2接合,后行星轮系离合器17及其齿圈离合器18同时分离。车辆运行时因为惯性作用会具有动能,在滑行和制动工况下,EM1电机6开启发电工作模式,并通过变速传动系统的齿轮机构给车轮提供一定程度的反向力矩,减小车辆的动能,降低车速。
该模式下的工作方式是:
车辆减小的一部分动能会通过车轮12转换为机械能传递给输出齿轮11,输出齿轮11通过齿轮啮合将机械能传递给第二级主动齿轮13和第一级从动齿轮14,第一级从动齿轮14通过啮合将机械能传递给第一输入齿轮10,经由发动机端动力离合器9将机械能传递给行星轮系行星轮架8,前行星轮系行星轮架8通过行星轮4将机械能传递给EM1电机6,EM1电机6将机械能转换为电能,经由电机控制系统23转换后将电能存入电池组24中备用。
3、双电机能量回收模式:
如图12所示,在需要较大制动力时,可以使用EM1和EM2双电机同时能量回收的模式,工作方式和能量传递路线参见EM2电机能量回收模式和EM1电机能量回收模式的描述。
十、倒车工作模式:
EM1电机6和EM2电机22既可以正转也可以反转,如图2所示工作模式下,EM2电机22反转时即实现纯电动模式下的倒车功能,同样如图3所示工作模式下,EM1电机6反转时也可以实现纯电动模式下的倒车功能,如图4所示,EM1电机6和EM2电机22可以同时反转联合驱动车辆实现倒车功能。
在电池电量不足时,如图7所示可以由发动机1驱动EM1电机6发电,由EM2电机22反转驱动车辆实现倒车功能。
十一、增加后驱的模式:
如图14所示,可以在减速齿轮机构上增加PTO分动箱25,分出一部分动力输送到后轮驱动系统,实现四驱功能。PTO分动箱25位置可根据需要改变布置位置。
此外,根据系统和整车布置需要,EM2电机22可以与后行星齿轮系统进行一体化集成设计,也可以利用传动机构进行分布设计,而且EM2电机也可以集成到后行星系统的齿圈上面,或者通过传动系统与齿圈连接。减速器中各齿轮的结构、尺寸参数,可以根据传动比和整车布置需要进行选择和调整,任何改变传动齿轮结构或布置等方式均在本发明的保护范围之内;即使在前行星轮系和后行星轮系之前或者之后,再加上一组甚至几组行星轮系也在本发明的保护范围之内。另外,改变两组或多组行星轮系及其传动系统的相对位置、布置方式结构参数,也在本发明的保护范围之内。
以上结合附图对本发明进行了示例性描述,显然本发明具体实现并不受上述方式的限制,只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进,或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的,均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种混合动力汽车的动力系统,所述的动力系统包括发动机(1)、EM1电机(6)和EM2电机(22);所述的发动机(1)与EM1电机(6)通过前行星轮系行星轮架(8)连接;
其特征在于:
所述的前行星轮系行星轮架(8)的输出轴与减速器(25)的第一输入轴连接;所述的EM2电机(22)与后行星轮系行星轮架(16)连接;所述的后行星轮系行星轮架(16)的输出轴为减速器(25)的第二输入轴;所述的减速器(25)的输出轴与车轮(12)的驱动轴连接;
后行星轮系太阳轮(21)安装在所述的EM2电机(22)的轴上;后行星轮系行星轮架(16)与后行星轮系行星轮(20)连接;所述的后行星轮系行星轮架(16)的轴与所述的第二输入轴同轴连接;
后行星轮系齿圈(19)与后行星轮系行星轮架(16)之间设有后行星轮系离合器(17);所述的后行星轮系离合器(17)实现后行星轮系齿圈(19)与后行星轮系行星轮架(16)的结合或分离;
所述的后行星轮系齿圈(19)与车架之间设置后行星轮系齿圈离合器(18);所述的后行星轮系齿圈离合器(18)实现所述的后行星轮系齿圈(19)与车架的结合与分离。
2.按照权利要求1所述的混合动力汽车的动力系统,其特征在于:前行星轮系太阳轮(3)安装在所述的发动机(1)的轴上;所述的EM1电机(6)的转子与前行星轮系齿圈(5)固定连接;前行星轮系行星轮架(8)与前行星轮系行星轮(4)连接;所述的前行星轮系行星轮架(8)的轴与所述的第一输入轴同轴连接。
3.按照权利要求2所述的混合动力汽车的动力系统,其特征在于:所述的前行星轮系齿圈(5)与前行星轮系行星轮架(8)之间设有前行星轮系离合器(7);所述的前行星轮系离合器(7)实现前行星轮系齿圈(5)与前行星轮系行星轮架(8)的结合或分离。
4.按照权利要求1所述的混合动力汽车的动力系统,其特征在于:所述的发动机(1)的轴与车架之间设有发动机制动器(2);所述的发动机制动器(2)实现所述的发动机(1)的轴与车架的结合与分离。
5.按照权利要求1所述的混合动力汽车的动力系统,其特征在于:所述的前行星轮系行星轮架(8)的轴与所述的第一输入轴通过发动机端动力离合器(9)连接;所述的发动机端动力离合器(9)实现所述的前行星轮系行星轮架(8)的轴与所述的第一输入轴的结合与分离。
6.按照权利要求1所述的混合动力汽车的动力系统,其特征在于:所述的减速器(25)在所述的第一输入轴上设置第一输入齿轮(10)、在所述的第二输入轴上设置第二输入齿轮(15)、在所述的输出轴上设置输出齿轮(11);所述的第一输入齿轮(10)、第二输入齿轮(15)均与第一级从动齿轮(14)啮合;所述的输出齿轮(11)与第二级主动齿轮(13)啮合;所述的第一级从动齿轮(14)与第二级主动齿轮(13)固定安装在同一轴上。
7.按照权利要求1所述的混合动力汽车的动力系统,其特征在于:所述的EM1电机(6)和EM2电机(22)均通过电路与电机控制系统(23)连接;所述的电机控制系统(23)通过电路与电池组(24)连接。
8.按照权利要求1至7中任一项所述的混合动力汽车的动力系统的运行方法,其特征在于所述的运行方法包括以下运行模式:单电机驱动的纯电动模式、双电机驱动的纯电动模式、混动串联驱动模式、混动并联驱动模式、发动机单独驱动模式、发动机起步模式、行车充电模式、再生制动模式、停车发电模式。
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