CN107757334B - 一种混合动力系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混合动力系统,属于混合动力汽车领域。该混合动力系统包括:发动机、第一电机、第二电机、第一离合器、行星轮系。其中,第一电机和第二电机以并联的方式电连接。发动机和第一电机均与第一离合器传动联接。第一离合器、行星轮系、车轮顺次传动联接。第二电机与车轮传动联接。行星轮系用于使发动机的转速和第二电机的转速形成预设速比。本发明提供的系统可以降低耗油量,节约成本,且通过双电机设计,即使汽车的耗油量过大导致发动机动力不足,也可以通过第二电机补充该不足的动力,进而与第一电机配合,以驱动车轮转动,保证了汽车的正常行驶。

Description

一种混合动力系统
技术领域
本发明涉及混合动力汽车领域,特别涉及一种混合动力系统。
背景技术
传统汽车依靠燃烧化石燃料(如汽油、柴油等)为发动机提供动力,其排出的尾气会对环境造成污染,不符合节能、环保的要求。因此,需要通过电能等无污染的新能源来替代化石燃料为汽车提供动力。但是以电能为能源的纯电动汽车续航里程较短,配套设施还不完善,无法满足人们的出行要求。而将化石燃料与电能结合起来使用,既能缓解化石燃料的危机,又能弥补纯电动汽车的缺陷,因此,提供一种能够利用化石燃料与电能的混合动力系统是十分必要的。
现有技术提供了一种混合动力系统,包括:发动机、离合器、变速装置、电机。其中,发动机与电机通过可接合或分离的离合器连接,电机的另一端与变速装置的输入端相连,该变速装置的输出端与汽车车轮的驱动轴相连,变速装置用于传递动力并自动变换传动比。应用时,通过调整离合器的分离、接合状态,可以使该混合动力系统处于混合动力模式,以保证化石燃料与电能的混合使用,提高能源利用率。具体地,当该混合动力系统处于混合动力模式时,离合器接合,由发动机和电机共同驱动汽车行驶。
发明人发现现有技术至少存在以下技术问题:
现有技术提供的混合动力系统,在发动机和电机共同驱动汽车行驶时,离合器接合,发动机的转速随车轮转速的变化而变化,导致发动机无法始终处于耗油最低的转速区域内工作,从而增加了汽车的耗油量,造成资源浪费。并且,汽车的耗油量增加容易导致发动机动力不足,从而影响汽车的正常行驶。
发明内容
本发明实施例提供了一种混合动力系统。可解决上述技术问题。具体技术方案如下:
一种混合动力系统,包括:发动机;
所述系统还包括:以并联的方式电连接的第一电机和第二电机,以及第一离合器、行星轮系;
所述发动机和所述第一电机均与所述第一离合器传动联接;
所述第一离合器、所述行星轮系、车轮顺次传动联接;
所述第二电机与所述车轮传动联接;
所述行星轮系用于使所述发动机的转速和所述第二电机的转速形成预设速比。
在一种可能的设计中,所述系统还包括:电连接的逆变器和电池组;
所述逆变器与所述第一电机和所述第二电机电连接。
在一种可能的设计中,所述系统还包括:相互啮合的第一齿轮和第二齿轮;
所述第一齿轮与所述第一电机传动联接;
所述发动机、所述第二齿轮、所述第一离合器顺次传动联接。
在一种可能的设计中,所述行星轮系包括:第一太阳轮、与所述第一太阳轮的外圆轮齿啮合的第一行星轮、与所述第一行星轮外圆轮齿啮合的第二行星轮、内圆轮齿与所述第二行星轮啮合的齿圈、与所述第一行星轮和所述第二行星轮通过销轴连接的行星轮架;
所述第一太阳轮通过第一传动轴与所述第一离合器传动联接;
所述齿圈和所述行星轮架均与所述车轮传动联接,且所述齿圈和所述行星轮架上分别设置有第一制动器和第二制动器。
在一种可能的设计中,所述行星轮系还包括:第二太阳轮,套在所述第一传动轴上,且外圆轮齿与所述第二行星轮相啮合;
所述系统还包括:第二离合器、第三离合器、第四离合器;
所述第二离合器套在所述第一传动轴上,所述第二齿轮与所述第二离合器、所述第二太阳轮顺次传动联接;
所述行星轮架通过第二传动轴与所述第三离合器传动联接,所述第三离合器与所述车轮传动联接;
所述第四离合器套在所述第二传动轴上,所述齿圈、所述第四离合器、所述车轮顺次传动联接。
在一种可能的设计中,所述系统还包括:顺次啮合的第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮;
所述第三齿轮与所述第三离合器传动联接;
所述第四齿轮与所述第二电机传动联接;
所述第五齿轮与所述车轮传动联接。
在一种可能的设计中,所述系统还包括:第五离合器;
所述第五离合器套在所述第一传动轴上,所述第二齿轮与所述第五离合器、所述行星轮架顺次传动联接。
在一种可能的设计中,所述系统的运行模式包括:纯电动模式、纯发动机驱动模式、混合驱动模式、增程模式、能量回收模式。
在一种可能的设计中,在所述纯发动机驱动模式中,所述第一离合器、所述第四离合器、所述第二制动器接合,所述第二离合器、所述第三离合器、所述第五离合器、所述第一制动器分离;
或者,所述第一离合器、所述第二离合器、所述第四离合器接合,所述第三离合器、所述第五离合器、所述第一制动器、所述第二制动器分离;
或者,所述第二离合器、所述第四离合器、所述第二制动器接合,所述第一离合器、所述第三离合器、所述第五离合器、所述第一制动器分离;
或者,所述第一离合器、所述第三离合器、所述第一制动器接合,所述第二离合器、所述第四离合器、所述第五离合器、所述第二制动器分离;
或者,所述第二离合器、所述第三离合器、所述第一制动器接合,所述第一离合器、所述第四离合器、所述第五离合器、所述第二制动器分离;
或者,所述第三离合器、所述第五离合器、所述第一制动器接合,所述第一离合器、所述第二离合器、所述第四离合器、所述第二制动器分离;
通过所述发动机驱动所述车轮转动。
在一种可能的设计中,在所述混合驱动模式中,所述第一离合器、所述第四离合器、所述第二制动器接合,所述第二离合器、所述第三离合器、所述第五离合器、所述第一制动器分离;
或者,所述第一离合器、所述第二离合器、所述第四离合器接合,所述第三离合器、所述第五离合器、所述第一制动器、所述第二制动器分离;
或者,所述第二离合器、所述第四离合器、所述第二制动器接合,所述第一离合器、所述第三离合器、所述第五离合器、所述第一制动器分离;
或者,所述第一离合器、所述第三离合器、所述第一制动器接合,所述第二离合器、所述第四离合器、所述第五离合器、所述第二制动器分离;
或者,所述第二离合器、所述第三离合器、所述第一制动器接合,所述第一离合器、所述第四离合器、所述第五离合器、所述第二制动器分离;
或者,所述第三离合器、所述第五离合器、所述第一制动器接合,所述第一离合器、所述第二离合器、所述第四离合器、所述第二制动器分离;
通过所述发动机、所述第一电机、所述第二电机共同驱动所述车轮转动,或者通过所述发动机和所述第一电机共同驱动所述车轮转动,又或者通过所述发动机和所述第二电机共同驱动所述车轮转动。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
本发明实施例提供的混合动力系统,通过设置发动机、第一电机、第二电机、第一离合器、行星轮系,并使发动机和第一电机与第一离合器传动联接,第一离合器、行星轮系、车轮顺次传动联接,同时将第二电机与车轮传动联接,保证了发动机、第一电机、第二电机可以分别或共同驱动车轮转动。由于行星轮系使发动机的转速和第二电机的转速形成了预设速比,通过不断调节第一电机的转速即可使发动机始终处于耗油最低的转速区域内工作,进而降低耗油量,节约成本。通过双电机设计,在发动机、第一电机、第二电机共同驱动汽车行驶时,即使汽车的耗油量过大导致发动机动力不足,也可以通过第二电机补充该不足的动力,进而与第一电机配合,驱动车轮转动,保证汽车的正常行驶。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的混合动力系统的结构示意图;
图2是本发明实施例提供的混合动力系统在单电机模式下,第二电机的能量传递示意图;
图3是本发明实施例提供的混合动力系统在纯发动机驱动模式下的能量传递示意图;
图4是本发明实施例提供的混合动力系统在混合驱动模式下的能量传递示意图;
图5是本发明实施例提供的混合动力系统在增程模式下的能量传递示意图;
图6是本发明实施例提供的混合动力系统在能量回收模式下的能量传递示意图;
图7是本发明实施例提供的行星轮系的结构示意图。
附图标记分别表示:
1 发动机,
2 第一电机,
3 第二电机,
4 第一离合器,
5 行星轮系,
501 第一太阳轮,
502 第一行星轮,
503 第二行星轮,
504 齿圈,
505 行星轮架,
506 第二太阳轮,
6 逆变器,
7 电池组,
8 第一齿轮,
9 第二齿轮,
10 第一传动轴,
11 第一制动器,
12 第二制动器,
13 第二离合器,
14 第三离合器,
15 第四离合器,
16 第二传动轴,
17 第三齿轮,
18 第四齿轮,
19 第五齿轮,
20 第五离合器,
X 车轮。
附图中带虚线的箭头表示电能的传递方向,带实线的箭头表示机械能的传递方向。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例提供了一种混合动力系统,如附图1-附图6所示,该混合动力系统包括:发动机1、第一电机2、第二电机3、第一离合器4、行星轮系5。其中,第一电机2和第二电机3以并联的方式电连接。发动机1和第一电机2均与第一离合器4传动联接。第一离合器4、行星轮系5、车轮X顺次传动联接。第二电机3与车轮X传动联接。行星轮系5用于使发动机1的转速和第二电机3的转速形成预设速比。
下面对本发明实施例提供的混合动力系统的工作原理进行说明:
该混合动力系统可以在混合驱动模式下运行,具体地,在混合驱动模式中,第一离合器4接合,发动机1、第一电机2和/或第二电机3共同输出动力,并使该动力经行星轮系5后传递给车轮X,以驱动车轮X转动。在此过程中,第二电机3用于补足或增加对车轮X的驱动力,即第二电机3既可以向车轮输出动力,又可以进行空转,以满足汽车的实际行驶需求。
本发明实施例提供的混合动力系统,通过设置发动机1、第一电机2、第二电机3、第一离合器4、行星轮系5,并使发动机1和第一电机2与第一离合器4传动联接,第一离合器4、行星轮系5、车轮X顺次传动联接,同时将第二电机3与车轮X传动联接,保证了发动机1、第一电机2、第二电机3可以分别或共同驱动车轮X转动。由于行星轮系5使发动机1的转速和第二电机3的转速形成了预设速比,通过不断调节第一电机2的转速即可使发动机1始终处于耗油最低的转速区域内工作,进而降低耗油量,节约成本。通过双电机设计,在发动机1、第一电机2、第二电机3共同驱动汽车行驶时,即使汽车的耗油量过大导致发动机1动力不足,也可以通过第二电机3补充该不足的动力,进而与第一电机2配合,驱动车轮X转动,保证汽车的正常行驶。
其中,“预设速比”指的是:发动机1的转速和第二电机3的转速之间的比例关系。
为了便于向第一电机2和第二电机3提供电能,如附图1-附图6所示,该混合动力系统还包括:电连接的逆变器6和电池组7。该逆变器6与第一电机2和第二电机3电连接。其中,电池组7用于为第一电机2和第二电机3提供电能,但电池组7提供的一般是直流电,需要通过逆变器6将该直流电转换成交流电,以保证第一电机2和第二电机3的正常运行。同时,第一电机2和第二电机3与逆变器6电连接,逆变器6输出的交流电能够为第一电机2和第二电机3提供电能。当第一电机2和第二电机3接收到机械能时,也可以将机械能转化为电能,并传输至逆变器6,经逆变器6再储存至电池组7中,实现能量的回收和存储。
在本发明实施例中,如附图1-附图6所示,该混合动力系统还包括:相互啮合的第一齿轮8和第二齿轮9。其中,第一齿轮8与第一电机2传动联接。发动机1、第二齿轮9、第一离合器4顺次传动联接。通过如此设置,实现了发动机1和第一电机2与行星轮系5之间的动力传输,确保发动机1和第一电机2输出的动力能够同时或分别传递至行星轮系5,进而驱动车轮X转动。
在本发明实施例中,如附图1-附图7所示,行星轮系5包括:第一太阳轮501、与第一太阳轮501的外圆轮齿啮合的第一行星轮502、与第一行星轮502外圆轮齿啮合的第二行星轮503,以及内圆轮齿与第二行星轮503啮合的齿圈504、与第一行星轮502和第二行星轮503通过销轴连接的行星轮架505。第一太阳轮501通过第一传动轴10与第一离合器4传动连接。齿圈504和行星轮架505均与车轮X传动联接,且齿圈504和行星轮架505上分别设置有第一制动器11和第二制动器12(参见附图1-附图6)。
通过设置第一太阳轮501、第一行星轮502、第二行星轮503、齿圈504、行星轮架505,并使第一行星轮502、第二行星轮503与第一太阳轮501的外圆轮齿顺次啮合,齿圈504的内圆轮齿与第二行星轮503啮合,使发动机1的转速和第二电机3的转速形成预设速比,从而实现了发动机1的转速可调。通过将齿圈504和行星轮架505与车轮X传动联接,且在齿圈504和行星轮架505上分别设置第一制动器11和第二制动器12,实现了发动机1和第二电机3的预设速比可调,相当于为汽车增加了档位,提到了汽车的使用性能。
具体地,当第一制动器11接合,第二制动器12分离时,齿圈504被锁紧,发动机1和第一电机2传输的动力经行星轮架505、第二行星轮503传递给车轮X,在此过程中,发动机1和第二电机3的预设速比可以视为第一速比,此时可以视为汽车的第一档位。
当第二制动器12接合,第一制动器11分离时,行星轮架505被锁紧,发动机1和第一电机2传输的动力经第一太阳轮501、第一行星轮502、第二行星轮503、齿圈504传递给车轮X。在此过程中,发动机1和第二电机3的预设速比可以视为第二速比,此时可以视为汽车的第二档位。
为了进一步增加档位,提高汽车的使用性能,如附图1-附图7所示,行星轮系5还包括:第二太阳轮506,套在第一传动轴10上,且外圆轮齿与第二行星轮503相啮合。如附图1-附图6所示,混合动力系统还包括:第二离合器13、第三离合器14、第四离合器15。第二离合器13套在第一传动轴10上,第二齿轮9与第二离合器13、第二太阳轮506顺次传动联接。行星轮架505通过第二传动轴16与第三离合器14传动联接,第三离合器14与车轮X传动联接。第四离合器15套在第二传动轴16上,齿圈504、第四离合器15、车轮X顺次传动联接。
具体地,当第一离合器4、第四离合器15、第二制动器12分离,第二离合器13、第三离合器14、第一制动器11接合时,发动机1和第一电机2输出的动力经第二太阳轮506、第二行星轮503、第一行星轮502传递给车轮X,此时可以视为汽车的一个档位。当第一离合器4、第三离合器14、第一制动器11分离,第二离合器13、第四离合器15、第二制动器12接合时,发动机1和第一电机2输出的动力经第二太阳轮506、第二行星轮503、齿圈504传递给车轮X,此时可以视为汽车的又一档位。
第二太阳轮506套在第一传动轴10上指的是:第一传动轴10穿过第二太阳轮506,但两者并无固定连接关系,即第一传动轴10并不会随着第二太阳轮506的转动而转动,并且下文中所涉及的一个部件套在另一个部件上具有相同的含义。
在本发明实施例中,如附图1-附图6所示,该混合动力系统还包括:顺次啮合的第三齿轮17、第四齿轮18、第五齿轮19。第三齿轮17与第三离合器14传动联接。第四齿轮18与第二电机3传动联接。第五齿轮19与车轮X传动联接。通过如此设置,实现了行星轮系5和第二电机3与车轮X的传动联接,保证了行星轮系5和第二电机3与车轮X之间能够进行正常的动力传输。
在本发明实施例中,如附图1-附图6所示,该混合动力系统还包括:第五离合器20。第五离合器20套在第一传动轴10上,第二齿轮9与第五离合器20、行星轮架505顺次传动联接。
通过如上设置,相当于增加了汽车的又一档位,进一步提高了汽车的使用性能。具体地,当第五离合器20、第三离合器14、第一制动器11接合,第一离合器4、第二离合器13、第四离合器15、第二制动器12分离时,发动机1和第一电机2输出的动力经行星轮架505、第二行星轮503、第二传动轴16、第三离合器14后传递至车轮X(此时即可视为汽车的一个档位)。
通过调整第一离合器4、第二离合器13、第三离合器14、第四离合器15、第五离合器20、第一制动器11、第二制动器12的接合或分离状态,可以使混合动力系统处于不同的运行模式,通过不同的运行模式使混合动力系统始终处于能够对能量高效利用的状态,从而降低能耗,节约能源,降低成本。具体地,该混合动力系统的运行模式包括:纯电动模式、纯发动机驱动模式、混合驱动模式、增程模式、能量回收模式。
纯电动模式即只消耗电能,通过第一电机2和第二电机3为汽车提供动力。纯电动模式包括:单电机模式和双电机模式。
单电机模式即只通过一个电机为汽车提供动力。在单电机模式中,当第一电机2单独工作时,发动机1和第二电机3不工作,通过第一电机2驱动车轮X转动,此时,第一电机2具有6个挡位,具体如下:
当第一电机2处于1挡时,第一离合器4、第四离合器15、第二制动器12接合,第二离合器13、第三离合器14、第五离合器20、第一制动器11分离。电池组7放电,通过逆变器6将电池组7放出的直流电转换为交流电,并将该交流电传递至第一电机2,通过第一电机2将电能转换为机械能,并使该机械能顺次通过第一太阳轮501、第一行星轮502、第二行星轮503、齿圈504、第四离合器15、第三齿轮17、第四齿轮18传递至第五齿轮19,进而使第五齿轮19通过传动轴带动车轮X转动。
当第一电机2处于2挡时,第一离合器4、第二离合器13、第四离合器15接合,第三离合器14、第五离合器20、第一制动器11、第二制动器12分离。电池组7放电,通过逆变器6将电池组7放出的直流电转换为交流电,并将该交流电传递至第一电机2,通过第一电机2将电能转换为机械能,并使该机械能一部分顺次通过第一离合器4、第一传动轴10、第一太阳轮501、第一行星轮502传递至第二行星轮503,另一部分顺次通过第二离合器13、行星轮架505后传递至第二行星轮503,两部分机械能在第二行星轮503处耦合,并在耦合后顺次经第四离合器15、第三齿轮17、第四齿轮18传递至第五齿轮19,进而使第五齿轮19通过传动轴带动车轮X转动。
当第一电机2处于3挡时,第二离合器13、第四离合器15、第二制动器12接合,第一离合器4、第三离合器14、第五离合器20、第一制动器11分离。电池组7放电,通过逆变器6将电池组7放出的直流电转换为交流电,并将该交流电传递至第一电机2,通过第一电机2将电能转换为机械能,并使该机械能一部分顺次通过第二离合器13、第二太阳轮506、第二行星轮503、齿圈504、第四离合器15、第三齿轮17、第四齿轮18传递至第五齿轮19,进而使第五齿轮19通过传动轴带动车轮X转动。可以理解的是:在第二制动器12接合时,行星轮架505被锁止,第二太阳轮506正向转动会带动第二行星轮503和齿圈504反向转动,因此,此档位为倒挡。
当第一电机2处于4挡时,第一离合器4、第三离合器14、第一制动器11接合,第二离合器13、第四离合器15、第五离合器20、第二制动器12分离。电池组7放电,通过逆变器6将电池组7放出的直流电转换为交流电,并将该交流电传递至第一电机2,通过第一电机2将电能转换为机械能,并使该机械能一部分顺次通过第一离合器4、第一传动轴10、第一太阳轮501、第一行星轮502、第二行星轮503、第二传动轴16、第三离合器14、第三齿轮17、第四齿轮18传递至第五齿轮19,进而使第五齿轮19通过传动轴带动车轮X转动。可以理解的是:在第一制动器11接合时,齿圈504被锁止,第一太阳轮501正向转动会带动行星轮架505反向转动,进而通过行星轮架505将该机械能传递给第二传动轴16,因此,此档位为倒挡。
当第一电机2处于5挡时,第二离合器13、第三离合器14、第一制动器11接合,第一离合器4、第四离合器15、第五离合器20、第二制动器12分离。电池组7放电,通过逆变器6将电池组7放出的直流电转换为交流电,并将该交流电传递至第一电机2,通过第一电机2将电能转换为机械能,并使该机械能一部分顺次通过第二离合器13、第二太阳轮506、第二行星轮503、第一行星轮502、第二传动轴16、第三离合器14、第三齿轮17、第四齿轮18传递至第五齿轮19,进而使第五齿轮19通过传动轴带动车轮X转动。
当第一电机2处于6挡时,第三离合器14、第五离合器20、第一制动器11接合,第一离合器4、第二离合器13、第四离合器15、第二制动器12分离。电池组7放电,通过逆变器6将电池组7放出的直流电转换为交流电,并将该交流电传递至第一电机2,通过第一电机2将电能转换为机械能,并使该机械能一部分顺次通过第五离合器20、行星轮架505、第二行星轮503、第一行星轮502、第二传动轴16、第三离合器14、第三齿轮17、第四齿轮18传递至第五齿轮19,进而使第五齿轮19通过传动轴带动车轮X转动。
如附图2所示,当第二电机3单独工作时,发动机1和第一电机2不工作,第一离合器4、第二离合器13、第三离合器14、第四离合器15、第五离合器20、第一制动器11、第二制动器12均分离,电池组7放电,通过逆变器6将电池组7放出的直流电转换为交流电,并将该交流电传递至第二电机3,通过第二电机3将电能转换为机械能,并使该机械能通过第四齿轮18传递至第五齿轮19,进而使第五齿轮19通过传动轴带动车轮X转动。
在双电机模式中,发动机1不工作,第一离合器4、第四离合器15、第二制动器12接合,第二离合器13、第三离合器14、第五离合器20、第一制动器11分离,电池组7放电,通过逆变器6将电池组7放出的直流电转换为交流电,并将该交流电传递至第一电机2和第二电机3。通过第一电机2和第二电机3将电能转换为机械能,并使第一电机2传递的机械能经第一太阳轮501、第一行星轮502、第二行星轮503、齿圈504、第四离合器15、第三齿轮17、第四齿轮18后传递至第五齿轮19,同时使第二电机3传递的机械能通过第四齿轮18传递至第五齿轮19,进而使第五齿轮19通过传动轴带动车轮X转动。在此模式下,第一电机2具有6个挡位,且其能量传递路径与上述单电机模式中第一电机2的能量传递路径相同。
在上述纯电动模式中,第二电机3既可以正转,也可以反转。当该第二电机3正转时,则实现了汽车在纯电动模式下的倒车功能;当该第二电机3反转时,则可以驱动汽车前行。
纯发动机驱动模式即只通过发动机1为汽车提供动力。在汽车进行高速巡航时,通过发动机1直接驱动汽车运动有利于降低汽车的耗油量,并且,此运行模式不会受电池组7电量的限制。
在纯发动机模式中,第一电机2和第二电机3不工作,由发动机1为车轮X提供动力,发动机1具有6个挡位,具体如下:
如附图3所示,当发动机1处于1挡时,第一离合器4、第四离合器15、第二制动器12接合,第二离合器13、第三离合器14、第五离合器20、第一制动器11分离。发动机1输出动力,使动力经第一太阳轮501、第一行星轮502、第二行星轮503、齿圈504、第四离合器15、第三齿轮17、第四齿轮18传递至第五齿轮19,进而使第五齿轮19通过传动轴带动车轮X转动。
当发动机1处于2挡时,第一离合器4、第二离合器13、第四离合器15接合,第三离合器14、第五离合器20、第一制动器11、第二制动器12分离。发动机1输出动力,使动力经第一离合器4、第一传动轴10、第一太阳轮501、第一行星轮502传递至第二行星轮503,另一部分顺次通过第二离合器13、行星轮架505后传递至第二行星轮503,两部分机械能在第二行星轮503处耦合,并在耦合后顺次经第四离合器15、第三齿轮17、第四齿轮18传递至第五齿轮19,进而使第五齿轮19通过传动轴带动车轮X转动。
当发动机1处于3挡时,第二离合器13、第四离合器15、第二制动器12接合,第一离合器4、第三离合器14、第五离合器20、第一制动器11分离。发动机1输出动力,使动力经第二离合器13、第二太阳轮506、第二行星轮503、齿圈504、第四离合器15、第三齿轮17、第四齿轮18传递至第五齿轮19,进而使第五齿轮19通过传动轴带动车轮X转动。可以理解的是:在第二制动器12接合时,行星轮架505被锁止,第二太阳轮506正向转动会带动第二行星轮503和齿圈504反向转动,因此,此档位为倒挡。
当发动机1处于4挡时,第一离合器4、第三离合器14、第一制动器11接合,第二离合器13、第四离合器15、第五离合器20、第二制动器12分离。发动机1输出动力,使动力经第一离合器4、第一传动轴10、第一太阳轮501、第一行星轮502、第二行星轮503、第二传动轴16、第三离合器14、第三齿轮17、第四齿轮18传递至第五齿轮19,进而使第五齿轮19通过传动轴带动车轮X转动。可以理解的是:在第一制动器11接合时,齿圈504被锁止,第一太阳轮501正向转动会带动行星轮架505反向转动,进而通过行星轮架505将该机械能传递给第二传动轴16,因此,此档位为倒挡。
当发动机1处于5挡时,第二离合器13、第三离合器14、第一制动器11接合,第一离合器4、第四离合器15、第五离合器20、第二制动器12分离。发动机1输出动力,使动力经第二离合器13、第二太阳轮506、第二行星轮503、第一行星轮502、第二传动轴16、第三离合器14、第三齿轮17、第四齿轮18传递至第五齿轮19,进而使第五齿轮19通过传动轴带动车轮X转动。
当发动机1处于6挡时,第三离合器14、第五离合器20、第一制动器11接合,第一离合器4、第二离合器13、第四离合器15、第二制动器12分离。发动机1输出动力,使动力经第五离合器20、行星轮架505、第二行星轮503、第一行星轮502、第二传动轴16、第三离合器14、第三齿轮17、第四齿轮18传递至第五齿轮19,进而使第五齿轮19通过传动轴带动车轮X转动。
在混合驱动模式中,通过发动机1、第一电机2、第二电机3共同驱动车轮X转动,或者通过发动机1和第一电机2共同驱动车轮X转动,又或者通过发动机1和第二电机3共同驱动车轮X转动。发动机1和第一电机2具有6个挡位,具体如下:
如附图4所示,当发动机1和第一电机2处于1挡时,第一离合器4、第四离合器15、第二制动器12接合,第二离合器13、第三离合器14、第五离合器20、第一制动器11分离。电池组7放电,通过逆变器6将电池组7放出的直流电转换为交流电,并将该交流电传递至第一电机2和/或第二电机3,通过第一电机2和/或第二电机3将电能转换为机械能,并使该机械能经第一齿轮8传递至第二齿轮9。同时,发动机1输出动力,并将该动力传递至第二齿轮9,发动机1输出的动力与第一电机2输出的机械能在第二齿轮9处耦合并一同经第一太阳轮501、第一行星轮502、第二行星轮503、齿圈504、第四离合器15、第三齿轮17、第四齿轮18传递至第五齿轮19,进而使第五齿轮19通过传动轴带动车轮X转动。
当第一电机2处于2挡时,第一离合器4、第二离合器13、第四离合器15接合,第三离合器14、第五离合器20、第一制动器11、第二制动器12分离。电池组7放电,通过逆变器6将电池组7放出的直流电转换为交流电,并将该交流电传递至第一电机2和/或第二电机3,通过第一电机2和/或第二电机3将电能转换为机械能,并使该机械能经第一齿轮8传递至第二齿轮9。同时,发动机1输出动力,并将该动力传递至第二齿轮9,发动机1输出的动力与第一电机2输出的机械能在第二齿轮9处耦合并一同经第一离合器4、第一传动轴10、第一太阳轮501、第一行星轮502传递至第二行星轮503,另一部分顺次通过第二离合器13、行星轮架505后传递至第二行星轮503,两部分动能在第二行星轮503处耦合,并在耦合后顺次经第四离合器15、第三齿轮17、第四齿轮18传递至第五齿轮19,进而使第五齿轮19通过传动轴带动车轮X转动。
当第一电机2处于3挡时,第二离合器13、第四离合器15、第二制动器12接合,第一离合器4、第三离合器14、第五离合器20、第一制动器11分离。电池组7放电,通过逆变器6将电池组7放出的直流电转换为交流电,并将该交流电传递至第一电机2和/或第二电机3,通过第一电机2和/或第二电机3将电能转换为机械能,并使该机械能经第一齿轮8传递至第二齿轮9。同时,发动机1输出动力,并将该动力传递至第二齿轮9,发动机1输出的动力与第一电机2输出的机械能在第二齿轮9处耦合并一同经第二离合器13、第二太阳轮506、第二行星轮503、齿圈504、第四离合器15、第三齿轮17、第四齿轮18传递至第五齿轮19,进而使第五齿轮19通过传动轴带动车轮X转动。可以理解的是:在第二制动器12接合时,行星轮架505被锁止,第二太阳轮506正向转动会带动第二行星轮503和齿圈504反向转动,因此,此档位为倒挡。
当第一电机2处于4挡时,第一离合器4、第三离合器14、第一制动器11接合,第二离合器13、第四离合器15、第五离合器20、第二制动器12分离。电池组7放电,通过逆变器6将电池组7放出的直流电转换为交流电,并将该交流电传递至第一电机2和/或第二电机3,通过第一电机2和/或第二电机3将电能转换为机械能,并使该机械能经第一齿轮8传递至第二齿轮9。同时,发动机1输出动力,并将该动力传递至第二齿轮9,发动机1输出的动力与第一电机2输出的机械能在第二齿轮9处耦合并一同经第一离合器4、第一传动轴10、第一太阳轮501、第一行星轮502、第二行星轮503、第二传动轴16、第三离合器14、第三齿轮17、第四齿轮18传递至第五齿轮19,进而使第五齿轮19通过传动轴带动车轮X转动。可以理解的是:在第一制动器11接合时,齿圈504被锁止,第一太阳轮501正向转动会带动行星轮架505反向转动,进而通过行星轮架505将该机械能传递给第二传动轴16,因此,此档位为倒挡。
当第一电机2处于5挡时,第二离合器13、第三离合器14、第一制动器11接合,第一离合器4、第四离合器15、第五离合器20、第二制动器12分离。电池组7放电,通过逆变器6将电池组7放出的直流电转换为交流电,并将该交流电传递至第一电机2和/或第二电机3,通过第一电机2和/或第二电机3将电能转换为机械能,并使该机械能经第一齿轮8传递至第二齿轮9。同时,发动机1输出动力,并将该动力传递至第二齿轮9,发动机1输出的动力与第一电机2输出的机械能在第二齿轮9处耦合并一同经第二离合器13、第二太阳轮506、第二行星轮503、第一行星轮502、第二传动轴16、第三离合器14、第三齿轮17、第四齿轮18传递至第五齿轮19,进而使第五齿轮19通过传动轴带动车轮X转动。
当第一电机2处于6挡时,第三离合器14、第五离合器20、第一制动器11接合,第一离合器4、第二离合器13、第四离合器15、第二制动器12分离。电池组7放电,通过逆变器6将电池组7放出的直流电转换为交流电,并将该交流电传递至第一电机2和/或第二电机3,通过第一电机2和/或第二电机3将电能转换为机械能,并使该机械能经第一齿轮8传递至第二齿轮9。同时,发动机1输出动力,并将该动力传递至第二齿轮9,发动机1输出的动力与第一电机2输出的机械能在第二齿轮9处耦合并一同经第五离合器20、行星轮架505、第二行星轮503、第一行星轮502、第二传动轴16、第三离合器14、第三齿轮17、第四齿轮18传递至第五齿轮19,进而使第五齿轮19通过传动轴带动车轮X转动。
在上述各档位运行过程中,第二电机3可以根据实际工作情况决定是否将其输出的机械能传递至第五齿轮19,进而使第五齿轮19通过传动轴带动车轮X转动。此外,当第二电机3与发动机1进行混合驱动时,只需使第一电机2停止工作即可。
基于上述,该混合驱动模式可以通过发动机1、第一电机2和/或第二电机3联合驱动汽车行驶,提高了汽车的动力性能。并且,通过使发动机1输出的动力和第一电机2输出的机械能在第二齿轮9处耦合,可以使第一电机2与发动机1之间的动力能够相互补充,以保证发动机1处于最佳燃油区域内工作(最佳燃油区域指的是:以最低的油耗提供最大动力的区域)。对于第一电机2与发动机1之间的动力相互补充,举例来说,当发动机1的动力输出不足或输出过高时,可以使第一电机2补充该不足的动力,或者将多余的动力转化为电能给电池组7充电。
增程模式是在发动机1耗油量较大、工作效率较低时启用的,为了充分发挥发动机1中化石燃料释放的能量,通过增程模式将发动机1中多余的能量转化成电能,再通过电能驱动车轮X转动,有利于提高化石燃料的使用效率。
在增程模式中,如附图5所示,第一离合器4、第二离合器13、第三离合器14、第四离合器15、第五离合器20、第一制动器11、第二制动器12均分离,发动机1输出动力,使该动力经第二齿轮9、第一齿轮8传递至第一电机2,利用第一电机2将该动力转化为电能,并将一部分电能传递至第二电机3,通过第二电机3驱动车轮X转动;而将另一部分电能传递至逆变器6,利用逆变器6将交流电转换为直流电,为电池组7充电。在汽车行驶过程中,如果汽车所需要的电能大于第一电机2所提供的电能,则由电池组10向第二电机3补充。
能量回收模式即汽车在滑行或制动时,将车轮X转动产生的机械能通过第一电机2和/或第二电机3转换成电能(即交流电),并通过逆变器6将该交流电转换为直流电,为电池组7充电,实现了能量的回收利用,提高了节油率。
在能量回收模式中,如附图6所示,发动机1和第一电机2不工作,汽车在滑行或制动时产生的机械能自车轮X经第五齿轮19、第四齿轮18传递至第二电机3,使第二电机3发电,并将电能传递至逆变器6,利用逆变器6将交流电转换为直流电,使该直流电传递并存储至电池组7中。
为了能够实现发动机1与第二电机2之间的动力解耦,保证发动机1与第二电机2工作互不影响,可以在发动机1与第二齿轮9之间设置一个离合器。当汽车处于能量回收模式时,第一电机2可以单独发电;第一电机2和第二电机3也可以共同发电,其能量传递路线可参考附图4。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种混合动力系统,包括:发动机(1);
其特征在于,所述系统还包括:以并联的方式电连接的第一电机(2)和第二电机(3),以及第一离合器(4)、行星轮系(5);
所述发动机(1)和所述第一电机(2)均与所述第一离合器(4)传动联接;
所述第一离合器(4)、所述行星轮系(5)、车轮(X)顺次传动联接;
所述第二电机(3)与所述车轮(X)传动联接;
所述行星轮系(5)用于使所述发动机(1)的转速和所述第二电机(3)的转速形成预设速比;
行星轮系(5)包括:第一太阳轮(501)、与所述第一太阳轮(501)的外圆轮齿啮合的第一行星轮(502)、与所述第一行星轮(502)外圆轮齿啮合的第二行星轮(503)、内圆轮齿与所述第二行星轮(503)啮合的齿圈(504)、与所述第一行星轮(502)和所述第二行星轮(503)通过销轴连接的行星轮架(505);
所述第一太阳轮(501)通过第一传动轴(10)与所述第一离合器(4)传动联接;
所述齿圈(504)和所述行星轮架(505)均与所述车轮(X)传动联接,且所述齿圈(504)和所述行星轮架(505)上分别设置有第一制动器(11)和第二制动器(12)。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述系统还包括:电连接的逆变器(6)和电池组(7);
所述逆变器(6)与所述第一电机(2)和所述第二电机(3)电连接。
3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述系统还包括:相互啮合的第一齿轮(8)和第二齿轮(9);
所述第一齿轮(8)与所述第一电机(2)传动联接;
所述发动机(1)、所述第二齿轮(9)、所述第一离合器(4)顺次传动联接。
4.根据权利要求3所述的系统,其特征在于,所述行星轮系(5)还包括:第二太阳轮(506),套在所述第一传动轴(10)上,且外圆轮齿与所述第二行星轮(503)相啮合;
所述系统还包括:第二离合器(13)、第三离合器(14)、第四离合器(15);
所述第二离合器(13)套在所述第一传动轴(10)上,所述第二齿轮(9)与所述第二离合器(13)、所述第二太阳轮(506)顺次传动联接;
所述行星轮架(505)通过第二传动轴(16)与所述第三离合器(14)传动联接,所述第三离合器(14)与所述车轮(X)传动联接;
所述第四离合器(15)套在所述第二传动轴(16)上,所述齿圈(504)、所述第四离合器(15)、所述车轮(X)顺次传动联接。
5.根据权利要求4所述的系统,其特征在于,所述系统还包括:顺次啮合的第三齿轮(17)、第四齿轮(18)、第五齿轮(19);
所述第三齿轮(17)与所述第三离合器(14)传动联接;
所述第四齿轮(18)与所述第二电机(3)传动联接;
所述第五齿轮(19)与所述车轮(X)传动联接。
6.根据权利要求5所述的系统,其特征在于,所述系统还包括:第五离合器(20);
所述第五离合器(20)套在所述第一传动轴(10)上,所述第二齿轮(9)与所述第五离合器(20)、所述行星轮架(505)顺次传动联接。
7.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述系统的运行模式包括:纯电动模式、纯发动机驱动模式、混合驱动模式、增程模式、能量回收模式。
8.根据权利要求7所述的系统,其特征在于,在所述纯发动机驱动模式中,所述第一离合器(4)、所述第四离合器(15)、所述第二制动器(12)接合,所述第二离合器(13)、所述第三离合器(14)、所述第五离合器(20)、所述第一制动器(11)分离;
或者,所述第一离合器(4)、所述第二离合器(13)、所述第四离合器(15)接合,所述第三离合器(14)、所述第五离合器(20)、所述第一制动器(11)、所述第二制动器(12)分离;
或者,所述第二离合器(13)、所述第四离合器(15)、所述第二制动器(12)接合,所述第一离合器(4)、所述第三离合器(14)、所述第五离合器(20)、所述第一制动器(11)分离;
或者,所述第一离合器(4)、所述第三离合器(14)、所述第一制动器(11)接合,所述第二离合器(13)、所述第四离合器(15)、所述第五离合器(20)、所述第二制动器(12)分离;
或者,所述第二离合器(13)、所述第三离合器(14)、所述第一制动器(11)接合,所述第一离合器(4)、所述第四离合器(15)、所述第五离合器(20)、所述第二制动器(12)分离;
或者,所述第三离合器(14)、所述第五离合器(20)、所述第一制动器(11)接合,所述第一离合器(4)、所述第二离合器(13)、所述第四离合器(15)、所述第二制动器(12)分离;
通过所述发动机(1)驱动所述车轮(X)转动。
9.根据权利要求7所述的系统,其特征在于,在所述混合驱动模式中,所述第一离合器(4)、所述第四离合器(15)、所述第二制动器(12)接合,所述第二离合器(13)、所述第三离合器(14)、所述第五离合器(20)、所述第一制动器(11)分离;
或者,所述第一离合器(4)、所述第二离合器(13)、所述第四离合器(15)接合,所述第三离合器(14)、所述第五离合器(20)、所述第一制动器(11)、所述第二制动器(12)分离;
或者,所述第二离合器(13)、所述第四离合器(15)、所述第二制动器(12)接合,所述第一离合器(4)、所述第三离合器(14)、所述第五离合器(20)、所述第一制动器(11)分离;
或者,所述第一离合器(4)、所述第三离合器(14)、所述第一制动器(11)接合,所述第二离合器(13)、所述第四离合器(15)、所述第五离合器(20)、所述第二制动器(12)分离;
或者,所述第二离合器(13)、所述第三离合器(14)、所述第一制动器(11)接合,所述第一离合器(4)、所述第四离合器(15)、所述第五离合器(20)、所述第二制动器(12)分离;
或者,所述第三离合器(14)、所述第五离合器(20)、所述第一制动器(11)接合,所述第一离合器(4)、所述第二离合器(13)、所述第四离合器(15)、所述第二制动器(12)分离;
通过所述发动机(1)、所述第一电机(2)、所述第二电机(3)共同驱动所述车轮(X)转动,或者通过所述发动机(1)和所述第一电机(2)共同驱动所述车轮(X)转动,又或者通过所述发动机(1)和所述第二电机(3)共同驱动所述车轮(X)转动。
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