CN107757336B - 一种混合动力驱动系统及控制汽车驱动的方法 - Google Patents

一种混合动力驱动系统及控制汽车驱动的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种混合动力驱动系统及控制汽车驱动的方法,属于汽车领域。该混合动力驱动系统包括:发动机、离合器、通过电缆并联连接的第一电机和第二电机、第一齿轮组件、行星齿轮系、第二齿轮组件、离合器组件、制动器、制动器组件、电池;第一齿轮组件的第一传动端通过传动轴与第一电机传动联接,第二传动端与离合器组件传动联接,第三传动端通过传动轴与离合器、发动机传动联接;行星齿轮系的第四传动端与离合器组件传动联接,第五传动端通过传动轴与第二电机传动联接,第六传动端与第二齿轮组件、车轮传动联接;制动器、制动器组件接合或断开,分别使第五传动端与第六传动端、第四传动端与第六传动端之间的动力传输路径连通或断开。

Description

一种混合动力驱动系统及控制汽车驱动的方法
技术领域
本发明涉及汽车领域,特别涉及一种混合动力驱动系统及控制汽车驱动的方法。
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,短期内难以广泛应用。而将化石燃料与电能接合起来使用,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驱动系统是十分必要的。
现有技术提供了一种混合动力驱动系统,包括:发动机、离合器、变速组件、电机、电池。其中,发动机通过传动轴顺次与离合器、电机、变速组件、车轮传动联接。变速组件可以将动力传递给车轮,并且可以调整传动比(始端主动轮与末端从动轮的角速度或转速的比值)。电池通过电缆与电机电连接。在应用时,通过调整离合器的断开、接合状态,来使该系统处于纯电动模式和混合动力模式。当离合器断开时,为纯电动模式,此时仅由电池为电机提供动力,电机将动力传递给变速组件和车轮,以驱动车轮转动。当离合器接合时,为混合动力模式,此时发动机和电机同时提供动力,通过变速组件将动力传递给车轮,以驱动车轮转动。
发明人发现现有技术至少存在以下问题:
现有技术提供的混合动力驱动系统在应用时实现的驱动模式少,不能高效、节能地利用发动机和电机。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于,提供了一种混合动力驱动系统及控制汽车驱动的方法,可解决驱动模式少,不能高效、节能地利用发动机和电机的问题。具体技术方案如下:
第一方面,本发明实施例提供了一种混合动力驱动系统,包括:发动机、离合器;
所述系统还包括:通过电缆并联连接的第一电机和第二电机,以及第一齿轮组件、离合器组件、行星齿轮系、第二齿轮组件、制动器、制动器组件、可充放电的电池;
所述第一齿轮组件包括:第一传动端、第二传动端、第三传动端,所述第一传动端通过传动轴与所述第一电机传动联接,所述第二传动端与所述离合器组件传动联接,所述第三传动端通过传动轴顺次与所述离合器、所述发动机传动联接;
所述行星齿轮系包括:第四传动端、第五传动端、第六传动端,所述第四传动端与所述离合器组件传动联接,所述第五传动端通过传动轴与所述第二电机传动联接,所述第六传动端顺次与所述第二齿轮组件、车轮传动联接;
所述制动器接合或者断开,使所述第五传动端与所述第六传动端之间的动力传输路径连通或者断开;
所述制动器组件接合或者断开,使所述第四传动端与所述第六传动端之间的动力传输路径连通或者断开;
所述电池为所述第一电机和所述第二电机提供电能。
在一种可能的设计中,所述第一齿轮组件包括顺次啮合的第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮;
所述第一齿轮、所述第二齿轮、所述第三齿轮分别作为所述第一传动端、所述第二传动端、所述第三传动端。
在一种可能的设计中,所述行星齿轮系包括:齿圈、至少两组行星排;
每组所述行星排均包括:太阳轮、多个行星轮、行星轮架,在每组所述行星排中,每个行星轮同时与所述太阳轮的外圆齿、以及所述齿圈的内圆齿啮合,且所述多个行星轮可转动地设置在所述行星轮架上;
距离所述第二电机最近的一组行星排中的行星轮架作为所述第五传动端,剩余每组行星排中的太阳轮均作为所述第四传动端,所述齿圈作为所述第六传动端;
所述制动器通过传动轴与距离所述第二电机最近的一组行星排中的太阳轮传动联接;
所述离合器组件包括至少一个子离合器,一个所述子离合器通过传动轴与一个所述第四传动端传动联接;
所述制动器组件包括至少一个子制动器,每个所述子制动器对应用于制动所述剩余每组行星排中的一个行星轮架。
在一种可能的设计中,所述行星齿轮系中的行星排的数目为两组;
所述离合器组件包括一个子离合器,所述制动器组件包括一个子制动器。
在一种可能的设计中,所述第二齿轮组件包括:第四齿轮;
所述第四齿轮与所述齿圈的外圆齿啮合,且通过传动轴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:逆变器;
所述逆变器的一端通过电缆与所述电池电连接,另一端与并联的所述第一电机和所述第二电机电连接。
第二方面,本发明实施例还提供了一种控制汽车驱动的方法,所述方法应用于所述的系统,所述方法包括:纯电动模式控制、纯发动机模式控制、混合驱动模式控制、增程模式控制、能量回收模式控制。
在一种可能的设计中,所述纯电动模式控制包括:单电机模式控制和双电机模式控制;
在所述单电机模式控制中,发动机不工作,离合器和制动器断开,离合器组件和制动器组件接合,电池为第一电机供电,通过所述第一电机驱动车轮转动;
或者,所述发动机不工作,所述离合器、所述离合器组件、所述制动器组件均断开,所述制动器接合,所述电池为第二电机供电,通过所述第二电机驱动所述车轮转动;
在所述双电机模式控制中,所述发动机不工作,所述离合器断开,所述离合器组件、所述制动器组件、所述制动器均接合,所述电池为所述第一电机和所述第二电机供电,通过所述第一电机和所述第二电机共同驱动所述车轮转动。
在一种可能的设计中,在所述纯发动机模式控制中,发动机工作,电池不为第一电机和第二电机提供电能,离合器、离合器组件、制动器组件均接合,制动器断开,通过发动机驱动车轮转动。
在一种可能的设计中,所述混合驱动模式控制包括:单电机混合驱动模式控制、双电机混合驱动模式控制;
在所述单电机混合驱动模式控制中,发动机工作,离合器、离合器组件、制动器组件均接合,制动器断开,电池为第一电机供电,通过所述第一电机和所述发动机共同驱动车轮转动;
或者,所述发动机工作,所述离合器、所述制动器、所述离合器组件、所述制动器组件均接合,所述电池为第二电机供电,通过所述第二电机和所述发动机共同驱动所述车轮转动;
在所述双电机混合驱动模式控制中,所述发动机工作,所述离合器、所述离合器组件、所述制动器组件、所述制动器均接合,所述电池为所述第一电机和所述第二电机供电,通过所述第一电机、所述第二电机、所述发动机共同驱动所述车轮转动。
在一种可能的设计中,在所述增程模式控制中,离合器、制动器均接合,离合器组件、制动器组件均断开,通过发动机、第一电机、电池同时为第二电机供电,并通过所述第二电机驱动车轮转动。
在一种可能的设计中,所述能量回收模式控制包括:单电机回收模式控制、双电机回收模式控制;
在所述单电机回收模式控制中,发动机不工作,离合器和制动器断开,离合器组件和制动器组件接合,车轮为第一电机提供机械能,所述第一电机将所述机械能转化为电能,并储存在电池中;
或者,所述发动机不工作,所述离合器、所述离合器组件、所述制动器组件均断开,所述制动器接合,所述车轮为第二电机提供机械能,所述第二电机将所述机械能转化为电能,并储存在所述电池中;
在所述双电机回收模式控制中,所述发动机不工作,所述离合器断开,所述离合器组件、所述制动器组件、所述制动器均接合,所述车轮为所述第一电机和所述第二电机提供机械能,所述第一电机和所述第二电机将获取的机械能转化为电能,并储存在所述电池中。
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驱动系统,能够在汽车驱动中实现电动模式、纯发动机模式、混合驱动模式、增程模式、能量回收模式等多种模式,方便实现发动机与第一电机、第二电机之间的动力耦合与解耦,以高效利用发动机和电池,降低能耗。在上述多种模式中,通过行星齿轮系、第一齿轮组件、第二齿轮组件的配合作用,便于实现多速比。本发明实施例提供的混合动力驱动系统还具有结构简单的特点,可规模化推广应用。
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驱动系统的结构图;
图2是本发明实施例提供的混合动力驱动系统在单电机模式下能量传递示意图;
图3是本发明实施例提供的混合动力驱动系统在双电机模式下能量传递示意图;
图4是本发明实施例提供的混合动力驱动系统在单电机混合驱动模式下能量传递示意图;
图5是本发明实施例提供的混合动力驱动系统在双电机混合驱动模式下能量传递示意图;
图6是本发明实施例提供的混合动力驱动系统在增程模式下能量传递示意图;
图7是本发明实施例提供的混合动力驱动系统在双电机回收模式下能量传递示意图。
其中,附图标记分别表示:
1 发动机,
2 离合器,
3 第一电机,
4 第二电机,
5 第一齿轮组件,
501 第一齿轮,
502 第二齿轮,
503 第三齿轮,
6 离合器组件,
601 子离合器,
7 行星齿轮系,
701 齿圈,
702 第一太阳轮,
703 第一行星轮,
704 第一行星轮架,
705 第二太阳轮,
706 第二行星轮,
707 第二行星轮架,
8 第二齿轮组件,
801 第四齿轮,
9 制动器,
10 制动器组件,
1001 子制动器,
11 电池,
12 逆变器,
C 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或者动力的传递方向。
具体实施方式
除非另有定义,本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。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。
第一方面,本发明实施例提供了一种混合动力驱动系统,如附图1所示,该系统包括:发动机1、离合器2、通过电缆并联连接的第一电机3和第二电机4、以及第一齿轮组件5、离合器组件6、行星齿轮系7、第二齿轮组件8、制动器9、制动器组件10、可充放电的电池11。
第一齿轮组件5包括:第一传动端、第二传动端、第三传动端,第一传动端通过传动轴与第一电机3传动联接,第二传动端与离合器组件6传动联接,第三传动端通过传动轴顺次与离合器2、发动机1传动联接。
行星齿轮系7包括:第四传动端、第五传动端、第六传动端,第四传动端与离合器组件6传动联接,第五传动端通过传动轴与第二电机4传动联接,第六传动端顺次与第二齿轮组件8、车轮C传动联接。
制动器9接合或者断开,使第五传动端与第六传动端之间的动力传输路径连通或者断开。
制动器组件10接合或者断开,使第四传动端与第六传动端之间的动力传输路径连通或者断开。
电池11为第一电机3和第二电机4提供电能。
以下就本发明实施例提供的混合动力驱动系统在汽车驱动中的控制方法给予简单描述:
该混合动力驱动系统在汽车驱动中可以实现纯电动模式控制、纯发动机模式控制、混合驱动模式控制、增程模式控制、能量回收模式控制五种模式控制。
需要说明的是,在进行上述五种模式控制时,可以通过设置在汽车中的控制模块或者控制组件来控制发动机1、第一电机3、第二电机4的工作状态。
在第一齿轮组件5中,第一传动端、第二传动端、第三传动端之间可以相互传递动力。在行星齿轮系7中,第四传动端、第五传动端、第六传动端之间可以相互传递动力,通过制动器9的接合或者断开,使第五传动端与第六传动端之间的动力传输路径连通或者断开,进而控制第五传动端和第六传动端之间的动力传递。通过制动器组件10接合或者断开,使第四传动端与第六传动端之间的动力传输路径连通或者断开,进而控制第四传动端与第六传动端之间的动力传递。
纯电动模式控制包括:单电机模式控制和双电机模式控制。
在单电机模式控制中,发动机1不工作,离合器2和制动器9断开,离合器组件6和制动器组件10接合,电池11为第一电机3供电,第一电机3将动力顺次传递至第一齿轮组件5的第一传动端、第二传动端、离合器组件6、行星齿轮系7的第四传动端。由于制动器组件10接合,所以动力可由第四传动端传递至第六传动端、第二齿轮组件8、车轮C,即通过第一电机3驱动车轮C转动。
或者,如附图2所示,发动机1不工作,离合器2、离合器组件6、制动器组件10均断开,制动器9接合,电池11为第二电机4供电。由于制动器9接合,行星齿轮系7的第五传动端和第六传动端之间的动力传输路径连通,所以第二电机4将动力顺次传递至行星齿轮系7的第五传动端、第六传动端、第二齿轮组件8、车轮C,即通过第二电机4驱动车轮C转动。
在双电机模式控制中,如附图3所示,发动机1不工作,离合器2断开,离合器组件6、制动器组件10、制动器9均接合,电池11为第一电机3和第二电机4供电。第一电机3将动力顺次传递至第一齿轮组件5的第一传动端、第二传动端、离合器组件6、行星齿轮系7的第四传动端、第六传动端。与此同时,第二电机4将动力顺次传递至行星齿轮系7的第五传动端、第六传动端,即与第一电机3传递至第六传动端的动力耦合,然后传递至第二齿轮组件8、车轮C,即通过第一电机3和第二电机4共同驱动车轮C转动。
在纯发动机模式控制中,发动机1工作,电池11不为第一电机3和第二电机4提供电能,离合器2、离合器组件6、制动器组件10均接合,制动器9断开。发动机1将动力顺次传递至离合器2、第一齿轮组件5的第三传动端、第二传动端、离合器组件6、行星齿轮系7的第四传动端,由于制动器组件10接合,所以行星齿轮系7的第四传动端与第六传动端之间的动力传输路径连通,动力由第四传动端顺次传递至第六传动端、第二齿轮组件8、车轮C,即通过发动机1驱动车轮C转动。
混合驱动模式控制包括:单电机混合驱动模式控制、双电机混合驱动模式控制;
在单电机混合驱动模式控制中,如附图4所示,发动机1工作,离合器2、离合器组件6、制动器组件10均接合,制动器9断开,电池11为第一电机3供电。发动机1的动力顺次传递至离合器2、第一齿轮组件5的第三传动端、第二传动端。与此同时,第一电机3将动力顺次传递至第一齿轮组件5的第一传动端、第二传动端,与发动机1传递至第二传动端的动力耦合,然后耦合后的动力顺次传递至离合器组件6、行星齿轮系7的第四传动端、第六传动端、第二齿轮组件8、车轮C,即通过第一电机3和发动机1共同驱动车轮C转动。
或者,发动机1工作,离合器2、制动器9、离合器组件6、制动器组件10均接合,电池11为第二电机4供电。发动机1的动力顺次传递至离合器2、第一齿轮组件5的第三传动端、第二传动端、离合器组件6、行星齿轮系7的第四传动端、第六传动端。与此同时,第二电机4的动力顺次传递至行星齿轮系7的第五传动端、第六传动端,以与发动机1传递至第六传动端的动力耦合,然后耦合后的动力传递至第二齿轮组件8、车轮C,即通过第二电机4和发动机1共同驱动车轮C转动。
在双电机混合驱动模式控制中,如附图5所示,发动机1工作,离合器2、离合器组件6、制动器组件10、制动器9均接合,电池11为第一电机3和第二电机4供电。发动机1的动力顺次传递至第一齿轮组件5的第三传动端、第二传动端,第一电机3的动力顺次传递至第一齿轮组件5的第一传动端、第二传动端,并与发动机1传递至第二传动端的动力耦合,然后耦合后的动力顺次传递至离合器组件6、行星齿轮系7的第四传动端、第六传动端,并与第二电机4顺次传递至第五传动端、第六传动端的动力耦合,最后耦合的动力传递至第二齿轮组件8、车轮C,即通过第一电机3、第二电机4、发动机1共同驱动车轮C转动。
在增程模式控制中,如附图6所示,离合器2、制动器9均接合,离合器组件6、制动器组件10均断开。发动机1工作,将动力顺次传递至第一齿轮组件5的第三传动端、第二传动端、第一传动端、第一电机3,第一电机3将获取的机械能转化为电能储存在电池11中。电池11为第二电机4供电,第二电机4将动力顺次传递至行星齿轮系7的第五传动端、第六传动端、第二齿轮组件8、车轮C,即通过发动机1、第一电机3、电池11同时为第二电机4供电,并通过第二电机4驱动车轮C转动。
能量回收模式控制包括:单电机回收模式控制、双电机回收模式控制。
在单电机回收模式控制中,发动机1不工作,离合器2和制动器9断开,离合器组件6和制动器组件10接合。车轮C转动,并将动力顺次传递至第二齿轮组件8、行星齿轮系7的第六传动端、第四传动端、离合器组件6、第一齿轮组件5的第二传动端、第一传动端、第一电机3,第一电机3将获取的车轮C的机械能转化电能,并储存在电池11中。
或者,发动机1不工作,离合器2、离合器组件6、制动器组件10均断开,制动器9接合。车轮C转动,并将动力顺次传递至第二齿轮组件8、行星齿轮系7的第六传动端,由于制动器9接合,所以动力可由第六传动端传递至第五传动端、第二电机4,即第二电机4将获取的车轮C的机械能转化为电能,并储存在电池11中。
在双电机回收模式控制中,如附图7所示,发动机1不工作,离合器2断开,离合器组件6、制动器组件10、制动器9均接合。车轮C转动,并将动力传递至第二齿轮组件8、行星齿轮系7的第六传动端,由于制动器9和制动器组件10均接合,所以传递至第六传动端的动力解耦,一部分动力顺次传递至第五传动端、第二电机4,第二电机4将获取的机械能转化为电能,并储存在电池11中。剩余动力顺次传递至第四传动端、离合器组件6、第二传动端、第一传动端、第一电机3,第一电机3将获取的机械能转化为电能,并储存在电池11中。即车轮C为第一电机3和第二电机4提供机械能,第一电机3和第二电机4将获取的机械能转化为电能,并储存在电池11中。
本发明实施例提供的混合动力驱动系统,能够在汽车驱动中实现纯电动模式、纯发动机模式、混合驱动模式、增程模式、能量回收模式等多种模式,方便实现发动机1与第一电机3、第二电机4之间的动力耦合与解耦,以高效利用发动机1和电池11,降低能耗。在上述多种模式中,通过行星齿轮系7、第一齿轮组件5、第二齿轮组件8的配合作用,便于实现多速比。本发明实施例提供的混合动力驱动系统还具有结构简单的特点,可规模化推广应用。
在本发明实施例中,第一齿轮组件5可以设置为多种形式,在基于结构紧凑,节省成本的前提下,如附图1所示,第一齿轮组件5包括顺次啮合的第一齿轮501、第二齿轮502、第三齿轮503;第一齿轮501、第二齿轮502、第三齿轮503分别作为第一传动端、第二传动端、第三传动端。
第一电机3的动力可以顺次传递至第一齿轮501、第二齿轮502、离合器组件6,发动机1的动力可以顺次传递至离合器2、第三齿轮503、第二齿轮502、离合器组件6。动力可沿相反方向传递,其传输路径相同,在此不再赘述。
需要说明的是,离合器组件6包括:筒体、设置在筒体内的至少一个子离合器601,筒体与第二齿轮502的轮面固定连接,子离合器601与行星齿轮系7的第四传动端传动联接。
行星齿轮系7可以设置为多种形式,为了便于实现多个档位或者多扭矩分配,如附图1所示,行星齿轮系7包括:齿圈701、至少两组行星排;每组行星排均包括:太阳轮、多个行星轮、行星轮架;在每组行星排中,每个行星轮同时与太阳轮的外圆齿、以及齿圈701的内圆齿啮合,且多个行星轮可转动地设置在行星轮架上;距离第二电机4最近的一组行星排中的行星轮架作为第五传动端,剩余每组行星排中的太阳轮均作为第四传动端,齿圈701作为第六传动端;制动器9通过传动轴与距离第二电机4最近的一组行星排中的太阳轮传动联接;离合器组件6包括至少一个子离合器601,一个子离合器601通过传动轴与一个第四传动端传动联接;制动器组件10包括至少一个子制动器1001,每个子制动器1001对应用于制动剩余每组行星排中的一个行星轮架。
需要说明的是,每组行星排中的太阳轮的直径不同,以便于通过控制离合器组件6和制动器组件10中对应的子离合器601和子制动器1001,实现多个不同速比。
行星齿轮系7中的行星排可以有两组、三组、……、多组,在基于容易设置,降低生产成本,且可实现多档位的前提下,如附图1所示,行星齿轮系7中的行星排的数目为两组;离合器组件6包括一个子离合器601,制动器组件10包括一个子制动器1001。
为了便于描述,将远离第二电机4的一组行星排称为第一行星排,另一组行星排称为第二行星排。则第一行星排包括:第一太阳轮702、多个第一行星轮703、第一行星轮架704,第二行星排包括:第二太阳轮705、多个第二行星轮706、第二行星轮架707。
根据行星齿轮系7的动力传输原理,行星齿轮系7需将太阳轮、齿圈和行星轮架三个元件中任一个加以固定,或者三者同时转动,才能实现动力传递。因此,通过设置制动器9,可以使第二行星排中的第二太阳轮705固定,以便于实现第二行星轮架707、第二行星轮706、与齿圈701之间的动力传递。通过设置制动器组件10,并且使子制动器1001接合,可以使第一行星轮架704固定,以便于实现第一太阳轮702与多个第一行星轮703之间的动力传递。
第二齿轮组件8为齿圈701与车轮C之间动力传递的桥梁,在基于结构简单,节省成本的前提下,如附图1所示,第二齿轮组件8包括:第四齿轮801;第四齿轮801与齿圈701的外圆齿啮合,且通过传动轴与车轮C传动联接。
为了便于电池11向第一电机3和第二电机4供交流电,使第一电机3和第二电机4正常工作,如附图1所示,本发明实施例提供的混合动力驱动系统还包括:逆变器12;逆变器12的一端通过电缆与电池11电连接,另一端与并联的第一电机3和第二电机4电连接。
需要说明的是,逆变器12的一端通过电缆与电池11电连接,另一端同时与并联的第一电机3和第二电机4电连接。
设置逆变器12还便于将第一电机3和第二电机4提供的交流电转变为直流电储存在电池11中。
第二方面,本发明实施例还提供了一种控制汽车驱动的方法,该方法应用于上述系统,该方法包括:纯电动模式控制、纯发动机模式控制、混合驱动模式控制、增程模式控制、能量回收模式控制。
通过上述系统在汽车驱动进行控制,可以实现纯电动模式、纯发动机模式、混合驱动模式、增程模式、能量回收模式五种模式,通过上述多种模式的配合作用,方便实现发动机1与第一电机3、第二电机4之间的动力耦合与解耦,以高效利用发动机1和电池11,降低能耗,且可实现多速比,可规模化推广应用。
为了便于清楚地描述本发明实施例提供的混合动力驱动系统在汽车驱动中的控制模式,以行星齿轮系7具有两组行星排为例,对该系统在汽车驱动中的应用给予详细描述:
具体地,纯电动模式控制即仅使用第一电机3和/或第二电机4驱动车轮C转动,纯电动模式控制包括:单电机模式控制、双电机模式控制。
在单电机模式控制中,发动机1不工作,离合器2和制动器9断开,离合器组件6和制动器组件10接合,电池11为第一电机3供电,通过第一电机3驱动车轮C转动。
具体地,离合器组件6和制动器组件10接合,即离合器组件6中的子离合器601和制动器组件10中的子制动器1001接合。电池11通过逆变器12为第一电机3提供电能,第一电机3将动力顺次传递至第一齿轮501、第二齿轮502、子离合器601、第一太阳轮702,由于子制动器1001接合,第一行星轮架704被制动,所以动力可由第一太阳轮702传递至多个第一行星轮703、齿圈701、第四齿轮801、车轮C,即通过第一电机3驱动车轮C转动。
或者,如附图2所示,发动机1不工作,离合器2、离合器组件6、制动器组件10均断开,制动器9接合,电池11为第二电机4供电,通过第二电机4驱动车轮C转动。
具体地,电池11通过逆变器12为第二电机4供电,第二电机4将动力顺次传递至第二行星轮架707,由于制动器9接合,将第二太阳轮705制动,第二行星轮架707可将动力传递至多个第二行星轮706、齿圈701、第四齿轮801、车轮C,即通过第二电机4驱动车轮C转动。
上述单电机模式可应用于驱动力较小,且燃油耗尽时的车辆行驶。
在双电机模式控制中,如附图3所示,发动机1不工作,离合器2断开,离合器组件6、制动器组件10、制动器9均接合,电池11为第一电机3和第二电机4供电,通过第一电机3和第二电机4共同驱动车轮C转动。
具体地,电池11通过逆变器12为第一电机3和第二电机4供电,第一电机3将动力顺次传递至第一齿轮501、第二齿轮502、子离合器601、第一太阳轮702、多个第一行星轮703、齿圈701。第二电机4将动力顺次传递至第二行星轮架707、多个第二行星轮706、齿圈701,即第一电机3和第二电机4传递至齿圈701的动力耦合,然后传递至第四齿轮801、车轮C,即通过第一电机3和第二电机4共同驱动车轮C转动。
上述双电机模式可应用于驱动力较大,且燃油耗尽时的车辆行驶。
纯发动机模式即仅让发动机1作为动力源,在纯发动机模式控制中,发动机1工作,电池11不为第一电机3和第二电机4提供电能,离合器2、离合器组件6、制动器组件10均接合,制动器9断开,通过发动机1驱动车轮C转动。
具体地,发动机1将动力顺次传递至离合器2、第三齿轮503、第二齿轮502、子离合器601、第一太阳轮702,由于制动器组件10中的子制动器1001接合,所以第一行星轮架704被制动,第一太阳轮702可将动力传递至多个第一行星轮703、齿圈701、第四齿轮801、车轮C,即通过发动机1驱动车轮C转动。
该模式可在电池11电量不足时应用。
混合驱动模式即通过发动机1、第一电机3和/或第二电机4共同驱动车轮C转动。
混合驱动模式控制包括:单电机混合驱动模式控制、双电机混合驱动模式控制。
在单电机混合驱动模式控制中,如附图4所示,发动机1工作,离合器2、离合器组件6、制动器组件10均接合,制动器9断开,电池11为第一电机3供电,通过第一电机3和发动机1共同驱动车轮C转动。
具体地,第一电机3将动力顺次传递至第一齿轮501、第二齿轮502。与此同时,发动机1将动力顺次传递至离合器2、第三齿轮503、第二齿轮502,与第一电机3传递至第二齿轮502的动力耦合,然后该耦合动力顺次传递至子离合器601、第一太阳轮702,由于制动器组件10中的子制动器1001接合,所以第一行星轮架704被制动,第一太阳轮702能够将动力传递至多个第一行星轮703、齿圈701、第四齿轮801、车轮C,即通过第一电机3和发动机1共同驱动车轮C转动。
或者,发动机1工作,离合器2、制动器9、离合器组件6、制动器组件10均接合,电池11为第二电机4供电,通过第二电机4和发动机1共同驱动车轮C转动。
具体地,发动机1将动力顺次传递至离合器2、第三齿轮503、第二齿轮502、子离合器601、第一太阳轮702,由于制动器组件10中的子制动器1001接合,所以第一行星轮架704被制动,第一太阳轮702可将动力传递至多个第一行星轮703、齿圈701。第二电机4将动力传递至第二行星轮架707,由于制动器9制动,第二行星轮架707可将动力传递至多个第一行星轮703、齿圈701,即第二电机4传递至齿圈701的动力与发动机1传递至齿圈701的动力耦合,然后该耦合动力传递至第四齿轮801、车轮C,即通过第二电机4和发动机1共同驱动车轮C转动。
在双电机混合驱动模式控制中,如附图5所示,发动机1工作,离合器2、离合器组件6、制动器组件10、制动器9均接合,电池11为第一电机3和第二电机4供电,通过第一电机3、第二电机4、发动机1共同驱动车轮C转动。
具体地,发动机1将动力顺次传递至离合器2、第三齿轮503、第二齿轮502,第一电机3将动力顺次传递至第一齿轮501、第二齿轮502,与发动机1传递至第二齿轮502的动力耦合,然后该耦合动力传递至子离合器601、第一太阳轮702,由于制动器组件10中的子制动器1001制动,所以动力可由第一太阳轮702传递至多个第一行星轮703、齿圈701。第二电机4将动力顺次传递至第二行星轮架707,由于制动器9接合,第二太阳轮705制动,第二行星轮架707可将动力传递至多个第二行星轮706、齿圈701,以与发动机1和第一电机3传递至齿圈701的动力耦合,耦合后的动力由齿圈701传递至第四齿轮801、车轮C,即通过发动机1、第一电机3、第二电机4共同驱动车轮C转动。
第一电机3、第二电机4、发动机1三者共同驱动车轮C转动时,三者的动力均在齿圈701处耦合,相当于三者之间以并联的方式驱动。在驱动过程中,发动机1、第一电机3与第二电机4在行星齿轮系7杠杆作用下,可以保持齿圈701转速不变或者小范围变动,第二电机4的转速可在一定范围内调整,以优化发动机1的利用率,节省燃油。
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,再通过电能驱动汽车车轮C转动,提高化石燃料的使用效率。
在增程模式控制中,如附图6所示,离合器2、制动器9均接合,离合器组件6、制动器组件10均断开,通过发动机1、第一电机3、电池11同时为第二电机4供电,并通过第二电机4驱动车轮C转动。
具体地,发动机1将动力顺次传递至离合器2、第三齿轮503、第二齿轮502,由于离合器组件6中的子离合器601断开,动力仅由第二齿轮502传递至第一齿轮501、第一电机3,第一电机3开启发电模式,将机械能转化为电能并通过逆变器12存储在电池11中。电池11通过逆变器12为第二电机4供电,第二电机4将动力顺次传递至第二行星轮架707,由于制动器9接合,第二太阳轮705制动,第二行星轮架707可将动力传递至多个第二行星轮706、齿圈701、第四齿轮801、车轮C,即通过发动机1、第一电机3、电池11同时为第二电机4供电,并通过第二电机4驱动车轮C转动。
能量回收模式控制包括:单电机回收模式控制、双电机回收模式控制,即通过一个电机或者两个电机对滑行、制动等能量进行回收。
在单电机回收模式控制中,发动机1不工作,离合器2和制动器9断开,离合器组件6和制动器组件10接合,车轮C为第一电机3提供机械能,第一电机3将机械能转化为电能,并储存在电池11中。
具体地,车轮C将动力顺次传递至第四齿轮801、齿圈701,由于制动器9断开,离合器组件6中的子离合器601和制动器组件10中的子制动器1001接合,所以动力可以由齿圈701传递至多个第一行星轮703、第一太阳轮702、子离合器601、第二齿轮502、第一齿轮501、第一电机3,第一电机3将获取的机械能转化为电能,并储存在电池11中。
或者,发动机1不工作,离合器2、离合器组件6、制动器组件10均断开,制动器9接合,车轮C为第二电机4提供机械能,第二电机4将机械能转化为电能,并储存在电池11中。
具体地,车轮C将动力顺次传递至第四齿轮801、齿圈701,由于制动器9接合,第二太阳轮705被制动,所以动力可由齿圈701传递至多个第二行星轮706、第二行星轮架707、第二电机4,第二电机4将获取的机械能转化为电能,并储存在电池11中。
在双电机回收模式控制中,如附图7所示,发动机1不工作,离合器2断开,离合器组件6、制动器组件10、制动器9均接合,车轮C为第一电机3和第二电机4提供机械能,第一电机3和第二电机4将获取的机械能转化为电能,并储存在电池11中。
具体地,车轮C将动力顺次传递至第四齿轮801、齿圈701,由于制动器9接合,第二太阳轮705被制动,所以一部分动力可由齿圈701传递至多个第二行星轮706、第二行星轮架707、第二电机4,第二电机4将获取的机械能转化为电能,并储存在电池11中。剩余部分动力可以由齿圈701传递至多个第一行星轮703、第一太阳轮702、子离合器601、第二齿轮502、第一齿轮501、第一电机3,第一电机3将获取的机械能转化为电能,并储存在电池11中。
车辆运行时因为惯性作用会具有动能,在滑行或者制动时,当需要制动扭矩较小时,可以使第一电机3或者第二电机4单独开启发电模式,当需要制动扭矩较大时,通过第一电机3和第二电机4共同回收机械能并发电。
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 (10)

1.一种混合动力驱动系统,包括:发动机(1)、离合器(2);
其特征在于,所述系统还包括:通过电缆并联连接的第一电机(3)和第二电机(4),以及第一齿轮组件(5)、离合器组件(6)、行星齿轮系(7)、第二齿轮组件(8)、制动器(9)、制动器组件(10)、可充放电的电池(11);
所述第一齿轮组件(5)包括:第一传动端、第二传动端、第三传动端,所述第一传动端通过传动轴与所述第一电机(3)传动联接,所述第二传动端与所述离合器组件(6)传动联接,所述第三传动端通过传动轴顺次与所述离合器(2)、所述发动机(1)传动联接;
所述行星齿轮系(7)包括:第四传动端、第五传动端、第六传动端,所述第四传动端与所述离合器组件(6)传动联接,所述第五传动端通过传动轴与所述第二电机(4)传动联接,所述第六传动端顺次与所述第二齿轮组件(8)、车轮(C)传动联接;
所述制动器(9)接合或者断开,使所述第五传动端与所述第六传动端之间的动力传输路径连通或者断开;
所述制动器组件(10)接合或者断开,使所述第四传动端与所述第六传动端之间的动力传输路径连通或者断开;
所述电池(11)为所述第一电机(3)和所述第二电机(4)提供电能;
所述第一齿轮组件(5)包括顺次啮合的第一齿轮(501)、第二齿轮(502)、第三齿轮(503);所述第一齿轮(501)、所述第二齿轮(502)、所述第三齿轮(503)分别作为所述第一传动端、所述第二传动端、所述第三传动端;
所述行星齿轮系(7)包括:齿圈(701)、至少两组行星排;
每组所述行星排均包括:太阳轮、多个行星轮、行星轮架,在每组所述行星排中,每个行星轮同时与所述太阳轮的外圆齿、以及所述齿圈(701)的内圆齿啮合,且所述多个行星轮可转动地设置在所述行星轮架上;
距离所述第二电机(4)最近的一组行星排中的行星轮架作为所述第五传动端,剩余每组行星排中的太阳轮均作为所述第四传动端,所述齿圈(701)作为所述第六传动端;
所述制动器(9)通过传动轴与距离所述第二电机(4)最近的一组行星排中的太阳轮传动联接;
所述离合器组件(6)包括至少一个子离合器(601),一个所述子离合器(601)通过传动轴与一个所述第四传动端传动联接;
所述制动器组件(10)包括至少一个子制动器(1001),每个所述子制动器(1001)对应用于制动所述剩余每组行星排中的一个行星轮架。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述行星齿轮系(7)中的行星排的数目为两组;
所述离合器组件(6)包括一个子离合器(601),所述制动器组件(10)包括一个子制动器(1001)。
3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述第二齿轮组件(8)包括:第四齿轮(801);
所述第四齿轮(801)与所述齿圈(701)的外圆齿啮合,且通过传动轴与所述车轮(C)传动联接。
4.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述系统还包括:逆变器(12);
所述逆变器(12)的一端通过电缆与所述电池(11)电连接,另一端与并联的所述第一电机(3)和所述第二电机(4)电连接。
5.一种控制汽车驱动的方法,其特征在于,所述方法应用于权利要求1-4任一项所述的系统,所述方法包括:纯电动模式控制、纯发动机模式控制、混合驱动模式控制、增程模式控制、能量回收模式控制。
6.根据权利要求5所述的控制方法,其特征在于,所述纯电动模式控制包括:单电机模式控制和双电机模式控制;
在所述单电机模式控制中,发动机(1)不工作,离合器(2)和制动器(9)断开,离合器组件(6)和制动器组件(10)接合,电池(11)为第一电机(3)供电,通过所述第一电机(3)驱动车轮(C)转动;
或者,所述发动机(1)不工作,所述离合器(2)、所述离合器组件(6)、所述制动器组件(10)均断开,所述制动器(9)接合,所述电池(11)为第二电机(4)供电,通过所述第二电机(4)驱动所述车轮(C)转动;
在所述双电机模式控制中,所述发动机(1)不工作,所述离合器(2)断开,所述离合器组件(6)、所述制动器组件(10)、所述制动器(9)均接合,所述电池(11)为所述第一电机(3)和所述第二电机(4)供电,通过所述第一电机(3)和所述第二电机(4)共同驱动所述车轮(C)转动。
7.根据权利要求5所述的控制方法,其特征在于,在所述纯发动机模式控制中,发动机(1)工作,电池(11)不为第一电机(3)和第二电机(4)提供电能,离合器(2)、离合器组件(6)、制动器组件(10)均接合,制动器(9)断开,通过发动机(1)驱动车轮(C)转动。
8.根据权利要求5所述的控制方法,其特征在于,所述混合驱动模式控制包括:单电机混合驱动模式控制、双电机混合驱动模式控制;
在所述单电机混合驱动模式控制中,发动机(1)工作,离合器(2)、离合器组件(6)、制动器组件(10)均接合,制动器(9)断开,电池(11)为第一电机(3)供电,通过所述第一电机(3)和所述发动机(1)共同驱动车轮(C)转动;
或者,所述发动机(1)工作,所述离合器(2)、所述制动器(9)、所述离合器组件(6)、所述制动器组件(10)均接合,所述电池(11)为第二电机(4)供电,通过所述第二电机(4)和所述发动机(1)共同驱动所述车轮(C)转动;
在所述双电机混合驱动模式控制中,所述发动机(1)工作,所述离合器(2)、所述离合器组件(6)、所述制动器组件(10)、所述制动器(9)均接合,所述电池(11)为所述第一电机(3)和所述第二电机(4)供电,通过所述第一电机(3)、所述第二电机(4)、所述发动机(1)共同驱动所述车轮(C)转动。
9.根据权利要求5所述的控制方法,其特征在于,在所述增程模式控制中,离合器(2)、制动器(9)均接合,离合器组件(6)、制动器组件(10)均断开,通过发动机(1)、第一电机(3)、电池(11)同时为第二电机(4)供电,并通过所述第二电机(4)驱动车轮(C)转动。
10.根据权利要求5所述的控制方法,其特征在于,所述能量回收模式控制包括:单电机回收模式控制、双电机回收模式控制;
在所述单电机回收模式控制中,发动机(1)不工作,离合器(2)和制动器(9)断开,离合器组件(6)和制动器组件(10)接合,车轮(C)为第一电机(3)提供机械能,所述第一电机(3)将所述机械能转化为电能,并储存在电池(11)中;
或者,所述发动机(1)不工作,所述离合器(2)、所述离合器组件(6)、所述制动器组件(10)均断开,所述制动器(9)接合,所述车轮(C)为第二电机(4)提供机械能,所述第二电机(4)将所述机械能转化为电能,并储存在所述电池(11)中;
在所述双电机回收模式控制中,所述发动机(1)不工作,所述离合器(2)断开,所述离合器组件(6)、所述制动器组件(10)、所述制动器(9)均接合,所述车轮(C)为所述第一电机(3)和所述第二电机(4)提供机械能,所述第一电机(3)和所述第二电机(4)将获取的机械能转化为电能,并储存在所述电池(11)中。
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