CN109624687B - 一种基于无级变速器的单电机混合动力系统 - Google Patents

一种基于无级变速器的单电机混合动力系统 Download PDF

Info

Publication number
CN109624687B
CN109624687B CN201910087356.6A CN201910087356A CN109624687B CN 109624687 B CN109624687 B CN 109624687B CN 201910087356 A CN201910087356 A CN 201910087356A CN 109624687 B CN109624687 B CN 109624687B
Authority
CN
China
Prior art keywords
power
clutch
motor
gear
planetary gear
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910087356.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109624687A (zh
Inventor
彭航
胡建军
秦大同
刘俊龙
赵伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chongqing University
Original Assignee
Chongqing University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chongqing University filed Critical Chongqing University
Priority to CN201910087356.6A priority Critical patent/CN109624687B/zh
Publication of CN109624687A publication Critical patent/CN109624687A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109624687B publication Critical patent/CN109624687B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/24—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the combustion engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/26—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/36—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the transmission gearings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
    • B60K6/54—Transmission for changing ratio
    • B60K6/543—Transmission for changing ratio the transmission being a continuously variable transmission
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/84—Data processing systems or methods, management, administration

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)
  • Structure Of Transmissions (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

本发明属于新能源汽车动力总成部件技术领域，涉及一种基于无级变速器的单电机混合动力系统，包括发动机、无级变速装置、行星齿轮装置以及电动机；所述无级变速装置包括主动带轮组、金属带和从动带轮组；所述无级变速装置与所述行星齿轮装置通过第一离合器和制动器相连；所述行星齿轮装置包括齿圈、行星轮、行星架、和太阳轮；本发明中的混合动力系统具有三种转矩耦合式的工作模式，可提高不同行驶工况下的燃油经济性和行驶动力性；具有两种纯电动模式，可分别提高电动机在低速和高速工况下的工作效率，从而可采用尺寸更小的电动机；具有一种功率回流式工作模式，与P2并联式混合动力汽车相比，传动比范围更大，行驶工况的适用范围更广。

Description

一种基于无级变速器的单电机混合动力系统
技术领域
本发明新能源汽车动力总成部件技术领域，涉及一种基于无级变速器的单电机混合动力系统。
背景技术
混合动力汽车利用电动机改善系统的能量利用效率，兼有传统内燃机汽车和纯电动汽车的优点，成为了新能源汽车领域的一个重要发展方向。目前，已实现产业化和商业化的混合动力汽车，除部分汽车制造商采用由多行星齿轮装置组成的双电机功率分流式混合动力系统外，大量汽车制造商采用搭载自动变速器的单电机并联式混合动力系统，该类型的混合动力系统具有控制简单和生产继承性好等特点。自动变速器中的无级变速器能够连续改变传动比，使动力源长时间运行在高效区。现有技术中的驱动装置虽然可以实现电机的小型化，但考虑到无级变速器的传动效率和转矩传递能力，对燃油经济性和动力性的改善不理想
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于无级变速器的单电机混合动力系统，该系统具有多种工作模式，可改善不同行驶工况下的系统工作效率和提高系统转矩输出能力，可解决驱动电机峰值功率过高和中高速工况下工作效率较低等问题。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于无级变速器的单电机混合动力系统，包括依次相连的发动机、无级变速装置、行星齿轮装置以及电动机；所述无级变速装置包括与发动机固定连接的主动带轮组以及与所述主动带轮组相连的从动带轮组；所述无级变速装置与所述行星齿轮装置通过第一离合器和制动器相连；所述行星齿轮装置包括齿圈、行星轮、行星架、和太阳轮；所述主动带轮组通过第一离合器与行星架相连，所述行星架与制动器相连；所述电动机与所述太阳轮固定连接，所述齿圈活套在行星架的轴上，所述行星轮与所述齿圈啮合。
可选地，所述主动带轮组通过金属带与所述从动带轮组相连。
可选地，还包括用于安装发动机、无级变速装置、行星齿轮装置以及电动机的箱体，所述行星架通过制动器与箱体相连。
可选地，所述无级变速装置及行星齿轮装置之间还设有定速比传动装置，所述定速比传动装置包括输入齿轮和输出齿轮，所述输入齿轮与所述齿圈固定连接并套设在所述行星架的轴上；所述从动带轮组通过第三离合器与输出齿轮连接。
可选地，所述输入齿轮与所述齿圈固定连接，所述齿圈通过所述第二离合器与所述行星架相连。
可选地，所述输入齿轮和输出齿轮之间还设有中间齿轮，所述中间齿轮分别与所述输入齿轮和所述输出齿轮啮合。
可选地，所述无级变速装置与定速比传动装置平行设置。
可选地，还包括与第三离合器与输出齿轮相连的主减速器及差速器总成。
一种基于无级变速器的单电机混合动力系统的工作模式，其特征在于，该基于无级变速器的单电机混合动力系统包括经第一离合器相连的无级变速装置及行星齿轮装置；经第二离合器相连的行星齿轮装置以及定速比传动装置；经第三离合器相连的无级变速装置以及定速比传动装置；与第三离合器与定速比传动装置相连的主减速器及差速器总成；与无级变速装置相连的发动机；与行星齿轮装置相连的电动机；以及设置在第一离合器与定速比传动装置之间的制动器；其中，第一离合器、第二离合器、第三离合器以及制动器为执行元件；
执行元件中只有第三离合器工作时，为发动机单独驱动工作模式，发动机功率经过无级变速装置和主减速器及差速器总成，提供驱动功率；
执行元件中只有第二离合器工作时，为适用于高速的纯电动工作模式，行星齿轮装置一体旋转，电动机功率经过定速比传动装置和主减速器及差速器总成，提供驱动和再生制动功率；
执行元件中只有制动器工作时，为适用于低速的纯电动工作模式，电动机功率经过行星齿轮装置、定速比传动装置和主减速器及差速器总成，提供驱动和再生制动功率；
执行元件中第二离合器与第三离合器工作时，为适用于高速的转矩耦合式工作模式，发动机功率经过无级变速装置传递到定速比传动装置；电动机功率传递到定速比传动装置，实现转矩耦合后经过主减速器及差速器总成提供驱动功率；
执行元件中第一离合器与第二离合器工作时，为适用于中速的转矩耦合式工作模式，发动机与电动机实现转矩耦合后，输出功率经过定速比传动装置传递到主减速器及差速器总成，提供驱动功率；
执行元件中第三离合器与制动器工作时，为适用于低速的转矩耦合式工作模式，发动机功率经过无级变速装置传递到定速比传动装置，电动机功率经过行星齿轮装置传递到定速比传动装置，实现转矩耦合后经过主减速器及差速器总成，提供驱动功率；
执行元件中只有第一离合器工作时，发动机与行星齿轮装置连接；电动机与行星齿轮装置连接，发动机和电动机在行星齿轮装置处实现转速耦合后，输出功率经过定速比传动装置传递到主减速器及差速器总成，提供驱动功率。
可选地，执行元件中第一离合器与第三离合器工作时，为功率回流式工作模式，包括两种工况；
工况一：定速比传动装置的一部分功率经过主减速器及差速器总成提供驱动功率，其余功率经过无级变速装置与发动机功率耦合后传递到行星齿轮装置；与电动机功率耦合后，经过行星齿轮装置传递到定速比传动装置；
工况二：定速比传动装置处的一部分功率经过主减速器及差速器总成提供驱动功率，其余部分功率经过定速比传动装置与电动机功率耦合后传递到行星齿轮装置，与发动机功率耦合后，经过无级变速装置传递到定速比传动装置；
其中，工况一的需求转矩小于工况二的需求转矩。
本发明的有益效果在于：
本发明中的混合动力系统具有三种转矩耦合式的工作模式，可提高不同行驶工况下的燃油经济性和行驶动力性；具有两种纯电动模式，可分别提高电动机在低速和高速工况下的工作效率，从而可采用尺寸更小的电动机；具有一种功率回流式工作模式，与P2并联式混合动力汽车相比，传动比范围更大，行驶工况的适用范围更广。发动机与电动机布置于传动系统两端，减少热源发动机对电动机性能的影响，同时改善电动机的散热情况。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明所述的一种基于无级变速器的单电机混合动力系统；
图2为发动机单独驱动工作模式ENG的功率流路径示意图；
图3为适用于高速的纯电动工作模式EV_H的功率流路径示意图；
图4为适用于低速的纯电动工作模式EV_L的功率流路径示意图；
图5为适用于高速的转矩耦合式工作模式TC_H的功率流路径示意图；
图6为适用于中速的转矩耦合式工作模式TC_M的功率流路径示意图；
图7为适用于低速的转矩耦合式工作模式TC_L的功率流路径示意图；
图8为转速耦合式驱动工作模式SC的功率流路径示意图；
图9为功率回流式工作模式PR的能量流动示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参阅图1-图9，附图中的元件标号分别表示：发动机1、无级变速装置2、主动带轮组21、金属带22、从动带轮组23、第一离合器3、制动器4、定速比传动装置5、输入齿轮51、中间齿轮52、输出齿轮53、行星齿轮装置6、齿圈61、行星轮62、行星架63、太阳轮64、第二离合器7、电动机8、第三离合器9、主减速器及差速器总成10。
本发明提供了一种基于无级变速器的单电机混合动力系统，包括发动机1、电动机8、无级变速装置2，包括主动带轮组21、金属带22和从动带轮组23；第一离合器3、制动器4、定速比传动装置5，包括输入齿轮51、中间齿轮52和输出齿轮53；行星齿轮装置6，包括齿圈61、行星轮62、行星架63和太阳轮64；第二离合器7、第三离合器9、主减速器及差速器总成10，发动机1与主动带轮组21固定连接，主动带轮组21经第一离合器3与行星架63连接，行星架63经制动器4与箱体连接，从动带轮组23经第三离合器9与输出齿轮53连接，电动机8与太阳轮64固定连接，输入齿轮51与齿圈61固定连接并活套在行星架63的轴上。
本发明中的混合动力系统主要利用无级变速装置2、行星齿轮装置6和定速比传动装置5对发动机1和电动机8的功率进行耦合和传递。混合动力系统中的无级变速装置2不仅限于金属带22式无级变速装置2，可采用其他形式的无级变速装置2。在定速比传动装置5中，输入齿轮51和输出齿轮53之间设有中间齿轮52，中间齿轮52分别与输入齿轮51和输出齿轮53啮合。发动机1和电动机8的单独工作或者耦合工作时，其输出功率可经过或不经过无级变速装置2进行传递；无级变速装置2与定速比传动装置5平行设置。
本发明的一种基于无级变速器的单电机混合动力系统共有八种工作模式，可实现发动机1和电动机8的不同的驱动形式和功率耦合形式，各工作模式下的执行机构的工作状态如表1所示，其中，C1代表第一离合器3，C2代表第二离合器7，C3代表第三离合器9，B代表制动器4。
Figure GDA0003210445940000061
Figure GDA0003210445940000071
表1各工作模式下的执行机构工作状态
ENG模式，即仅用于驱动工况的发动机1单独工作模式，此时第三离合器9接合，从动带轮组23与输出齿轮53相连。在该工作模式下，电动机8不工作，发动机1功率经过无级变速装置2和主减速器及差速器总成10，为整车提供驱动功率，系统功率流路径如图2所示。ENG模式利用无级变速装置2调节发动机1工作点，以满足不同的行驶工况需求。
EV_H模式，即适用于高速的纯电动工作模式，此时第二离合器7接合，行星齿轮装置6一体旋转，电动机8的输出转速和转矩等于输入齿轮51的输出转速和转矩。电动机8功率经过定速比传动装置5和主减速器及差速器总成10，为整车提供驱动和再生制动功率，驱动工况下的系统功率流路径如图3所示。EV_H模式的工作范围受电动机8性能影响较大，可适用于低中高速的驱动和制动工况。与其余工作模式相比，在中高速小扭矩的行驶工况下具有相对较高工作效率。
EV_L模式，即适用于低速的纯电动工作模式，此时制动器4接合，行星齿轮装置6的行星架63与箱体相连。电动机8功率经过太阳轮64、行星轮62、齿圈61、定速比传动装置5和主减速器及差速器总成10，为整车提供驱动和再生制动功率，驱动工况下的系统功率流路径如图4所示。EV_L模式主要适用于低速的驱动和制动工况，与其余工作模式相比，在低速小扭矩的驱动工况和低速大扭矩的制动工况下具有相对较高工作效率。
TC_H模式，即适用于高速的转矩耦合式工作模式，此时第二离合器7和第三离合器9接合，从动带轮组23与输出齿轮53相连，行星齿轮装置6一体旋转。在该工作模式下，发动机1功率经过无级变速装置2的传递到输出齿轮53，电动机8功率经过输入齿轮51和中间齿轮52传递到输出齿轮53，实现转矩耦合后经过主减速器及差速器总成10为整车提供驱动功率，系统的功率流路径如图5所示。TC_H模式的行驶工况范围较广，可提高汽车在不同车速下的加速能力能量利用效率，与其余工作模式相比，在中高速小扭矩的驱动工况下具有较高的工作效率。该工作模式下的系统动力学方程为：
ne/iCVT＝ndi0
-nm/iFG＝ndi0
TeiCVTηCVT-TmiFG＝Td/i0
其中ne、nm和nd分别为发动机1、电动机8和车轮的转速，Te、Tmm和Td分别为发动机1、电动机8和车轮的转矩，iCVT、iFG和i0分别为无级变速装置2、定速比传动装置5和主减速器的传动比，α为行星齿轮装置6的齿圈61与太阳轮64的齿数比，ηCVT为无级变速装置2的传动效率。
TC_M模式，即适用于中速的转矩耦合式工作模式，此时第一离合器3和第二离合器7接合，发动机1与行星架63连接，电动机8与太阳轮64连接，而行星齿轮装置6则一体旋转。在该工作模式下，发动机1与电动机8实现转矩耦合后，输出功率经过定速比传动装置5传递到主减速器及差速器总成10，为整车提供驱动功率，系统的功率流路径如图6所示。与其余工作模式相比，TC_M模式在中速中小扭矩的驱动工况下具有相对较高的工作效率效率。
TC_L模式，即适用于低速的转矩耦合式工作模式，此时第三离合器9和制动器4接合，从动带轮组23与输出齿轮53相连，行星齿轮装置6的行星架63与箱体相连，电动机8的输出转速和转矩与输入齿轮51的输入转速和转矩成比例关系。在该工作模式下，发动机1功率经过无级变速装置2传递到输出齿轮53，电动机8功率经过太阳轮64、行星轮62、齿圈61、输入齿轮51和中间齿轮52传递到输出齿轮53，实现转矩耦合后经过主减速器及差速器总成10为整车提供驱动功率，系统的功率流路径如图7所示。因此，受限于电动机8的安全工作范围，该工作模式主要适用于中低车速下的驱动和制动工况，且与其余工作模式相比，该工作模式可极大的提高汽车在中低车速大扭矩的驱动工况相对下具有较高的工作效率。该工作模式下的系统动力学方程为：
ne/iCVT＝ndi0
-nm/α/iFG＝ndi0
TeiCVTηCVT-TmαiFG＝Td/i0
SC模式，即仅用于驱动工况的转速耦合式工作模式，此时第一离合器3接合，发动机1与行星齿轮装置6的行星架63连接，电动机8与太阳轮64连接，发动机1和电动机8在行星齿轮装置6处实现转速耦合后，输出功率经过定速比传动装置5传递到主减速器及差速器总成10，为整车提供驱动功率，系统的功率流路径如图8所示。SC模式主要适用于中高车速小扭矩的驱动工况。该工作模式下的系统动力学方程为：
ne(1+α)/α-nm/α＝ndi0iFG
α/(1+α)Te＝Td/i0/iFG
-αTm＝Td/i0/iFG
PR模式，即功率回流式工作模式，此时，第一离合器3和第三离合器9接合，发动机1、主动带轮组21和行星架63互相连接，电动机8与太阳轮64连接。当需求转矩较小时，输出齿轮53处的大部分功率经过主减速器及差速器总成10为整车提供驱动功率，小部分功率经过从动带轮组23和金属带22，在主动带轮组21与发动机1功率耦合后，传递到行星架63，与电动机8功率耦合后，经过齿圈61、输入齿轮51和中间齿轮52传递到输出齿轮53。当需求转矩较大时，输出齿轮53处的大部分功率经过主减速器及差速器总成10为整车提供驱动功率，小部分功率经过中间齿轮52、输入齿轮51和齿圈61，与电动机8功率耦合后，传递到行星架63，在主动带轮组21与发动机1功率耦合后，经过金属带22和从动带轮组23，传递到输出齿轮53，系统的功率流路径如图9所示。该工作模式的传动比范围较大，与ENG模式相比，可适用于范围更广的行驶工况，且在大部分行驶工况下具有更高的系统工作效率。与其余工作模式相比，在超高速制动工况下具有相对较高工作效率。
ne/iCVT＝ndi0
nm/[(1+α)iCVT-αiFG]＝ndi0
TeiCVTηCVT+Tm[(1+α)iCVTηCVT-αiFG]＝Td/i0
转矩耦合式工作模式。在TC_H和TC_L这两种转矩耦合式工作模式下，通过改变无级变速装置2的速比，可使发动机1转速与车速解耦，而与无级变速装置2的从动带轮组23相连的电动机8又可使发动机1转矩与需求转矩解耦，从而可使发动机1在不同工况下都工作于高效率区。同时，发动机1功率与电动机8功率通过不同路径传递，且传递电动机8功率的定速比传动装置5的传动效率较高，因此，所发明的混合动力系统所具有的转矩耦合式工作模式，可提高不同行驶工况下的燃油经济性和行驶动力性。
工作模式切换。根据整车运行状态，需要系统在ENG模式、TC_H模式、TC_L模式和PR模式间实现工作模式的互相切换时，仅需要改变某一离合器的分离或接合，系统的控制难度较低，同时系统对不同功率需求的快速响应能力较强。
行进间启动发动机1。根据整车运行状态，EV_H模式需要切换为ENG模式或TC_H模式时，可先接合第一离合器3，电动机8的部分功率经过主动带轮组21传递给发动机1，从而实现行进间启动发动机1，然后分离第一离合器3，接合第三离合器9，完成工作模式的切换。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种基于无级变速器的单电机混合动力系统，其特征在于：
包括依次相连的发动机、无级变速装置、行星齿轮装置电动机；还包括定速比传动装置、第一离合器、第二离合器、第三离合器、制动器、以及主减速器及差速器总成；
所述无级变速装置包括与发动机固定连接的主动带轮组以及与所述主动带轮组相连的从动带轮组；
所述无级变速装置与所述行星齿轮装置通过第一离合器和制动器相连；
所述行星齿轮装置包括齿圈、行星轮、行星架、和太阳轮；
所述主动带轮组通过第一离合器与行星架相连，所述行星架与制动器相连；
所述电动机与所述太阳轮固定连接，所述齿圈通过第二离合器与所述行星架连接，所述齿圈活套在行星架的轴上，所述行星轮与所述齿圈啮合；
行星齿轮装置与定速比传动装置经第二离合器相连；无级变速装置与定速比传动装置经第三离合器相连；主减速器及差速器总成与第三离合器与定速比传动装置相连；无级变速装置与发动机相连；制动器设置在第一离合器与定速比传动装置之间；所述定速比传动装置设置在所述无级变速装置及行星齿轮装置之间；
其中，第一离合器、第二离合器、第三离合器以及制动器为执行元件；
执行元件中只有第三离合器工作时，为发动机单独驱动工作模式，发动机功率经过无级变速装置和主减速器及差速器总成，提供驱动功率；
执行元件中只有第二离合器工作时，为适用于高速的纯电动工作模式，行星齿轮装置一体旋转，电动机功率经过定速比传动装置和主减速器及差速器总成，提供驱动和再生制动功率；
执行元件中只有制动器工作时，为适用于低速的纯电动工作模式，电动机功率经过行星齿轮装置、定速比传动装置和主减速器及差速器总成，提供驱动和再生制动功率；
执行元件中第二离合器与第三离合器工作时，为适用于高速的转矩耦合式工作模式，发动机功率经过无级变速装置传递到定速比传动装置；电动机功率传递到定速比传动装置，实现转矩耦合后经过主减速器及差速器总成提供驱动功率；
执行元件中第一离合器与第二离合器工作时，为适用于中速的转矩耦合式工作模式，发动机与电动机实现转矩耦合后，输出功率经过定速比传动装置传递到主减速器及差速器总成，提供驱动功率；
执行元件中第三离合器与制动器工作时，为适用于低速的转矩耦合式工作模式，发动机功率经过无级变速装置传递到定速比传动装置，电动机功率经过行星齿轮装置传递到定速比传动装置，实现转矩耦合后经过主减速器及差速器总成，提供驱动功率；
执行元件中只有第一离合器工作时，发动机与行星齿轮装置连接；电动机与行星齿轮装置连接，发动机和电动机在行星齿轮装置处实现转速耦合后，输出功率经过定速比传动装置传递到主减速器及差速器总成，提供驱动功率；
执行元件中第一离合器与第三离合器工作时，为功率回流式工作模式，包括两种工况；
工况一：定速比传动装置的一部分功率经过主减速器及差速器总成提供驱动功率，其余功率经过无级变速装置与发动机功率耦合后传递到行星齿轮装置；与电动机功率耦合后，经过行星齿轮装置传递到定速比传动装置；
工况二：定速比传动装置处的一部分功率经过主减速器及差速器总成提供驱动功率，其余部分功率经过定速比传动装置与电动机功率耦合后传递到行星齿轮装置，与发动机功率耦合后，经过无级变速装置传递到定速比传动装置；
其中，工况一的需求转矩小于工况二的需求转矩。
2.如权利要求1中所述的基于无级变速器的单电机混合动力系统，其特征在于：所述主动带轮组通过金属带与所述从动带轮组相连。
3.如权利要求1中所述的基于无级变速器的单电机混合动力系统，其特征在于：还包括用于安装发动机、无级变速装置、行星齿轮装置以及电动机的箱体，所述行星架通过制动器与箱体相连。
4.如权利要求1中所述的基于无级变速器的单电机混合动力系统，其特征在于：所述定速比传动装置包括输入齿轮和输出齿轮，所述输入齿轮与所述齿圈固定连接并套设在所述行星架的轴上；所述从动带轮组通过第三离合器与输出齿轮连接。
5.如权利要求4中所述的基于无级变速器的单电机混合动力系统，其特征在于：所述输入齿轮与所述齿圈固定连接。
6.如权利要求4中所述的基于无级变速器的单电机混合动力系统，其特征在于：所述输入齿轮和输出齿轮之间还设有中间齿轮，所述中间齿轮分别与所述输入齿轮和所述输出齿轮啮合。
7.如权利要求4中所述的基于无级变速器的单电机混合动力系统，其特征在于：所述无级变速装置与定速比传动装置平行设置。
8.如权利要求4中所述的基于无级变速器的单电机混合动力系统，其特征在于：主减速器及差速器总成经第三离合器与输出齿轮相连。
CN201910087356.6A 2019-01-29 2019-01-29 一种基于无级变速器的单电机混合动力系统 Active CN109624687B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910087356.6A CN109624687B (zh) 2019-01-29 2019-01-29 一种基于无级变速器的单电机混合动力系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910087356.6A CN109624687B (zh) 2019-01-29 2019-01-29 一种基于无级变速器的单电机混合动力系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109624687A CN109624687A (zh) 2019-04-16
CN109624687B true CN109624687B (zh) 2021-10-22

Family

ID=66062682

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910087356.6A Active CN109624687B (zh) 2019-01-29 2019-01-29 一种基于无级变速器的单电机混合动力系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109624687B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111516670B (zh) * 2020-05-08 2020-12-15 南昌工程学院 一种单电机插电式混合动力车辆的能量控制方法
CN112268099A (zh) * 2020-10-22 2021-01-26 张鹏飞 混动车型变速器及其运行方法
CN112377592A (zh) * 2020-11-16 2021-02-19 重庆大学 单级行星齿轮回流式液压机械无级传动系统

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000134718A (ja) * 1998-10-19 2000-05-12 Suzuki Motor Corp ハイブリッド車用駆動装置
CN1945056A (zh) * 2006-10-30 2007-04-11 重庆大学 汽车回流式无级变速传动装置
CN101004211A (zh) * 2007-01-19 2007-07-25 重庆大学 多模式混合动力汽车传动系统
CN104442345A (zh) * 2014-11-11 2015-03-25 奇瑞汽车股份有限公司 混联式混合动力汽车动力总成系统及其功率分配控制方法
CN107379957A (zh) * 2017-06-22 2017-11-24 华南理工大学 一种混合动力系统及其控制方法
CN107627832A (zh) * 2017-09-08 2018-01-26 重庆大学 回流式动力耦合传动系统
CN108340764A (zh) * 2018-02-09 2018-07-31 重庆大学 双行星排式多模混合动力汽车动力总成
CN108382182A (zh) * 2018-02-09 2018-08-10 重庆大学 一种双行星排多模混合动力汽车动力传动系统

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000134718A (ja) * 1998-10-19 2000-05-12 Suzuki Motor Corp ハイブリッド車用駆動装置
CN1945056A (zh) * 2006-10-30 2007-04-11 重庆大学 汽车回流式无级变速传动装置
CN101004211A (zh) * 2007-01-19 2007-07-25 重庆大学 多模式混合动力汽车传动系统
CN104442345A (zh) * 2014-11-11 2015-03-25 奇瑞汽车股份有限公司 混联式混合动力汽车动力总成系统及其功率分配控制方法
CN107379957A (zh) * 2017-06-22 2017-11-24 华南理工大学 一种混合动力系统及其控制方法
CN107627832A (zh) * 2017-09-08 2018-01-26 重庆大学 回流式动力耦合传动系统
CN108340764A (zh) * 2018-02-09 2018-07-31 重庆大学 双行星排式多模混合动力汽车动力总成
CN108382182A (zh) * 2018-02-09 2018-08-10 重庆大学 一种双行星排多模混合动力汽车动力传动系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《机械工程学报》;秦大同;《新型功率分流式混合动力传动系统工作模式分析与参数设计》;20090215;第45卷(第2期);184-191 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109624687A (zh) 2019-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101992679B (zh) 双行星排四轴混合动力传动装置
CN108105358B (zh) 用于前置前驱混合动力车辆的变速器
CN107654591B (zh) 包含双行星齿轮组的多模式功率分流式混合动力变速器
CN111452608B (zh) 一种基于复合行星轮系的混合动力传动和电驱动装置
CN111409472B (zh) 一种双电机电动汽车的多模式耦合驱动系统
CN108116218B (zh) 基于行星轮系的多档位混联驱动系统
CN201506247U (zh) 双行星排四轴混合动力变速器
CN108099578B (zh) 单电机混合动力汽车多模耦合动力传动系统
CN109624687B (zh) 一种基于无级变速器的单电机混合动力系统
CN106976388A (zh) 前驱车双模式混合动力传动装置
CN110962572B (zh) 混合动力驱动系统及车辆
CN107599823A (zh) 差动多模混合动力车辆驱动系统
CN101513829B (zh) 一种混联式混合动力驱动装置
CN110758084B (zh) 一种单电机电动汽车的多模式动力耦合系统
CN113815399A (zh) 一种双两档位双电机混动系统
CN109228842A (zh) 一种混合动力汽车驱动系统
CN109203972B (zh) 一种双电机混合动力系统传动装置
CN108382182A (zh) 一种双行星排多模混合动力汽车动力传动系统
CN201400089Y (zh) 用于混联式混合动力汽车的驱动装置
CN207670178U (zh) 差动多模混合动力车辆驱动系统
CN111016618A (zh) 混合动力驱动系统及混合动力汽车
CN206633803U (zh) 油电混合动力驱动系统
CN108819698B (zh) 单电机混合动力汽车多模耦合动力传动系统
CN109203986B (zh) 一种两档电驱动传动装置
CN108274987B (zh) 双行星排动力耦合驱动系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant