CN109955709A - 一种混合动力系统及用该混合动力系统的车辆 - Google Patents

一种混合动力系统及用该混合动力系统的车辆 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种混合动力系统及用该混合动力系统的车辆，混合动力系统包括发动机，所述发动机传动连接有行星排，所述发动机和行星排之间设有用于启/停发动机的辅助电机，所述行星排传动连接有主驱动电机，所述主驱动电机和行星排之间设有变速箱，所述混合动力系统还包括用于在启/停发动机时锁止行星排的输出端的行星排输出端锁止离合器。在主驱动电机和行星排之间设置变速箱，在行星排与主驱动电机连接段上设置行星排输出端锁止离合器，辅助电机在启/停发动机时，变速器为空挡，行星排输出端锁止离合器锁止行星排的输出端，使辅助电机启/停发动机时的扭矩不会向车辆的后桥传递，避免了车桥对整车的冲击。

Description

一种混合动力系统及用该混合动力系统的车辆
技术领域
本发明涉及一种混合动力系统及用该混合动力系统的车辆。
背景技术
在混合动力车辆领域中，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，因此采用双模式行星排混合动力系统是一个较好的选择。当前双模式行星排混合动力系统主要采用行星结构作为功率分流装置，行星排机构的优势在于：能够实现发动机转速与输出轴转速之间的解耦，使控制系统在任何车速时都可以控制发动机的转速和扭矩，从而实现发动机高效率的工作。如授权公告号为CN104648116B，授权公告日为2017.02.22的中国发明专利公开了一种双模式行星混联系统及其控制系统，该混联系统的发动机的输出轴与行星排机构之间设有扭转减振器，行星排机构与车轮传动连接，行星排机构包括前行星排和后行星排，前行星排传动连接有辅助电机，后行星排传动连接有主驱动电机。但该混联系统没有离合器，辅助电机对发动机智能启/停过程中会施加扭矩，由于齿圈直接连接在输出轴上，输出轴又与车辆后桥相连，电机的输出扭矩会传递到车辆后桥而对整车产生冲击，使车辆震动感明显，这种冲击虽然可以通过系统控制来进行一定程度的优化，但却不能完全避免掉。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混合动力系统，以解决现有技术中的混联系统在辅助电机对发动机智能启/停过程中会将扭矩传递到车辆后桥而对整车产生冲击的问题；本发明的目的还在于提供一种使用该混合动力系统的车辆。
为实现上述目的，本发明混合动力系统的第一种技术方案是：混合动力系统包括发动机，所述发动机传动连接有行星排，所述发动机和行星排之间设有用于启/停发动机的辅助电机，所述行星排传动连接有主驱动电机，所述混合动力系统还包括用于在启/停发动机时锁止行星排的输出端的行星排输出端锁止离合器；所述主驱动电机和行星排之间设有变速箱，或者所述主驱动电机和行星排之间设有用于在启/停发动机时使主驱动电机和行星排传动连接断开的断开离合器。
本发明混合动力系统的第二种技术方案是：在本发明混合动力系统的第一种技术方案的基础上，所述变速箱与行星排的齿圈传动连接，所述锁止离合器用于在启/停发动机时锁止行星排的齿圈。
本发明混合动力系统的第三种技术方案是：在本发明混合动力系统的第一种或第二种技术方案的基础上，所述辅助电机与行星排的太阳轮传动连接，所述混合动力系统还包括用于在发动机直驱时锁止太阳轮的太阳轮锁止离合器。车辆进入发动机直驱模式，避免了辅助电机发电产生的功率循环，降低能量损失。
本发明混合动力系统的第四种技术方案是：在本发明混合动力系统的第一种或第二种技术方案的基础上，所述变速箱为两档位变速箱。
本发明混合动力系统的第五种技术方案是：在本发明混合动力系统的第一种或第二种技术方案的基础上，所述发动机的输出轴与辅助电机的电机轴平行设置。
为实现上述目的，本发明车辆的第一种技术方案是：车辆包括车轮和驱动车轮的混合动力系统，所述混合动力系统包括发动机，所述发动机传动连接有行星排，所述发动机和行星排之间设有用于启/停发动机的辅助电机，所述行星排传动连接有主驱动电机，所述混合动力系统还包括用于在启/停发动机时锁止行星排的输出端的行星排输出端锁止离合器；所述主驱动电机和行星排之间设有变速箱，或者所述主驱动电机和行星排之间设有用于在启/停发动机时使主驱动电机和行星排传动连接断开的断开离合器。
本发明车辆的第二种技术方案是：在本发明车辆的第一种技术方案的基础上，所述变速箱与行星排的齿圈传动连接，所述锁止离合器用于在启/停发动机时锁止行星排的齿圈。
本发明车辆的第三种技术方案是：在本发明车辆的第一种或第二种技术方案的基础上，所述混合动力系统还包括用于在发动机直驱时锁止太阳轮的太阳轮锁止离合器。
本发明车辆的第四种技术方案是：在本发明车辆的第一种或第二种技术方案的基础上，所述变速箱为两档位变速箱。
本发明车辆的第五种技术方案是：在本发明车辆的第一种或第二种技术方案的基础上，所述发动机的输出轴与辅助电机的电机轴平行设置。
本发明的有益效果是：在主驱动电机和行星排之间设置变速箱，在行星排与主驱动电机连接段上设置行星排输出端锁止离合器，辅助电机在启/停发动机时，变速器为空挡，锁止离合器锁止行星排的输出端，使辅助电机启/停发动机时的扭矩不会向车辆的后桥传递，避免了车桥对整车的冲击。
附图说明
图1为本发明车辆的混合动力系统的示意图；
图2为本发明车辆的混合动力系统的控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明的车辆的具体实施例，如图1至图2所示，车辆包括后桥7和与后桥7传动连接的混合动力系统。混合动力系统包括发动机1和与发动机1传动连接的行星排，行星排包括太阳轮9、行星架10和齿圈4，发动机通过行星排的行星架10与行星排传动连接；行星排的太阳轮9传动连接有辅助电机11，辅助电机11主要在发动机1运转时用来给储能系统发电和启动或停止发动机1时给发动机1施加正向拖动扭矩或反向拖动扭矩；太阳轮9和辅助电机11之间设有在发动机1直驱时用于锁止太阳轮9转动的第二锁止离合器3，第二锁止离合器3构成了太阳轮锁止离合器，第二锁止离合器3避免发动机1直驱时使太阳轮9带动辅助电机11发电而产生功率循环，降低能量损失，本实施例中，发动机1的输出轴和辅助电机11的电机轴平行设置，在其他实施例中，辅助电机可以与发动机同轴设置。
本实施例中，行星排的齿圈4传动连接有变速箱5，在其他实施例中，变速箱也可以换成离合器，变速箱5传动连接有主驱动电机6，主驱动电机6通过输出轴8将动力传递到后桥7上，本实施例中，主驱动电机6的输出轴8与发动机1的输出轴平行设置，在其他实施例中，发动机的输出轴与主驱动电机的输出轴同轴设置；变速箱5为两档位变速箱，其主要作用是在主驱动电机6转速过高时实现由低档位向高档位切换，避免主驱动电机6转速过高产生弱磁损失，在发动机1启动或停止阶段变速箱5切入空挡，避免在发动机1启/停时辅助电机11对发动机1输出的扭矩直接作用到后桥7上对整车造成冲击。
本实施例中，齿圈4处设有切断行星排与变速箱5之间动力的第一锁止离合器12，第一锁止离合器12构成了行星排输出端锁止离合器；在需要发动机1启动或停止时，第一锁止离合器12与变速箱5配合，变速箱处于空挡，同时通过第一锁止离合器12将齿圈4锁止，保证在发动机1启动或停止时辅助电机11对发动机1施加的正向拖动扭矩和反向拖动扭矩能够传递到发动机1上。
本实施例中，主驱动电机6为MG1，辅助电机11为MG2。
车辆控制方面：
模式切换逻辑：变速箱5默认档位在空档，1）当车速大于v1时变速箱5由空挡切入一档，由串联EV模式（变速箱空挡）向EVT模式（变速箱一档）切换；当车速小于v8时，EVT模式（发动机1和主驱动电机6共同参与）切换回EV模式；2）当车速大于v2时变速箱5由一档换为二档；当车速小于v7时，变速箱5档位由二档退回一档；3）当车速大于v3时，第一锁止离合器3锁止，整车进入发动机1一档直驱模式，当车速小于v6时，第一锁止离合器3分离，退出发动机1一档直驱模式；（4）当车速大于v4时，整车进入发动机1由一档直驱模式换为二档直驱模式，当车速小于v5时，变速箱5由二档切回一档直驱模式，整车进入发动机1一档直驱模式。其中车速v8<v1<v7<v2<v6<v3<v5<v4。
驱动时：模式切换顺序分别为变速箱空档串联EV模式、EVT变速箱一档、EVT变速箱二档、发动机直驱变速箱一档、发动机直驱变速箱二档五种工作模式。1）变速箱5切空挡，发动机1停机，辅助电机11不工作，行星排处于停止运转状态，靠主驱动电机6驱动整车，此时车辆串联下EV模式起步；2）当车速达到v1后变速箱5由空档换为一档，由EV串联模式切换到EVT模式，发动机1开始参与驱动，主驱动电机6的输出扭矩开始减小，和发动机1一起驱动；3）当车速达到一定值v2后变速箱5由一档换为二档，车辆切换到二档后，变速箱5二档工作，主驱动电机6的输出扭矩进一步减小，并继续和发动机1一起助力；4）当车速达到v3后，为避免功率循环产生的能量损失，第二锁止离合器3锁止太阳轮9，辅助电机11停止运转，主驱动电机6不工作并随转，变速箱5切入一档工作，车辆进入发动机一档直驱模式；5）当车速达到v4后，为提升发动机工作点的效率，车辆进入发动机二档直驱模式。
发动机1启动或停机时：满足发动机1启动或停机条件后，先控制变速箱5切入空挡，同时第一锁止离合器12锁止齿圈4，判断当前档位如果已处于空挡，且第一锁止离合器12处于锁止状态，则控制模块向辅助电机11发送启动或停机控制拖动扭矩，并向发动机1发送启动或停机控制标志位。当发动机1启动或停机完成后，控制变速箱5恢复当前需求档位。
在其他实施例中，所述辅助电机与行星排的行星架传动连接；在其他实施例中，变速箱可以为三挡位以上的变速箱；在其他实施例中，发动机的输出轴上可以不设置扭矩减振器，在其他实施例中，在太阳轮和辅助电机之间可以不设置离合器。
本发明的混合动力系统的具体实施例，该混合动力系统与上述车辆的具体实施例中所述的混合动力系统的结构相同，不予赘述。

Claims (10)

1.一种混合动力系统，包括发动机，所述发动机传动连接有行星排，所述发动机和行星排之间设有用于启/停发动机的辅助电机，所述行星排传动连接有主驱动电机，其特征在于：所述混合动力系统还包括用于在启/停发动机时锁止行星排的输出端的行星排输出端锁止离合器；所述主驱动电机和行星排之间设有变速箱，或者所述主驱动电机和行星排之间设有用于在启/停发动机时使主驱动电机和行星排传动连接断开的断开离合器。
2.根据权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于：所述变速箱与行星排的齿圈传动连接，所述锁止离合器用于在启/停发动机时锁止行星排的齿圈。
3.根据权利要求1或2所述的混合动力系统，其特征在于：所述辅助电机与行星排的太阳轮传动连接，所述混合动力系统还包括用于在发动机直驱时锁止太阳轮的太阳轮锁止离合器。
4.根据权利要求1或2所述的混合动力系统，其特征在于：所述变速箱为两档位变速箱。
5.根据权利要求1或2所述的混合动力系统，其特征在于：所述发动机的输出轴与辅助电机的电机轴平行设置。
6.车辆，包括车轮和驱动车轮的混合动力系统，所述混合动力系统包括发动机，所述发动机传动连接有行星排，所述发动机和行星排之间设有用于启/停发动机的辅助电机，所述行星排传动连接有主驱动电机，其特征在于：所述混合动力系统还包括用于在启/停发动机时锁止行星排的输出端的行星排输出端锁止离合器；所述主驱动电机和行星排之间设有变速箱，或者所述主驱动电机和行星排之间设有用于在启/停发动机时使主驱动电机和行星排传动连接断开的断开离合器。
7.根据权利要求6所述的车辆，其特征在于：所述变速箱与行星排的齿圈传动连接，所述锁止离合器用于在启/停发动机时锁止行星排的齿圈。
8.根据权利要求6或7所述的车辆，其特征在于：所述混合动力系统还包括用于在发动机直驱时锁止太阳轮的太阳轮锁止离合器。
9.根据权利要求6或7所述的车辆，其特征在于：所述变速箱为两档位变速箱。
10.根据权利要求6或7所述的车辆，其特征在于：所述发动机的输出轴与辅助电机的电机轴平行设置。
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