CN111376702B - 三行星排混合动力系统、混动方法及混合动力汽车 - Google Patents

三行星排混合动力系统、混动方法及混合动力汽车 Download PDF

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Abstract

本发明涉及汽车技术领域，公开了一种三行星排混合动力系统、混动方法及混合动力汽车，该三行星排混合动力系统通过行星排机械结构的合理布局提供了一种基于3个行星排构型并结合两个离合器、两个制动器、两个电机和发动机的混合动力系统，并通过各操作元件的不同组合以实现多种工作模式，该利用三行星排混合动力系统的混动方法通过具体地各操作元件的启闭组合及其对发动机、电机的控制实现了四个纯电驱动模式、两个ECVT混动模式、四个发动机直驱/并联驱动模式和四个制动能量回收模式；从而进一步地提高了变速箱的系统性能，进一步获得了更高的传动效率。该混合动力汽车具有了更高的传递效率，具备了更优良的混合动力性能(动力性和经济性)。

Description

三行星排混合动力系统、混动方法及混合动力汽车
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及一种三行星排混合动力系统、混动方法及混合动力汽车。
背景技术
目前，混合动力汽车(含PHEV)的驱动系统主要包含串联、并联和混联(功率分流型)三种基本形式。串联形式下发动机与输出轴之间无机械连接，可实现转速/转矩的最优控制，但是其全部能量都需经过两次机械功率/电功率之间的转换才能传递到输出轴，能量损失较大；并联形式的传动效率高，但发动机与输出轴之间为机械连接，不能保证发动机始终处于较优的工作区域内，通常用于中高速的场合；混联形式结合了串联和并联的优点，既能实现发动机的优化控制、又能实现中高速的高效控制，但车辆起步时，对电机的极限功率要求较高，而且传动效率较低。综上分析，理想驱动方案是基于混联式动力驱动系统，实现纯电起步、中低速功率分流、中高速发动机直驱或并联驱动等功能。
混联式混合动力系统主要采用行星机构作为功率分流装置，根据电机、发动机在机构中的位置分为分速汇矩、分速汇速、分矩汇速、分矩汇矩四种基本形式。当前主流的行星混合动力系统，一是丰田THS(HSD)单ECVT(电气无极变速)模式混动系统，用于搭载丰田普锐斯、卡罗拉、雷凌、凯美瑞、Lexus HS250h和汉兰达，以及福特Escape等车型；二是通用单ECVT模式和双ECVT模式系统，用于搭载沃蓝达、凯雷德、奔驰ML450等车型。丰田混动系统可实现纯电、ECVT混动模式、再生制动等模式。根据其搭载车型级别不同，分为单行星排和三行星排系统，其目的通过新增一个行星排构造减速比(1+k)增加驱动电机端传递扭矩，降低对驱动电机转矩的需求(特别是纯电起步工况)，从而减小驱动电机体积和重量。通用单模式系统可实现纯电、串联增程、ECVT混动、再生制动等模式，包含1个行星排、2个离合器和1个制动构件。该系统虽较THS多1个串联增程模式，但此模式系统效率偏低，且系统动力和经济性不高，而且操纵元件数量较多，结构复杂。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种可实现纯电驱动模式、ECVT混动模式、发动机直驱/并联驱动模式和制动能量回收模式的三行星排混合动力系统，以保证在整个车速范围内均具有较高的系统性能(动力性和经济性)；
本发明的目的之二是提供一种利用上述的三行星排混合动力系统的混动方法，以实现多个纯电驱动模式、多个ECVT混动模式、多个发动机直驱/并联驱动模式和多个制动能量回收模式，从而进一步提高混合动力系统的动力性和经济性需求；
本发明的目的之三是提供一种包括上述三行星排混合动力系统的混合动力汽车；
为了实现上述目的之一，本发明实施例提供了一种三行星排混合动力系统，包括发动机、第一电机、第二电机、三个行星排、第一离合器、第二离合器、第一制动器、第二制动器、用于传递所述发动机扭矩的动力输入构件和将所述系统的动力传出的动力输出构件，所述三个行星排分别为第一行星排、第二行星排和第三行星排，每一个所述行星排均包括太阳轮、行星轮、行星架和齿圈；
所述动力输入构件和所述第二行星排的太阳轮分别与所述第一行星排的行星架固连，所述第一行星排的太阳轮通过所述第二离合器与所述第二行星排的齿圈连接，所述第二电机连接于所述第一行星排的太阳轮与所述第二离合器之间，所述第二行星排的行星架与所述第三行星排的齿圈固连，所述第一行星排的齿圈与所述第三行星排的太阳轮固连，所述第一电机连接所述第一行星排的齿圈和所述第三行星排的太阳轮，所述第一行星排的行星架与所述第一行星排的齿圈之间通过所述第一离合器连接，所述第一制动器与所述第一行星排的齿圈连接，所述第二制动器与所述第二行星排的齿圈连接，所述动力输出构件与所述第三行星排的行星架固连。
作为优选方案，所述混合动力系统还包括第三离合器，所述动力输入构件通过所述第三离合器与所述第一行星排的行星架连接。
此外，为实现上述目的之二，本发明实施例还提供一种利用上述的三行星排混合动力系统实现的混动方法，所述混动方法包括以下步骤：
通过控制所述第一离合器、所述第二离合器、所述第一制动器和所述第二制动器的启闭状态组合来实现所述系统的纯电驱动模式、ECVT混动模式、发动机直驱/并联驱动模式和制动能量回收模式。
作为优选方案，所述系统还包括第三离合器，所述动力输入构件通过所述第三离合器与所述第一行星排的行星架连接；所述混动方法包括以下具体步骤：
通过闭合所述第一制动器和所述第二制动器，且断开所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器，并将所述第二电机作为驱动电机工作，以实现第一纯电驱动模式；
通过闭合所述第二离合器和所述第二制动器，且断开所述第一离合器、所述第三离合器和所述第一制动器，并将所述第一电机作为驱动电机工作，以实现第二纯电驱动模式；
通过闭合所述第一离合器和所述第二制动器，且断开所述第二离合器、所述第三离合器和所述第一制动器，并将所述第一电机和所述第二电机共同作为驱动电机工作，以实现第三纯电驱动模式；
通过闭合所述第一离合器和所述第二离合器，且断开所述第三离合器、所述第一制动器和所述第二制动器，并将所述第一电机和所述第二电机共同作为驱动电机工作，以实现第四纯电驱动模式。
作为优选方案，所述混动方法还包括以下具体步骤：
在所述第一纯电驱动模式、第二纯电驱动模式、第三纯电驱动模式或第四纯电驱动模式下，当所述系统的功率不足以满足车辆驱动功率需求或者电池电量不足且需要重新启动发动机时，通过重新闭合所述第三离合器，以实现所述系统进入发动机重启动模式。
作为优选方案，所述系统还包括第三离合器，所述动力输入构件通过所述第三离合器与所述第一行星排的行星架连接；所述混动方法包括以下具体步骤：通过闭合所述第二离合器、所述第三离合器和所述第二制动器，且断开所述第一离合器、所述第二离合器和所述第一制动器，并将所述发动机带动所述第二电机发电，所述第一电机作为驱动电机工作，以实现第一ECVT混动模式；
通过闭合所述第二离合器和所述第三离器，且断开所述第一离合器、所述第一制动器和所述第二制动器，并将所述发动机带动所述第一电机发电，所述第二电机作为驱动电机工作，以实现第二ECVT混动模式。
作为优选方案，所述系统还包括第三离合器，所述动力输入构件通过所述第三离合器与所述第一行星排的行星架连接；所述混动方法包括以下具体步骤：通过闭合所述第三离合器、所述第一制动器和所述第二制动器，且断开所述第一离合器和所述第二离合器；控制所述发动机工作，所述第一电机不工作，并将所述第二电机作为发电机或驱动电机工作，以实现第一发动机直驱/并联驱动模式；
通过闭合所述第二离合器、所述第三离合器和所述第二制动器，且断开所述第一离合器和所述第一制动器，控制所述发动机工作，所述第二电机不工作，将所述第一电机作为发电机或驱动电机工作，以实现第二发动机直驱/并联驱动模式；
通过闭合所述第一离合器、第三离合器和第二制动器，且断开所述第二离合器和所述第一制动器，控制所述发动机工作，将所述第一电机和所述第二电机均作为发电机或驱动电机工作，以实现第三发动机直驱/并联驱动模式；
通过闭合所述第一离合器、第二离合器和第三离合器，且断开所述第一制动器和第二制动器，控制所述发动机工作，将所述第一电机和所述第二电机均作为发电机或驱动电机工作，以实现第四发动机直驱/并联驱动模式。
作为优选方案，所述系统还包括第三离合器，所述动力输入构件通过所述第三离合器与所述第一行星排的行星架连接；所述混动方法包括以下具体步骤：通过闭合所述第一制动器和所述第二制动器，且断开所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器，并将第二电机作为发电机使用，从而使得制动再生出的能量重新存储至电池中，以实现第一制动能量回收模式；
通过闭合所述第二离合器和所述第二制动器，且断开所述第一离合器、所述第三离合器和所述第一制动器，并将所述第一电机作为发电机使用，从而使得制动再生的能量重新存储至电池中，以实现第二制动能量回收模式；
通过闭合所述第一离合器和所第二制动器，且断开所述第二离合器、所述第三离合器和所述第一制动器，并将所述第一电机和所述第二电机均作为发电机使用，设定主发电机为所述第一电机或第二电机，从而使得制动再生的能量重新存储至电池中，以实现第三制动能量回收模式；
通过闭合所述第一离合器和所述第二离合器，且断开所述第三离合器、第一制动器和所述第二制动器，并将所述第一电机和所述第二电机均作为发电机使用，从而使得制动再生的能量重新存储至电池中，以实现第四制动能量回收模式。
作为优选方案，所述混动方法还包括以下具体步骤：
在所述第一制动能量回收模式、第二制动能量回收模式、第三制动能量回收模式或第四制动能量回收模式下，当制动过程即将完成且需要重新启动发动机时，通过重新闭合所述第三离合器，以实现所述系统进入发动机重启动模式。
此外，为实现上述目的之三，本发明实施例还提供一种混合动力汽车，包括上述的三行星排混合动力系统，或者通过上述的混动方法进行控制。
综上，本发明实施例提供的三行星排混合动力系统、混动方法及混合动力汽车，与现有技术相比，包括以下优点：
1)该三行星排混合动力系统通过行星排机械结构的合理布局提供了一种基于3个行星排构型并结合两个离合器、两个制动器、两个电机和发动机的混合动力系统，并通过各操作元件(如离合器、制动器)的不同组合以实现多个工作模式，各模式分别为纯电驱动模式、ECVT混动模式、发动机直驱/并联驱动模式和制动能量回收模式，通过ECVT工作模式，使得发动机始终运行于经济区，大大提高经济性，通过纯电驱动模式，使得电机始终运行于其高效区，进一步提高经济性，使得系统在发动机直驱/并联驱动模式下的发动机直驱时具备多个固定速比工作模式，更进一步地减少电功率，提高系统效率；且通过固定速比的引入能够消除电机的堵转，减少电机的损耗，提高电机的寿命，使得在发动机与电机的并联驱动时具备范围覆盖低中高速段的并联驱动模式，保证变速器在各个速度段都有比较优异的动力性，使得系统在制动能量回收模式下具备范围覆盖低中高速段的制动能量回收模式，保证各个速度段的制动能力均能被充分利用，提高效率，降低油耗。
2)该利用三行星排混合动力系统的混动方法通过具体地各操作元件的启闭组合及其对发动机、电机的控制实现了四个纯电驱动模式、两个ECVT混动模式、四个发动机直驱/并联驱动模式和四个制动能量回收模式；从而进一步地提高了变速箱的系统性能，进一步获得了更高的传动效率。
3)该混合动力汽车具有了更高的传递效率，具备了更优良的混合动力性能(动力性和经济性)。
附图说明
图1是本发明优选实施例提供的三行星排混合动力系统的连接结构示意图；
图2是本发明优选实施例提供的三行星排混合动力系统在第一纯电驱动模式下的连接结构示意图；
图3是本发明优选实施例提供的三行星排混合动力系统在第二纯电驱动模式下的连接结构示意图；
图4是本发明优选实施例提供的三行星排混合动力系统在第三纯电驱动模式下的连接结构示意图；
图5是本发明优选实施例提供的三行星排混合动力系统在第四纯电驱动模式下的连接结构示意图；
图6是本发明优选实施例提供的三行星排混合动力系统在第一ECVT混动模式下的连接结构示意图；
图7是本发明优选实施例提供的三行星排混合动力系统在第二ECVT混动模式下的连接结构示意图；
图8是本发明优选实施例提供的三行星排混合动力系统在第一发动机直驱/并联模式下的连接结构示意图；
图9是本发明优选实施例提供的三行星排混合动力系统在第二发动机直驱/并联模式下的连接结构示意图；
图10是本发明优选实施例提供的三行星排混合动力系统在第三发动机直驱/并联模式下的连接结构示意图；
图11是本发明优选实施例提供的三行星排混合动力系统在第四发动机直驱/并联模式下的连接结构示意图；
图12是本发明优选实施例提供的三行星排混合动力系统在第一制动能量回收模式下的连接结构示意图；
图13是本发明优选实施例提供的三行星排混合动力系统在第二制动能量回收模式下的连接结构示意图；
图14是本发明优选实施例提供的三行星排混合动力系统在第三制动能量回收模式下的连接结构示意图；
图15是本发明优选实施例提供的三行星排混合动力系统在第四制动能量回收模式下的连接结构示意图；
图16是本发明优选实施例提供的三行星排混合动力系统在第一纯电驱动模式下发动机重启模式的连接结构示意图；
图17是本发明优选实施例提供的三行星排混合动力系统在第二纯电驱动模式下发动机重启模式的连接结构示意图；
图18是本发明优选实施例提供的三行星排混合动力系统在第三纯电驱动模式下发动机重启模式的连接结构示意图；
图19是本发明优选实施例提供的三行星排混合动力系统在第四纯电驱动模式下发动机重启模式的连接结构示意图；
图20是本发明优选实施例提供的三行星排混合动力系统在第一制动能量回收模式下发动机重启模式的连接结构示意图；
图21是本发明优选实施例提供的三行星排混合动力系统在第二制动能量回收模式下发动机重启模式的连接结构示意图；
图22是本发明优选实施例提供的三行星排混合动力系统在第三制动能量回收模式下发动机重启模式的连接结构示意图；
图23是本发明优选实施例提供的三行星排混合动力系统在第四制动能量回收模式下发动机重启模式的连接结构示意图；
其中，1、第一太阳轮，2、第一行星轮，3、第一行星架，4、第一齿圈，5、第二太阳轮，6、第二行星轮，7、第二行星架，8、第二齿圈，9、第三太阳轮，10、第三行星轮，11、第三行星架，12、第三齿圈，13、第一电机，14、第二电机，15、第一离合器，16、第一制动器，17、第二离合器，18、第二制动器，19、第三离合器，20、发动机，21、动力输入构件，22、动力输出构件。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，本发明实施例提供一种三行星排混合动力系统，包括发动机20、第一电机13、第二电机14、三个行星排、第一离合器15、第二离合器17、第一制动器16、第二制动器18、用于传递所述发动机20扭矩的动力输入构件21和将所述系统的动力传出的动力输出构件22，所述三个行星排分别为第一行星排、第二行星排和第三行星排，每一个所述行星排均包括太阳轮、行星轮、行星架和齿圈，即第一行星排包括第一太阳轮1、第一行星轮2、第一行星架3和第一齿圈4，第二行星排包括第二太阳轮5、第二行星轮6、第二行星架7和第二齿圈8，第三行星排包括第三太阳轮9、第三行星轮10、第三行星架11和第三齿圈12；
所述动力输入构件21和所述第二太阳轮5分别与所述第一行星架3固连，所述第一太阳轮1通过所述第二离合器17与所述第二齿圈8连接，且所述第二电机14连接于所述第一太阳轮1与所述第二离合器17之间，所述第二行星架7与所述第三行齿圈12固连，所述第一齿圈4与所述第三太阳轮9固连，所述第一电机13连接所述第一齿圈4和第三太阳轮9，所述第一行星架3与所述第一齿圈4之间通过所述第一离合器15连接，所述第一制动器16与所述第一齿圈4连接，所述第二制动器18与所述第二齿圈8连接，所述动力输出构件22与所述第三行星架11固连；
其中，所述第一离合器15、所述第二离合器17、所述第一制动器16和所述第二制动器18之间能够以不同方式的组合建立起纯电驱动模式、ECVT混动模式、发动机直驱/并联驱动模式和制动能量回收模式。当需要实现纯电驱动模式时，则只启动第一电机13和/或第二电机14，且不启动发动机20，并通过闭合对应的离合器和/或制动器，从而实现纯电驱动模式；当需要实现ECVT混动模式或发动机直驱/并联驱动模式时，则同时启动发动机20和电机(可以是启动第一电机13和/或第二电机14)，并通过闭合对应的离合器和/或制动器，从而实现混动模式；当需要实现制动能量回收模式时，闭合或断开对应的离合器和/或制动器，并将第一电机13和/或第二电机14作为发电机使用，使得制动再生出的能量重新存储至电池中，以实现所述制动能量回收模式；由此，本优选实施例提供的三行星排混合动力系统，使得发动机20始终运行于经济区，大大提高经济性，通过纯电驱动模式，使得电机始终运行于其高效区，进一步提高经济性，使得系统在发动机直驱/并联驱动模式下的发动机直驱时具备多个固定速比工作模式，更进一步地减少电功率，提高系统效率；且通过固定速比的引入能够消除电机的堵转，减少电机的损耗，提高电机的寿命，使得在发动机20与电机的并联驱动时具备范围覆盖低中高速段的并联驱动模式，保证变速器在各个速度段都有比较优异的动力性，使得系统在制动能量回收模式下具备范围覆盖低中高速段的制动能量回收模式，保证各个速度段的制动能力均能被充分利用，提高效率，降低油耗。
优选地，所述的三行星排混合动力系统还包括第三离合器19，所述动力输入构件21通过所述第三离合器19与所述第一行星架3连接。从而可以通过控制第三离合器19的闭合或断开来实现该混合动力系统的发动机20是否参与工作，当第三离合器19断开时，动力输入构件21与第一行星架3断开，发动机20的动力无法传递至第一行星架3，从而发动机20无法参与动力传递，当第三离合器19闭合时，动力输入构件21与第一行星架3固定连接起来，发动机20的动力能够直接传递至第一行星架3，从而参与驱动，通过对第三离合器19的控制而实现系统工作模式的替换，从而使得系统的工作效率更高，更加便于控制而实现多种工作模式之间的替换，以满足混合动力系统的动力性和经济性需求。
此外，如图2至图15所示，本发明实施例还提供一种利用上述的三行星排混合动力系统实现的混动方法，所述混动方法包括以下步骤：通过控制所述第一离合器15、所述第二离合器17、所述第一制动器16和所述第二制动器18的启闭状态组合来实现所述系统的纯电驱动模式、ECVT混动模式、发动机直驱/并联驱动模式和制动能量回收模式。在本优选实施例中所述系统还包括第三离合器19，所述动力输入构件21通过所述第三离合器19与所述第一行星排的行星架连接；所述混动方法包括以下具体步骤：
如图2所示，通过闭合所述第一制动器16和所述第二制动器18，且断开所述第一离合器15、所述第二离合器17和所述第三离合器19，并将所述第二电机14作为驱动电机工作，其功率传递路线为：由第二电机14的动力先传递至第一行星排，然后第一行星排分两路分别传递至第二行星排和第三行星排，然后第二行星排的动力再传递至第三行星排，最终从第三行星架11传出，以实现第一纯电驱动模式，该模式下的传动比为：(K1+1)*(K2+1)*(K3+1)/K3；
如图3所示，通过闭合所述第二离合器17和所述第二制动器18，且断开所述第一离合器15、所述第三离合器19和所述第一制动器16，并将所述第一电机13作为驱动电机工作，其功率传递路线为：由第一电机13分两路分别传递至第一行星排和第三行星排，然后第一行星排的动力分两路分别传递至第二太阳轮5和第二齿圈8，然后第二行星排的动力由第二行星架7传出至第三齿圈12，动力在第三行星排汇总后最终从第三行星架11传出，以实现第二纯电驱动模式，该模式下的传动比为：(K2+(K2+1)/K1+1)/((K2+(K2+1)/K1)/(K3+1)+1)；
如图4所示，通过闭合所述第一离合器15和所述第二制动器18，且断开所述第二离合器17、所述第三离合器19和所述第一制动器16，并将所述第一电机13和所述第二电机14共同作为驱动电机工作，由于第一离合器15闭合使得第一行星排处于自锁状态且保持传动比为1的状态整体回转，其功率传递路线为：第一电机13的动力分两路分别传递至的第二行星排的太阳轮和第三行星排的太阳轮，然后第二行星排的动力经第二行星架7传递至第三齿圈12，然后动力在第三行星排汇总并由第三行星架11传出，以实现第三纯电驱动模式，该模式下的传动比为：((K2+1)*(K3+1))/(K2+K3+1)；
如图5所示，通过闭合所述第一离合器15和所述第二离合器17，且断开所述第三离合器19、所述第一制动器16和所述第二制动器18，并将所述第一电机13和所述第二电机14共同作为驱动电机工作，由于第一离合器15和第二离合器17均闭合使得第一行星排和第二行星排整体回转，而且由于第三齿圈12和第三太阳轮9通过第二行星排和第一行星排连接在一起，故当第一行星排和第二行星排整体回转时，第三行星排也整体回转，从而三个行星排整体回转，其第一电机13和第二电机14的动力直接不经过变速的状态传出至动力输出构件22，以实现第四纯电驱动模式，故，该模式下的传动比为：1；
如图6所示，通过闭合所述第二离合器17、所述第三离合器19和所述第二制动器18，且断开所述第一离合器15、所述第二离合器17和所述第一制动器16，并将所述发动机20带动所述第二电机14发电，所述第一电机13作为驱动电机工作，此时第一电机13用作驱动电机，第二电机14用作发电机给第一电机13充电，以实现第一ECVT混动模式，该模式下的传动比为：(K1+1)/((K2+(K2+1)/K1)/(K3+1)+1)，该种模式适用于当车速低于机械点时具有高的传动效率且SOC低车速低时；
如图7所示，通过闭合所述第二离合器17和所述第三离器，且断开所述第一离合器15、所述第一制动器16和所述第二制动器18，并将所述发动机20带动所述第一电机13发电，所述第二电机14作为驱动电机工作，此时第二电机14用作驱动电机，第一电机13用作发电机给第二电机14充电，以实现第二ECVT混动模式，该模式下的传动比为：I1/I2，其中I1＝(K1+1)/((K2+(K2+1)/K1)/(K3+1)+1)，I2＝((K2+1)*(K3+1))/(K3*(K2+K1*K2+1))，该模式适用于当车速处于其两个机械点之间时具有高的传动效率且用于中高车速度段；
如图8所示，通过闭合所述第三离合器19、所述第一制动器16和所述第二制动器18，且断开所述第一离合器15和所述第二离合器17；控制所述发动机20工作，所述第一电机13不工作，并将所述第二电机14作为发电机或驱动电机工作，该第二电机14既可作发电机又可作驱动电机使用，根据车辆及发动机20运行工况的具体需求而定，当发动机20提供的功率不足时，可通过第二电机14提供额外转矩，实现并联驱动模式，提升系统动力，当发动机20处于经济区运行时，但是输出功率过剩时，第二电机14亦可作发电机使用，具体的功率传递路线：发动机20一部分的动力通过第一行星排传递至第二电机14发电，发动机20的另一部分动力传递至第二行星排和第三行星排，最后由第三行星排传出，以实现第一发动机直驱/并联驱动模式，其对应固定速比为：(1+K2)*(1+K3)/K3；
如图9所示，通过闭合所述第二离合器17、所述第三离合器19和所述第二制动器18，且断开所述第一离合器15和所述第一制动器16，控制所述发动机20工作，所述第二电机14不工作，将所述第一电机13作为发电机或驱动电机工作，该第一电机13既可作发电机又可作驱动电机使用，根据车辆及发动机20运行工况的具体需求而定，当发动机20提供的功率不足时，可通过第一电机13提供额外转矩，实现并联驱动模式，提升系统动力，当发动机20处于经济区运行时，但是输出功率过剩时，第一电机13亦可作发电机使用，具体的功率传递路线：发动机20一部分的动力通过第一行星排传递至第一电机13发电，发动机20的另一部分动力传递至第二行星排和第三行星排，最后由第三行星排传出，以实现第二发动机20直驱/并联驱动模式，其对应固定速比为：(K1*(K2+1)*(K3+1))/(K2+K1*K2+1)；
如图10所示，通过闭合所述第一离合器15、第三离合器19和第二制动器18，且断开所述第二离合器17和所述第一制动器16，控制所述发动机20工作，将所述第一电机13和所述第二电机14均作为发电机或驱动电机工作，该模式下两个电机M1和M2均可既作发电机又作电动机参与工作，根据车辆及发动机20运行工况的具体需求而定，当发动机20提供的功率不足时，可通过电机M1和M2提供额外转矩，实现并联驱动模式，提升系统动力，当发动机20处于经济区运行时，但是输出功率过剩时，电机M1和M2亦可作发电机使用，与发动机直驱/并联模式1的区别是可以实现双电机同时工作，动力性更强，适应性更好，以实现第三发动机直驱/并联驱动模式,其实现的速比为：(1+K2)*(1+K3)/K3；
如图11所示，通过闭合所述第一离合器15、第二离合器17和第三离合器19，且断开所述第一制动器16和第二制动器18，控制所述发动机20工作，将所述第一电机13和所述第二电机14均作为发电机或驱动电机工作，以前所述，该种操作元件的组合使得第一行星排、第二行星排和第三行星排整体回转，该模式为直接挡，两个电机均可以既作发电机又作电动机使用，根据车辆及发动机20运行工况的具体需求而定，当发动机20提供的功率不足时，可通过电机M1和M2提供额外转矩，实现并联驱动模式，提升系统动力，当发动机20处于经济区运行时，但是输出功率过剩时，电机M1和M2亦可作发电机使用，以实现第四发动机直驱/并联驱动模式，该模式下的传动比为：1；
如图12所示，通过闭合所述第一制动器16和所述第二制动器18，且断开所述第一离合器15、所述第二离合器17和所述第三离合器19，并将第二电机14作为发电机使用，从而使得制动再生出的能量重新存储至电池中，以实现第一制动能量回收模式,所再生出的能量通过功率转换器存储在电池中；此模式对应于第一纯电驱动模式的逆过程，其传递路线与第一纯电驱动模式的路线相反，在这种模式下只有第二电机14M2作发电机使用；该模式不常用，当紧急情况下，需要很大的制动力时，可使用该模式，其对应的固定速比为：K3/((1+K1)*(1+K2)*(1+K3))；
如图13所示，通过闭合所述第二离合器17和所述第二制动器18，且断开所述第一离合器15、所述第三离合器19和所述第一制动器16，并将所述第一电机13作为发电机使用，从而使得制动再生的能量重新存储至电池中，以实现第二制动能量回收模式，所再生出的能量通过功率转换器存储在电池中；此模式对应于第二纯电驱动模式的逆过程，其传递路线与第二纯电驱动模式的路线相反，在这种模式下只有第一电机13M1作发电机使用，其实现的速比为：((K2+(K2+1)/K1)/(K3+1)+1)/(K2+(K2+1)/K1+1)；
如图14所示，通过闭合所述第一离合器15和所第二制动器18，且断开所述第二离合器17、所述第三离合器19和所述第一制动器16，并将所述第一电机13和所述第二电机14均作为发电机使用，设定主发电机为所述第一电机13或第二电机14，从而使得制动再生的能量重新存储至电池中，以实现第三制动能量回收模式，此模式对应于第三纯电驱动模式的逆过程，若带第三离合器19C3断开后减少发动机20惯量带来的损耗，该模式下两个电机M1和M2均可作为发电机参与工作，当M2为主发电机时，其速比为：(K2+K3+1)/((K2+1)*(K3+1))，在这种模式下当发电机M2仍不足以吸收大部分的制动能量，这时辅助发电机M1参与发电，尽可能使得制动能量不被浪费掉；当M1为主发电机时，其速比为：(K2+K3+1)/((K2+1)*(K3+1))，在这种模式下当发电机M1仍不足以吸收大部分的制动能量，这时辅助发电机M2参与发电，尽可能使得制动能量不被浪费掉；因为第一离合器15C1的作用是使得第一排行星排整体回转，所以无论主发电机加载在第一行星排三元件(太阳轮行星架和齿圈)的哪一个位置都是等效的，故这两种情况本质上是一样的；
如图15所示，通过闭合所述第一离合器15和所述第二离合器17，且断开所述第三离合器19、第一制动器16和所述第二制动器18，并将所述第一电机13和所述第二电机14均作为发电机使用，从而使得制动再生的能量重新存储至电池中，以实现第四制动能量回收模式，此模式对应于第四纯电驱动模式的逆过程，该模式第三离合器19C3断开后减少发动机20惯量带来的损耗，该模式下两个电机M1和M2均可作为发电机参与工作，无主从之分，当其中一个电机制动发电仍不足以吸收大部分的制动能量，这时另一个发电机辅助参与发电，尽可能使得制动能量不被浪费掉；由于第一行星排、第二行星排和第三行星排整体回转，故其速比为：1。
优选地，如图16至图19所示，所述混动方法还包括以下具体步骤：
在所述第一纯电驱动模式、第二纯电驱动模式、第三纯电驱动模式或第四纯电驱动模式下，当所述系统的功率不足以满足车辆驱动功率需求或者电池电量不足且需要重新启动发动机20时，通过重新闭合所述第三离合器19，以实现所述系统进入发动机重启动模式；
还优选地，如图20至图23所示，所述混动方法还包括以下具体步骤：
在所述第一制动能量回收模式、第二制动能量回收模式、第三制动能量回收模式或第四制动能量回收模式下，当制动过程即将完成且需要重新启动发动机20时，通过重新闭合所述第三离合器19，以实现所述系统进入发动机重启动模式。
由此，对于每一个纯电驱动模式和每一个制动能量回收模式都能对应一个发动机重启动模式；具体为当每一个纯电模式下功率不足以满足车辆驱动功率需求或者电池电量偏低时，必须引入发动机20时，使用发动机重新启动模式；当长制动过程即将完成，需要重新启动发动机20时，也会使用发动机重新启动模式；在发动机重启动模式下，若带第三离合器19C3，C3必须重新接合，若不带第三离合器19C3，发动机20只需重新点火即可，其中对于存在双电机工作的纯电模式或者存在双电机工作的制动能量回收模式下的发动动机重启模式，和纯电模式或制动能量回收模式一样的原理，当一个电机的功率不足以满足车辆驱动功率需求和启动发动机20时，使用另一个电机输出功率，当剩余制动能量不足以重启发动机20可使用单一电机进行能量回收，当一个电机的能量进行制动能量回收时，剩余制动能量仍然不足以启动发动机20时，可关闭制动能量回收模式，使用全部的制动能量重启发动机20。
本发明实施例提供的上述混动方法可实现多种驱动模式，其上述模式中各操作元件及其传动比的变化逻辑如下表1所示：
表1：模式操作逻辑表
Figure BDA0001926863040000181
Figure BDA0001926863040000191
Figure BDA0001926863040000201
其中，上表1中的(●)表示可以选择性闭合。
由此，本实施例提供的该利用三行星排混合动力系统的混动方法通过具体地各操作元件的启闭组合及其对发动机20、电机的控制实现了四个纯电驱动模式、两个ECVT混动模式、四个发动机直驱/并联驱动模式和四个制动能量回收模式；从而进一步地提高了变速箱的系统性能，进一步获得了更高的传动效率。
此外，本发明实施例还提供一种混合动力汽车，该混合动力汽车包括上述的三行星排混合动力系统。
此外，本发明实施例还提供一种混合动力汽车，该混合动力汽车采用上述的混动方法，或者通过上述的混动方法进行控制。
由此，本实施例提供的两种混合动力汽车，均进一步地提高变速箱的系统性能，进一步获得更高的传动效率，适用于广泛应用。
综上所述，本发明实施例提供的三行星排混合动力系统、混动方法及混合动力汽车，与现有技术相比，包括以下优点：
1)该三行星排混合动力系统通过行星排机械结构的合理布局提供了一种基于3个行星排构型并结合两个离合器、两个制动器、两个电机和发动机的混合动力系统，并通过各操作元件(如离合器、制动器)的不同组合以实现多个工作模式，各模式分别为纯电驱动模式、ECVT混动模式、发动机直驱/并联驱动模式和制动能量回收模式，通过ECVT工作模式，使得发动机始终运行于经济区，大大提高经济性，通过纯电驱动模式，使得电机始终运行于其高效区，进一步提高经济性，使得系统在发动机直驱/并联驱动模式下的发动机直驱时具备多个固定速比工作模式，更进一步地减少电功率，提高系统效率；且通过固定速比的引入能够消除电机的堵转，减少电机的损耗，提高电机的寿命，使得在发动机与电机的并联驱动时具备范围覆盖低中高速段的并联驱动模式，保证变速器在各个速度段都有比较优异的动力性，使得系统在制动能量回收模式下具备范围覆盖低中高速段的制动能量回收模式，保证各个速度段的制动能力均能被充分利用，提高效率，降低油耗。
2)该利用三行星排混合动力系统的混动方法通过具体地各操作元件的启闭组合及其对发动机、电机的控制实现了四个纯电驱动模式、两个ECVT混动模式、四个发动机直驱/并联驱动模式和四个制动能量回收模式；从而进一步地提高了变速箱的系统性能，进一步获得了更高的传动效率。
3)该混合动力汽车具有了更高的传递效率，具备了更优良的混合动力性能(动力性和经济性)。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种三行星排混合动力系统，其特征在于，包括发动机、第一电机、第二电机、三个行星排、第一离合器、第二离合器、第一制动器、第二制动器、用于传递所述发动机扭矩的动力输入构件和将所述系统的动力传出的动力输出构件，所述三个行星排分别为第一行星排、第二行星排和第三行星排，每一个所述行星排均包括太阳轮、行星轮、行星架和齿圈；
所述动力输入构件和所述第二行星排的太阳轮分别与所述第一行星排的行星架固连，所述第一行星排的太阳轮通过所述第二离合器与所述第二行星排的齿圈连接，所述第二电机连接于所述第一行星排的太阳轮与所述第二离合器之间，所述第二行星排的行星架与所述第三行星排的齿圈固连，所述第一行星排的齿圈与所述第三行星排的太阳轮固连，所述第一电机连接所述第一行星排的齿圈和所述第三行星排的太阳轮，所述第一行星排的行星架与所述第一行星排的齿圈之间通过所述第一离合器连接，所述第一制动器与所述第一行星排的齿圈连接，所述第二制动器与所述第二行星排的齿圈连接，所述动力输出构件与所述第三行星排的行星架固连。
2.根据权利要求1所述的三行星排混合动力系统，其特征在于，还包括第三离合器，所述动力输入构件通过所述第三离合器与所述第一行星排的行星架连接。
3.一种利用权利要求1所述的三行星排混合动力系统实现的混动方法，其特征在于，所述混动方法包括以下步骤：
通过控制所述第一离合器、所述第二离合器、所述第一制动器和所述第二制动器的启闭状态组合来实现所述系统的纯电驱动模式、ECVT混动模式、发动机直驱/并联驱动模式和制动能量回收模式。
4.根据权利要求3所述的混动方法，其特征在于，所述系统还包括第三离合器，所述动力输入构件通过所述第三离合器与所述第一行星排的行星架连接；所述混动方法包括以下具体步骤：
通过闭合所述第一制动器和所述第二制动器，且断开所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器，并将所述第二电机作为驱动电机工作，以实现第一纯电驱动模式；
通过闭合所述第二离合器和所述第二制动器，且断开所述第一离合器、所述第三离合器和所述第一制动器，并将所述第一电机作为驱动电机工作，以实现第二纯电驱动模式；
通过闭合所述第一离合器和所述第二制动器，且断开所述第二离合器、所述第三离合器和所述第一制动器，并将所述第一电机和所述第二电机共同作为驱动电机工作，以实现第三纯电驱动模式；
通过闭合所述第一离合器和所述第二离合器，且断开所述第三离合器、所述第一制动器和所述第二制动器，并将所述第一电机和所述第二电机共同作为驱动电机工作，以实现第四纯电驱动模式。
5.根据权利要求4所述的混动方法，其特征在于，所述混动方法还包括以下具体步骤：
在所述第一纯电驱动模式、第二纯电驱动模式、第三纯电驱动模式或第四纯电驱动模式下，当所述系统的功率不足以满足车辆驱动功率需求或者电池电量不足且需要重新启动发动机时，通过重新闭合所述第三离合器，以实现所述系统进入发动机重启动模式。
6.根据权利要求3所述的混动方法，其特征在于，所述系统还包括第三离合器，所述动力输入构件通过所述第三离合器与所述第一行星排的行星架连接；所述混动方法包括以下具体步骤：
通过闭合所述第三离合器和所述第二制动器，且断开所述第一离合器、所述第二离合器和所述第一制动器，并将所述发动机带动所述第二电机发电，所述第一电机作为驱动电机工作，以实现第一ECVT混动模式；
通过闭合所述第二离合器和所述第三离器，且断开所述第一离合器、所述第一制动器和所述第二制动器，并将所述发动机带动所述第一电机发电，所述第二电机作为驱动电机工作，以实现第二ECVT混动模式。
7.根据权利要求3所述的混动方法，其特征在于，所述系统还包括第三离合器，所述动力输入构件通过所述第三离合器与所述第一行星排的行星架连接；所述混动方法包括以下具体步骤：
通过闭合所述第三离合器、所述第一制动器和所述第二制动器，且断开所述第一离合器和所述第二离合器；控制所述发动机工作，所述第一电机不工作，并将所述第二电机作为发电机或驱动电机工作，以实现第一发动机直驱/并联驱动模式；
通过闭合所述第二离合器、所述第三离合器和所述第二制动器，且断开所述第一离合器和所述第一制动器，控制所述发动机工作，所述第二电机不工作，将所述第一电机作为发电机或驱动电机工作，以实现第二发动机直驱/并联驱动模式；
通过闭合所述第一离合器、第三离合器和第二制动器，且断开所述第二离合器和所述第一制动器，控制所述发动机工作，将所述第一电机和所述第二电机均作为发电机或驱动电机工作，以实现第三发动机直驱/并联驱动模式；
通过闭合所述第一离合器、第二离合器和第三离合器，且断开所述第一制动器和第二制动器，控制所述发动机工作，将所述第一电机和所述第二电机均作为发电机或驱动电机工作，以实现第四发动机直驱/并联驱动模式。
8.根据权利要求3所述的混动方法，其特征在于，所述系统还包括第三离合器，所述动力输入构件通过所述第三离合器与所述第一行星排的行星架连接；所述混动方法包括以下具体步骤：
通过闭合所述第一制动器和所述第二制动器，且断开所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器，并将第二电机作为发电机使用，从而使得制动再生出的能量重新存储至电池中，以实现第一制动能量回收模式；
通过闭合所述第二离合器和所述第二制动器，且断开所述第一离合器、所述第三离合器和所述第一制动器，并将所述第一电机作为发电机使用，从而使得制动再生的能量重新存储至电池中，以实现第二制动能量回收模式；
通过闭合所述第一离合器和所第二制动器，且断开所述第二离合器、所述第三离合器和所述第一制动器，并将所述第一电机和所述第二电机均作为发电机使用，设定主发电机为所述第一电机或第二电机，从而使得制动再生的能量重新存储至电池中，以实现第三制动能量回收模式；
通过闭合所述第一离合器和所述第二离合器，且断开所述第三离合器、第一制动器和所述第二制动器，并将所述第一电机和所述第二电机均作为发电机使用，从而使得制动再生的能量重新存储至电池中，以实现第四制动能量回收模式。
9.根据权利要求8所述的混动方法，其特征在于，所述混动方法还包括以下具体步骤：
在所述第一制动能量回收模式、第二制动能量回收模式、第三制动能量回收模式或第四制动能量回收模式下，当制动过程即将完成且需要重新启动发动机时，通过重新闭合所述第三离合器，以实现所述系统进入发动机重启动模式。
10.一种混合动力汽车，其特征在于，包括权利要求1或2所述的三行星排混合动力系统，或者通过权利要求3-9任一项所述的混动方法进行控制。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015226681A1 (de) * 2015-12-23 2017-06-29 Zf Friedrichshafen Ag Getriebe für ein Kraftfahrzeug
DE102016207422A1 (de) * 2016-04-29 2017-11-02 Zf Friedrichshafen Ag Getriebe für ein Kraftfahrzeug, sowie Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug
JP2018002119A (ja) * 2016-07-08 2018-01-11 トヨタ自動車株式会社 車両用駆動装置
CN107719097A (zh) * 2017-09-30 2018-02-23 奇瑞汽车股份有限公司 一种混合动力系统及应用
CN207790304U (zh) * 2017-12-20 2018-08-31 广州汽车集团股份有限公司 混合动力耦合机构及机动车辆
CN108839551A (zh) * 2018-06-28 2018-11-20 奇瑞汽车股份有限公司 混合动力系统及控制方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI539100B (zh) * 2014-12-22 2016-06-21 財團法人工業技術研究院 一種複合動力傳動裝置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015226681A1 (de) * 2015-12-23 2017-06-29 Zf Friedrichshafen Ag Getriebe für ein Kraftfahrzeug
DE102016207422A1 (de) * 2016-04-29 2017-11-02 Zf Friedrichshafen Ag Getriebe für ein Kraftfahrzeug, sowie Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug
JP2018002119A (ja) * 2016-07-08 2018-01-11 トヨタ自動車株式会社 車両用駆動装置
CN107719097A (zh) * 2017-09-30 2018-02-23 奇瑞汽车股份有限公司 一种混合动力系统及应用
CN207790304U (zh) * 2017-12-20 2018-08-31 广州汽车集团股份有限公司 混合动力耦合机构及机动车辆
CN108839551A (zh) * 2018-06-28 2018-11-20 奇瑞汽车股份有限公司 混合动力系统及控制方法

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