CN112172508B - 一种用于纵置后驱车型的输入动力分流混合系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于纵置后驱车型的输入动力分流混合系统，它包括：发动机、与所述发动机同轴布置的第一电机与第二电机、与所述发动机相连的第一离合器和第二离合器、与所述第一离合器相连的行星架、与所述行星架相连的制动器和太阳轮、安装在所述行星架内且与所述太阳轮相啮合的行星轮、与所述行星轮相连的齿圈、与所述齿圈相连的输出轴以及与所述第一电机和第二电机相电性连接的动力电池；本发明在变速箱内增加制动器、第一离合器与第二离合器，可以通过调节制动器、第一离合器和第二离合器的打开与关闭状态，从而实现不同工作模式的切换，优化传动效率，以满足车辆在不同工况下的需求。

Description

一种用于纵置后驱车型的输入动力分流混合系统
技术领域
本发明属于汽车动力系统技术领域，具体涉及一种用于纵置后驱车型的输入动力分流混合系统。
背景技术
由于能源短缺与环境污染的双重压力，以及纯电动汽车发展中遇到的续驶里程问题，混合动力汽车技术正成为各国汽车企业的研究热点。混合动力汽车采用两种动力装置（发动机和电机），通过储能装置（动力电池）和控制系统对发动机工作点进行“削峰填谷”，降低发动机在低效率区工作，使整车具有低排放、低油耗和高性能的特点。
根据混合动力系统的连接方式不同，主要分为三种结构行驶，即串联、并联和混联，混联式又分为串并联式和功率分流式。功率分流混合动力系统又可以分为输入动力分流、输出动力分流和复合动力分流。
对于输入动力分流混合动力系统，由于自身结构限值，普遍存在着动力性能不足、高速工况效率变差的问题。本发明在输入动力分流混合系统构型基础上，通过增加制动器和离合器，使混合动力系统具备多种工作模式，能够满足车辆在不同工况下的性能需求，解决了输入动力分流混合系统存在的动力性能不足和高速工况效率变差的问题。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种用于纵置后驱车型的输入动力分流混合系统。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于纵置后驱车型的输入动力分流混合系统，它包括：
发动机、与所述发动机同轴布置的第一电机与第二电机、与所述发动机相连的第一离合器和第二离合器、与所述第一离合器相连的行星架、与所述行星架相连的制动器和太阳轮、安装在所述行星架内且与所述太阳轮相啮合的行星轮、与所述行星轮相连的齿圈、与所述齿圈相连的输出轴以及与所述第一电机和第二电机相电性连接的动力电池；
所述第一电机与所述太阳轮相连，所述第二电机与所述齿圈相连，所述发动机通过第二离合器与所述齿圈相连；
所述它具备以下八种运行模式：
单电机纯电动模式，所述制动器、第一离合器与第二离合器都处于打开状态，仅由第二电机提供动力，并通过齿圈传递到输出轴；
双电机纯电动模式，所述制动器锁止，所述第一离合器与第二离合器处于打开状态，由第一电机与第二电机同时提供动力，第一电机通过太阳轮、行星轮、齿圈传递到输出轴，第二电机通过齿圈传递至输出轴；
混合动力爬坡模式，将制动器锁止，第一离合器打开，第二离合器闭合，由发动机、第一电机与第二电机同时提供动力，发动机通过第二离合器直接将驱动力传递至输出轴，然后与电机驱动力进行耦合；
并联混合动力驱动模式，将制动器与第一离合器打开，第二离合器关闭，发动机提供动力，第二电机可以为电动状态，也可以为发电状态；
发动机直接驱动模式，将制动器打开，第一离合器与第二离合器闭合，发动机提供动力，第一电机处于发电状态，第二电机可以为电动状态，也可以为发电状态；
ECVT（电子无极变速）混合动力驱动模式，将制动器与第二离合器打开，第一离合器闭合，通过第一电机调节发动机的工作转速，通过第二电机调节发动机的工作扭矩，保证发动机工作在效率最优区间，由所述发动机提供动力，所述第一电机与第二电机可以为电动状态，也可以为发电状态；
单电机制动能量回收模式，将所述制动器、第一离合器与第二离合器全部打开，发动机不工作，第二电机为发电状态，将制动能量回收到动力电池内；
双电机制动能量回收模式，将所述制动器锁止，第一离合器与第二离合器打开，发动机不工作，第一电机与第二电机均为发电状态，并将制动能量回收到动力电池内。
优化地，它还包括用于连接所述动力电池与所述第一电机和第二电机的电机控制器以及连接所述第二电机与所述齿圈的减速齿轮组。
优化地，所述第一电机和第二电机与所述电机控制器和动力电池之间通过高压线束连接。
优化地，所述第一电机、第二电机、第一离合器、第二离合器、行星架、制动器、太阳轮、行星轮、齿圈和减速齿轮组都集成在变速箱箱体内，便于整个混合系统在车辆上的安装和布置。
优化地，所述第二电机为高转速小扭矩驱动电机。
优化地，所述减速齿轮组的中间轴与所述第一电机和第二电机的电机轴平行布置。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明在变速箱内增加制动器、第一离合器与第二离合器，可以通过调节制动器、第一离合器和第二离合器的打开与关闭状态，从而实现不同工作模式的切换，优化传动效率，以满足车辆在不同工况下的需求。
附图说明
图1为本发明用于纵置后驱车型的输入动力分流混合系统的结构示意图；
图2为本发明单电机纯电动模式能量传递路线示意图；
图3为本发明双电机纯电动模式能量传递路线示意图；
图4为本发明混合动力爬坡模式能量传递路线示意图；
图5为本发明并联混合动力驱动模式能量传递路线示意图；
图6为本发明并联混合动力驱动模式另一种能量传递路线示意图；
图7为本发明发动机直接驱动模式能量传递路线示意图；
图8为本发明发动机直接驱动模式另一种能量传递路线示意图；
图9为本发明ECVT混合动力驱动模式能量传递路线示意图；
图10为本发明ECVT混合动力驱动模式另一种能量传递路线示意图；
图11为本发明单电机制动能量回收模式能量传递路线示意图；
图12为本发明双电机制动能量回收模式能量传递路线示意图；
附图标记说明：
1、发动机；2、第一电机；3、第二电机；4、第一离合器；5、第二离合器；6、行星架；7、制动器；8、太阳轮；9、行星轮；10、齿圈；11、输出轴；12、动力电池；13、电机控制器；14、减速齿轮组；15、变速箱箱体。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。
如图1所示，本发明用于纵置后驱车型的输入动力分流混合系统主要包括发动机1、第一电机2、第二电机3、第一离合器4、第二离合器5、行星架6、制动器7、太阳轮8、行星轮9、齿圈10、输出轴11、动力电池12、电机控制器13、减速齿轮组14和变速箱箱体15等。
其中，发动机1用于提供动力，第一电机2和第二电机3与发动机1同轴布置，第一离合器4和第二离合器5与发动机1相连，行星架6与第一离合器4相连，制动器7和太阳轮8与行星架6相连（通过控制制动器7的开闭，可实现行星架6的转动与停止）。行星轮9安装在行星架6内且与太阳轮8相啮合，齿圈10与行星轮9相连，输出轴11与齿圈10相连用于传输动力至车轮，动力电池12与第一电机2和第二电机3相电性连接。电机控制器13用于连接动力电池12与第一电机2和第二电机3，减速齿轮组14用于连接第二电机3和齿圈10。
进一步地，第一电机2与所述太阳轮8相连，发动机1通过第二离合器5与所述齿圈10相连；
进一步的，所述第一电机2和第二电机3与所述电机控制器13和动力电池12之间通过高压线束连接（高压线束可满足大电流的传输，而且检修方便）。
进一步地，所述第一电机2、第二电机3、第一离合器4、第二离合器5、行星架6、制动器7、太阳轮8、行星轮9、齿圈10和减速齿轮组14都集成在变速箱箱体15内，便于整个混合系统在车辆上的安装和布置。
进一步地，所述第二电机3为高转速小扭矩驱动电机。
进一步地，所述减速齿轮组14的中间轴与所述第一电机2和第二电机3的电机轴平行布置。
进一步地，太阳轮8、行星架6、行星轮9和齿圈10组成行星排。
在本实施例中，通过调节制动器7、第一离合器4和第二离合器5的打开与关闭状态，从而可以实现不同工作模式的切换，它具备以下八种工作模式：单电机纯电动模式、双电机纯电动模式、混合动力爬坡模式、并联混合动力驱动模式、发动机直接驱动模式、ECVT混合动力驱动模式、单电机制动能量回收模式和双电机制动能量回收模式。
图2、图3表示仅基于电机的动力输出形式，这种形式属于混合动力系统中通常所称的纯电动模式，即发动机不工作，仅依靠电机的工作实现动力输出。
图2所示为单电机纯电动模式，仅第二电机3提供动力，此时，制动器7、第一离合器4和第二离合器5均处于打开状态。第二电机3工作在电动模式，动力电池12通过电机控制器13为第二电机3提供可以转化为动力的电能，第二电机3将电能转化为动能，并经过减速齿轮组14、齿圈10传递到输出轴11。
图3所示为双电机纯电动模式，由第一电机2和第二电机3同时提供动力，此时，制动器7处于闭合状态，第一离合器4和第二离合器5处于打开状态。第一电机2和第二电机3工作在电动模式，动力电池12通过电机控制器13为两个电机提供可以转化为动力的电能。第一电机2将电能转化为动能，经过太阳轮8、行星排传递到输出轴11；第二电机3将电能转化为动能后，经过减速齿轮组14、齿圈10传递到输出轴11。
图4所示为混合动力爬坡模式，由发动机1、第一电机2和第二电机3同时提供动力的模式，此时，制动器7和第二离合器5处于闭合状态，第一离合器4处于打开状态。该模式能够输出大扭矩，主要用于车辆爬坡工况。发动机1工作，并将动力经由第二离合器5、齿圈10传递到输出轴11；第一电机2和第二电机3工作在电动模式，由动力电池12提供电能。第一电机2将电能转化为动能，经过太阳轮8、行星排传递到输出轴11；第二电机3将电能转化为动能后，经过减速齿轮组14、齿圈10传递到输出轴11。
图5、图6表示为并联混合动力驱动模式，发动机1和第二电机3同时工作，第一电机2不工作（或空转）。此时，第二离合器5处于闭合状态，制动器7和第一离合器4处于打开状态。
图5所示是上述的一种能量流动方式，此时，发动机1通过第二离合器5和齿圈10，将动力传递到输出轴11。第二电机3处于电动状态，由动力电池10提供电能，第二电机3将电能转化为动能后，经过减速齿轮组14，在齿圈10处与发动机1动力耦合后传递到输出轴11。
图6所示是上述的另一种能量流动方式，此时，第二电机3处于发电状态，发动机1通过第二离合器5和齿圈10，将一部分动力传递到输出轴11，剩余部分动力经齿圈10、减速齿轮组14，通过第二电机3将动能转化为电能，并通过电机控制器13储存在动力电池12内。
图7、图8表示为发动机直接驱动模式，发动机1、第一电机2和第二电机3同时工作，其中第一电机2必须为发电状态，第二电机3可以为电动状态也可以为发电状态。此时，第一离合器4、第二离合器5处于闭合状态，制动器7处于打开状态。
图7所示是上述的一种能量流动方式，发动机1通过第二离合器5和齿圈10，将一部分动力传递到输出轴11，剩余部分动力经第一离合器4和太阳轮8，通过第一电机2将动力转化为电能；第二电机3将动力电池12和第一电机2转化的电能转化为动能，并通过减速齿轮组14、齿圈10传递到输出轴11。
图8所示是上述的另一种能量流动方式，发动机1通过第二离合器5和齿圈10，将一部分动力传递到输出轴11，剩余部分动力经第一离合器4后，一部分通过太阳轮8和第一电机2，通过第一电机2将动力转化为电能，另一部分通过齿圈10、减速齿轮组14和第二电机3，通过第二电机3将动力转化为电能。电能通过电机控制器13储存到动力电池12内。
图9、图10表示为ECVT混合动力驱动模式（也称电子无极变速），发动机1、第一电机2和第二电机3同时工作，其中第一电机2必须为发电状态，第二电机3可以为电动状态也可以为发电状态。此时，第一离合器4处于闭合状态，制动器7和第二离合器5处于打开状态。
图9所示是上述的一种能量流动方式，发动机1通过第一离合器4，将一部分动力通过齿圈10传递到输出轴10，剩余部分动力通过太阳轮8传递到第一电机2，第一电机2将动能转化为电能，该电能和动力电池12输出的电能同时提供给第二电机3，第二电机3将电能转化为动能，并通过减速齿轮组14、齿圈10传递到输出轴11。
图10所示是上述的另一种能量流动方式，发动机1通过第一离合器4，将一部分动力通过太阳轮8传递到第一电机2，第一电机2将动能转化为电能，剩余部分中的一部分动力通过齿圈10传递到输出轴11，另一部分通过齿圈10、减速齿轮组14，由第二电机3将动能转化为电能。两个电机转化的电能通过电机控制器13储存到动力电池12内。
对于混合动力汽车来说，能量回收系统能够将传统汽车刹车工况下损失的能量转化为电能储存到动力电池12内，降低整车能耗。因此，制动能量回收模式是混合动力汽车不可或缺的一种模式。
图11是制动能量回收模式中的一种，制动器7、第一离合器4和第二离合器5都处于打开状态，此时仅由第二电机3将输出轴11从车轮端传递来的动能转化为电能，并通过电机控制器13储存到动力电池12内。第一电机2在该模式处于空转，该模式在本发明中称为单电机制动能量回收模式。
图12是制动能量回收模式中的一种，制动器7处于闭合状态，第一离合器4和第二离合器5处于打开状态，此时由第一电机2和第二电机3将输出轴11从车轮端传递来的动能转化为电能，并通过电机控制器13储存到动力电池12内。该模式在本发明中称为双电机制动能量回收模式。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于纵置后驱车型的输入动力分流混合系统，其特征在于，包括：
发动机（1）、与所述发动机（1）同轴布置的第一电机（2）与第二电机（3）、与所述发动机（1）相连的第一离合器（4）和第二离合器（5）、与所述第一离合器（4）相连的行星架（6）、与所述行星架（6）相连的制动器（7）和太阳轮（8）、安装在所述行星架（6）内且与所述太阳轮（8）相啮合的行星轮（9）、与所述行星轮（9）相连的齿圈（10）、与所述齿圈（10）相连的输出轴（11）以及与所述第一电机（2）和第二电机（3）相电性连接的动力电池（12）；
所述第一电机（2）与所述太阳轮（8）相连，所述第二电机（3）与所述齿圈（10）相连，所述发动机（1）通过第二离合器（5）与所述齿圈（10）相连；
所述用于纵置后驱车型的输入动力分流混合系统具备以下八种运行模式：
单电机纯电动模式，所述制动器（7）、第一离合器（4）与第二离合器（5）都处于打开状态，仅由第二电机（3）提供动力，并通过齿圈（10）传递到输出轴（11）；
双电机纯电动模式，所述制动器（7）锁止，所述第一离合器（4）与第二离合器（5）处于打开状态，由第一电机（2）与第二电机（3）同时提供动力，第一电机（2）通过太阳轮（8）、行星轮（9）、齿圈（10）传递到输出轴（11），第二电机（3）通过齿圈（10）传递至输出轴（11）；
混合动力爬坡模式，将制动器（7）锁止，第一离合器（4）打开，第二离合器（5）闭合，由发动机（1）、第一电机（2）与第二电机（3）同时提供动力，发动机（1）通过第二离合器（5）直接将驱动力传递至输出轴（11），然后与电机驱动力进行耦合；
并联混合动力驱动模式，将制动器（7）与第一离合器（4）打开，第二离合器（5）关闭，发动机（1）提供动力，第二电机（3）可以为电动状态，也可以为发电状态；
发动机直接驱动模式，将制动器（7）打开，第一离合器（4）与第二离合器（5）闭合，发动机（1）提供动力，第一电机（2）处于发电状态，第二电机（3）可以为电动状态，也可以为发电状态；
ECVT混合动力驱动模式，将制动器（7）与第二离合器（5）打开，第一离合器（4）闭合，通过第一电机（2）调节发动机（1）的工作转速，通过第二电机（3）调节发动机（1）的工作扭矩，保证发动机（1）工作在效率最优区间，由所述发动机（1）提供动力，所述第一电机（2）为发电状态，第二电机（3）为电动状态或发电状态；
单电机制动能量回收模式，将所述制动器（7）、第一离合器（4）与第二离合器（5）全部打开，发动机（1）不工作，第二电机（3）为发电状态，将制动能量回收到动力电池（12）内；
双电机制动能量回收模式，将所述制动器（7）锁止，第一离合器（4）与第二离合器（5）打开，发动机（1）不工作，第一电机（2）与第二电机（3）均为发电状态，并将制动能量回收到动力电池（12）内。
2.根据权利要求1所述的一种用于纵置后驱车型的输入动力分流混合系统，其特征在于：还包括用于连接所述动力电池（12）与所述第一电机（2）和第二电机（3）的电机控制器（13）以及连接所述第二电机（3）与所述齿圈（10）的减速齿轮组（14）。
3.根据权利要求2所述的一种用于纵置后驱车型的输入动力分流混合系统，其特征在于：所述第一电机（2）和第二电机（3）与所述电机控制器（13）和动力电池（12）之间通过高压线束连接。
4.根据权利要求2所述的一种用于纵置后驱车型的输入动力分流混合系统，其特征在于：所述第一电机（2）、第二电机（3）、第一离合器（4）、第二离合器（5）、行星架（6）、制动器（7）、太阳轮（8）、行星轮（9）、齿圈（10）和减速齿轮组（14）都集成在变速箱箱体（15）内，便于整个混合系统在车辆上的安装和布置。
5.根据权利要求1所述的一种用于纵置后驱车型的输入动力分流混合系统，其特征在于：所述第二电机（3）为高转速小扭矩驱动电机。
6.根据权利要求2所述的一种用于纵置后驱车型的输入动力分流混合系统，其特征在于：所述减速齿轮组（14）的中间轴与所述第一电机（2）和第二电机（3）的电机轴平行布置。
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