CN112810426A - 多模式切换的混合动力机电耦合系统和车辆 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种多模式切换的混合动力机电耦合系统和车辆，包括发动机、驱动电机、发电机、第一传动机构、第二传动机构、制动器组以及系统输出轴；所述发动机和所述发电机均与所述第一传动机构耦合连接，所述第一传动机构与所述第二传动机构固定连接；所述驱动电机与所述第二传动机构耦合连接，所述第二传动机构与所述系统输出轴固定连接；所述制动器组中的各制动器设置在所述第一传动机构和/或所述第二传动机构上，以通过改变各所述制动器的制动状态使得系统实现多模式切换，从而可以满足不同城市工况以及不同车型的要求，可以覆盖HEV车型和PHEV车型，平台化好。
Description
技术领域
本公开属于车辆动力系统技术领域，具体涉及一种多模式切换的混合动力机电耦合系统和车辆。
背景技术
传统地，动力系统包括发动机(内燃机)和一个由变速器、差速器和传动轴组成的传动系统。它的作用是向车辆提供驱动轮所需的驱动动力。
但是，上述动力系统，驱动模式比较单一，无法满足不同工况以及不同车型的要求。
发明内容
本公开旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种多模式切换的混合动力机电耦合系统和车辆。
本公开的一个方面，提供一种多模式切换的混合动力机电耦合系统，所述混合动力机电耦合系统包括发动机、驱动电机、发电机、第一传动机构、第二传动机构、制动器组以及系统输出轴；
所述发动机和所述发电机均与所述第一传动机构耦合连接，所述第一传动机构与所述第二传动机构固定连接；
所述驱动电机与所述第二传动机构耦合连接，所述第二传动机构与所述系统输出轴固定连接；
所述制动器组中的各制动器设置在所述第一传动机构和/或所述第二传动机构上，以通过改变各所述制动器的制动状态使得系统实现多模式切换。
在一些实施方式中，所述第一传动机构采用第一行星齿轮机构，所述第一行星齿轮机构包括第一太阳轮、第一行星架和第一齿圈；
所述第一太阳轮与所述发电机的输出轴相连，所述第一行星架分别与所述第一太阳轮以及所述第一齿圈耦合，所述第一行星架还与所述第二传动机构固定连接，所述第一齿圈与所述发动机的输出轴相连。
在一些实施方式中，所述制动器组包括第一制动器，所述第一制动器设置在所述第一太阳轮上。
在一些实施方式中，所述第二传动机构采用第二行星齿轮机构，所述第二行星齿轮机构包括第二太阳轮、第二行星架和第二齿圈；
所述第二太阳轮与所述驱动电机的输出轴相连，所述第二行星架分别与所述第二太阳轮以及所述第二齿圈耦合，所述第二行星架还与所述第一行星架固定连接，所述第二齿圈与所述系统输出轴固定连接。
在一些实施方式中，所述制动器组还包括第二制动器，所述第二制动器设置在所述第一行星架和所述第二行星架上。
在一些实施方式中，所述制动器组还包括第三制动器，所述第三制动器设置在所述第二太阳轮上。
在一些实施方式中，所述驱动电机与所述发电机并排布置。
在一些实施方式中，在多模式切换过程中，所述驱动电机参与驱动；和/或，
在制动模式时，所述驱动电机产生驱动力矩并且在绕组中产生感应电流以向动力电池充电。
在一些实施方式中，根据动力电池SOC值与预设的第一阈值的大小关系，改变所述制动器的制动状态，以使得系统实现多模式切换；和/或，
根据系统驱动的车速值与预设的第二阈值的大小关系，改变所述制动器的制动状态，以使得系统实现多模式切换。
本公开的另一方面，提供一种车辆，所述车辆包括前文记载的所述的混合动力机电耦合系统。
本公开的混合动力机电耦合系统和车辆，其包括发动机、驱动电机、发电机、第一传动机构、第二传动机构、制动器组以及系统输出轴；所述发动机和所述发电机均与所述第一传动机构耦合连接，所述第一传动机构与所述第二传动机构固定连接；所述驱动电机与所述第二传动机构耦合连接，所述第二传动机构与所述系统输出轴固定连接，所述系统输出轴用于与驱动轮耦合；所述制动器组中的制动器设置在所述第一传动机构和/或所述第二传动机构上。这样，可以通过改变所述制动器的制动状态使得系统实现多模式切换，从而可以满足不同城市工况以及不同车型的要求，可以覆盖HEV车型和PHEV车型，平台化好。
附图说明
图1为本公开一实施例的混合动力机电耦合系统的结构示意图；
图2至图6为本公开另一实施例的混合动力机电耦合系统工作在不同模式下的示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本公开的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本公开作进一步详细描述。
如图1所示，一种多模式切换的混合动力机电耦合系统100，所述混合动力机电耦合系统100包括发动机110、驱动电机120、发电机130、第一传动机构140、第二传动机构150、制动器组以及系统输出轴160。
示例性的，如图1所示，所述发动机110和所述发电机130均与所述第一传动机构140耦合连接，所述第一传动机构140与所述第二传动机构150固定连接。所述驱动电机120与所述第二传动机构150耦合连接，所述第二传动机构150与所述系统输出轴160固定连接，系统输出轴160用于与车辆的驱动轮(图中并未示出)耦合。所述制动器组中的各制动器设置在所述第一传动机构140和/或所述第二传动机构150上。如此设置，可以通过改变各所述制动器的制动状态使得系统实现多模式切换。
示例性的，上述提及的多模式是指：根据制动器组中的制动器的结合状态，混合动力机电耦合系统可以工作在发动机直驱模式、并联混动模式、串联混动模式、纯电动模式以及制动回收模式等，关于各个模式之间的切换将在下文进行详细说明，在此不作详细展开说明。
本实施例的混合动力机电耦合系统，其包括发动机、驱动电机、发电机、第一传动机构、第二传动机构、制动器组以及系统输出轴；所述发动机和所述发电机均与所述第一传动机构耦合连接，所述第一传动机构与所述第二传动机构固定连接；所述驱动电机与所述第二传动机构耦合连接，所述第二传动机构与所述系统输出轴固定连接，所述系统输出轴用于与驱动轮耦合；所述制动器组中的制动器设置在所述第一传动机构和/或所述第二传动机构上。这样，可以通过改变所述制动器的制动状态使得系统实现多模式切换，从而可以满足不同城市工况以及不同车型的要求，可以覆盖HEV车型和PHEV车型，平台化好。
示例性的，如图1所示，所述第一传动机构140采用第一行星齿轮机构，所述第一行星齿轮机构包括第一太阳轮141、第一行星架142和第一齿圈143。所述第二传动机构150采用第二行星齿轮机构，所述第二行星齿轮机构包括第二太阳轮151、第二行星架152和第二齿圈153。
具体地，如图1所示，所述第一太阳轮141与所述发电机130的输出轴相连，所述第一行星架142分别与所述第一太阳轮141以及所述第一齿圈143耦合，所述第一齿圈与所述发动机110的输出轴相连。所述第二太阳轮151与所述驱动电机120的输出轴相连，所述第二行星架152分别与所述第二太阳轮151以及所述第二齿圈153耦合，所述第二行星架152还与所述第一行星架142固定连接，所述第二齿圈153与所述系统输出轴160固定连接。
本实施例的混合动力机电耦合系统，发电机可以通过第一行星齿轮传动机构实行升速降扭，从而可以有效减小发电机体积。
示例性的，如图1所示，所述制动器组包括第一制动器B1、第二制动器B2和第三制动器B3。所述第一制动器B1设置在所述第一太阳轮141上，第一制动器B1的作用是制动发电机130，从而可以使得系统工作在发动机直驱模式。所述第二制动器B2设置在所述第一行星架142和所述第二行星架152上，所述第二制动器B2的作用是，通过制动第一行星架142和第二行星架152，从而可以使得系统工作在纯电动模式和增程模式。所述第三制动器B3设置在所述第二太阳轮151上，所述第三制动器B3的作用是制动驱动电机，从而使得系统工作在发动机直驱模式。
需要说明的是，制动器组所包括的制动器数量并不局限于图1中所示的三个，本领域技术人员还可以根据实际需要，设计其他一些数量的制动器，例如，制动器组可以仅包括两个制动器，或者，制动器组也可以包括三个以上的制动器等等，本实施例对此并不限制。
下文将结合具体附图对本公开的混合动力机电耦合系统不同工作模式进行详细说明。
如图2所示，混合动力机电耦合系统100工作在纯电动模式，此时，第一制动器B1断开，第二制动器B2结合，第三制动器B3断开，发动机110和发电机130均不工作，驱动电机120工作。驱动电机120的动力通过第二太阳轮151、第二行星架152以及第二齿圈153，最终传递至系统输出轴160。
如图3所示，混合动力机电耦合系统100工作在串联混动模式，此时第一制动器B1断开，第二制动器B2结合，第三制动器B3断开，发动机110、驱动电机120以及发电机130均工作。该模式一共具有两条动力传输路径。路径1：发动机110的动力由发动机的输出轴、第一齿圈143、第一行星架142以及第一太阳轮141传递至发电机130发电，将所发的电供驱动电机120使用，或将电能存储在车辆的动力电池(图中并未示出)中。路径2：驱动电机120的动力通过第二太阳轮151、第二行星架152以及第二齿圈153传递至系统输出轴160。
如图4所示，混合动力机电耦合系统100工作在并联混动模式，此时，第一制动器B1断开，第二制动器B2断开，第三制动器B3断开，发动机110、驱动电机120以及发电机130均工作。该模式一共具有三条动力传输路径，路径1：发动机110的动力经由发动机的输出轴、第一齿圈143、第一行星架142、第二行星架152以及第二齿圈153传递至系统输出轴160。路径2：驱动电机120的动力经由第二太阳轮151、第二行星架152以及第二齿圈153传递至系统输出轴160。路径3：发动机1100的动力经由发动机的输出轴、第一齿圈143、第一行星架142和第一太阳轮141传递至发电机130发电。当然，在这种模式下，发电机130也可以驱动，例如，发电机130的动力可以经由第一太阳轮141、第一行星架142、第二行星架152、第二齿圈153传递至系统输出轴160。此外，在这种模式下，发电机130也可以空转等。
如图5所示，混合动力机电耦合系统100工作在发动机直驱模式，此时，第一制动器B1结合，第二制动器B2断开，第三制动器B3结合，发动机110工作，驱动电机120锁止、发电机130不工作。发动机110的动力经由发动机的输出轴、第一齿圈143、第一行星架142、第二行星架152以及第二齿圈153传递至系统输出轴160。
如图6所示，混合动力机电耦合系统100工作在制动回收模式，此时，第一制动器B1断开，第二制动器B2结合，第三制动器B3断开，发动机110、驱动电机120和发电机130均不工作。在该模式下，动力通过第二齿圈153、第二行星架152以及第二太阳轮151传递至驱动电机120，以通过驱动电机120进行制动能量回收。也就是说，在制动模式时，所述驱动电机120可以产生驱动力矩并且在绕组中产生感应电流以向动力电池充电，有效节约电能。
上述各工作模式具体如下表1所示：
表1
示例性的，如图1所示，所述驱动电机120与所述发电机130可以采用并排布置。
示例性的，在多模式切换过程中，所述驱动电机120参与驱动。例如，如图3和图4所示，系统在由串联混动模式转换为并联混动模式时，驱动电机120可以一直工作输出动力，这样，可以确保系统输出轴160所驱动的驱动轮在模式切换过程中，动力不存在中断，可以确保驱动轮实现平稳切换不同的工作模式，提高用户体验。
示例性的，在上述多模式切换过程中，可以根据动力电池SOC值与预设的第一阈值的大小关系，改变所述制动器的结合状态，以使得系统实现多模式切换。或者，也可以根据系统所驱动的车速值与预设的第二阈值的大小关系，改变所述制动器的结合状态，以使得系统实现多模式切换。再或者，也可以同时根据动力电池SOC值与预设的第一阈值的大小关系以及根据系统所驱动的车速值与预设的第二阈值的大小关系，改变所述制动器的结合状态，以使得系统实现多模式切换。
需要说明的是，上述第一阈值用于判断动力电池SOC值的高低，第二阈值用于判断车速的高低，本实施例不对第一阈值和第二阈值的取值范围做限定，通常可以根据具体的控制策略自由设定，不同的控制策略下，第一阈值和第二阈值的取值都不尽相同。设定好第一阈值和第二阈值后，则自动判断并根据判断结果在各种模式间自动切换。
示例性的，如图1所示，混合动力机电耦合系统100还包括双质量飞轮170，双质量飞轮170设置在发动机110的输出轴上。当然，除此以外，双质量飞轮也可以被替换为扭转减震器等，本实施例对此并不限制。
本公开的另一方面，提供一种车辆，所述车辆包括前文记载的所述的混合动力机电耦合系统，具体可以参见上述记载，本实施例对此不作赘述。
本实施例的车辆，具有前文记载的混合动力机电耦合系统，其包括发动机、驱动电机、发电机、第一传动机构、第二传动机构、制动器组以及系统输出轴；所述发动机和所述发电机均与所述第一传动机构耦合连接，所述第一传动机构与所述第二传动机构固定连接；所述驱动电机与所述第二传动机构耦合连接，所述第二传动机构与所述系统输出轴固定连接，所述系统输出轴用于与驱动轮耦合；所述制动器组中的制动器设置在所述第一传动机构和/或所述第二传动机构上。这样，可以通过改变所述制动器的制动状态使得系统实现多模式切换，从而可以满足不同城市工况以及不同车型的要求，可以覆盖HEV车型和PHEV车型，平台化好。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本公开的原理而采用的示例性实施方式，然而本公开并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本公开的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本公开的保护范围。
Claims (10)
1.一种多模式切换的混合动力机电耦合系统，其特征在于，所述混合动力机电耦合系统包括发动机、驱动电机、发电机、第一传动机构、第二传动机构、制动器组以及系统输出轴；
所述发动机和所述发电机均与所述第一传动机构耦合连接，所述第一传动机构与所述第二传动机构固定连接；
所述驱动电机与所述第二传动机构耦合连接，所述第二传动机构与所述系统输出轴固定连接；
所述制动器组中的各制动器设置在所述第一传动机构和/或所述第二传动机构上，以通过改变各所述制动器的制动状态使得系统实现多模式切换。
2.根据权利要求1所述的混合动力机电耦合系统，其特征在于，所述第一传动机构采用第一行星齿轮机构，所述第一行星齿轮机构包括第一太阳轮、第一行星架和第一齿圈；
所述第一太阳轮与所述发电机的输出轴相连，所述第一行星架分别与所述第一太阳轮以及所述第一齿圈耦合，所述第一行星架还与所述第二传动机构固定连接，所述第一齿圈与所述发动机的输出轴相连。
3.根据权利要求2所述的混合动力机电耦合系统，其特征在于，所述制动器组包括第一制动器，所述第一制动器设置在所述第一太阳轮上。
4.根据权利要求3所述的混合动力机电耦合系统，其特征在于，所述第二传动机构采用第二行星齿轮机构，所述第二行星齿轮机构包括第二太阳轮、第二行星架和第二齿圈；
所述第二太阳轮与所述驱动电机的输出轴相连，所述第二行星架分别与所述第二太阳轮以及所述第二齿圈耦合，所述第二行星架还与所述第一行星架固定连接，所述第二齿圈与所述系统输出轴固定连接。
5.根据权利要求4所述的混合动力机电耦合系统，其特征在于，所述制动器组还包括第二制动器，所述第二制动器设置在所述第一行星架和所述第二行星架上。
6.根据权利要求5所述的混合动力机电耦合系统，其特征在于，所述制动器组还包括第三制动器，所述第三制动器设置在所述第二太阳轮上。
7.根据权利要求1至6任一项所述的混合动力机电耦合系统，其特征在于，所述驱动电机与所述发电机并排布置。
8.根据权利要求1至6任一项所述的混合动力机电耦合系统，其特征在于，在多模式切换过程中，所述驱动电机参与驱动；和/或，
在制动模式时，所述驱动电机产生驱动力矩并且在绕组中产生感应电流以向动力电池充电。
9.根据权利要求1至6任一项所述的混合动力机电耦合系统，其特征在于，根据动力电池SOC值与预设的第一阈值的大小关系，改变所述制动器的制动状态，以使得系统实现多模式切换；和/或，
根据系统驱动的车速值与预设的第二阈值的大小关系，改变所述制动器的制动状态，以使得系统实现多模式切换。
10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括权利要求1至9任一项所述的混合动力机电耦合系统。
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Legal Events
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