CN113400921A - 混合动力系统和控制方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种混合动力系统和控制方法,包括:发动机、第一电机、第一主轴、第二主轴、空心轴、四个齿轮系和三个同步器;发动机和第一电机均与第一主轴传动连接,第一主轴包括间隔的第一传动段和第二传动段,空心轴套装在第一传动段外,第一同步器位于第一传动段,第一同步器用于与空心轴或第二传动段连接;第一齿轮系和第二齿轮系连接在空心轴和第二主轴上,第一同步器和第二同步器均位于第二主轴,第二同步器用于与第一齿轮系或第二齿轮系连接;第三齿轮系和第四齿轮系连接在第二传动段和第二主轴上,第二同步器用于第三齿轮系或第四齿轮系连接,第二主轴与车轮传动连接。本公开能避免动力传输至四个齿轮系而出现拖曳耗能的问题。

Description

混合动力系统和控制方法
技术领域
本公开涉及汽车技术领域,特别涉及一种混合动力系统和控制方法。
背景技术
传统汽车大多使用化石燃料(如汽油、柴油等)为发动机提供动力,其排出的尾气会对环境造成污染。因此,使用无污染的新能源(如电能)来替代化石燃料为汽车提供动力是刻不容缓的,因而纯电动车的动力系统的新能源汽车是发展的趋势。
相关技术中,混合动力系统包括:发动机、电机、第一同步器、第二同步器、第一主轴、第二主轴和四个齿轮系,其中,四个齿轮系的输入齿轮均活动套装在第一主轴上,四个齿轮系的输出齿轮均固定套装在第二主轴上,发动机的输出轴和第二电机的输出轴均与第一主轴传动连接,四个齿轮系中的两个齿轮系由第一同步器控制与第一主轴连接,四个齿轮系中的另外两个齿轮系由第二同步器控制与第一主轴的连接,以使发动机和电机能一起公用四个齿轮系。
然而,在驱动过程中,发动机或电机驱动第一主轴以带动任意齿轮系动作时,第二主轴均会转动,而第二主轴转动也会带动四个齿轮系的输出齿轮一起转动,进而导致发动机或电机输出的动力也会传递至其他齿轮系中,以拖曳其他齿轮系动作,会造成较多的动力损失。
发明内容
本公开实施例提供了一种混合动力系统和控制方法,能避免在驱动过程中,发动机或电机的动力传输至四个齿轮系而出现拖曳耗能的问题,改善动力损失。所述技术方案如下:
本公开实施例提供了一种混合动力系统,所述混合动力系统包括:发动机、第一电机、第一主轴、第二主轴、空心轴、第一齿轮系、第二齿轮系、第三齿轮系、第四齿轮系、第一同步器、第二同步器和第三同步器;所述发动机的输出轴和所述第一电机的输出轴均与所述第一主轴传动连接,所述第一主轴包括同轴的第一传动段和第二传动段,所述第一传动段和所述第二传动段间隔分布,所述空心轴活动套装在所述第一传动段外,所述第一同步器套装在第一传动段外,所述第一同步器可选择地与所述空心轴或所述第二传动段传动连接;所述第一齿轮系的输入齿轮和所述第二齿轮系的输入齿轮均固定套装在所述空心轴外,所述第一齿轮系的输出齿轮和所述第二齿轮系的输出齿轮均活动套装在所述第二主轴外,所述第二同步器套装在所述第二主轴外,且位于所述第一齿轮系的输出齿轮和所述第二齿轮系的输出齿轮之间,所述第二同步器可选择地与所述第一齿轮系的输出齿轮或所述第二齿轮系的输出齿轮传动连接;所述第三齿轮系的输入齿轮和所述第四齿轮系的输入齿轮均固定套装在所述第二传动段外,所述第三齿轮系的输出齿轮和所述第四齿轮系的输出齿轮均活动套装在所述第二主轴外,所述第三同步器套装在所述第二主轴外,且位于所述第三齿轮系的输出齿轮和所述第四齿轮系的输出齿轮之间,所述第二同步器可选择地与所述第三齿轮系的输出齿轮或所述第四齿轮系的输出齿轮传动连接,所述第二主轴与车轮传动连接。
在本公开实施例的一种实现方式中,所述第二传动段与所述第一传动段相对的端部设有连接筒,所述连接筒与所述第二传动段同轴,所述第一传动段的一端活动插装在所述连接筒,所述第一同步器与所述第二传动段传动连接时,所述第一同步器连接所述连接筒和所述第一传动段。
在本公开实施例的另一种实现方式中,所述混合动力系统还包括第二电机,所述第二电机的输出轴与所述第二传动段传动连接。
在本公开实施例的另一种实现方式中,所述动力系统还包括供电组件,所述供电组件包括:电池和两个逆变器,两个所述逆变器分别与所述电池连接,所述第一电机与两个所述逆变器中的一个连接,所述第二电机与两个所述逆变器中的另一个连接。
在本公开实施例的另一种实现方式中,所述混合动力系统还包括传动齿轮,所述传动齿轮同轴套装在所述第二主轴外,所述车轮通过差速器与所述传动齿轮传动连接。
本公开实施例提供了一种混合动力系统的控制方法,适用于如前文所述的混合动力系统,所述控制方法包括:确定动力模式;根据所述动力模式控制所述发动机、所述第一电机和所述第二电机的工作状态,以及所述第一同步器、所述第二同步器和所述第三同步器的连接状态。
在本公开实施例的另一种实现方式中,所述动力模式为纯电动模式时,所述控制方法包括:控制所述发动机、所述第二电机不工作,控制所述第一同步器与所述空心轴连接,控制所述第二同步器与所述第一齿轮系的输出齿轮或所述第二齿轮系的输出齿轮连接,控制所述第三同步器与所述第三齿轮系的输出齿轮和所述第四齿轮系的输出齿轮均不连接,控制所述第一电机工作;或者,控制所述发动机、所述第二电机不工作,控制所述第一同步器与所述第二传动段连接,控制所述第二同步器与所述第一齿轮系的输出齿轮和所述第二齿轮系的输出齿轮均不连接,控制所述第三同步器与所述第三齿轮系的输出齿轮或所述第四齿轮系的输出齿轮连接,控制所述第一电机工作;或者,控制所述发动机、所述第一电机不工作,控制所述第一同步器与所述空心轴和所述第二传动段均不连接,控制所述第二同步器与所述第一齿轮系的输出齿轮和所述第二齿轮系的输出齿轮均不连接,控制所述第三同步器与所述第三齿轮系的输出齿轮或所述第四齿轮系的输出齿轮连接,控制所述第二电机工作。
在本公开实施例的另一种实现方式中,所述动力模式为纯发动机模式时,所述控制方法包括:控制所述第一电机、所述第二电机不工作,控制所述第一同步器与所述空心轴连接,控制所述第二同步器与所述第一齿轮系的输出齿轮或所述第二齿轮系的输出齿轮连接,控制所述第三同步器与所述第三齿轮系的输出齿轮和所述第四齿轮系的输出齿轮均不连接,控制所述发动机工作;或者,控制所述第一电机、所述第二电机不工作,控制所述第一同步器与所述第二传动段连接,控制所述第二同步器与所述第一齿轮系的输出齿轮和所述第二齿轮系的输出齿轮均不连接,控制所述第三同步器与所述第三齿轮系的输出齿轮或所述第四齿轮系的输出齿轮连接,控制所述发动机工作。
在本公开实施例的另一种实现方式中,所述动力模式为混合驱动模式时,所述控制方法包括:控制所述发动机驱动所述第一电机发电,控制所述第一同步器与所述空心轴和所述第二传动段均不连接,控制所述第二同步器与所述第一齿轮系的输出齿轮和所述第二齿轮系的输出齿轮均不连接,控制所述第三同步器与所述第三齿轮系的输出齿轮或所述第四齿轮系的输出齿轮连接,控制所述第二电机工作;或者,控制发动机工作,控制所述第一电机和所述第二电机中的至少一个工作,控制所述第一同步器与所述第二传动段连接,控制所述第二同步器与所述第一齿轮系的输出齿轮和所述第二齿轮系的输出齿轮均不连接,控制所述第三同步器与所述第三齿轮系的输出齿轮或所述第四齿轮系的输出齿轮连接;或者,控制发动机工作,控制所述第一电机和所述第二电机中的至少一个工作,控制所述第一同步器与所述空心轴连接,控制所述第二同步器与所述第一齿轮系的输出齿轮或所述第二齿轮系的输出齿轮连接,控制所述第三同步器与所述第三齿轮系的输出齿轮或所述第四齿轮系的输出齿轮连接。
在本公开实施例的另一种实现方式中,所述动力模式为能量回收模式时,所述控制方法包括:控制所述发动机和所述第一电机均不工作,控制所述第一同步器与所述空心轴和所述第二传动段均不连接,控制所述第二同步器与所述第一齿轮系的输出齿轮和所述第二齿轮系的输出齿轮均不连接,控制所述第三同步器与所述第三齿轮系的输出齿轮或所述第四齿轮系的输出齿轮连接,使所述第二电机发电。
本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括:
本公开实施例提供的混合动力系统通过将第一主轴设计成第一传动段和第二传动段,第一传动段和第二传动段分隔,同时还将第一传动段外活动套装空心轴外,第一同步器是套装在第一传动段外,这样通过第一同步器就能实现切换第一传动段与空心轴传动连接,或者切换第一传动段与第二传动段传动连接。
其中,第一齿轮系的输入齿轮和第二齿轮系的输入齿轮是固定套装在空心轴上的,第三齿轮系的输入齿轮和第四齿轮系的输入齿轮是固定套装在第二传动段外的。这样当发动机和第一电机输出动力时,动力传输至第一传动段,此时可以通过第一同步器选择性地将动力接入空心轴或第二传动段。如此一来,动力就能仅传输至两个齿轮系,而不会传输至四个齿轮系,并且,在动力传输至第二主轴后,由于四个齿轮系中各个输出齿轮均与第二主轴活动套装,因此,动力也不会通过第二主轴回传至其他两个齿轮系。相较于相关技术,发动机和第一电机输出的动力时不会传递至所有齿轮系,改善拖曳耗能的问题,减少动力损失。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本公开实施例提供的一种混合动力系统的结构示意图;
图2是本公开实施例提供的一种混合动力系统在纯电动模式下的能量传递示意图;
图3是本公开实施例提供的一种混合动力系统在纯电动模式下的能量传递示意图;
图4是本公开实施例提供的一种混合动力系统在纯电动模式下的能量传递示意图;
图5是本公开实施例提供的一种混合动力系统在纯电动模式下的能量传递示意图;
图6是本公开实施例提供的一种混合动力系统在纯电动模式下的能量传递示意图;
图7是本公开实施例提供的一种混合动力系统在纯发动机模式下的能量传递示意图;
图8是本公开实施例提供的一种混合动力系统在纯发动机模式下的能量传递示意图;
图9是本公开实施例提供的一种混合动力系统在混合驱动模式下的能量传递示意图;
图10是本公开实施例提供的一种混合动力系统在混合驱动模式下的能量传递示意图;
图11是本公开实施例提供的一种混合动力系统在混合驱动模式下的能量传递示意图;
图12是本公开实施例提供的一种混合动力系统在混合驱动模式下的能量传递示意图。
图中各标记说明如下:
11、发动机;12、第一电机;13、第二电机;
20、第一主轴;201、第一传动段;202、第二传动段;203、连接筒;21、第二主轴;22、空心轴;
3、第一齿轮系;31、第一齿轮系的输入齿轮;32、第一齿轮系的输出齿轮;
4、第二齿轮系;41、第二齿轮系的输入齿轮;42、第二齿轮系的输出齿轮;
5、第三齿轮系;51、第三齿轮系的输入齿轮;52、第三齿轮系的输出齿轮;
6、第四齿轮系;61、第四齿轮系的输入齿轮;62、第四齿轮系的输出齿轮;
71、第一同步器;72、第二同步器;73、第三同步器;
8、供电组件;81、电池;82、逆变器;
91、传动齿轮;92、差速器。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
除非另作定义,此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。同样,“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制,而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同,并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接,而是可以包括电性的连接,不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等仅用于表示相对位置关系,当被描述对象的绝对位置改变后,则所述相对位置关系也可能相应地改变。
图1是本公开实施例提供的一种混合动力系统的结构示意图。如图1所示,该混合动力系统包括:发动机11、第一电机12、第一主轴20、第二主轴21、空心轴22、第一齿轮系3、第二齿轮系4、第三齿轮系5、第四齿轮系6、第一同步器71、第二同步器72和第三同步器73。
如图1所示,发动机11的输出轴和第一电机12的输出轴均与第一主轴20传动连接,第一主轴20包括同轴的第一传动段201和第二传动段202,第一传动段201和第二传动段202间隔分布,空心轴22活动套装在第一传动段201外,第一同步器71套装在第一传动段201外,第一同步器71可选择地与空心轴22或第二传动段202传动连接。
如图1所示,第一齿轮系3的输入齿轮31和第二齿轮系4的输入齿轮41均固定套装在空心轴22外,第一齿轮系3的输出齿轮32和第二齿轮系4的输出齿轮42均活动套装在第二主轴21外,第二同步器72套装在第二主轴21外,且位于第一齿轮系3的输出齿轮32和第二齿轮系4的输出齿轮42之间,第二同步器72可选择地与第一齿轮系3的输出齿轮32或第二齿轮系4的输出齿轮42传动连接。
如图1所示,第三齿轮系5的输入齿轮51和第四齿轮系6的输入齿轮61均固定套装在第二传动段202外,第三齿轮系5的输出齿轮52和第四齿轮系6的输出齿轮62均活动套装在第二主轴21外,第三同步器73套装在第二主轴21外,且位于第三齿轮系5的输出齿轮52和第四齿轮系6的输出齿轮62之间,第二同步器72可选择地与第三齿轮系5的输出齿轮52或第四齿轮系6的输出齿轮62传动连接,第二主轴21与车轮传动连接。
本公开实施例提供的混合动力系统通过将第一主轴20设计成第一传动段201和第二传动段202,第一传动段201和第二传动段202分隔,同时还将第一传动段201外活动套装空心轴22外,第一同步器71是套装在第一传动段201外,这样通过第一同步器71就能实现切换第一传动段201与空心轴22传动连接,或者切换第一传动段201与第二传动段202传动连接。
其中,第一齿轮系3的输入齿轮31和第二齿轮系4的输入齿轮41是固定套装在空心轴22上的,第三齿轮系5的输入齿轮51和第四齿轮系6的输入齿轮61是固定套装在第二传动段202外的。这样当发动机11和第一电机12输出动力时,动力传输至第一传动段201,此时可以通过第一同步器71选择性地将动力接入空心轴22或第二传动段202。如此一来,动力就能仅传输至两个齿轮系,而不会传输至四个齿轮系,并且,在动力传输至第二主轴21后,由于四个齿轮系中各个输出齿轮均与第二主轴21活动套装,因此,动力也不会通过第二主轴21回传至其他两个齿轮系。相较于相关技术,发动机11和第一电机12输出的动力时不会传递至所有齿轮系,改善拖曳耗能的问题,减少动力损失。
可选地,如图1所示,第二传动段202与第一传动段201相对的端部设有连接筒203,连接筒203与第二传动段202同轴,第一传动段201的一端活动插装在连接筒203,第一同步器71与第二传动段202传动连接时,第一同步器71连接连接筒203和第一传动段201。
本公开实施例中,通过在第二传动段202的端部设置连接筒203,以使第一传动段201的端部可以直接插设在连接筒203的内孔中,便于第一传动段201和第二传动段202同轴对接。通过将第一传动段201的部分插装在连接筒203内,这样在第一同步器71调整至与连接筒203接触时,第一同步器71还能同时套装在第一传动段201外,以使第一同步器71能连接第一传动段201和连接筒203,从而实现第一传动段201和第二传动段202传动连接。
示例性地,连接筒203内可以设置轴承,轴承的外圈固定在连接筒203的内壁上,轴承的内圈固定套装在第一传动段201外,这样当第一传动段201的端部插装入连接筒203后,第一传动段201能在连接筒203内自由转动,实现第一传动段201和第二传动段202之间的活动连接。
可选地,混合动力系统还包括第二电机13,第二电机13的输出轴与第二传动段202传动连接。在混合动力系统中设置第二电机13,可以为混合动力系统提供更大的动力。
其中,由于第二电机13是传动连接在第二传动段202上的,因此,第二电机13还可以在第三同步器73的切换下,使第二电机13的动力能传输至第三齿轮系5或第四齿轮系6,从而实现第二电机13的两挡位的驱动模式。这样通过将第二电机13设置在第二传动段202上,使得第二电机13能与发动机11公用部分齿轮系,无需再为第二电机13齿轮系,从而节省成本。
可选地,如图1所示,混合动力系统还包括传动齿轮91,传动齿轮91同轴套装在第二主轴21外,车轮通过差速器92与传动齿轮91传动连接。本公开实施例中,差速器92的输入齿轮与安装在第二主轴21上的传动齿轮91啮合,从而能接收从第二主轴传递而来的动力,以实现驱动车轮转动的目的。
其中,差速器92能使与差速器92的输出轴连接的车轮实现以不同转速转动。当汽车转弯行驶时,汽车的内侧车轮和汽车的外侧车轮的转弯半径不同,外侧车轮的转弯半径要大于内侧车轮的转弯半径,这就要求在转弯时外侧车轮的转速要高于内侧车轮的转速,利用差速器92可以使两个车轮以不同转速滚动,从而实现两个车轮转速的差异。
可选地,如图1所示,供电组件8包括:电池81和两个逆变器82,两个逆变器82分别与电池81连接,第一电机12与两个逆变器82中的一个连接,第二电机13与两个逆变器82中的另一个连接。
通过设置两个逆变器82,其一用于连接电池81和第一电机12,其二用于连接电池81和第二电机13。其中,电池81为可充电电池81,逆变器82设置在电池81的输出电路上,用于将电池81输出的直流电转换成三相交流电后驱动第一电机12或第二电机13。
本公开实施例提供了一种混合动力系统的控制方法,适用于前文所述的混合动力系统,该控制方法包括:确定动力模式;根据动力模式控制发动机11、第一电机12和第二电机13的工作状态,以及第一同步器71、第二同步器72和第三同步器73的连接状态。
其中,动力模式包括纯电动模式、纯发动机11模式、混合驱动模式或能量回收模式,纯电动模式又包括单电机模式和双电机模式。
在本公开实施例的一些实现方式中,混合动力系统的动力模式切换为纯电动模式的单电机模式时,控制方法包括:
控制发动机11、第二电机13不工作,控制第一同步器71与空心轴22连接,控制第二同步器72与第一齿轮系3的输出齿轮32或第二齿轮系4的输出齿轮42连接,控制第三同步器73与第三齿轮系5的输出齿轮52和第四齿轮系6的输出齿轮62均不连接,控制第一电机12工作。
此时,第一同步器71控制空心轴22和第一传动段201连接,第一电机12单独驱动车辆行驶,第一电机12的动力会通过空心轴22传输至第一齿轮系3和第二齿轮系4,以实现第一电机12的两种挡位驱动模式。
以第一电机12与第一齿轮系3传动连接为例,简要说明混合动力系统中的能量传递情况。图2是本公开实施例提供的一种混合动力系统在纯电动模式下的能量传递示意图。如图2所示,第一电机12输出动力至第一传动段201,经第一同步器71传递至空心轴22,动力再经第一齿轮系3的输出齿轮32和第二同步器72传递至第二主轴21,最终动力经传动齿轮91和差速器92传递至车轮,以驱动车辆行驶。实现第一电机12工作时的第一挡位驱动模式。
其中,在需要控制第一电机12实现第二挡位驱动模式时,控制第二同步器72使第二齿轮系4的输出齿轮42与第二主轴21连接即可,也即将第一电机12的动力传递至第二齿轮系4,再经第二主轴21传递至车轮,驱动车辆行驶。
在本公开实施例的另一些实现方式中,混合动力系统的动力模式切换为纯电动模式的单电机模式时,控制方法包括:
控制发动机11、第二电机13不工作,控制第一同步器71与第二传动段202连接,控制第二同步器72与第一齿轮系3的输出齿轮32和第二齿轮系4的输出齿轮42均不连接,控制第三同步器73与第三齿轮系5的输出齿轮52或第四齿轮系6的输出齿轮62连接,控制第一电机12工作。
此时,第一同步器71控制第一传动段201和第二传动段202连接,第一电机12单独驱动车辆行驶,第一电机12的动力会通过第二传动段202传输至第三齿轮系5和第四齿轮系6,以实现第一电机12的另外两种挡位驱动模式。
以第一电机12与第三齿轮系5传动连接为例,简要说明混合动力系统中的能量传递情况。图3是本公开实施例提供的一种混合动力系统在纯电动模式下的能量传递示意图。如图3所示,第一电机12输出动力至第一传动段201,经第一同步器71传递至第二传动段202,动力再经第三齿轮系5的输出齿轮52和第三同步器73传递至第二主轴21,最终动力经传动齿轮91和差速器92传递至车轮,以驱动车辆行驶。实现第一电机12工作时的第三挡位驱动模式。
其中,在需要控制第一电机12实现第四挡位驱动模式时,控制第三同步器73使第四齿轮系6的输出齿轮62与第二主轴21连接即可,也即将第一电机12的动力传递至第四齿轮系6,再经第二主轴21传递至车轮,驱动车辆行驶。
在本公开实施例的另一些实现方式中,混合动力系统的动力模式切换为纯电动模式的单电机模式时,控制方法包括:
控制发动机11、第一电机12不工作,控制第一同步器71与空心轴22和第二传动段202均不连接,控制第二同步器72与第一齿轮系3的输出齿轮32和第二齿轮系4的输出齿轮42均不连接,控制第三同步器73与第三齿轮系5的输出齿轮52或第四齿轮系6的输出齿轮62连接,控制第二电机13工作。
此时,第一同步器71控制第一传动段201和第二传动段202断开连接,第二电机13单独驱动车辆行驶,第二电机13的动力会通过第二传动段202传输至第三齿轮系5和第四齿轮系6,以实现第二电机13的两种挡位驱动模式。
以第二电机13与第三齿轮系5传动连接为例,简要说明混合动力系统中的能量传递情况。图4是本公开实施例提供的一种混合动力系统在纯电动模式下的能量传递示意图。如图4所示,第二电机13输出动力至第二传动段202,动力经第三齿轮系5的输出齿轮52和第三同步器73传递至第二主轴21,最终动力经传动齿轮91和差速器92传递至车轮,以驱动车辆行驶。实现第二电机13工作时的第三挡位驱动模式。
其中,在需要控制第二电机13实现第四挡位驱动模式时,控制第三同步器73使第四齿轮系6的输出齿轮62与第二主轴21连接即可,也即将第二电机13的动力传递至第四齿轮系6,再经第二主轴21传递至车轮,驱动车辆行驶。
在本公开实施例的另一些实现方式中,混合动力系统的动力模式切换为纯电动模式的双电机模式时,此时,第一电机12和第二电机13均工作,发动机11不工作,控制方法包括:
控制第一同步器71与第二传动段202连接,控制第二同步器72与第一齿轮系3的输出齿轮32和第二齿轮系4的输出齿轮42均不连接,控制第三同步器73与第三齿轮系5的输出齿轮52或第四齿轮系6的输出齿轮62连接。
此时,第一同步器71控制第一传动段201和第二传动段202连接,第一电机12和第二电机13共同驱动车辆行驶,第一电机12和第二电机13的动力会通过第二传动段202传输至第三齿轮系5和第四齿轮系6,以实现第一电机12和第二电机13的两种挡位驱动模式。
以第一电机12、第二电机13与第三齿轮系5传动连接为例,简要说明混合动力系统中的能量传递情况。图5是本公开实施例提供的一种混合动力系统在纯电动模式下的能量传递示意图。如图5所示,第一电机12输出动力至第一传动段201,经第一同步器71传递至第二传动段202,第二电机13输出动力至第二传动段202,第一电机12和第二电机13的动力经第三齿轮系5的输出齿轮52和第三同步器73传递至第二主轴21,最终动力经传动齿轮91和差速器92传递至车轮,以驱动车辆行驶。实现第一电机12、第二电机13工作时的第三挡位驱动模式。
其中,在需要控制第一电机12和第二电机13实现第四挡位驱动模式时,控制第三同步器73使第四齿轮系6的输出齿轮62与第二主轴21连接即可,也即将第一电机12和第二电机13的动力传递至第四齿轮系6,再经第二主轴21传递至车轮,驱动车辆行驶。
在本公开实施例的另一些实现方式中,混合动力系统的动力模式切换为纯电动模式的双电机模式时,此时,第一电机12和第二电机13均工作,发动机11不工作,控制方法包括:
控制第一同步器71与空心轴22连接,控制第二同步器72与第一齿轮系3的输出齿轮32或第二齿轮系4的输出齿轮42连接,控制第三同步器73与第三齿轮系5的输出齿轮52或第四齿轮系6的输出齿轮62连接。
此时,第一同步器71控制第一传动段201和空心轴22连接,第一电机12和第二电机13共同驱动车辆行驶,第一电机12的动力通过空心轴22传递至第一齿轮系3和第二齿轮系4,第二电机13的动力会通过第二传动段202传输至第三齿轮系5和第四齿轮系6,以实现第一电机12和第二电机13的两种挡位驱动模式。
以第一电机12与第一齿轮系3传动连接,第二电机13与第三齿轮系5传动连接为例,简要说明混合动力系统中的能量传递情况。图6是本公开实施例提供的一种混合动力系统在纯电动模式下的能量传递示意图。如图6所示,第一电机12输出动力至第一传动段201,经第一同步器71传递至空心轴22,动力再经第一齿轮系3的输出齿轮32和第二同步器72传递至第二主轴21,第二电机13输出动力至第二传动段202,第二电机13的动力经第三齿轮系5的输出齿轮52和第三同步器73传递至第二主轴21,最终动力经传动齿轮91和差速器92传递至车轮,以驱动车辆行驶。实现第一电机12工作时的第一挡位驱动模式,第二电机13工作时的第三挡位驱动模式。
其中,在需要控制第一电机12实现第二挡位驱动模式时,控制第二同步器72使第二齿轮系4的输出齿轮42与第二主轴21连接即可;在需要第二电机13实现第四挡位驱动模式时,控制第三同步器73使第四齿轮系6的输出齿轮62与第二主轴21连接即可。
在本公开实施例的一些实现方式中,混合动力系统的动力模式切换为纯发动机11模式时,控制方法包括:
控制第一电机12、第二电机13不工作,控制第一同步器71与空心轴22连接,控制第二同步器72与第一齿轮系3的输出齿轮32或第二齿轮系4的输出齿轮42连接,控制第三同步器73与第三齿轮系5的输出齿轮52和第四齿轮系6的输出齿轮62均不连接,控制发动机11工作。
此时,第一同步器71控制空心轴22和第一传动段201连接,发动机11单独驱动车辆行驶,发动机11的动力会通过空心轴22传输至第一齿轮系3和第二齿轮系4,以实现发动机11的两种挡位驱动模式。
以发动机11与第一齿轮系3传动连接为例,简要说明混合动力系统中的能量传递情况。图7是本公开实施例提供的一种混合动力系统在纯发动机模式下的能量传递示意图。如图7所示,发动机11输出动力至第一传动段201,经第一同步器71传递至空心轴22,动力再经第一齿轮系3的输出齿轮32和第二同步器72传递至第二主轴21,最终动力经传动齿轮91和差速器92传递至车轮,以驱动车辆行驶。实现发动机11工作时的第一挡位驱动模式。
其中,在需要控制发动机11实现第二挡位驱动模式时,控制第二同步器72使第二齿轮系4的输出齿轮42与第二主轴21连接即可,也即将发动机11的动力传递至第二齿轮系4,再经第二主轴21传递至车轮,驱动车辆行驶。
在本公开实施例的一些实现方式中,混合动力系统的动力模式切换为纯发动机11模式时,控制方法包括:
控制第一电机12、第二电机13不工作,控制第一同步器71与第二传动段202连接,控制第二同步器72与第一齿轮系3的输出齿轮32和第二齿轮系4的输出齿轮42均不连接,控制第三同步器73与第三齿轮系5的输出齿轮52或第四齿轮系6的输出齿轮62连接,控制发动机11工作。
此时,第一同步器71控制第一传动段201和第二传动段202连接,发动机11单独驱动车辆行驶,发动机11的动力会通过第二传动段202传输至第三齿轮系5和第四齿轮系6,以实现发动机11的另外两种挡位驱动模式。
以发动机11与第四齿轮系6传动连接为例,简要说明混合动力系统中的能量传递情况。图8是本公开实施例提供的一种混合动力系统在纯发动机模式下的能量传递示意图。如图8所示,发动机11输出动力至第一传动段201,经第一同步器71传递至第二传动段202,动力再经第四齿轮系6的输出齿轮62和第三同步器73传递至第二主轴21,最终动力经传动齿轮91和差速器92传递至车轮,以驱动车辆行驶。实现发动机11工作时的第四挡位驱动模式。
其中,在需要控制发动机11实现第三挡位驱动模式时,控制第二同步器72使第三齿轮系5的输出齿轮52与第二主轴21连接即可,也即将发动机11的动力传递至第三齿轮系5,再经第二主轴21传递至车轮,驱动车辆行驶。
在本公开实施例的一些实现方式中,混合动力系统的动力模式切换为混合驱动模式时,控制方法包括:
控制发动机11驱动第一电机12发电,控制第一同步器71与空心轴22和第二传动段202均不连接,控制第二同步器72与第一齿轮系3的输出齿轮32和第二齿轮系4的输出齿轮42均不连接,控制第三同步器73与第三齿轮系5的输出齿轮52或第四齿轮系6的输出齿轮62连接,控制第二电机13工作。
此时,第一同步器71控制空心轴22和第二传动段202均与第一传动段201断开连接,发动机11驱动第一电机12发电,第一电机12发出的电能存储于供电组件8,供电组件8同时为第二电机13供电,使第二电机13单独驱动车辆行驶,第二电机13的动力会通过第二传动段202传输至第三齿轮系5和第四齿轮系6,以实现第二电机13的两种挡位驱动模式。
以第二电机13与第三齿轮系5传动连接为例,简要说明混合动力系统中的能量传递情况。图9是本公开实施例提供的一种混合动力系统在混合驱动模式下的能量传递示意图。如图9所示,第二电机13输出动力至第二传动段202,经第三齿轮系5的输出齿轮52和第三同步器73传递至第二主轴21,最终动力经传动齿轮91和差速器92传递至车轮,以驱动车辆行驶。实现第二电机13工作时的第三挡位驱动模式。
其中,在需要控制第二电机13实现第四挡位驱动模式时,控制第三同步器73使第四齿轮系6的输出齿轮62与第二主轴21连接即可,也即将第二电机13的动力传递至第四齿轮系6,再经第二主轴21传递至车轮,驱动车辆行驶。
在本公开实施例的另一些实现方式中,混合动力系统的动力模式切换为混合驱动模式时,此时,发动机11、第一电机12和第二电机13均工作,控制方法包括:
控制第一同步器71与第二传动段202连接,控制第二同步器72与第一齿轮系3的输出齿轮32和第二齿轮系4的输出齿轮42均不连接,控制第三同步器73与第三齿轮系5的输出齿轮52或第四齿轮系6的输出齿轮62连接。
此时,第一同步器71控制第一传动段201和第二传动段202连接,发动机11、第一电机12和第二电机13共同驱动车辆行驶,发动机11、第一电机12和第二电机13的动力会通过第二传动段202传输至第三齿轮系5和第四齿轮系6,以实现发动机11、第一电机12和第二电机13的两种挡位驱动模式。
以发动机11、第一电机12、第二电机13与第三齿轮系5传动连接为例,简要说明混合动力系统中的能量传递情况。图10是本公开实施例提供的一种混合动力系统在混合驱动模式下的能量传递示意图。如图10所示,发动机11、第一电机12输出动力至第一传动段201,经第一同步器71传递至第二传动段202,第二电机13输出动力至第二传动段202,发动机11、第一电机12和第二电机13的动力经第三齿轮系5的输出齿轮52和第三同步器73传递至第二主轴21,最终动力经传动齿轮91和差速器92传递至车轮,以驱动车辆行驶。实现发动机11、第一电机12、第二电机13工作时的第三挡位驱动模式。
其中,在需要控制发动机11、第一电机12和第二电机13实现第四挡位驱动模式时,控制第三同步器73使第四齿轮系6的输出齿轮62与第二主轴21连接即可,也即将发动机11、第一电机12和第二电机13的动力传递至第四齿轮系6,再经第二主轴21传递至车轮,驱动车辆行驶。
在本公开实施例的另一些实现方式中,混合动力系统的动力模式切换为混合驱动模式时,此时,发动机11、第一电机12和第二电机13均工作,控制方法包括:
控制第一同步器71与空心轴22连接,控制第二同步器72与第一齿轮系3的输出齿轮32或第二齿轮系4的输出齿轮42连接,控制第三同步器73与第三齿轮系5的输出齿轮52或第四齿轮系6的输出齿轮62连接。
此时,第一同步器71控制第一传动段201和空心轴22连接,发动机11、第一电机12和第二电机13共同驱动车辆行驶,发动机11、第一电机12的动力通过空心轴22传递至第一齿轮系3和第二齿轮系4,第二电机13的动力会通过第二传动段202传输至第三齿轮系5和第四齿轮系6,以实现发动机11、第一电机12和第二电机13的两种挡位驱动模式。
以发动机11、第一电机12与第一齿轮系3传动连接,第二电机13与第三齿轮系5传动连接为例,简要说明混合动力系统中的能量传递情况。图11是本公开实施例提供的一种混合动力系统在混合驱动模式下的能量传递示意图。如图11所示,发动机11、第一电机12输出动力至第一传动段201,经第一同步器71传递至空心轴22,动力再经第一齿轮系3的输出齿轮32和第二同步器72传递至第二主轴21,第二电机13输出动力至第二传动段202,第二电机13的动力经第三齿轮系5的输出齿轮52和第三同步器73传递至第二主轴21,最终动力经传动齿轮91和差速器92传递至车轮,以驱动车辆行驶。实现发动机11、第一电机12工作时的第一挡位驱动模式,第二电机13工作时的第三挡位驱动模式。
其中,在需要控制发动机11、第一电机12实现第二挡位驱动模式时,控制第二同步器72使第二齿轮系4的输出齿轮42与第二主轴21连接即可;在需要第二电机13实现第四挡位驱动模式时,控制第三同步器73使第四齿轮系6的输出齿轮62与第二主轴21连接即可。
在本公开实施例的一些实现方式中,混合动力系统的动力模式切换为能量回收模式时,控制方法包括:
控制发动机11和第一电机12均不工作,控制第一同步器71与空心轴22和第二传动段202均不连接,控制第二同步器72与第一齿轮系3的输出齿轮32和第二齿轮系4的输出齿轮42均不连接,控制第三同步器73与第三齿轮系5的输出齿轮52或第四齿轮系6的输出齿轮62连接,使第二电机13发电。
此时,第一同步器71控制空心轴22和第二传动段202均与第一传动段201断开连接,第二同步器72控制第一齿轮系3和第二齿轮系4均与第二主轴21断开连接,车轮的动力经差速器92和传动齿轮91传递至第二主轴21,并经过第三齿轮系5或第四齿轮系6,传输至第二电机13,以驱动第二电机13在两种挡位驱动模式下发电。
以第二电机13与第四齿轮系6传动连接为例,简要说明混合动力系统中的能量传递情况。图12是本公开实施例提供的一种混合动力系统在混合驱动模式下的能量传递示意图。如图12所示,车轮的动力经差速器92和传动齿轮91传递至第二主轴21,并经过第三齿轮系5传输至第二电机13,以驱动第二电机13在第三挡位驱动模式下发电。
其中,在需要控制第二电机13实现第四挡位驱动模式时,控制第三同步器73使第四齿轮系6的输出齿轮62与第二主轴21连接即可。
本公开实施例中,混合动力系统的动力模式还可以包括倒车模式,动力模式切换为倒车模式时,控制方法包括:
控制发动机11、第一电机12不工作,控制第一同步器71与空心轴22和第二传动段202均不连接,控制第二同步器72与第一齿轮系3的输出齿轮32和第二齿轮系4的输出齿轮42均不连接,控制第三同步器73与第三齿轮系5的输出齿轮52或第四齿轮系6的输出齿轮62连接,控制第二电机13反转。
此时,第一同步器71控制第一传动段201和第二传动段202断开连接,第二电机13单独反转以驱动车辆倒车,第二电机13的动力会通过第二传动段202传输至第三齿轮系5和第四齿轮系6,以实现第二电机13在两种挡位驱动模式下倒车。
其中,在需要控制第二电机13以第四挡位驱动模式倒车时,控制第三同步器73使第四齿轮系6的输出齿轮62与第二主轴21连接即可,也即将第二电机13的动力传递至第四齿轮系6,再经第二主轴21传递至车轮,驱动车辆倒车。
以上,并非对本公开作任何形式上的限制,虽然本公开已通过实施例揭露如上,然而并非用以限定本公开,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本公开技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本公开技术方案的内容,依据本公开的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本公开技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种混合动力系统,其特征在于,所述混合动力系统包括:发动机(11)、第一电机(12)、第一主轴(20)、第二主轴(21)、空心轴(22)、第一齿轮系(3)、第二齿轮系(4)、第三齿轮系(5)、第四齿轮系(6)、第一同步器(71)、第二同步器(72)和第三同步器(73);
所述发动机(11)的输出轴和所述第一电机(12)的输出轴均与所述第一主轴(20)传动连接,所述第一主轴(20)包括同轴的第一传动段(201)和第二传动段(202),所述第一传动段(201)和所述第二传动段(202)间隔分布,所述空心轴(22)活动套装在所述第一传动段(201)外,所述第一同步器(71)套装在第一传动段(201)外,所述第一同步器(71)可选择地与所述空心轴(22)或所述第二传动段(202)传动连接;
所述第一齿轮系(3)的输入齿轮和所述第二齿轮系(4)的输入齿轮均固定套装在所述空心轴(22)外,所述第一齿轮系(3)的输出齿轮和所述第二齿轮系(4)的输出齿轮均活动套装在所述第二主轴(21)外,所述第二同步器(72)套装在所述第二主轴(21)外,且位于所述第一齿轮系(3)的输出齿轮和所述第二齿轮系(4)的输出齿轮之间,所述第二同步器(72)可选择地与所述第一齿轮系(3)的输出齿轮或所述第二齿轮系(4)的输出齿轮传动连接;
所述第三齿轮系(5)的输入齿轮和所述第四齿轮系(6)的输入齿轮均固定套装在所述第二传动段(202)外,所述第三齿轮系(5)的输出齿轮和所述第四齿轮系(6)的输出齿轮均活动套装在所述第二主轴(21)外,所述第三同步器(73)套装在所述第二主轴(21)外,且位于所述第三齿轮系(5)的输出齿轮和所述第四齿轮系(6)的输出齿轮之间,所述第二同步器(72)可选择地与所述第三齿轮系(5)的输出齿轮或所述第四齿轮系(6)的输出齿轮传动连接,所述第二主轴(21)与车轮传动连接。
2.根据权利要求1所述的混合动力系统,其特征在于,所述第二传动段(202)与所述第一传动段(201)相对的端部设有连接筒(203),所述连接筒(203)与所述第二传动段(202)同轴,所述第一传动段(201)的一端活动插装在所述连接筒(203),所述第一同步器(71)与所述第二传动段(202)传动连接时,所述第一同步器(71)连接所述连接筒(203)和所述第一传动段(201)。
3.根据权利要求1或2所述的混合动力系统,其特征在于,所述混合动力系统还包括第二电机(13),所述第二电机(13)的输出轴与所述第二传动段(202)传动连接。
4.根据权利要求3所述的混合动力系统,其特征在于,所述动力系统还包括供电组件(8),所述供电组件(8)包括:电池(81)和两个逆变器(82),两个所述逆变器(82)分别与所述电池(81)连接,所述第一电机(12)与两个所述逆变器(82)中的一个连接,所述第二电机(13)与两个所述逆变器(82)中的另一个连接。
5.根据权利要求1或2所述的混合动力系统,其特征在于,所述混合动力系统还包括传动齿轮(91),所述传动齿轮(91)同轴套装在所述第二主轴(21)外,所述车轮通过差速器(92)与所述传动齿轮(91)传动连接。
6.一种混合动力系统的控制方法,其特征在于,适用于如权利要求3或4所述的混合动力系统,所述控制方法包括:
确定动力模式;
根据所述动力模式控制所述发动机、所述第一电机和所述第二电机的工作状态,以及所述第一同步器、所述第二同步器和所述第三同步器的连接状态。
7.根据权利要求6所述的控制方法,其特征在于,所述动力模式为纯电动模式时,所述控制方法包括:
控制所述发动机、所述第二电机不工作,控制所述第一同步器与所述空心轴连接,控制所述第二同步器与所述第一齿轮系的输出齿轮或所述第二齿轮系的输出齿轮连接,控制所述第三同步器与所述第三齿轮系的输出齿轮和所述第四齿轮系的输出齿轮均不连接,控制所述第一电机工作;或者,
控制所述发动机、所述第二电机不工作,控制所述第一同步器与所述第二传动段连接,控制所述第二同步器与所述第一齿轮系的输出齿轮和所述第二齿轮系的输出齿轮均不连接,控制所述第三同步器与所述第三齿轮系的输出齿轮或所述第四齿轮系的输出齿轮连接,控制所述第一电机工作;或者,
控制所述发动机、所述第一电机不工作,控制所述第一同步器与所述空心轴和所述第二传动段均不连接,控制所述第二同步器与所述第一齿轮系的输出齿轮和所述第二齿轮系的输出齿轮均不连接,控制所述第三同步器与所述第三齿轮系的输出齿轮或所述第四齿轮系的输出齿轮连接,控制所述第二电机工作。
8.根据权利要求6所述的控制方法,其特征在于,所述动力模式为纯发动机模式时,所述控制方法包括:
控制所述第一电机、所述第二电机不工作,控制所述第一同步器与所述空心轴连接,控制所述第二同步器与所述第一齿轮系的输出齿轮或所述第二齿轮系的输出齿轮连接,控制所述第三同步器与所述第三齿轮系的输出齿轮和所述第四齿轮系的输出齿轮均不连接,控制所述发动机工作;或者,
控制所述第一电机、所述第二电机不工作,控制所述第一同步器与所述第二传动段连接,控制所述第二同步器与所述第一齿轮系的输出齿轮和所述第二齿轮系的输出齿轮均不连接,控制所述第三同步器与所述第三齿轮系的输出齿轮或所述第四齿轮系的输出齿轮连接,控制所述发动机工作。
9.根据权利要求6所述的控制方法,其特征在于,所述动力模式为混合驱动模式时,所述控制方法包括:
控制所述发动机驱动所述第一电机发电,控制所述第一同步器与所述空心轴和所述第二传动段均不连接,控制所述第二同步器与所述第一齿轮系的输出齿轮和所述第二齿轮系的输出齿轮均不连接,控制所述第三同步器与所述第三齿轮系的输出齿轮或所述第四齿轮系的输出齿轮连接,控制所述第二电机工作;或者,
控制发动机工作,控制所述第一电机和所述第二电机中的至少一个工作,控制所述第一同步器与所述第二传动段连接,控制所述第二同步器与所述第一齿轮系的输出齿轮和所述第二齿轮系的输出齿轮均不连接,控制所述第三同步器与所述第三齿轮系的输出齿轮或所述第四齿轮系的输出齿轮连接;或者,
控制发动机工作,控制所述第一电机和所述第二电机中的至少一个工作,控制所述第一同步器与所述空心轴连接,控制所述第二同步器与所述第一齿轮系的输出齿轮或所述第二齿轮系的输出齿轮连接,控制所述第三同步器与所述第三齿轮系的输出齿轮或所述第四齿轮系的输出齿轮连接。
10.根据权利要求6所述的控制方法,其特征在于,所述动力模式为能量回收模式时,所述控制方法包括:
控制所述发动机和所述第一电机均不工作,控制所述第一同步器与所述空心轴和所述第二传动段均不连接,控制所述第二同步器与所述第一齿轮系的输出齿轮和所述第二齿轮系的输出齿轮均不连接,控制所述第三同步器与所述第三齿轮系的输出齿轮或所述第四齿轮系的输出齿轮连接,使所述第二电机发电。
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