CN204659438U - 混合动力系统 - Google Patents

Abstract

本专利涉及一种混合动力系统，包括发动机、甲电机、乙电机、前行星排、后行星排和系统输出轴，前行星排的甲中央自转齿轮与甲电机连接并连接有对甲中央自转齿轮锁止或释放的锁止离合器，甲保持架与发动机连接，甲保持架和甲中央自转齿轮之间设有前模式离合器；后行星排的乙中央自转齿轮与乙电机连接，后行星排的乙保持架与系统输出轴连接，前行星排的甲环形自转齿轮与后行星排的乙中央自转齿轮连接；乙环形自转齿轮连接有对乙环形自转齿轮锁止或释放的乙锁止离合器；乙保持架和乙中央自转齿轮之间设有后模式离合器。优点是：本专利混合动力系统可以适应多种工况的要求。

Description

混合动力系统

技术领域

本专利属于多种动力源的汽车驱动装置领域，属于B60k6大组，尤其涉及一种混合动力系统。

背景技术

面对能源短缺和环境污染日益严重的现状，混合动力汽车是目前最有效的节能汽车方案，其动力系统有串联、并联和混联三种形式。串联能实现内燃机的最优控制，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，但是内燃机与输出轴机械连接，不能保证内燃机始终处于较优的工作区域内；混联能接合串联和并联的优点，规避二者的缺点，是三者中最为优化的构型方案。

当前混联式混合动力汽车主要采用行星机构作为功率分流装置，典型的结构形式包括丰田的THS系统和通用的AHS系统。其中丰田的THS系统采用单行星排结构，属于单模功率分流装置，只能实现输入式功率分流一种模式，在高速区的传动效率较低。通用公司的AHS系统采用双排或三排行星排来实现功率分流，可以实现输入式功率分流和复合式功率分流两种模式，两种模式相互弥补，使得AHS的传动效率在整个车速区域内都能维持较高的水平，但AHS系统内往往需要多个离合器的控制来实现模式切换，使得整个系统的结构十分复杂，控制难度较大。

发明内容

本专利为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种混合动力系统，该混合动力系统可以适应多种工况的要求。

本专利为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种混合动力系统，包括发动机、甲电机、乙电机、前行星排、后行星排和系统输出轴，前行星排包括甲中央自转齿轮、甲保持架、甲环形自转齿轮，后行星排包括乙中央自转齿轮、乙保持架、乙环形自转齿轮，前行星排的甲中央自转齿轮与甲电机连接并连接有对甲中央自转齿轮锁止或释放的锁止离合器，甲保持架与发动机连接，甲保持架和甲中央自转齿轮之间设有前 模式离合器；后行星排的乙中央自转齿轮与乙电机连接，后行星排的乙保持架与系统输出轴连接，前行星排的甲环形自转齿轮与后行星排的乙中央自转齿轮连接；乙环形自转齿轮连接有对乙环形自转齿轮锁止或释放的乙锁止离合器；乙保持架和乙中央自转齿轮之间设有后模式离合器。

本专利具有的优点和积极效果是：

本专利采用了以上技术方案后，后行星排可以实现转矩耦合模式或单级减速的模式，前行星排可以实现单级减速、转速耦合和转矩耦合的模式。可以使得发动机尽可能的运行在燃烧高效区，并且为混合动力车辆在各种车速、各种负载的条件下都提供相应的驱动模式。

附图说明

图1是本专利的结构示意图。

图中：1、发动机；2、甲电机；3、甲锁止离合器；4、逆变器；5、电池；6、甲环形自转齿轮；7、乙环形自转齿轮；8、乙锁止离合器；9、后模式离合器；10、乙电机；11、系统输出轴；12、乙中央自转齿轮；13、乙保持架；14、甲保持架；15、甲中央自转齿轮；16、前模式离合器。

具体实施方式

为能进一步了解本专利的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1，

一种混合动力系统，包括发动机1、甲电机2、乙电机、前行星排、后行星排和系统输出轴，前行星排包括甲中央自转齿轮、甲保持架、甲环形自转齿轮，后行星排包括乙中央自转齿轮、乙保持架、乙环形自转齿轮，其中发动机可以采用汽缸去活化技术。

甲中央自转齿轮15与甲电机2连接并由甲锁止离合器3锁止或释放，甲保持架14与发动机连接，甲保持架和甲中央自转齿轮之间设有前模式离合器16；后行星排的乙中央自转齿轮12与乙电机10连接。后行星排的乙保持架13与系统输出轴11连接，前行星排的甲环形自转齿轮6通与后行星排的乙中央自转齿轮连接；乙环形自转齿轮7连接有用于对乙环形自转齿轮锁止或释放的乙锁止离合器8；乙保持架和乙中央自转齿轮之间设有后模式离合器 9。

逆变器4控制甲电机和乙电机的运转状态，并且逆变器从电池5获得电能或向电池输出电能。

本专利的动作原理为：

1、当采用电纯动模式的时候，

1a如果想采用高车速纯电动模式，那么可以使得各个离合器处于以下状态：

甲锁止离合器处于解锁状态，乙锁止离合器处于解锁状态，前模式离合器处于脱开状态，后模式离合器处于接合状态，那么后行星排的乙环形自转齿轮、乙中央自转齿轮和乙保持架就会以一个整体进行转动，此时乙电机处于电动状态，系统输出轴的速度即是乙保持架的速度，就是乙电机的转速，如果不计传动系统的损耗，系统输出轴的驱动力矩即为乙电机的输出力矩。而此时，甲电机在逆变器的控制下空转而不输出电功率，甲电机的空转速度恰好使得甲保持架上的甲公转轮的外侧转速与甲转型自转齿轮相同，而甲公转轮的内侧转速为零，所以此时发动机可以保证几乎不动。

1b如果想采用低车速纯电动模式，那么可以使得各个离合器处于以下状态：

甲锁止离合器处于解锁状态，乙锁止离合器处于锁止状态，前模式离合器处于脱开状态，后模式离合器处于脱开状态。此时乙电机处于电动状态，由于乙环形自转齿轮被锁止，此时的后行星排就变为一个单级减速器，输入端为乙电机和乙中央自转齿轮，输出端为后保持架和系统输出轴，减速比为后行星排的速比+1。而此时，甲电机在逆变器的控制下空转，发动机也无需启动。

1c如果在高车速的时候需要车辆加速或处于高速重载状态下，可以采用高速大扭矩模式，那么可以使得各个离合器处于以下状态：

甲锁止离合器处于解锁状态，乙锁止离合器处于解锁状态，前模式离合器处于接合状态，后模式离合器处于接合状态。那么后行星排的乙环形自转齿轮、乙中央自转齿轮和乙保持架就会以一个整体进行转动，系统输出轴的速度即是乙保持架的速度，就是乙电机的转速，即车轮的转速，如果不计传 动系统的损耗，系统输出轴的驱动力矩即为乙电机的输出力矩。同理，前行星排的甲中央自转齿轮、甲环形自转齿轮、甲保持架也都是以同样的转速进行旋转。由于发动机可以采用汽缸去活化技术，所以发动机可以在这种情况下处于怠速旋转的状态。所以此时，可以由双电机进行驱动，对外输出的转矩为甲电机和乙电机的输出转矩之和。

1d如果在低车速的时候需要车辆加速或处于低速重载状态下，可以采用高速大扭矩模式，那么各个离合器处于以下状态：

甲锁止离合器处于解锁状态，乙锁止离合器处于锁止状态，前模式离合器处于接合状态，后模式离合器处于脱开状态，

由于乙环形自转齿轮被锁止，此时的后行星排为一个单级减速器，输入端为乙电机和乙中央自转齿轮，输出端为后保持架和系统输出轴，减速比为后行星排的速比+1。而此时，甲电机在逆变器的控制下也输出转矩，前行星排的状况与1c模式中相同。所以此时混合动力系统所输出的转矩为甲电机和乙电机的输出转矩经过后行星排的放大作用后的转矩，输出转矩较大，可以满足低速重载的工况要求。

2、混合动力输入模式，包括以下3种模式：

2a高车速混合动力模式，各个离合器处于以下状态：

甲锁止离合器处于解锁状态，乙锁止离合器处于解锁状态，前模式离合器处于接合状态，后模式离合器处于接合状态。发动机的动力不经过减速，同时，甲电机空转，空转转速为前行星排的转速，乙电机电动，乙电机的动力经过转矩耦合，直接耦合到发动机的动力上，为车辆提供动力。这种模式可以用于在高速行驶中遇到上坡或突然加速等状况中。

2b中车速混合动力模式，各个离合器处于以下状态：

甲锁止离合器处于锁止状态，乙锁止离合器处于脱开状态，前模式离合器处于脱开状态，后模式离合器处于接合状态。因为甲锁止离合器锁止，所以甲电机不动，发动机输出的动力经过前保持架上的行星轮与甲环形自转齿圈减速后，传递给后行星排。乙电机电动，乙电机的动力经过转矩耦合，直接耦合到发动机的动力上，在后行星排处不经过变速由系统输出轴输出。

2c低车速混合动力模式，各个离合器处于以下状态：

甲锁止离合器处于解锁状态，乙锁止离合器处于锁止状态，前模式离合器处于接合状态，后模式离合器处于脱开状态。甲电机处于空转状态，不发电也不电动，空转的转速为前行星排的转速。乙电机的动力经过转矩耦合，直接耦合到前行星排输送给后行星排的动力上，而由于乙锁止离合器处于锁止状态，所以从乙中央自转齿轮传入的动力将会经过乙中央自转齿轮——乙保持架之间的减速，从系统输出轴中输出。

3、发动机直接驱动模式，包括以下3种模式：

3a高车速发动机直驱模式，各个离合器处于以下状态：

甲锁止离合器处于解锁状态，乙锁止离合器处于解锁状态，前模式离合器处于接合状态，后模式离合器处于接合状态。甲电机和乙电机均保持空转状态，发动机输出的动力没有经过减速，输出给系统输出轴。

3b中车速发动机直接驱动模式，各个离合器处于以下状态：

甲锁止离合器处于锁止状态，乙锁止离合器处于解锁状态，前模式离合器处于脱开状态，后模式离合器处于接合状态。因为甲锁止离合器锁止，所以甲电机不动，发动机输出的动力经过前保持架上的行星轮与甲环形自转齿圈减速后，传递给后行星排，在后行星排处不经过变速，由系统输出轴输出。

3c低车速发动机直接驱动模式，各个离合器处于以下状态：

甲锁止离合器处于解锁状态，乙锁止离合器处于锁止状态，前模式离合器处于接合状态，后模式离合器处于脱开状态。甲电机处于空转状态，空转的转速为前行星排的转速，而由于乙锁止离合器处于锁止状态，所以从乙中央自转齿轮传入的动力将会经过乙中央自转齿轮——乙保持架之间的减速，从系统输出轴中输出。

4、功率分流模式，包括以下两种模式：

4a中车速功率分流模式，各个离合器处于以下状态：

甲锁止离合器处于解锁状态，乙锁止离合器处于解锁状态，前模式离合器处于脱开状态，后模式离合器处于接合状态。发动机经过甲保持架向前行星排输入动力，甲电机处于发电状态，换言之甲电机向前行星排输入与甲中央自转齿轮转速相反的转矩，对前行星排做负功，从前行星排吸收能量。发动机的其余的动力传入后行星排，后行星排不再进行减速，将动力从系统输 出轴中输出。

4b低车速功率分流模式，各个离合器处于以下状态：

甲锁止离合器处于解锁状态，乙锁止离合器处于锁止状态，前模式离合器处于脱开状态，后模式离合器处于脱开状态。发动机经过甲保持架向前行星排输入动力，甲电机处于发电状态，换言之甲电机向前行星排输入与甲中央自转齿轮转速相反的转矩，对前行星排做负功，从前行星排吸收能量。发动机的其余的动力传入后行星排，后行星排再进行一级减速，将动力从系统输出轴中输出。

尽管上面接合附图对本专利的优选实施例进行了描述，但是本专利并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本专利的启示下，在不脱离本专利宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本专利的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种混合动力系统，包括发动机、甲电机、乙电机、前行星排、后行星排和系统输出轴，前行星排包括甲中央自转齿轮、甲保持架、甲环形自转齿轮，后行星排包括乙中央自转齿轮、乙保持架、乙环形自转齿轮，其特征在于：所述前行星排的甲中央自转齿轮与甲电机连接并连接有对甲中央自转齿轮锁止或释放的锁止离合器，甲保持架与发动机连接，甲保持架和甲中央自转齿轮之间设有前模式离合器；所述后行星排的乙中央自转齿轮与乙电机连接，所述后行星排的乙保持架与系统输出轴连接，所述前行星排的甲环形自转齿轮与所述后行星排的乙中央自转齿轮连接；所述乙环形自转齿轮连接有对乙环形自转齿轮锁止或释放的乙锁止离合器；乙保持架和乙中央自转齿轮之间设有后模式离合器。