CN204774601U - 混合动力系统和具有该系统的混合动力车辆 - Google Patents

混合动力系统和具有该系统的混合动力车辆 Download PDF

Info

Publication number
CN204774601U
CN204774601U CN201520461235.0U CN201520461235U CN204774601U CN 204774601 U CN204774601 U CN 204774601U CN 201520461235 U CN201520461235 U CN 201520461235U CN 204774601 U CN204774601 U CN 204774601U
Authority
CN
China
Prior art keywords
motor
clutch
power
planet row
lock
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201520461235.0U
Other languages
English (en)
Inventor
刘英泽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
QINGYUAN ELECTRIC VEHICLE CO Ltd TIANJIN
Original Assignee
QINGYUAN ELECTRIC VEHICLE CO Ltd TIANJIN
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by QINGYUAN ELECTRIC VEHICLE CO Ltd TIANJIN filed Critical QINGYUAN ELECTRIC VEHICLE CO Ltd TIANJIN
Priority to CN201520461235.0U priority Critical patent/CN204774601U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN204774601U publication Critical patent/CN204774601U/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62Hybrid vehicles

Abstract

一种混合动力系统和具有该系统的混合动力车辆,包括内燃机,包括有前太阳轮、前行星架和前齿圈的前行星排,包括有后太阳轮、后行星架和后齿圈的后行星排,前行星排的前齿圈连接第一电机,后行星排的后齿圈连接第二电机,内燃机的输出端与前行星排的前太阳轮连接,前行星排的前行星架与后行星排的后行星架连接,前齿圈连接有对前齿圈进行锁止或释放的前锁止离合器,前行星架连接有对前行星架锁止或释放的中锁止离合器,后行星排的后太阳轮与系统输出轴连接,后齿圈连接有对后齿圈进行锁止或释放的后锁止离合器,后齿圈与后行星架之间设有模式离合器。本实用新型可以实现包括串联式工况在内的多种混合动力工况,提高了对于不同行驶条件和要求的适应能力。

Description

混合动力系统和具有该系统的混合动力车辆
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种混合动力系统。特别是涉及一种混合动力系统和具有该系统 的混合动力车辆。
背景技术
[0002] 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;混联能结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。
[0003] 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。
[0004] "行星式混联动力系统及使用该动力系统的车辆"(申请公布CN104175860A,申请 公布日20141203)和"行星式双模油电混联混合动力系统"(申请公布号CN103448529A,申 请公布日20131218)都提出了双行星排的混合动力系统,但是这两种系统以尽量减少机电 的二次转换、减少能量的浪费为由都极力的避免串联式工况的发生,并且这两种。但是在城 市中行驶的机动车辆,由于堵车情况较为严重车辆走走停停,有时候车速很难达到输出功 率分流所需要的水平,车上的动力电源无法及时的补充电量。所以串联式工况对于混合动 力车辆还是很有必要的,但上述两种混合动力系统都无法实现串联式工况。
发明内容
[0005] 本实用新型所要解决的技术问题是,提供一种可以实现包括串联式工况在内的多 种混合动力工况,能够提高对于不同行驶条件和要求适应能力的混合动力系统和具有该系 统的混合动力车辆。
[0006] 本实用新型所采用的技术方案是:一种混合动力系统,包括内燃机,包括有前太阳 轮、前行星架和前齿圈的前行星排,包括有后太阳轮、后行星架和后齿圈的后行星排,所述 前行星排的前齿圈连接第一电机,所述后行星排的后齿圈连接第二电机,所述内燃机的输 出端与所述前行星排的前太阳轮连接,所述前行星排的前行星架与所述后行星排的后行星 架连接,所述的前齿圈连接有对所述前齿圈进行锁止或释放的前锁止离合器,所述前行星 架连接有对所述前行星架锁止或释放的中锁止离合器,所述后行星排的所述后太阳轮与系 统输出轴连接,所述的后齿圈连接有对所述后齿圈进行锁止或释放的后锁止离合器,所述 后齿圈与所述后行星架之间设有模式离合器。
[0007] -种具有混合动力系统的混合动力车辆,包括内燃机,包括有前太阳轮、前行星架 和前齿圈的前行星排,包括有后太阳轮、后行星架和后齿圈的后行星排,所述前行星排的前 齿圈连接第一电机,所述后行星排的后齿圈连接第二电机,所述内燃机的输出端与所述前 行星排的前太阳轮连接,所述前行星排的前行星架与所述后行星排的后行星架连接,所述 的前齿圈连接有对所述前齿圈进行锁止或释放的前锁止离合器,所述前行星架连接有对所 述前行星架锁止或释放的中锁止离合器,所述后行星排的所述后太阳轮与系统输出轴连 接,系统输出轴连接混合动力车辆的驱动桥,所述的后齿圈连接有对所述后齿圈进行锁止 或释放的后锁止离合器,所述后齿圈与所述后行星架之间设有模式离合器。
[0008] 本实用新型的混合动力系统和具有该系统的混合动力车辆,利用中锁止离合器中 断前行星排与后行星排之间的动力联系,不但可以形成串联式混合动力系统,以提高发动 机在车辆低车速时的运行效率,否则,现有技术中为了应对长时间处于低车速前进的状态, 就需要增大电池的容量,提高车辆的制造成本。本实施例还可以利用中锁止离合器切断前 行星排与后行星排之间的动力联系,使得车辆可以根据需要处于纯电动或纯充电状态,提 高了车辆对于不同工况的适应能力,减少了内燃机的运行时间,提高了车辆乘坐的舒适度。
附图说明
[0009] 图1是本实用新型混合动力系统的结构示意图;
[0010] 图2是实施例1处于低车速纯电动模式的运行示意图;
[0011] 图3是实施例1处于高车速纯电动模式的运行示意图;
[0012] 图4是实施例1处于高车速纯电动的劣选模式的运行示意图;
[0013] 图5是实施例1处于纯充电模式的0100模式的运行示意图;
[0014] 图6是实施例1处于纯充电模式的0101模式的运行示意图;
[0015] 图7是实施例1处于纯充电模式的0110模式的运行示意图;
[0016] 图8是实施例1处于纯充电模式的0111模式的运行示意图;
[0017] 图9是实施例1处于纯充电模式的0011模式的运行示意图;
[0018] 图10是实施例1处于低车速纯内燃机直驱模式的运行示意图;
[0019] 图11是实施例1处于高车速纯内燃机直驱模式的运行示意图;
[0020] 图12是实施例1处于串联式混合动力模式的运行示意图;
[0021] 图13是实施例1处于内燃机+第二电机输入并联且第二电机转速耦合混合动力 模式的运行示意图;
[0022] 图14是实施例1处于内燃机+第二电机输入并联且第二电机转矩耦合混合动力 模式的运行示意图;
[0023] 图15是实施例1处于内燃机+第二电机+第一电机输入并联且第二电机转速親 合混合动力模式的运行示意图;
[0024] 图16是实施例1处于内燃机+第二电机+第一电机输入并联且第二电机转矩親 合混合动力模式的运行示意图;
[0025] 图17是实施例1处于第一电机充电+内燃机低车速驱动模式的运行示意图;
[0026] 图18是实施例1处于第一电机充电+内燃机高车速驱动模式的运行示意图;
[0027] 图19是实施例1处于第二电机充电+内燃机高车速驱动模式的运行示意图;
[0028] 图20是实施例1处于第二电机充电+内燃机高车速驱动模式的运行示意图;
[0029] 图21是实施例1处于高车速制动能量回收模式的运行示意图;
[0030] 图22是实施例1处于低车速制动能量回收模式的运行示意图;
[0031] 图23是实施例1处于第一电机电动+内燃机低车速驱动模式的运行示意图;
[0032] 图24是实施例1处于第一电机电动+内燃机高车速模式的运行示意图;
[0033] 图25是实施例1处于备用驻车充电模式的运行示意图;
[0034] 图26是本实用新型的混合动力车辆中混合动力系统与混合动力车辆连接的结构 示意图。
[0035] 图中
[0036] 1 :内燃机 2 :第一电机
[0037] 3 :前锁止离合器 4 :逆变器
[0038] 5:动力电源 6:前齿圈
[0039] 7 :后齿圈 8 :后锁止离合器
[0040] 9:模式离合器 10:第二电机
[0041] 11 :系统输出轴 12 :后太阳轮
[0042] 13 :后行星架 14 :前行星架
[0043] 15:前太阳轮 16:中锁止离合器
[0044] 17 :驱动桥
具体实施方式
[0045] 下面结合实施例和附图对本实用新型的混合动力系统和具有该系统的混合动力 车辆做出详细说明。在此需要说明的是,本部分中所列出的单独出现的"连接",应该理解成 机械连接,且该机械连接过程并不包括各种离合器。
[0046] 如图1所示,本实用新型的混合动力系统,包括内燃机1,由前太阳轮15、前行星架 14和前齿圈6构成的前行星排,由后太阳轮12、后行星架13和后齿圈7构成的后行星排, 前行星排的前齿圈6连接第一电机2,后行星排的后齿圈7连接第二电机10,第一电机、第 二电机分别与逆变器4电连接,逆变器与动力电源5电连接。所述内燃机1的输出端与前 行星排的前太阳轮15连接,所述前行星排的前行星架14与后行星排的后行星架13连接, 所述的前齿圈6连接有对前齿圈6进行锁止或释放的前锁止离合器3,前齿圈能够在前锁止 离合器3的作用下锁止在行星变速器壳体上或者被释放而自由转动。前行星架14连接有 对前行星架14锁止或释放的中锁止离合器16,前行星架能够在中锁止离合器16的作用下 锁止在行星变速器壳体上或者被释放而自由转动。所述后行星排的后太阳轮12与系统输 出轴11连接,所述的后齿圈7连接有对后齿圈7进行锁止或释放的后锁止离合器8,所述 后齿圈7与后行星架13之间设有模式离合器9。该模式离合器9用于在结合时使后行星 架13与后齿圈7连接在一起,进而使后行星排作为一个整体转动,并且在分离时能够使后 齿圈7、后行星架13以及后太阳轮12相对自由转动。
[0047] 本混合动力系统的工作模式如表1所不。为了节约表内的空间,表1中第一电机 用Ml表不,第二电机用M2表不:
[0048]
Figure CN204774601UD00061
[0050] 下面结合表1和图2-25,说明本实用新型混合动力系统驱动模式。其中,在图中, 用箭头表示能量的流动方向。表1中,左侧4列内的1表示前、中、后锁止离合器锁止或模 式离合器接合,〇表示前、中、后锁止离合器或模式离合器脱开。即
[0051] 前锁止离合器锁止的时候,第一电机的转子和前齿圈被锁住,不能发生旋转。如果 前行星架或前太阳轮发生转动,将会带动前行星架上的前行星轮在前齿圈内公转+自转, 动力在前行星架或前太阳轮之间传递而不与第一电机发生关联,此时前行星排将会变成一 个单级减速器。如果前锁止离合器脱开时,前齿圈和第一电机的转子将会转动,前行星排处 于行星齿轮变速状态,第一电机与前行星排之间可能发生动力传递。
[0052] 中锁止离合器锁止的时候,前行星排的前行星架和后行星排的后行星架将被锁 住,不能发生转动,前行星排与后行星排之间不会发生动力传递,前行星排和后行星排可以 独立的依照各自的需要选择运行或不运行。如果前行星排或后行星排运行,将会发挥单级 变速器的作用。当中锁止离合器脱开的时候,动力可由前行星排的前行星架传递至后行星 排的后行星架。
[0053] 后锁止离合器锁止的时候,后齿圈和第二电机的转子将被锁住,不能发生转动。因 为后齿圈不能转动,所以此时后行星排也会变成一个单级减速器。如果后行星架或后太阳 轮发生转动,那么动力只会在后行星架和后太阳轮之间发生传递而不与第二电机发生关 联。如果后锁止离合器脱开时,后太阳轮和第二电机的转子将可以转动,后行星排处于行星 齿轮变速状态,第二电机与后行星排之间可能发生动力传递。
[0054] 模式离合器接合的时候,后齿圈与后行星架之间将会被相对的固定在一起,由于 这两者之间没有相对转动,行星轮也不会发生自转,所以此时的太阳轮也不能产生使得行 星轮自转的自转。所以此时,后行星排将会变成一个整体,即后齿圈、后行星架、后太阳轮共 同以一个转速旋转或固定,所以后齿圈、系统输出轴、第二电机的转子都固定或都以同一个 确定速度共同旋转。
[0055] 此外,对于下文中各个模式中的符号加以说明:
[0056] I;为内燃机输出端即前行星排太阳轮的转矩,Tmm为第一电机的转矩,TM(;2为第二 电机的转矩,Tciut为混合动力系统的系统输出轴输出的总转矩;
[0057] Ic1为前行星排的速比,k2为后行星排的速比。
[0058] Iif3为内燃机输出端的转速,n:为第一电机的转速,n2为第二电机的转速,n_为系 统输出轴的转速。
[0059] 本实用新型的混合动力系统的驱动包括以下模式:
[0060] a、纯电动模式:
[0061] 如图2所示,各锁止离合器及模式离合器的状态为:内燃机关闭,动力电源向第二 电机提供动力驱动整车行驶,该模式分为低车速纯电动、高车速纯电动两种模式:
[0062] al、低车速纯电动模式:
[0063] 如图2所示,各锁止离合器及模式离合器的状态为:前锁止离合器脱开、中锁止离 合器脱开、后锁止离合器脱开以及模式离合器接合。此时混合动力系统的输入为连接在后 齿圈上的第二电机10,输出为后太阳轮上的系统输出轴,具体的转矩关系为=Tciut=TMe2,后 行星排的速比为1,适合于低车速起步及驱动工况。
[0064] 由电源将其他形式的能量转化成电能,通过逆变器驱动第二电机,第二电机利用 电能做功,带动后齿圈转动,由于模式离合器接合,后行星排将会变成一个整体,即后齿圈、 后行星架、后太阳轮共同以一个转速旋转,后太阳轮将动力经系统输出轴输出,此时第一电 机处于空转状态,内燃机不转,第一电机的转速能够恰好使得前行星轮的自转转速保证前 行星轮的内侧绕静止的前太阳轮公转,且前行星轮的外侧与前齿圈的内侧配合转动。第一 电机的转速Ii1=n2X(1+1〇/\。
[0065] a2、高车速纯电动模式:
[0066] 如图3所示,各锁止离合器及模式离合器的状态为:前锁止离合器脱开、中锁止离 合器锁止、后锁止离合器脱开以及模式离合器脱开。此时混合动力系统的输入为连接在后 齿圈上的第二电机10,输出为后太阳轮,后齿圈通过后行星轮向后太阳轮进行传动,具体的 转矩关系为:Tciut=TMe2/k2,该状态适合于高车速巡航工况。在这种状态下,由于中离合器锁 止,混合动力系统中实际起作用的仅为后行星排及其输入、输出的部件,前行星排在动力传 递中并不起作用。
[0067] 能量由电源将其他形式的能量转化成电能,通过逆变器驱动第二电机,第二电机 利用电能做功,带动后齿圈转动,由于后行星架固定,后行星轮此时为惰轮,仅自转不公转, 所以后行星排此时变成一个单级加速器,后太阳轮被后行星轮带动自转,后太阳轮通过系 统输出轴输出功率。
[0068] 另外需要说明的是,在图3所示的高车速纯电动状态下,由于前行星排的前齿圈 已经被中锁止离合器锁死,前齿圈无法转动。所以如图4所示,如果再将前行星架锁死,虽 然也能起到与图3中同样的作用,但这样显然就增加了不必要的需要锁死的环节,降低了 相应部件的使用寿命。所以在高车速纯电动的时候,不适宜也将前锁止离合器锁死。
[0069] 纯电动模式能够消除内燃机的怠速油耗,提高整车燃油经济性。并且,通过控制锁 止离合器及模式离合器实现低车速及高车速两种模式,适应车低速大转矩需求的同时降低 对第二电机的转速需求,在动力电源电量充足时,尽可能利用第二电机驱动整车,提高整车 经济性。
[0070] b、纯充电模式:
[0071] 纯充电模式中,第二电机不运转,后行星排的后齿圈、后行星架和后太阳轮均不旋 转,功率仅仅由内燃机向第一电机和逆变器流动,该模式分为以下模式:
[0072] bl、0100 模式:
[0073] 如图5所示,各锁止离合器及模式离合器的状态为:前锁止离合器脱开、中锁止离 合器锁止、后锁止离合器脱开以及模式离合器脱开。由于中锁止离合器锁死,所以前行星架 和后行星架均不可以转动,所以前行星排与后行星排之间的功率传递被中断。由内燃机向 系统输入动力,第一电机和前齿圈被由内燃机驱动的前太阳轮带动,前太阳轮将动力传递 给前齿圈,与前齿圈连接的第一电机处于发电状态;
[0074] b2、0101 模式:
[0075] 如图6所示,在各锁止离合器及模式离合器的状态为:前锁止离合器脱开、中锁止 离合器锁止、后锁止离合器脱开以及模式离合器接合。由于中锁止离合器锁死,所以前行星 架和后行星架均不可以转动,所以前行星排与后行星排之间的功率传递被中断。因为中锁 止离合器已经锁止,前、后行星排之间的功率传递已经被中断,所以无论模式离合器是否接 合,实际上并不影响前行星排的发电传动的过程。由内燃机向系统输入动力,第一电机和前 齿圈被由内燃机驱动的前太阳轮带动,前太阳轮将动力传递给前齿圈,与前齿圈连接的第 一电机处于发电状态;
[0076] b3、0110 模式:
[0077] 如图7所示,各锁止离合器及模式离合器的状态为:前锁止离合器脱开、中锁止离 合器锁止、后锁止离合器锁止以及模式离合器脱开。由于中锁止离合器锁死,所以前行星架 和后行星架均不可以转动,所以前行星排与后行星排之间的功率传递被中断。所以无论后 锁止离合器是否锁止,实际上并不影响前行星排的发电传动的过程。但在本模式中,由于后 锁止离合器也实现了锁止功能,所以也能承担一部分锁止的力矩,降低中锁止离合器的负 担。由内燃机向系统输入动力,第一电机和前齿圈被由内燃机驱动的前太阳轮带动,前太阳 轮将动力传递给前齿圈,与前齿圈连接的第一电机处于发电状态;
[0078] b4、0111 模式:
[0079] 如图8所示,各锁止离合器及模式离合器的状态为:前锁止离合器脱开、中锁止离 合器锁止、后锁止离合器锁止以及模式离合器接合。由于中锁止离合器锁死,所以前行星架 和后行星架均不可以转动,所以前行星排与后行星排之间的功率传递被中断。因为中锁止 离合器已经锁止,前、后行星排之间的功率传递已经被中断,所以无论后锁止离合器是否锁 止、模式离合器是否接合,实际上并不影响前行星排的发电传动的过程。但在本模式中,由 于后锁止离合器也实现了锁止功能,所以也能承担一部分锁止的力矩,降低中锁止离合器 的负担。由内燃机向系统输入动力,第一电机和前齿圈被由内燃机驱动的前太阳轮带动,前 太阳轮将动力传递给前齿圈,与前齿圈连接的第一电机处于发电状态;
[0080] b5、0011 模式:
[0081] 如图9所示,各锁止离合器及模式离合器的状态为:前锁止离合器脱开、中锁止离 合器脱开、后锁止离合器锁止以及模式离合器接合。由于模式离合器接合,那么后行星排的 后齿圈和后行星架要么只能以相同的转速旋转,要么不能旋转,又因为后锁止离合器锁止, 所以后齿圈也不能旋转。所以后行星排都不能旋转。所以本模式,实质上在锁死行星架、即 锁死行星架的问题上与0100模式相同,前、后行星排之间的功率传递也已经被切断。由内 燃机向系统输入动力,第一电机和前齿圈被由内燃机驱动的前太阳轮带动,前太阳轮将动 力传递给前齿圈,与前齿圈连接的第一电机处于发电状态。
[0082] 倘若,中锁止离合器出现故障,无法锁止,那么通过本模式,也可以实现与锁止离 合器相同的锁止前齿圈、后齿圈的功能。所以本模式,可以作为中锁止离合器出现不能锁止 的故障时,实现纯发电模式的备份。
[0083] 在以上5种模式中,由内燃机向系统输入动力,第一电机和前齿圈被由内燃机驱 动的前太阳轮带动,前太阳轮将动力传递给前齿圈,与前齿圈连接的第一电机处于发电状 态。这种状态是将内燃机的功率通过发电机和逆变器转化到电源上进行储存,电源可以为 电池或超级电容。
[0084] 所以,只要当后锁止离合器和模式离合器二者有一者损坏的时候,中锁止离合器 仍能够实现锁止功能,或者中锁止离合器损坏的时候,后锁止离合器和模式离合器二者均 保证完好,通过0011或0100模式中的一种,仍可以实现纯充电模式。即,所述bl模式和所 述b5模式互为备份。
[0085] 此外,如果将纯充电模式中的内燃机作为功率输入兀件和第一电机作为功率输出 元件在功率传递过程中的位置相互颠倒,也可以利用第一电机来实现内燃机的启动。
[0086] c、内燃机驱动模式:
[0087] 内燃机1启动,第一电机2不工作,内燃机1提供动力驱动整车行驶,该模式分为 低车速纯内燃机直驱、高车速纯内燃机直驱两种模式;
[0088] cl、高车速纯内燃机直驱模式:
[0089] 如图10所示,各锁止离合器及模式离合器的状态为:前锁止离合器锁止、中锁止 离合器脱开、后锁止离合器锁止以及模式离合器脱开。由于前锁止离合器锁止,所以前行星 排就变成一个单级减速器,减速比为1+h。而后锁止离合器8也锁止,所以第二电机的转子 不会旋转,能量不会在第二电机与后行星排的齿圈之间进行传递,后行星排此时也变为一 个单级变速器,速比为(l+k2)。
[0090] 动力由内燃机输入到前太阳轮上,前太阳轮带动前行星轮和前行星架旋转,前行 星轮为公转+自转,前行星架为自转,前行星架带动后行星架旋转,后行星架带动后太阳轮 旋转,后太阳轮将动力经系统输出轴输出。
[0091] 此时混合动力系统的输入为连接在前太阳轮14上的内燃机1,输出为后太阳轮和 系统输出轴,具体的转矩关系为=Tciut=lAl+k2)X(1+1〇XTe,适合于车辆以较高车速行驶 且整车驱动力需求位于内燃机高效区时的驱动工况,避免现有混联系统在内燃机直驱时存 在的机电转换问题,提高了动力系统效率。
[0092]c2、低车速纯内燃机直驱模式:
[0093] 如图11所示,各锁止离合器及模式离合器的状态为:前锁止离合器锁止、中锁止 离合器脱开、后锁止离合器脱开以及模式离合器接合。由于前锁止离合器锁止,所以前行星 排就变成一个单级减速器,减速比为Ic1。此时第二电机在逆变器的控制下处于空转状态,空 转的转速为后行星排的整体转速(后行星排此时不变速),即H2=lAl+kDXne。
[0094] 此时混合动力系统的输入为连接在前太阳轮14上的内燃机1,,输出为后太阳轮 7,具体的转矩关系为:Tciut= (1+kJXI;,适合于动力电源电量不充足时的低车速驱动工 况,依靠内燃机直接驱动整车,该模式可以通过内燃机直驱,使内燃机的功率不分配给第一 电机,全部分配到系统输出轴,消除现有行星混联系统在低车速时内燃机的大部分功率分 配到第一电机所导致的电功率占比过高的问题,有效减少机电二次转换对动力系统效率的 影响。动力由内燃机输入到前太阳轮上,前太阳轮带动前行星轮和前行星架旋转,前行星轮 为公转+自转,前行星架为自转,前行星架带动后行星架旋转,行星架带动后太阳轮以相同 的转速旋转,后太阳轮将动力经系统输出轴输出。
[0095]d、混合驱动模式:
[0096] 混合驱动模式中,内燃机工作,第二电机处于电动状态,通过后齿圈向后行星排输 入动力,第一电机则根据需要选择处于发电或电动或不工作状态,该模式分为以下5种模 式:
[0097]dl、串联式混合动力模式:
[0098] 如图12所示,各锁止离合器及模式离合器的状态为:前锁止离合器脱开、中锁止 离合器锁止、后锁止离合器脱开以及模式离合器脱开。由于中锁止离合器锁死,所以前行星 架和后行星架均不可以转动,所以前行星排与后行星排之间的功率传递被中断。所以,前行 星排和后行星排可以各自完成自己的发电或电动工作,第二电机可以完全根据车辆行驶的 需要输出最合适的转速和扭矩,第一电机则可以根据柴油机运行到最佳运行区段的需要来 设定最佳的转速和转矩完成充电,二者之间不发生干扰。此时,本实施例的混合动力系统就 变成了串联式混合动力系统。
[0099] 动力由内燃机经过前太阳轮输入,经过只自转不公转的前行星轮传递给前齿圈, 前齿圈带动第一电机发电;而第二电机被逆变器驱动,向后齿圈输入动力,动力经过只自转 不公转的前行星轮传递给后太阳轮,后齿圈将动力经系统输出轴输出。此时系统的动力输 入,就变成了内燃机+第二电机,输出就变成了动力电源+系统输出轴。系统的输出转矩为: Tout=TMG2/k2〇
[0100] 尤其是在城市中,堵车情况较为严重,所以机动车辆以低车速运行的方式较多。如 果取消串联式混合动力模式,那么内燃机在较低的转速下运转,能源利用率低。所以串联式 混合动力模式还是必须的。在串联式混合动力模式,内燃机能够以最佳的转速运行,提高了 燃油的利用率,而且由于内燃机的运行功率较大,也能够迅速的将电池中的电能充满,减少 了内燃机的运行时间,降低了内燃机活塞的振动对于车体和车内乘客的影响。而驱动侧,可 以完全由第二电机输出。尤其是在堵车的情况下,车辆时走时停,即使前进的时候,汽车的 速度也较低,风阻也较小,加速度也不大,所以所需的输出转矩也不大,完全可以由第二电 机承担。
[0101] d2、内燃机+第二电机输入并联且第二电机转速耦合混合动力模式:
[0102] 如图13所示,各锁止离合器及模式离合器的状态为:前锁止离合器锁止、中锁止 离合器脱开、后锁止离合器脱开以及模式离合器脱开。由于前锁止离合器锁止,所以第一电 机无法旋转,第一电机与前行星排之间也没有动力的传递,所以前行星架上的前齿圈不转, 前太阳轮上的动力传递到前行星架上。
[0103] 动力由内燃机输入到前太阳轮上,前太阳轮带动前行星轮和前行星架旋转,前行 星轮为公转+自转,前行星架为自转,前行星架带动后行星架旋转,后行星架带动后齿圈旋 转;同时,逆变器驱动第二电机旋转,第二电机经过后齿圈向后行星排输入能量,后行星排 将第二电机的动力与前行星架输入的动力转速耦合,由后太阳轮将动力经系统输出轴输 出。此时系统的动力输入就变成了内燃机+第二电机,输出就变成了系统输出轴。系统的 输出转矩为:Tout=lAl+k2)X(1+1〇XTe0
[0104] 这种模式中,由于后行星排只是起到转矩耦合的作用,而没有起到减速的作用,所 以内燃机的动力只是经过了前行星排的减速作用,此时车辆的车速较高。所以此模式可以 适用于车辆的车速较高、所需转矩较不太大的场合。
[0105] d3、内燃机+第二电机输入并联且第二电机转矩耦合混合动力模式:
[0106] 如图14所示,各锁止离合器及模式离合器的状态为:前锁止离合器锁止、中锁止 离合器脱开、后锁止离合器脱开以及模式离合器接合。由于前锁止离合器锁止,所以第一电 机无法旋转,第一电机与前行星排之间也没有动力的传递,所以前行星架上的前齿圈不转, 前太阳轮上的动力传递到前行星架上。由于模式离合器接合,所以后行星排只能以一个整 体的形式进行转动,第二电机的功率就可以以转矩耦合的方式输出到后行星排上。
[0107] 动力由内燃机输入到前太阳轮上,前太阳轮带动前行星轮和前行星架旋转,前行 星轮为公转+自转,前行星架为自转,前行星架带动后行星架旋转,后行星架带动后齿圈旋 转;同时,逆变器驱动第二电机旋转,第二电机经过后齿圈向后行星排输入能量,后行星排 将第二电机的动力与前行星架输入的动力转矩耦合,由后太阳轮将动力经系统输出轴输 出。此时系统的动力输入,就变成了内燃机+第二电机,输出就变成了系统输出轴。系统的 输出转矩为:Tciut= [Tmg2+(1+10XTe] 〇
[0108] 在这种模式中,内燃机的动力经过前行星排的单级减速和后行星排的转速耦合, 转速发生了较大的变化,可以适用于车辆所需转矩较大的场合。特别适用于在低车速阶段, 车速变化较为频繁的场合,例如公交车进站出站时频繁的加速、减速。
[0109] d4、内燃机+第二电机+第一电机输入并联且第二电机转速親合混合动力模式:
[0110] 如图15所示,各锁止离合器及模式离合器的状态为:前锁止离合器脱开、中锁止 离合器脱开、后锁止离合器脱开以及模式离合器脱开。在本模式中,由于所有的锁止离合器 或模式离合器均脱开,所以所有的电机均可以向各个行星排输入动力,所有的行星排都实 现转速親合功能。
[0111] 动力由内燃机输入到前太阳轮上,前太阳轮带动前行星轮和前行星架旋转,前行 星轮为公转+自转,前行星架为自转,同时,逆变器驱动第一电机旋转,第一电机经过前齿 圈向前行星排输入能量,前行星排将第一电机的动力与前太阳轮输入的动力转速耦合,前 行星排的动力经过前行星架向后输出,带动后行星架旋转,后行星架带动后齿圈旋转;同 时,逆变器驱动第二电机旋转,第二电机经过后齿圈向后行星排输入能量,后行星排将第二 电机的动力与前行星架输入的动力转速耦合,由后太阳轮将动力经系统输出轴输出。此时 系统的输入为内燃机和第一电机、第二电机,系统的输出为系统输出轴。系统的转矩,Tciut = V(l+k2)X(1+1〇XTe〇
[0112] 在这种模式中,由于前行星排都起到了减速和转速耦合的作用,后行星排起到了 升速和转速耦合的作用,所以车辆处于较高车速的运转条件下。实际上该模式相当于将第 一电机和第二电机两部电机都用于电动,然后使用内燃机作为电动机的辅助增加转矩的动 力输入构件。由于两部电机均已参与电动,可以承担大部分的驱动任务,所以即使内燃机此 时的转速不大,考虑到其所需要输出的功率不大,所以其污染也不会太大。
[0113] d5、内燃机+第二电机+第一电机输入并联且第二电机转矩親合混合动力模式:
[0114] 如图16所示,各锁止离合器及模式离合器的状态为:前锁止离合器脱开、中锁止 离合器脱开、后锁止离合器脱开以及模式离合器接合。在本模式中,除了模式离合器接合导 致后行星排整体转动之外,所有的锁止离合器均脱开,所以所有的电机均可以向各个行星 排输入动力,前行星排可以实现转速耦合的功能,后行星排可以实现转矩耦合的功能。
[0115] 动力由内燃机输入到前太阳轮上,前太阳轮带动前行星轮和前行星架旋转,前行 星轮为公转+自转,前行星架为自转,同时,逆变器驱动第一电机旋转,第一电机经过前齿 圈向前行星排输入能量,前行星排将第一电机的动力与前太阳轮输入的动力转速耦合,前 行星排的动力经过前行星架向后输出,带动后行星架旋转,后行星架带动后齿圈旋转;同 时,逆变器驱动第二电机旋转,第二电机经过后齿圈向后行星排输入能量,后行星排将第二 电机的动力与前行星架输入的动力转矩耦合,由后太阳轮将动力经系统输出轴输出。此时 系统的输入为内燃机和第一电机、第二电机,系统的输出为系统输出轴。系统的转矩,Tout =[TMG2+(1+ki)XTe] 〇
[0116] 在这种模式中,由于前行星排都起到了减速和转速耦合的作用、后行星排起到转 矩耦合的作用,所以,内燃机的动力也经过了减速,所以此时的车速为中车速,通过内燃机 所产生的动力,传递到系统输出轴的转矩就已经较大。这种情况可以适用于中车速、大转矩 的场合,例如满载的车辆在上坡的过程中以中车速上坡,这种模式也可以减少为了实现相 同的总功率输出时内燃机在该阶段的功率输出,降低内燃机在非最佳区段运行时的排放。
[0117] e、功率分流输出模式:
[0118] el、第一电机充电+内燃机高车速驱动模式:
[0119] 如图17所示,各锁止离合器及模式离合器的状态为:前锁止离合器脱开、中锁止 离合器脱开、后锁止离合器锁止以及模式离合器脱开;由于后锁止离合器锁止,所以第二电 机不会接受后行星排的能量,后行星排此时就变成一个单级升速器,将由前齿圈输入的动 力升、降转矩,输出给后太阳轮、外齿轮传动装置、系统输出轴;
[0120] 动力由内燃机输入到前太阳轮上,前太阳轮带动前行星轮和前行星架旋转,前行 星轮为公转+自转,前行星架为自转,前齿圈被前太阳轮带动旋转将动力传递给第一电机, 第一电机从前行星排吸收能量,前行星排的动力经过前行星架向后输出,带动后行星架旋 转,后行星架带动后太阳轮以大于后行星架转速的速度旋转;由后太阳轮将动力经系统输 出轴输出。此时系统的输入为内燃机,系统的输出为系统输出轴和第一电机。系统的输出 转矩为Tciut=lAl+k2)X(1+1〇XTe。
[0121] 当驻车时的充电并不能完全满足动力电源的充电需要的时候,可以采用本模式, 以及时的补充动力电源,使其达到适宜电动状态工作的电量水平。而且,由于前行星排处于 转速耦合的状态,所以,本模式可以适用于在车辆处于高车速运行中降速的时候起到削峰 的作用。具体说来,当车辆在降速过程中,内燃机不降速,第一电机处于发电状态,并通过逆 变器向动力电源充电,在发电过程中逐渐增加转速,使得第一电机吸收的功率逐渐增加,通 过前行星架传递到后行星排的功率和转速逐渐的降低,从而减少后行星排的输出功率和输 出转速,直到降低到低车速运行的模式。反之,也可以用于车辆的降速过程。
[0122] 例如,在城市中,车辆在处于高车速行驶过程中,需要驶入车速较低的区域或靠近 路口降车速的过程中,这时候,如果动力电池的电量不足或者仍有充电的空间,就可以选用 本模式,一方面因为内燃机不降速,可以使内燃机较为集中的工作在转速稍高的区段,提高 内燃机的燃烧效率,另外一方面可以及时的补充动力电源的电量,为可能即将到来的低速 行驶中的纯电动模式或驻车过程中的空调或其他电器的能量消耗储备足能量。
[0123] e2、第一电机充电+内燃机低车速驱动模式:
[0124] 如图18所示,各锁止离合器及模式离合器的状态为:前锁止离合器脱开、中锁止 离合器脱开、后锁止离合器脱开以及模式离合器接合。由于模式离合器接合,第二电机空 转,所以后行星排此时就变成一个整体进行旋转,将由前齿圈输入的动力直接输出给后行 星架。
[0125] 动力由内燃机输入到前太阳轮上,前太阳轮带动前行星轮和前行星架旋转,前行 星轮为公转+自转,前行星架为自转,前齿圈被前太阳轮带动旋转,并将动力传递给第一电 机,第一电机从前行星排吸收能量,前行星排的动力经过前行星架向后输出,带动后行星架 旋转,后行星架带动后太阳轮以相同的速度旋转;由后太阳轮将动力经系统输出轴输出。 此时系统的输入为内燃机,系统的输出为后行星架和第一电机。系统的输出转矩为Tciut = (1+1〇XTe〇
[0126] 当驻车时的充电并不能完全满足动力电源的充电需要的时候,可以采用本模式, 以及时的补充动力电源,使其达到适宜电动状态工作的电量水平。而且,由于前行星排处于 转速耦合的状态,所以,本模式可以适用于在车辆加速的时候。具体说来,当车辆在加速过 程中,先提高内燃机转速至高车速所对应的转速,第一电机发电并通过逆变器向动力电源 充电,并且在发电过程中不断的降低转速,使得第一电机吸收的功率逐渐降低,通过前行星 架传递到后行星排的功率和转速逐渐的增加,从而增加后行星排的输出功率和输出转速。
[0127] e3、第二电机充电+内燃机高车速驱动模式:
[0128] 如图19所示,各锁止离合器及模式离合器的状态为:前锁止离合器锁止、中锁止 离合器脱开、后锁止离合器脱开以及模式离合器脱开。由于前锁止离合器锁止,所以第一电 机不会接受前行星排的能量,且前齿圈不会旋转,前行星排此时就变成一个单级减速器,将 由前太阳轮输入的动力减速、升转矩,输出给后行星排。
[0129] 动力由内燃机输入到前太阳轮上,前太阳轮带动前行星轮和前行星架旋转,前行 星轮为公转+自转,前行星架为自转,前行星架带动后行星架旋转,后行星架带动后齿圈和 后太阳轮旋转;后齿圈将动力传递给第二电机,第二电机发电将电能传送给逆变器,后行星 排处于转速耦合状态,由后太阳轮将动力经系统输出轴输出。此时系统的输入为内燃机,系 统的输出为后行星架和第二电机。系统的输出转矩为Tciut=lAl+k2)X(1+1〇XTe。
[0130] 当驻车时的充电并不能完全满足动力电源的充电需要的时候,可以采用本模式, 以及时的补充动力电源,使其达到适宜电动状态工作的电量水平。而且,由于前行星排处于 转速耦合的状态,所以,本模式可以适用于在车辆加速的时候。具体说来,当车辆在加速过 程中,先提高内燃机转速至高车速所对应的转速,第二电机发电,并通过逆变器向动力电源 充电,并且在发电过程中不断的降低转速,使得第二电机吸收的功率逐渐降低,通过前齿圈 传递到后行星排的功率和转速逐不变,从而增加后行星排的输出功率和输出转速。反之,也 可用于车辆的降速阶段。
[0131] 例如,在城市中,公交车很难直接开到五六十公里乃至于更高的时速,经常是走走 停停,行进的时速也主要停留在三四十公里的时速水平,这时候,如果动力电池的电量不 足,或者仍有充电余量,就可以选用本模式,一方面可以使内燃机集中工作在转速稍高的区 段,提高内燃机的燃烧效率,另外一方面可以及时的补充动力电源的电量,为可能即将到来 的低车速行驶中的纯电动模式或驻车过程中的空调或其他电器的能量消耗储备足能量。
[0132] e4、第二电机充电+内燃机低车速驱动模式:
[0133] 如图20所示,各锁止离合器及模式离合器的状态为:前锁止离合器锁止、中锁止 离合器脱开、后锁止离合器脱开以及模式离合器接合。由于前锁止离合器锁止,所以第一电 机不会接受前行星排的能量,且前齿圈不会旋转,前行星排此时就变成一个单级减速器,将 由前太阳轮输入的动力减速、升转矩,输出给后行星排。
[0134] 动力由内燃机输入到前太阳轮上,前太阳轮带动前行星轮和前行星架旋转,前 行星轮为公转+自转,前行星架为自转,前行星架带动后行星架旋转,后行星架带动后齿 圈和后太阳轮以相同的速度旋转;后齿圈将动力传递给第二电机,第二电机发电将电能 传送给逆变器,后行星排处于转矩耦合状态,由后太阳轮将动力经系统输出轴输出。此 时系统的输入为内燃机,系统的输出为后行星架和第二电机。系统的输出转矩为Tciut = [(^k1)XT6-Tmg2] 〇
[0135] 当驻车时的充电并不能完全满足动力电源的充电需要的时候,可以采用本模式, 以及时的补充动力电源,使其达到适宜电动状态工作的电量水平。具体说来,在车辆降速的 时候,第二电机处于发电状态,并通过逆变器向动力电源充电,第二电机逐渐增加吸收的转 矩,而通过前行星架输入给后行星排的转矩不变,所以后行星排的输出转矩下降,驱动车辆 前进的扭矩下降,车辆的减速度逐渐增加。
[0136] 例如,在城市中,车辆在处于高车速行驶过程中,需要驶入车速较低的区域或靠近 路口降车速的过程中,这时候,如果动力电池的电量不足或者仍有充电余量,就可以选用本 模式。可以逐渐的提高第二电机吸收功率时的转矩,这样,系统对外输出的总转矩就会降 低,所以驱动汽车前进的力量就会逐渐削弱,汽车的减速度就会逐渐的增加,而不是突然增 加,可以避免乘客乘坐的不舒适的感觉,也可以降低发生车内人员伤害的可能性。另外一方 面可以及时的补充动力电源的电量,为可能即将到来的低车速行驶中的纯电动模式或驻车 过程中的空调或其他电器的能量消耗储备足能量。
[0137] f、制动能量回收模式
[0138] 内燃机1关闭,第一电机2不工作,第二电机10处于发电状态,第二电机10与整 车的摩擦制动系统提供制动力供整车制动,该模式分为低车速制动能量回收及高车速能量 制动回收两种模式:
[0139] n、低车速制动能量回收模式:
[0140] 如图21所示,前、中、后锁止离合器及模式离合器9的工作方式为:前锁止离合器 脱开、中锁止离合器锁止、后锁止离合器脱开以及模式离合器脱开。此时混合动力系统的输 出为连接在后齿圈上的第二电机10,输入为系统输出轴11,由第二电机输入的电制动力依 次通过后齿圈、行星轮、太阳轮和系统输出轴输出,实现制动能量回收功能;通过制动吸收 的功率全部传递给了第二电机,并通过逆变器发电,将电能回收到动力电源上。具体的转矩 关系为:Tciut = 1/k2X,适合于高车速制动,可有效利用第二电机的制动能力,充分回收制 动能量,显著提高车辆的燃油经济性。
[0141] f2、高车速制动能量回收模式:
[0142] 如图22所示,各锁止离合器及模式离合器的状态为:前锁止离合器脱开、中锁止 离合器脱开、后锁止离合器脱开以及模式离合器接合。此时第一电机空转,其上的转矩为 零,虽然后行星排有速度传递到前行星排上,但是并没有功率传递到前行星排上。通过制动 吸收的功率全部传递给了第二电机,并通过逆变器发电,将电能回收到动力电源上。此时混 合动力系统的输出为连接在后齿圈上的第二电机10,输入为后太阳轮13,由第二电机输入 的电制动力依次通过后齿圈、行星轮、行星架、模式离合器、后太阳轮、系统输出轴输出,实 现制动能量回收功能;通过制动吸收的功率全部传递给了第二电机,并通过逆变器发电,将 电能回收到动力电源上。具体的转矩关系为=Tciut=TMe2,适合于低车速大转矩制动,可降低 低车速时对第二电机的制动力及转速需求,降低第二电机的体积、成本及设计上对轴承转 速范围的需求。
[0143] g、不能运动的状态:
[0144] 如果前锁止离合器锁止,那么前行星排的前太阳轮将不能运动,前行星排中,只要 内燃机转动,就必然要将转动通过前行星架、后行星架传递给后行星排,一旦此时后行星排 处于不能转动的状态,那么整车将会处于不能运动的状态。所以表1中的1〇11、11〇1、111〇、 1111模式都是不能运动的状态。
[0145] h、备用模式:
[0146] 除了e3和e4中已经表述过的、在汽车的行驶过程中第二电机代替第一电机完成 充电工作以外,还可以在以下的模式中,存在第一电机代替第二电机完成工作或第二电机 代替第一电机完成工作的状态。
[0147] 例如,第二电机代替第一电机电动的状态,具体包括:
[0148] hl、第一电机电动+内燃机高车速驱动模式:
[0149] 如图23所示,各锁止离合器及模式离合器的状态为:前锁止离合器脱开、中锁止 离合器脱开、后锁止离合器锁止以及模式离合器脱开。由于后锁止离合器锁止,所以第二电 机不会接受后行星排的能量,后行星排此时就变成一个单级升速器,将由前行星架输入的 动力升速、降转矩,输出给后太阳轮,并最终输送给系统输出轴。
[0150] 动力由内燃机输入到前太阳轮上,前太阳轮带动前行星轮和前行星架旋转,前行 星轮为公转+自转,前行星架为自转,同时,逆变器驱动第一电机旋转,第一电机经过前齿 圈向前行星排输入能量,前行星排将第一电机的动力与前太阳轮输入的动力转速耦合,前 行星排的动力经过前行星架向后输出,带动后行星架旋转,后行星架带动后太阳轮旋转;由 后太阳轮将动力经系统输出轴输出。此时系统的输入为内燃机和第一电机,系统的输出为 系统输出轴。系统的输出转矩为Tout=lAl+k2)X(1+1〇XTe。
[0151] 当第二电机出现故障,无法电动的时候,可以采用本模式,以部分的替代"内燃机+ 第二电机输入并联且第二电机转速耦合混合动力"模式。在这种模式下,内燃机的动力经过 前行星排的单级减速+转速耦合和后行星排的升速,转速发生了较大的变化,可以适用于 车辆在车速较高、所需转矩较小的场合。
[0152] h2、第一电机电动+内燃机低车速驱动模式:
[0153] 如图24所示,各锁止离合器及模式离合器的状态为:前锁止离合器脱开、中锁止 离合器脱开、后锁止离合器脱开以及模式离合器接合。前行星排此时为行星变速状态。
[0154] 动力由内燃机输入到前太阳轮上,前太阳轮带动前行星轮和前行星架旋转,前行 星轮为公转+自转,前行星架为自转,同时,逆变器驱动第一电机旋转,第一电机经过前齿 圈向前行星排输入能量,前行星排将第一电机的动力与前太阳轮输入的动力转速耦合,前 行星排的动力经过前行星架向后输出,带动后行星架旋转,后行星架带动后太阳轮以相同 的速度旋转;由后太阳轮将动力经系统输出轴输出。此时系统的输入为内燃机和第一电机, 系统的输出为后行星架。系统的输出转矩为Tciut= (1+kJXI;。
[0155] 当第二电机出现故障,无法电动的时候,可以采用本模式,以部分的替代"内燃机+ 第二电机输入并联且第二电机转矩耦合混合动力"模式。在这种模式下,内燃机的动力经过 前行星排的单级减速和后行星排的直接传动,转速发生了一定的变化,可以适用于车辆在 车速较中等、所需转矩较大的场合。
[0156] h3、备用驻车充电模式:
[0157] 例如,当第一电机损坏,第二电机代替第一电机充电的时候,除了e3模式和e4模 式的行车充电模式以外,还具有一种驻车充电模式,具体工作状态如下:
[0158] 如图25所示,各锁止离合器及模式离合器的状态为:前锁止离合器锁止、中锁止 离合器脱开、后锁止离合器脱开以及模式离合器脱开。由于前锁止离合器锁止,所以第一电 机不会接受前行星排的能量,且前行星架不会旋转,前行星排此时就变成一个单级减速器, 将由前太阳轮输入的动力减速、升转矩,输出给后行星排。由于驻车时,可以将车轮制动,所 以系统输出轴和后太阳轮相当于被锁死,后太阳轮无法旋转,后行星排此时也变成一个单 级升速器。
[0159] 动力由内燃机输入到前太阳轮上,前太阳轮带动前行星轮和前行星架旋转,前行 星轮为公转+自转,前行星架为自转,前行星排的动力经过前行星架向后输出,带动后行星 架旋转,后行星架带动后齿圈旋转;后齿圈将动力传递给第二电机,第二电机发电将电能传 送给逆变器。
[0160] 所以此时系统的输入端为内燃机,输出为第二电机。
[0161] 综上所述,本实施例采用了中锁止离合器中断前行星排与后行星排之间的动力联 系,不但可以形成串联式混合动力系统,以提高发动机在车辆低车速时的运行效率。否则, 现有技术中为了应对长时间处于低车速前进的状态,就需要增大电池的容量,提高车辆的 制造成本。本实施例还可以利用中锁止离合器切断前行星排与后行星排之间的动力联系, 使得车辆可以根据需要处于纯电动或纯充电状态,提高了车辆对于不同工况的适应能力, 减少了内燃机的运行时间,提高了车辆乘坐的舒适度。
[0162] 而且,由于本实施例具有上述多种模式,为某些部件的损坏准备了充足的备选模 式,从而提高了混合动力系统在零部件发生损坏的时候的模式选择能力和系统的可靠性, 即使部分部件发生损坏,仍然不会明显的降低系统的运行效率。例如:
[0163] 如果中锁止离合器发生损坏,那么可以选用b5模式,锁住后行星排和前齿圈,实 现停车状态下内燃机对第一电机的充电;如果第一电机发生损坏,仍可以通过h3模式来实 现在停车状态下的充电,也可以通过e3、e4模式来实现行车状态下的充电;如果第二电机 发生损坏,无法实现d2、d3模式,但可以通过hi、h2模式中的第一电机处于电动状态,来实 现并联式混合动力工况。所以,除了几乎使用了所有能量转化装置的模式一一诸如d4、d5 这样的所有可能的动力源都作为输入的模式和串联式混合动力模式,以及只能由第二电机 完成的模式一一纯电动模式之外,所有的常用模式,都有针对零部件损坏的备选模式。所 以,即使某些部件发生故障,无法正常工作,那么也不会导致混合动力系统无法实现某些基 本功能,提高了系统针对部件故障的应对能力。
[0164] 本实用新型的具有图1 一图25所述的混合动力系统的混合动力车辆,还可以是如 图26所示,混合动力车辆的内燃机为柴油机,其混合动力系统使用如图1 一图25所示的混 合动力系统,包括内燃机1,由前太阳轮15、前行星架14和前齿圈6构成的前行星排,由后 太阳轮12、后行星架13和后齿圈7构成的后行星排,前行星排的前齿圈6连接第一电机2, 后行星排的后齿圈7连接第二电机10,所述内燃机1的输出端与前行星排的前太阳轮15连 接,所述前行星排的前行星架14与后行星排的后行星架13连接,所述的前齿圈6连接有对 前齿圈6进行锁止或释放的前锁止离合器3,前行星架14连接有对前行星架14锁止或释放 的中锁止离合器16,所述后行星排的后太阳轮12与系统输出轴11连接,系统输出轴11与 混合动力车辆的驱动桥17连接,所述的后齿圈7连接有对后齿圈7进行锁止或释放的后锁 止离合器8,所述后齿圈7与后行星架13之间设有模式离合器9。
[0165] 下面结合实施例中所述的各种模式,介绍一下该车辆的运行方式:
[0166] 首先,在车辆运行之前的热车状态的时候,就可以采用bl充电模式,中锁止离合 器锁止,内燃机在热车的时候旋转所产生的能量,可以通过第一电机补充给动力电源。
[0167] 然后车辆启动,可以选择使用al低车速纯电动模式,因为涉及启动过程,所以转 矩稍大,由第二电机输出功率,经过降转速、升转矩的过程来直接驱动车辆。当车辆继续加 速,运行到较高速度的时候,可以开启a2高车速纯电动模式,仍由第二电机来驱动车辆,但 是经过后行星排的直接传动和外齿轮输出装置的降速,实现较高的车速。
[0168] 如果开始启动内燃机,由于已经具有了较高的车速,所以将锁止离合器释放,会用 整车的动能和第二电机的电功率共同带动内燃机启动,使得内燃机的转速能够非常快的达 到最佳工作区段,减少了单独利用第一电机带动内燃机启动而导致的控制程序程序复杂。 同时,因为在现有技术中,车辆的防振设计主要针对内燃机处于高转速运动阶段,这就会导 致在内燃机处于低转速运行阶段时车辆隔振性能差、车内乘客感觉不舒服,而高速启动内 燃机,可以减少处于这一阶段的时间长度,恰恰可以极大的减轻这一问题,减少对乘客的负 面影响。
[0169] 同时,在内燃机启动后,可以选用e2或el模式,混合动力系统处于第一电机充电+ 内燃机低/高车速驱动模式,第一电机逐渐的降低转速,前行星排的输出转速逐渐的升高, 以达到适宜内燃机直接驱动的车速状态。然后切换至内燃机驱动模式。
[0170] 如果遇到较高车速,且载荷较大的时候,可以使用d2模式一一内燃机+第二电机 输入并联且第二电机转速耦合混合动力模式,例如在高车速时的爬坡。遇到较高车速,且载 荷非常大的时候,可以使用d4模式--内燃机+第二电机+第一电机输入并联且第二电机 转速耦合混合动力模式,让所有的能量转化装置都处于输入做功状态,例如满载时的高车 速爬坡。
[0171] 当需要逐渐的降车速的时候,可以启动el或e2模式,仍然能够使柴油机处于较高 的转速,以保证柴油机的燃烧效率。
[0172] 当进入城市中的较为拥堵的路段的时候,可以使用al模式一一低车速纯电动模 式,因为拥堵状态下的加速也不会太大,为使车辆加速所需的扭矩也不会太大,所以低车速 纯电动完全可以应付。如果动力电源的储存能量不足,可以使用dl模式一一串联式混合动 力模式。
[0173] 当车辆堵在立交桥或上坡道路上,需要启动的时候,如果第二电机的动力并不足 以提供足够的转矩,那么可以使用d3模式一一内燃机+第二电机输入并联且第二电机转矩 耦合混合动力模式。如果是此时车辆的载重较大或坡度较陡,需要更大的启动扭矩,那么可 以米用d5模式--内燃机+第二电机+第一电机输入并联且第二电机转矩親合混合动力 模式,让所有的能量转化装置都处于输入做功状态。
[0174] 如果此时车辆堵在路上,而其他的用电设备又需要电能的时候,可以启动bl模 式--充电模式,以及时的补充车辆的电源。
[0175] 所以,在车辆的运行中,由于驱动模式的多样性,除非在转矩非常大的车辆启动情 况下,都可以使内燃机尽可能的处于最佳转速区段的状态,可以提高内燃机的工作效率。

Claims (2)

1. 一种混合动力系统,包括内燃机(I),包括有前太阳轮(15)、前行星架(14)和前齿 圈(6)的前行星排,包括有后太阳轮(12)、后行星架(13)和后齿圈(7)的后行星排,所述前 行星排的前齿圈(6)连接第一电机(2),所述后行星排的后齿圈(7)连接第二电机(10),所 述内燃机(1)的输出端与所述前行星排的前太阳轮(15)连接,其特征在于,所述前行星排 的前行星架(14)与所述后行星排的后行星架(13)连接,所述的前齿圈(6)连接有对所述 前齿圈(6)进行锁止或释放的前锁止离合器(3),所述前行星架(14)连接有对所述前行星 架(14)锁止或释放的中锁止离合器(16),所述后行星排的所述后太阳轮(12)与系统输出 轴(11)连接,所述的后齿圈(7)连接有对所述后齿圈(7)进行锁止或释放的后锁止离合器 (8),所述后齿圈(7)与所述后行星架(13)之间设有模式离合器(9)。 2•-种具有权利要求1所述的混合动力系统的混合动力车辆,其特征在于,混合动力 系统,包括内燃机(1),由前太阳轮(15)、前行星架(14)和前齿圈(6)构成的前行星排,由 后太阳轮(12)、后行星架(13)和后齿圈(7)构成的后行星排,前行星排的前齿圈(6)连接 第一电机(2),后行星排的后齿圈(7)连接第二电机(10),所述内燃机⑴的输出端与前行 星排的前太阳轮(15)连接,其特征在于,所述前行星排的前行星架(14)与后行星排的后行 星架(13)连接,所述的前齿圈(6)连接有对前齿圈(6)进行锁止或释放的前锁止离合器 (3),前行星架(14)连接有对前行星架(14)锁止或释放的中锁止离合器(16),所述后行星 排的后太阳轮(12)与系统输出轴(11)连接,系统输出轴(11)与混合动力车辆的驱动桥 (17)连接,所述的后齿圈(7)连接有对后齿圈(7)进行锁止或释放的后锁止离合器(8),所 述后齿圈(7)与后行星架(13)之间设有模式离合器(9)。
CN201520461235.0U 2015-06-30 2015-06-30 混合动力系统和具有该系统的混合动力车辆 Active CN204774601U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201520461235.0U CN204774601U (zh) 2015-06-30 2015-06-30 混合动力系统和具有该系统的混合动力车辆

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201520461235.0U CN204774601U (zh) 2015-06-30 2015-06-30 混合动力系统和具有该系统的混合动力车辆

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN204774601U true CN204774601U (zh) 2015-11-18

Family

ID=54514715

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201520461235.0U Active CN204774601U (zh) 2015-06-30 2015-06-30 混合动力系统和具有该系统的混合动力车辆

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN204774601U (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104924890B (zh) * 2015-06-30 2017-10-03 天津清源电动车辆有限责任公司 混合动力系统的驱动方法
CN109421510A (zh) * 2017-08-28 2019-03-05 郑州宇通客车股份有限公司 一种混合动力汽车及其动力系统

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104924890B (zh) * 2015-06-30 2017-10-03 天津清源电动车辆有限责任公司 混合动力系统的驱动方法
CN109421510A (zh) * 2017-08-28 2019-03-05 郑州宇通客车股份有限公司 一种混合动力汽车及其动力系统
CN109421510B (zh) * 2017-08-28 2020-10-02 郑州宇通客车股份有限公司 一种混合动力汽车及其动力系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102085795B (zh) 一种车用离合器动力藕合同步器换档混合动力驱动系统
CN104924889B (zh) 一种混合动力系统和混合动力车辆及混合驱动方法
US7963874B2 (en) Dual mode EVT with input split reverse mode
CN201736790U (zh) 混合动力汽车驱动装置
CN103057395B (zh) 混合动力变速器
CN104786818A (zh) 混合动力汽车混联式双行星轮系动力耦合装置及方法
CN102259584A (zh) 混合动力驱动系统及包含该驱动系统的车辆
CN107160994B (zh) 一种混合动力电子无级驱动系统及汽车
CN102259580B (zh) 混合动力传动系统
CN104875598B (zh) 一种混合动力系统和有该系统的混合动力车辆及驱动方法
CN104890496B (zh) 混合动力系统和混合动力车辆及混合驱动方法
CN201753013U (zh) 混合动力驱动系统及包含该驱动系统的车辆
CN204774601U (zh) 混合动力系统和具有该系统的混合动力车辆
CN204774599U (zh) 混合动力系统和混合动力车辆
CN204774600U (zh) 一种混合动力系统和具有该系统的混合动力车辆
CN204774602U (zh) 一种混合动力系统和混合动力车辆
CN110789328B (zh) 混合动力驱动系统
CN104924890A (zh) 混合动力系统和具有该系统的混合动力车辆及驱动方法
CN201544766U (zh) 四驱型式的混合动力驱动系统
CN105564214A (zh) 一种带锁止功能的行星轮系动力耦合装置及其工作方法
CN109017268B (zh) 混合动力系统及控制方法
CN102897016A (zh) 双离合器变速四轮驱动混合动力车辆的驱传动及控制系统
CN101844509A (zh) 一种单行星排的混合动力总成装置
CN201587317U (zh) 一种单行星排的混合动力总成装置
CN109278529A (zh) 混合动力变速器驱动系统

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant