CN207374106U - 一种精简双行星轮系多模式混合动力系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种精简双行星轮系多模式混合动力系统，包括内燃式发动机系统总成（300）、集成启动发电电机（20）、驱动电机（18）、混合动力控制单元（9）、第一行星轮系（200）和第二行星轮系（100），内燃式发动机系统总成（300）包括单向离合器（303）并与第一齿圈（201）相连接，集成启动发电电机（20）与第一太阳轮（204）相连接，驱动电机（18）与第二太阳轮（103）相连接，第一行星轮系（200）以第一行星架（202）作为输出与第二齿圈（101）通过第一行星轮系末端输出轴相连接，该输出轴上装有锁止离合器（203），动力由第二行星架（104）输出至整车。本实用新型仅需控制锁止离合器及各动力部件的目标扭矩或转速即可实现八种模式自由切换。

Description

一种精简双行星轮系多模式混合动力系统

技术领域

本实用新型涉及混合动力汽车的混合动力系统，尤其涉及一种精简双行星轮系多模式混合动力系统。

背景技术

目前，能源危机和环境污染问题日益严重，发展新能源汽车已经成为汽车技术领域的重要研究方向之一。混合动力驱动系统及混合动力汽车是一种高效的节能减排方案。在一般性的混合动力系统中，主要动力部件包括内燃式发动机、集成启动发电电机和驱动电机，该系统通过采用不同的功率流耦合控制，可以实现整个混合动力系统的串联工作模式、并联工作模式或者混联工作模式。

国际上较为先进的混合动力系统主要有日系混动模式、欧系混动模式和美系混动模式等几大技术流派。

日系混动技术流派主要是以丰田的THS系统以及本田的i-MMD系统为代表。THS系统主要通过单行星轮系来实现不同动力源之间的功率分流和汇流。其主要技术特点是结构紧凑，能够良好地实现电子无级变速(eCVT)功能，且无复杂的控制。但是，其仅能实现基本的混联模式，无法根据整车复杂工况需要进行模式切换，其驱动电机直接与行星轮系齿圈输出相连，向整车输出动力，对电机的输出扭矩要求较高。目前THS已经开发至第四代，但其本质仍为单行星轮系混联耦合，对整个系统的匹配要求严格，必须开发专用的发动机及电机相互配合，才能够达到较优的节能驱动效果。i-MMD系统主要是通过离合器的分离与接合来实现不同模式间的切换，能够稳定地工作于并联模式和串联模式。但是，其在并联驱动时，无法实现发动机与整车的速度解耦，即无法实现电子无级变速功能，使得发动机工作效率有所降低。其次，该系统对离合器的控制精度要求较高，当无法及时接合或分离离合器时，将会对整车运行造成冲击。

欧系混动技术流派主要以大众、宝马等传动汽车强势公司为代表。其主要使用P2混动构型，即将电机置于内燃式发动机和传统变速箱之间。这种构型结构简单，易于在传统燃油车结构基础上进行二次开发，成本较低。但是，这种构型模式简单，其技术特性仍依赖于传统传动系的技术条件。

美系混动技术流派主要以通用的Voltec为代表，其第一代系统采用了单行星轮系来实现，目前已开发出的第二代系统则采用了双行星轮系来进一步优化系统总成的特性。其优点是能够实现较为实用的模式切换，但缺点是结构复杂，需要协调控制离合器和锁止器，对控制精度有较高要求。

鉴于行星轮系良好的功率耦合特性，国内已经出现一些针对THS系统的改进的设计，但是其多数仍基于THS基础的混联模式，没有考虑到新能源车辆在行驶过程中驱动、制动能量回收时不同的功率需求，无法根据实际需要进行复杂、精准、稳定的模式切换，没有充分发挥双电机和发动机耦合后各自的潜能，且控制器件较多，控制过程繁琐，限制了整个系统能量管理的优化空间。

国内混动技术领域比较有代表性的是比亚迪、上汽荣威和科力远与吉利联合开发的CHS混动系统。其中比亚迪的秦混合动力汽车采用了标准的P3混动构型；上汽荣威的e950混合动力汽车在i-MMD基础构型上通过引入额外的一个离合器和变速装置，从而实现较多的运行模式；科力远与吉利联合开发的CHS系统则结合了丰田THS系统与传统拉维纳式行星轮系(Ravigneaux Planetary Gear Train)的结构特征，以共用行星排的形式进行动力耦合；将THS系统的齿圈处扭矩耦合改为行星架处扭矩耦合，并通过两个锁止离合器进行多模式切换。可以说，国内主流的混动技术都是在已有成熟混动技术基础上进行变种设计，引入更繁琐的形式加以改进，其总体结构相对复杂、需要受控的器件较多、控制难度较大、不利于推广应用。

因此，亟待对现有混合动力汽车的混合动力系统进行改进，即在能够保证多模式混合驱动的前提下，尽可能地简化混合动力系统结构、减少混合动力系统被控件数量以及降低混合动力系统控制复杂程度。

专利号为ZL201210457934.9的中国发明专利公开了一种双行星轮系动力耦合传动系统，旨在克服多种动力源动力耦合效率低，很难实现多种驱动模式来优化发动机工作区间的问题，该系统包括前齿圈、前行星架、前太阳轮、后齿圈、后行星架、后太阳轮、前制动器、离合器、后制动器与减速齿轮组。前齿圈空套在发动机的输出轴上为转动连接，前齿圈的左端插入前制动器内，前行星架与发动机的输出轴固定连接，前太阳轮与发电机输入轴的左端键连接，发电机输入轴的右端和减速齿轮组的输入端键连接，减速齿轮组的输出端和离合器的左端固定连接，离合器的右端和后行星架通过一轴固定连接，轴插入后制动器内，驱动电机空套在后太阳轮上，驱动电机与后齿圈固定连接，后太阳轮的右端与驱动桥固定连接。但该发明存在如下技术缺陷：首先，该技术方案是利用前制动器锁住前齿圈，通过前太阳轮输出扭矩，发电机在前太阳轮上与发动机的输出动力进行扭矩耦合，可见，其前排行星轮系对于发动机而言仅起到减扭增速的作用。因此，所述前排行星轮系存在如下技术缺陷：第一，若其前制动器不发生作用，即不将前齿圈制动，则发动机将无法输出功率，导致其输出功率完全传递到前齿圈上空转；第二，若其前制动器发生作用，即将前齿圈制动，由于发动机连接于前行星架上，前齿圈制动，以前太阳轮进行输出，则对发动机而言，所述前排行星轮系将产生“减扭增速”的反向不利作用，这显然与一般发动机特性相违背。其次，该技术方案将前排行星轮系的动力接入后排行星轮系的行星架，且两者之间通过离合器控制，驱动电机与后齿圈相连接，以后太阳轮向整车输出动力。可见，该技术方案在进行整车运行过程所需的模式切换过程中需要同时协调控制前制动器、后制动器和离合器，因此其控制系统复杂，实用性不好，亟待改进。

专利号为ZL201510214940.5的中国发明专利公开了一种混合动力汽车混联式双行星轮系动力耦合装置及方法，所述动力耦合装置包括发动机、第一、二行星轮系、第一、二电机；第一行星轮系由第一太阳轮、第一行星架、第一齿圈及其行星轮构成；第二行星轮系由第二太阳轮、第二行星架、第二齿圈及其行星轮构成；第一电机与第一太阳轮连接；第二电机与第二太阳轮连接；发动机通过一离合器与第一齿圈连接，第一齿圈上设有制动器；第一行星架与第二齿圈固连在一起作为动力输出端，第二齿圈通过动力输出齿轮与外部传动机构连接；第二行星架固定在车架上。该发明结构简单、控制简便，能够实现多种动力耦合与模式切换，改善耗油特性与动力性能，并且能够实现无级变速，不需要加装变速器。但该发明中第二行星轮系的第二行星架与车架之间固定连接，第二电机与第二太阳轮相连接，第二齿圈与第一行星轮系的动力经过扭矩耦合后向整车输出动力，因此第二行星轮系仅相当于减速装置，并未起到转速耦合的作用。此外，该发明需要同时控制离合器和制动器才能实现工作模式之间的切换，且无法实现串联工作模式，因此其仍存在控制系统复杂和实用性不好的技术缺陷，亟待改进。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种实用性强、功能集成度高、可靠性好、主动控制部件少、控制复杂程度低的混合动力车用精简双行星轮系多模式混合动力系统。

由于混合动力汽车在运行过程中需要充分考虑其在低速、高速、定速巡航、加速、爬坡、制动能量再生、行车充电、停车充电等工况下的性能表现，因此，与此相应地需要混合动力驱动系统至少能够提供纯电动模式和混合动力模式，并充分考虑行车、停车和制动过程中的充电问题。本实用新型基于现有混合动力系统过于复杂的不足以及上述功能要求，提出了一种仅需要一个主动控件的精简型混合动力系统，并能够实现整车各种工况下多模式间的自由切换，从而满足整车动力性能需求并能够降低整车综合能耗。

为了实现上述实用新型目的以及解决现有的双行星轮系动力耦合传动系统和混合动力汽车混联式双行星轮系动力耦合装置存在的上述技术缺陷，本实用新型的精简双行星轮系多模式混合动力系统采用的技术方案如下：

一种精简双行星轮系多模式混合动力系统，包括内燃式发动机系统总成、集成启动发电电机、驱动电机、混合动力控制单元、第一行星轮系和第二行星轮系，所述第一行星轮系包括第一齿圈、第一行星架、第一太阳轮和第一行星轮系末端输出轴，所述第一齿圈与所述第一太阳轮之间通过所述第一行星架相连接，所述第二行星轮系包括第二齿圈、双行星轮系输出轴、第二太阳轮和第二行星架，所述内燃式发动机系统总成包括内燃式发动机、内燃式发动机输出轴和单向离合器，所述内燃式发动机输出轴与所述第一齿圈相连接，所述内燃式发动机输出轴上装有所述单向离合器，所述集成启动发电电机与所述第一太阳轮相连接，所述驱动电机与所述第二太阳轮相连接，所述第二行星架与所述双行星轮系输出轴相连接，所述第一行星轮系以第一行星架作为输出端通过所述第一行星轮系末端输出轴和所述第二行星轮系的第二齿圈相连接，所述第一行星轮系末端输出轴上装有锁止离合器，所述混合动力由所述第二行星架输出至整车。所述锁止离合器能够被主动控制，从而实现所述第一行星轮系末端输出轴的制动锁止与释放转动。所述单向离合器能够在所述内燃式发动机反向转动时自动锁止，在所述内燃式发动机正向转动时自动释放，即能够自动实现所述内燃式发动机正转无阻力、反转被制动的功能。

优选的是，所述第一行星轮系末端输出轴上装有第一行星轮系末端输出轴转速传感器，所述第一行星轮系末端输出轴转速传感器与所述混合动力控制单元相连接。所述第一行星轮系末端输出轴转速传感器实时采集所述第一行星轮系末端输出轴转速，并将所述第一行星轮系末端输出轴转速信号实时发送给所述混合动力控制单元。

在上述任一方案中优选的是，所述内燃式发动机输出轴与所述单向离合器之间设置有扭转减震器。

在上述任一方案中优选的是，所述内燃式发动机输出轴上装有内燃式发动机输出轴转速传感器，所述内燃式发动机输出轴转速传感器与所述混合动力控制单元相连接。所述内燃式发动机输出轴转速传感器实时采集所述内燃式发动机输出轴转速，并将所述内燃式发动机输出轴转速信号实时发送给所述混合动力控制单元。

在上述任一方案中优选的是，所述集成启动发电电机包括集成启动发电电机输出轴，所述集成启动发电电机输出轴与所述第一行星轮系相连接，所述集成启动发电电机输出轴上装有集成启动发电电机输出轴转速传感器，所述集成启动发电电机输出轴转速传感器与所述混合动力控制单元相连接。所述集成启动发电电机输出轴转速传感器实时采集所述集成启动发电电机输出轴转速，并将所述集成启动发电电机输出轴转速信号实时发送给所述混合动力控制单元。

在上述任一方案中优选的是，所述第二行星轮系包括第二行星轮系末端输出轴，所述第二行星轮系末端输出轴上装有第二行星轮系末端输出轴转速传感器，所述第二行星轮系末端输出轴转速传感器与所述混合动力控制单元相连接。所述第二行星轮系末端输出轴转速传感器实时采集所述第二行星轮系末端输出轴转速，并将所述第二行星轮系末端输出轴转速信号实时发送给所述混合动力控制单元。

在上述任一方案中优选的是，所述驱动电机包括驱动电机输出轴，所述驱动电机输出轴与所述第二行星轮系相连接，所述驱动电机输出轴上装有驱动电机输出轴转速传感器，所述驱动电机输出轴转速传感器与所述混合动力控制单元相连接。所述驱动电机输出轴转速传感器实时采集所述驱动电机输出轴转速，并将所述驱动电机输出轴转速信号实时发送给所述混合动力控制单元。

在上述任一方案中优选的是，包括整车CAN通讯网络、整车控制单元、电池管理系统、仪表控制单元和整车其它模块，所述整车CAN通讯网络分别与所述整车控制单元、电池管理系统、仪表控制单元和整车其它模块相连接。

在上述任一方案中优选的是，包括动力CAN通讯网络、发动机控制单元和集成电机控制器，所述动力CAN通讯网络分别与所述仪表控制单元、发动机控制单元、整车控制单元、混合动力控制单元和集成电机控制器相连接，所述集成电机控制器分别与所述集成启动发电电机和驱动电机相连接。

在上述任一方案中优选的是，包括动力电池，所述动力电池分别与所述电池管理系统和集成电机控制器相连接。

在上述任一方案中优选的是，包括车辆驱动轮、车辆驱动桥和车辆传动轴，所述双行星轮系输出轴与所述车辆传动轴相连接，所述车辆传动轴与所述车辆驱动桥相连接，所述车辆驱动桥与所述车辆驱动轮相连接。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：本实用新型仅需一个主动控制件即锁止离合器以及相关的驱动部件，就可在车辆行驶、制动、停车时根据实际需要进行自由切换，能够实现八种有效工作模式，包括串联模式、停车慢充模式和停车快充模式等，同时对车辆搭载的动力电池数量无特殊要求，既可用于插电式混合动力车型，又可用于一般混合动力车型。本实用新型仅需通过控制锁止离合器及相关各动力输出部件的目标扭矩或者目标转速，即可实现多种工作模式之间的自由切换工作：当锁止离合器锁止，驱动电机输出动力时，可实现单电机驱动纯电动模式；当锁止离合器释放，驱动电机和集成启动发电电机共同输出动力，此时单向离合器自动锁止，即可实现双电机驱动纯电动模式；当锁止离合器锁止，驱动电机输出动力，内燃式发动机带动集成启动发电电机发电，即可实现串联混动模式；当锁止离合器释放，驱动电机输出动力，内燃式发动机既输出动力又带动集成启动发电电机发电，即可实现混联混动模式；当车辆停车时，锁止离合器锁止，内燃式发动机带动集成启动发电电机发电，即可实现停车慢速充电模式；当车辆停车时，锁止离合器释放，即可实现停车快速充电模式；当车辆在单电机纯电动模式、串联混动模式、混联混动模式下制动时，将锁止离合器锁止，驱动电机进行电制动，即可实现单电机再生制动模式；当车辆在双电机纯电动模式下制动时，锁止离合器释放，单向离合器自动锁止，驱动电机和集成启动发电电机均进行电制动，即可实现双电机再生制动模式。

本实用新型构型成熟，结构紧凑，控制过程简单，各模式之间切换自由灵活，且能全面满足车辆运行过程中的实际需求。本实用新型中除发动机、电机等一般性驱动装置需要控制外，仅需主动控制锁止离合器一个控制器件，且其被控状态仅有释放和锁止两种状态。可见，与现有各种双行星轮系混合动力系统相比，本实用新型构型精简，大幅简化了控制操作，具有较高实用性，易于在各种车型上进行推广应用。本实用新型的各工作模式中发动机均可与整车车速解耦，即各工作模式中发动机均可自由调速，优先工作于效率较高的区域，从而降低整车能耗。本实用新型中当车辆工作于高速工况时，总会有两个动力源输出动力至整车，从而可以在各动力源之间进行更优化的能量管理，且其约束条件较少，在最优控制过程中具有较大能耗的优化空间。本实用新型中各工作模式中均不存在驱动装置的空转现象，从而能够降低传动系附加惯量，提高传动系的传动效率，同时可以减少因空转对驱动装置造成的磨损，提高各零部件的使用寿命。本实用新型中各个关键传动轴上均设置有相应的转速传感器，能够精确反馈当前的真实转速，从而提高控制精度和响应快速性，使双行星轮系均能工作于稳定状态，也使得整车能耗能够得到切实降低。本实用新型依据整车实际运行时一般性的车速由低到高、电池SOC由高到低来优化设计各个工作模式之间的切换，各工作模式切换时平稳、流畅、灵活，能够良好地适应整车真实运行工况的需要。本实用新型对电机、发动机及动力电池选型无较多限制，通过合理设计双行星轮系参数，大幅优化电机和发动机选型，可使用配置相同的两个电机，具有较高的工程实用性。本实用新型的各主要部件集成化程度高，在布置时又相对灵活，且易于拆分为次级总成并形成系列化产品，比如可将双电机与第二行星轮系作为一个独立总成，将发动机与第一行星轮系作为一个独立总成，在功能上易于实现单独发动机驱动、单独双电机驱动的构型，同时又利于电机的冷却及控制系统布置，并能使得电机远离发动机，从而有效避免发动机高温热源对电机工作的影响。

附图说明

图1作为本实用新型的精简双行星轮系多模式混合动力系统的一优选实施例的总体框架结构示意图；

图2为按照本实用新型的精简双行星轮系多模式混合动力系统图1所示实施例中的双行星轮系的结构示意图；

图3为按照本实用新型的精简双行星轮系多模式混合动力系统图2所示实施例中的双行星轮系的连接节点结构示意图。

附图标记说明：

1动力电池；2电池管理系统(Battery Management System，BMS)；3整车CAN通讯网络(CAN1)；4动力CAN通讯网络(CAN2)；5仪表控制单元(Instrument Control Unit，ICU)；6发动机控制单元(Engine Control Unit，ECU)；7整车控制单元(Vehicle Control Unit，VCU)；8内燃式发动机输出轴转速传感器；9混合动力控制单元(Hybrid Control Unit，HCU)；10整车其它模块；11车辆驱动轮；12第一行星轮系末端输出轴转速传感器；13第二行星轮系末端输出轴转速传感器；14车辆驱动桥；15车辆传动轴；16驱动电机输出轴转速传感器；17集成电机控制器(Motor Control Unit,MCU)；18驱动电机(Traction Motor，TM)；19集成启动发电电机输出轴转速传感器；20集成启动发电电机(Integrated Starter andGenerator,ISG)。

100第二行星轮系(Planetary Gear Train,PGT)；101第二齿圈(Ring Gear,R2)；102双行星轮系输出轴；103第二太阳轮(Sun Gear,S2)；104第二行星架(PlanetaryCarrier,C2)。

200第一行星轮系；201第一齿圈(Ring Gear,R1)；202第一行星架(PlanetaryCarrier,C1)；203锁止离合器(Lock-up Clutch,LC)，204第一太阳轮(Sun Gear,S1)。

300内燃式发动机系统总成；301内燃式发动机(Internal Combustion Engine,ICE)；302扭转减震器；303单向离合器(One-Way Clutch,OWC)。

具体实施方式

本实施例仅为一优选技术方案，其中所涉及的各个组成部件以及连接关系并不限于该实施例所描述的以下这一种实施方案，该优选方案中的各个组成部件的设置以及连接关系可以进行任意的排列组合并形成完整的技术方案。

下面结合图1-3详细描述所述精简双行星轮系多模式混合动力系统的技术方案：

一种精简双行星轮系多模式混合动力系统，包括内燃式发动机系统总成300、集成启动发电电机20、驱动电机18、混合动力控制单元9、第一行星轮系200和第二行星轮系100，第一行星轮系200包括第一齿圈201、第一行星架202、第一太阳轮204和第一行星轮系末端输出轴，第一齿圈201与第一太阳轮204之间通过第一行星架202相连接，第二行星轮系100包括第二齿圈101、双行星轮系输出轴102、第二太阳轮103和第二行星架104，内燃式发动机系统总成300包括内燃式发动机301、内燃式发动机输出轴和单向离合器303，所述内燃式发动机输出轴与第一齿圈201相连接，所述内燃式发动机输出轴上装有单向离合器303，集成启动发电电机20与第一太阳轮204相连接，驱动电机18与第二太阳轮103相连接，第二行星架104与双行星轮系输出轴102相连接，第一行星轮系200以第一行星架202作为输出端通过所述第一行星轮系末端输出轴和第二行星轮系100的第二齿圈101相连接，所述第一行星轮系末端输出轴上装有锁止离合器203，所述混合动力由第二行星架104输出至整车。锁止离合器203能够被主动控制，从而实现所述第一行星轮系末端输出轴的制动锁止与释放转动。单向离合器303能够在内燃式发动机301反向转动时自动锁止，在内燃式发动机301正向转动时自动释放，即能够自动实现内燃式发动机301正转无阻力、反转被制动的功能。所述第一行星轮系末端输出轴上装有第一行星轮系末端输出轴转速传感器12，第一行星轮系末端输出轴转速传感器12与混合动力控制单元9相连接，第一行星轮系末端输出轴转速传感器12实时采集所述第一行星轮系末端输出轴转速，并将所述第一行星轮系末端输出轴转速信号实时发送给混合动力控制单元9。所述内燃式发动机输出轴与单向离合器303之间设置有扭转减震器302。所述内燃式发动机输出轴上装有内燃式发动机输出轴转速传感器8，内燃式发动机输出轴转速传感器8与混合动力控制单元9相连接，内燃式发动机输出轴转速传感器8实时采集所述内燃式发动机输出轴转速，并将所述内燃式发动机输出轴转速信号实时发送给混合动力控制单元9。集成启动发电电机20包括集成启动发电电机输出轴，所述集成启动发电电机输出轴与第一行星轮系200相连接，所述集成启动发电电机输出轴上装有集成启动发电电机输出轴转速传感器19，集成启动发电电机输出轴转速传感器19与混合动力控制单元9相连接，集成启动发电电机输出轴转速传感器19实时采集所述集成启动发电电机输出轴转速，并将所述集成启动发电电机输出轴转速信号实时发送给混合动力控制单元9。第二行星轮系100包括第二行星轮系末端输出轴，所述第二行星轮系末端输出轴上装有第二行星轮系末端输出轴转速传感器13，第二行星轮系末端输出轴转速传感器13与混合动力控制单元9相连接，第二行星轮系末端输出轴转速传感器13实时采集所述第二行星轮系末端输出轴转速，并将所述第二行星轮系末端输出轴转速信号实时发送给混合动力控制单元9。驱动电机18包括驱动电机输出轴，所述驱动电机输出轴与第二行星轮系100相连接，所述驱动电机输出轴上装有驱动电机输出轴转速传感器16，驱动电机输出轴转速传感器16与混合动力控制单元9相连接，驱动电机输出轴转速传感器16实时采集所述驱动电机输出轴转速，并将所述驱动电机输出轴转速信号实时发送给混合动力控制单元9。包括整车CAN通讯网络3、整车控制单元7、电池管理系统2、仪表控制单元5和整车其它模块10，整车CAN通讯网络3分别与整车控制单元7、电池管理系统2、仪表控制单元5和整车其它模块10相连接。包括动力CAN通讯网络4、发动机控制单元6和集成电机控制器17，动力CAN通讯网络4分别与仪表控制单元5、发动机控制单元6、整车控制单元7、混合动力控制单元9和集成电机控制器17相连接，集成电机控制器17分别与集成启动发电电机20和驱动电机18相连接。包括动力电池1，动力电池1分别与电池管理系统2和集成电机控制器17相连接。包括车辆驱动轮11、车辆驱动桥14和车辆传动轴15，双行星轮系输出轴102与车辆传动轴15相连接，车辆传动轴15与车辆驱动桥14相连接，车辆驱动桥14与车辆驱动轮11相连接。

本实用新型的工作原理是：仅需通过控制锁止离合器203及相关各动力输出部件的目标扭矩或者目标转速，即可实现八种工作模式之间的自由切换工作：当锁止离合器203锁止，驱动电机18输出动力时，可实现单电机驱动纯电动模式；当锁止离合器203释放，驱动电机18和集成启动发电电机20共同输出动力，此时单向离合器303自动锁止，即可实现双电机驱动纯电动模式；当锁止离合器203锁止，驱动电机18输出动力，内燃式发动机301带动集成启动发电电机20发电，即可实现串联混动模式；当锁止离合器203释放，驱动电机18输出动力，内燃式发动机301既输出动力又带动集成启动发电电机20发电，即可实现混联混动模式；当车辆停车时，锁止离合器203锁止，内燃式发动机301带动集成启动发电电机20发电，即可实现停车慢速充电模式；当车辆停车时，锁止离合器203释放，即可实现停车快速充电模式；当车辆在单电机纯电动模式、串联混动模式、混联混动模式下制动时，将锁止离合器203锁止，驱动电机18进行电制动，即可实现单电机再生制动模式；当车辆在双电机纯电动模式下制动时，锁止离合器203释放，单向离合器303自动锁止，驱动电机18和集成启动发电电机20均进行电制动，即可实现双电机再生制动模式。

上述各个工作模式间的切换自由、灵活，无需进行复杂操作，仅需考虑一般性内燃式发动机301的转速、集成启动发电电机20的转速、驱动电机18的转速以及车速，同时仅需额外主动控制一个锁止离合器203即可根据车辆运行需要在所述八种工作模式之间进行切换。上述内燃式发动机301的转速可由内燃式发动机输出轴转速传感器8测得，集成启动发电电机20的转速可由集成启动发电电机输出轴转速传感器19测得，驱动电机18的转速可由驱动电机输出轴转速传感器16测得，车速可由第二行星轮系末端输出轴转速传感器13间接获得。同时，为保证控制准确性，通过第一行星轮系末端输出轴转速传感器12测得该轴转速即可确保各轴转速控制的正确性。将上述各传感器所测得的信号传递给混合动力控制单元9进行综合处理。驾驶员操作踏板等驾驶意图信息将传递至整车控制单元7，混合动力控制单元9可通过动力CAN通讯网络4与整车控制单元7进行通讯，反馈整车车速并接收驾驶员驾驶意图。同时，混合动力控制单元9根据预设将目标控制命令通过动力CAN通讯网络4发送至发动机控制单元6和集成电机控制器17，来调控内燃式发动机301、集成启动发电电机20与驱动电机18，并直接控制锁止离合器203，来综合切换整车当前工作模式。上述预设将根据车辆运行状态和动力电池1的SOC实际值进行决策，符合车辆实际运行各种工况的真实需要。

本实用新型的所述八种工作模式如表1所示：

表1：

与现有各种双行星轮系混合动力系统相比，本实用新型构型精简，大幅简化了控制操作，具有较高实用性，易于在各种车型上进行推广应用。本实用新型的各工作模式中发动机均可与整车车速解耦，即各工作模式中发动机均可自由调速，优先工作于效率较高的区域，从而降低整车能耗。本实用新型中当车辆工作于高速工况时，总会有两个动力源输出动力至整车，从而可以在各动力源之间进行更优化的能量管理，且其约束条件较少，在最优控制过程中具有较大能耗的优化空间。本实用新型中各工作模式中均不存在驱动装置的空转现象，从而能够降低传动系附加惯量，提高传动系的传动效率，同时可以减少因空转对驱动装置造成的磨损，提高各零部件的使用寿命。本实用新型中各个关键传动轴上均设置有相应的转速传感器，能够精确反馈当前的真实转速，从而提高控制精度和响应快速性，使双行星轮系均能工作于稳定状态，也使得整车能耗能够得到切实降低。本实用新型依据整车实际运行时一般性的车速由低到高、电池SOC由高到低来优化设计各个工作模式之间的切换，各工作模式切换时平稳、流畅、灵活，能够良好地适应整车真实运行工况的需要。本实用新型对电机、发动机及动力电池选型无较多限制，通过合理设计双行星轮系参数，大幅优化电机和发动机选型，可使用配置相同的两个电机，具有较高的工程实用性。本实用新型的各主要部件集成化程度高，在布置时又相对灵活，且易于拆分为次级总成并形成系列化产品，比如可将双电机与第二行星轮系作为一个独立总成，将发动机与第一行星轮系作为一个独立总成，在功能上易于实现单独发动机驱动、单独双电机驱动的构型，同时又利于电机的冷却及控制系统布置，并能使得电机远离发动机，从而有效避免发动机高温热源对电机工作的影响。

Claims (11)

1.一种精简双行星轮系多模式混合动力系统，包括内燃式发动机系统总成（300）、集成启动发电电机（20）、驱动电机（18）、混合动力控制单元（9）、第一行星轮系（200）和第二行星轮系（100），第一行星轮系（200）包括第一齿圈（201）、第一行星架（202）、第一太阳轮（204）和第一行星轮系末端输出轴，第一齿圈（201）与第一太阳轮（204）之间通过第一行星架（202）相连接，第二行星轮系（100）包括第二齿圈（101）、双行星轮系输出轴（102）、第二太阳轮（103）和第二行星架（104），内燃式发动机系统总成（300）包括内燃式发动机（301）、内燃式发动机输出轴，其特征在于，内燃式发动机系统总成（300）还包括单向离合器（303），所述内燃式发动机输出轴与第一齿圈（201）相连接，所述内燃式发动机输出轴上装有单向离合器（303），集成启动发电电机（20）与第一太阳轮（204）相连接，驱动电机（18）与第二太阳轮（103）相连接，第二行星架（104）与双行星轮系输出轴（102）相连接，第一行星轮系（200）以第一行星架（202）作为输出端通过所述第一行星轮系末端输出轴和第二行星轮系（100）的第二齿圈（101）相连接，所述第一行星轮系末端输出轴上装有锁止离合器（203），所述混合动力由第二行星架（104）输出至整车。

2.如权利要求1所述的精简双行星轮系多模式混合动力系统，其特征在于，所述第一行星轮系末端输出轴上装有第一行星轮系末端输出轴转速传感器（12），第一行星轮系末端输出轴转速传感器（12）与混合动力控制单元（9）相连接。

3.如权利要求1所述的精简双行星轮系多模式混合动力系统，其特征在于，所述内燃式发动机输出轴与单向离合器（303）之间设置有扭转减震器（302）。

4.如权利要求1所述的精简双行星轮系多模式混合动力系统，其特征在于，所述内燃式发动机输出轴上装有内燃式发动机输出轴转速传感器（8），内燃式发动机输出轴转速传感器（8）与混合动力控制单元（9）相连接。

5.如权利要求1所述的精简双行星轮系多模式混合动力系统，其特征在于，集成启动发电电机（20）包括集成启动发电电机输出轴，所述集成启动发电电机输出轴与第一行星轮系（200）相连接，所述集成启动发电电机输出轴上装有集成启动发电电机输出轴转速传感器（19），集成启动发电电机输出轴转速传感器（19）与混合动力控制单元（9）相连接。

6.如权利要求1所述的精简双行星轮系多模式混合动力系统，其特征在于，第二行星轮系（100）包括第二行星轮系末端输出轴，所述第二行星轮系末端输出轴上装有第二行星轮系末端输出轴转速传感器（13），第二行星轮系末端输出轴转速传感器（13）与混合动力控制单元（9）相连接。

7.如权利要求1所述的精简双行星轮系多模式混合动力系统，其特征在于，驱动电机（18）包括驱动电机输出轴，所述驱动电机输出轴与第二行星轮系（100）相连接，所述驱动电机输出轴上装有驱动电机输出轴转速传感器（16），驱动电机输出轴转速传感器（16）与混合动力控制单元（9）相连接。

8.如权利要求1所述的精简双行星轮系多模式混合动力系统，其特征在于，包括整车CAN通讯网络（3）、整车控制单元（7）、电池管理系统（2）、仪表控制单元（5）和整车其它模块（10），整车CAN通讯网络（3）分别与整车控制单元（7）、电池管理系统（2）、仪表控制单元（5）和整车其它模块（10）相连接。

9.如权利要求8所述的精简双行星轮系多模式混合动力系统，其特征在于，包括动力CAN通讯网络（4）、发动机控制单元（6）和集成电机控制器（17），动力CAN通讯网络（4）分别与仪表控制单元（5）、发动机控制单元（6）、整车控制单元（7）、混合动力控制单元（9）和集成电机控制器（17）相连接，集成电机控制器（17）分别与集成启动发电电机（20）和驱动电机（18）相连接。

10.如权利要求9所述的精简双行星轮系多模式混合动力系统，其特征在于，包括动力电池（1），动力电池（1）分别与电池管理系统（2）和集成电机控制器（17）相连接。

11.如权利要求1所述的精简双行星轮系多模式混合动力系统，其特征在于，包括车辆驱动轮（11）、车辆驱动桥（14）和车辆传动轴（15），双行星轮系输出轴（102）与车辆传动轴（15）相连接，车辆传动轴（15）与车辆驱动桥（14）相连接，车辆驱动桥（14）与车辆驱动轮（11）相连接。