CN208290958U - 一种多模式混合动力机电耦合系统 - Google Patents

一种多模式混合动力机电耦合系统 Download PDF

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郑弋俊
李志�
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Abstract

本实用新型涉及一种多模式混合动力机电耦合系统,其包括:发动机(1),其输入轴(3)与行星齿轮结构中的行星架(5)相连,并由轴齿传动连接同步器(12),所述同步器(12)与动力输出端相连;发电机(8),其输入轴(9)与所述行星齿轮结构中的太阳轮(6)相连,所述行星齿轮结构中的齿圈(7)适于输出,并由轴齿与所述同步器(12)传动相连,所述发电机(8)还与制动器(10)相连;驱动电机(16),其由轴齿与所述同步器(12)传动相连。该技术方案解决了现有目前的机电耦合系统动力性和经济性受限的问题,提高了动力性和经济性。

Description

一种多模式混合动力机电耦合系统
技术领域
本实用新型涉及一种多模式混合动力机电耦合系统。
背景技术
近些年来,随着石油资源的缺乏和人们环保意识的提高,以及越来越严格的环境保护法规的要求,迫切需要可节省能源和低排放甚至是零排放的绿色环保汽车产品。为此,世界各国政府以及各大汽车制造商都在加大力度开发各种不同类型的新能源汽车。新能源汽车包括纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车。而纯电动汽车受制于电池技术问题,短时间难以突破。燃料电池汽车受制于能量的制备和存储等问题,短时也难以推广。近些年来,混合动力汽车是各个汽车公司重点推进的领域。
与传统内燃机相比,混合动力汽车是指使用两种以上能量来源的车辆。常见的能量源一般是指汽油和电。如何将发动机和电机的动力耦合,如何协调几个动力源耦合输出时,动力性和经济性都较好,是一个难点。
丰田的THS系统、本田的IMMD系统、通用的VOLT系统等都是较为经典的、优秀的机电耦合系统。与常规车相比,既提高了整车的动力性,也提高了经济性。在市场上的表现也非常良好。
如图1所示,专利EP0791495(丰田的THS系统)是丰田的机电耦合系统,该系统包含两个工作模式:纯电动模式和混动模式(ECVT模式)。该系统模式较少,无发动机直驱模式。该系统比较适合于小车型、城市工况。在中大车型、高速工况,整车的动力性和经济性较差,整车的油耗较高,市场表现也是如此。
实用新型内容
本实用新型提供一种多模式混合动力机电耦合系统,旨在解决现有目前的机电耦合系统动力性和经济性受限的问题,提高动力性和经济性。
本实用新型技术方案为:一种多模式混合动力机电耦合系统,其包括:
-发动机(1),其输入轴(3)与行星齿轮结构中的行星架(5)相连,并由轴齿传动连接同步器(12),所述同步器(12)与动力输出端相连;
-发电机(8),其输入轴(9)与所述行星齿轮结构中的太阳轮(6)相连,所述行星齿轮结构中的齿圈(7)适于输出,并由轴齿与所述同步器(12)传动相连,所述发电机(8)还与制动器(10)相连;
-驱动电机(16),其由轴齿与所述同步器(12)传动相连。
优选地,上述的多模式混合动力机电耦合系统,其中所述发动机(1)的输入轴(3)由中间连接轴与第一齿轮(4)相连接,所述第一齿轮与第二齿轮(13)相啮合并由中间连接轴(11)与所述同步器(12)传动连接。
优选地,上述的多模式混合动力机电耦合系统,其中所述发动机(1)的输入轴(3)还连接有扭转减震器(2)。
优选地,上述的多模式混合动力机电耦合系统,其中所述齿圈(7)由第三齿轮(14)与所述同步器(12)传动相连。
优选地,上述的多模式混合动力机电耦合系统,其中所述驱动电机(16)由中间连接轴连接第五齿轮(17),所述第五齿轮(17)与第四齿轮(15)传动啮合,所述第四齿轮(15)由中间连接轴(11)与所述同步器(12)传动相连。
优选地,上述的多模式混合动力机电耦合系统,其中所述动力输出端包括与所述同步器(12)传动相连的第六齿轮(18),与所述第六齿轮(18)相啮合的第七齿轮(19),所述第七齿轮(19)由中间连接轴(11)与差速器(20)相连。
本实用新型带来的有益效果是:
1.结构简单,节省空间,方便布置,克服现有并联式混合动力汽车及其动力总成尺寸空间大,结构复杂等缺点。
2.当发动机参与驱动时,发动机有2个档位可以选择,优化了发动机的工作范围,提高了发动机的经济性。
3.系统具备ECVT功率分流模式,系统经济性较好。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式,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是现有技术结构示意图;
图2是动力耦合系统的结构示意图;
图3是本实例电动汽车动力耦合系统工作于纯电动模式的示意图;
图4和图5是本实例电动汽车动力耦合系统工作于混合动力模式的示意图;
图6和图7是实例电动汽车动力耦合系统工作于发动机直驱模式的示意图;
图8是本实例电动汽车动力耦合系统工作于制动能量回收模式的示意图。
如下附图中,各附图标记的含义为:
发动机(1);
扭转减震器(2);
发动机输入轴(3);
第一齿轮(4);
行星架(5);太阳轮(6);齿圈(7);
发电机(8);发电机输入轴(9);制动器(10);
中间连接轴(11);同步器(12);
第二齿轮(13);第三齿轮(14);第四齿轮(15);
驱动电机(16);第五齿轮(17)
第六齿轮(18);第七齿轮(19);
差速器(20)。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述。显然,所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
如图2~图8所示,一种多模式混合动力机电耦合系统,其特征在于,包括:
-发动机1,其输入轴3与行星齿轮结构中的行星架5相连,并由轴齿传动连接同步器12,所述同步器12与动力输出端相连;
-发电机8,其输入轴9与所述行星齿轮结构中的太阳轮6相连,所述行星齿轮结构中的齿圈7适于输出,并由轴齿与所述同步器12传动相连,所述发电机8还与制动器10相连;
-驱动电机16,其由轴齿与所述同步器12传动相连。
所述发动机1的输入轴3由中间连接轴与第一齿轮4相连接,所述第一齿轮与第二齿轮13相啮合并由中间连接轴11与所述同步器12传动连接。
所述发动机1的输入轴3还连接有扭转减震器2。
所述齿圈7由第三齿轮14与所述同步器12传动相连。
所述驱动电机16由中间连接轴连接第五齿轮17,所述第五齿轮17与第四齿轮15传动啮合,所述第四齿轮15由中间连接轴11与所述同步器12传动相连。
所述动力输出端包括与所述同步器12传动相连的第六齿轮18,与所述第六齿轮18相啮合的第七齿轮19,所述第七齿轮19由中间连接轴11与差速器20相连。
如此,该系统发动机1有两个输出方式:
方式1:发动机通过输入轴3,将动力传递到第一齿轮4,然后再传递到第二齿轮13,通过中间连接轴11,传递到第六齿轮18,再传递至第七齿轮19,最后传递到差速器20输出,具体如图7所示;
方式2:发动机1动力传递到行星齿轮机构的行星架5,然后通过内齿圈7传递到第三齿轮14,通过中间连接轴11,传递到第六齿轮18,再传递至第七齿轮19,最后传递到差速器20输出,具体如图6所示。
另外,还值得一提的是,驱动电机16可独立驱动,即纯电模式,此时电池电量充足,整车可以以纯电动模式运行,此时两个离合器均断开,发动机和发电机均不工作,驱动电机参与驱动,驱动电机16通过第五齿轮17传递到第四齿轮15,通过中间连接轴11,传递到第六齿轮18,再传递至第七齿轮19,最后传递到差速器20输出,如图3所示。
除此之外,还存在混合驱动模式,具体如图4和图5所示,其图4对应为混动模式1,发动机1驱动发电,发电机8发电,启动发电机,驱动电机16开始驱动,制动器10断开,同步器12接合;其图5对应为混动模式2,发动机1驱动发电,发电机8发电,启动发电机,驱动电机16开始驱动,制动器10断开,同步器12接合,第二离合器断开。该混合驱动模式适于根据整车的工况,车速要求较高时,耦合机构可以切换到混合驱动模式。此时发动机有2个传递方式。
另外,本实施例的动力耦合系统具有纯电动模式、混动模式、发动机直驱模式等,可根据电池SOC值及扭矩需求自动实现多个模式的切换。
由此,本实用新型实施例的控制流程包括:
步骤(1),判断电池SOC值与阈值a的大小关系,或者同时判断电池SOC值与阈值a的大小关系以及需求扭矩与阈值b的大小关系;
步骤(2),根据判断结果,切换所述动力耦合系统的工作模式。
阈值a用于判断电池SOC值的高低,阈值b用于判断车速的高低,本实施例不对阈值a和阈值b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,阈值a和阈值b的取值都不尽相同。
此外,汽车制动时,驱动电机16产生制动力矩制动车轮,同时其电机绕组中将产生感应电流向电池充电,实现制动能量的回收(如图8所示)。由此,本实施例的控制方法还包括:
步骤(3),在制动时控制所述驱动电机产生制动力矩并且在绕组中产生感应电流以向电池充电。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种多模式混合动力机电耦合系统,其特征在于,包括:
-发动机(1),其输入轴(3)与行星齿轮结构中的行星架(5)相连,并由轴齿传动连接同步器(12),所述同步器(12)与动力输出端相连;
-发电机(8),其输入轴(9)与所述行星齿轮结构中的太阳轮(6)相连,所述行星齿轮结构中的齿圈(7)适于输出,并由轴齿与所述同步器(12)传动相连,所述发电机(8)还与制动器(10)相连;
-驱动电机(16),其由轴齿与所述同步器(12)传动相连。
2.根据权利要求1所述的多模式混合动力机电耦合系统,其特征在于:所述发动机(1)的输入轴(3)由中间连接轴与第一齿轮(4)相连接,所述第一齿轮与第二齿轮(13)相啮合并由中间连接轴(11)与所述同步器(12)传动连接。
3.根据权利要求1或2所述的多模式混合动力机电耦合系统,其特征在于:所述发动机(1)的输入轴(3)还连接有扭转减震器(2)。
4.根据权利要求1所述的多模式混合动力机电耦合系统,其特征在于:所述齿圈(7)由第三齿轮(14)与所述同步器(12)传动相连。
5.根据权利要求1所述的多模式混合动力机电耦合系统,其特征在于:所述驱动电机(16)由中间连接轴连接第五齿轮(17),所述第五齿轮(17)与第四齿轮(15)传动啮合,所述第四齿轮(15)由中间连接轴(11)与所述同步器(12)传动相连。
6.根据权利要求1所述的多模式混合动力机电耦合系统,其特征在于:所述动力输出端包括与所述同步器(12)传动相连的第六齿轮(18),与所述第六齿轮(18)相啮合的第七齿轮(19),所述第七齿轮(19)由中间连接轴(11)与差速器(20)相连。
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