專利名稱：混合動力傳動系統(tǒng)的制作方法
混合動力傳動系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種動力傳動系統(tǒng)，尤其地，本發(fā)明涉及一種用于混合車輛中的油電混合動力傳動系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，車輛越來越普遍地融入到普通家庭的生活中。然而，傳統(tǒng)采用燃燒汽油或者柴油的內(nèi)燃機(jī)作為動力系統(tǒng)的車輛需要消耗大量的石油能源，并且發(fā)動機(jī)排放出來的尾氣對我們賴以生存的地球環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。近年來，由于石油能源的日益短缺以及家用車輛的日益普及，這些缺陷愈發(fā)明顯。正是如此，節(jié)能和環(huán)保已經(jīng)成為汽車行業(yè)發(fā)展的重要方向。世界上主要車輛廠商都正集中精力研發(fā)各種可替代能源作為車輛的動力源，例如包括采用氫氣、太陽能、風(fēng)力等能源作為車輛的動力系統(tǒng)。其中，采用油電混合動力作為車輛動力源越來越成為車輛發(fā)展的主流趨勢。采用油電混合動力的車輛，通常包括有一個相比于傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)具有較小排量的發(fā)動機(jī)和一個或者二個電機(jī)。一般情況下，當(dāng)在低速狀況下行駛(例如城市路面)或者需要頻繁起動的情況下，可以僅通過電機(jī)來驅(qū)動車輛；當(dāng)需要高速行駛時可以僅采用發(fā)動機(jī)來驅(qū)動車輛，以達(dá)到節(jié)省能源的目的。在現(xiàn)有技術(shù)中，油電混合動力汽車的混合方式主要包括有串聯(lián)、并聯(lián)以及混聯(lián)三種方式。在串聯(lián)驅(qū)動方式中，發(fā)動機(jī)驅(qū)動發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，發(fā)電機(jī)發(fā)電后將電能存儲到電池管理單元或者經(jīng)過變壓器后直接供給大功率驅(qū)動電機(jī)(第二電機(jī))驅(qū)動車輛。在這種方式中，發(fā)動機(jī)并不直接驅(qū)動車輛，從而使得發(fā)動機(jī)可以一直處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)以達(dá)到最佳的燃油經(jīng)濟(jì)性。驅(qū)動電機(jī)相應(yīng)地通過減速機(jī)構(gòu)減速并提高扭矩后驅(qū)動車輛的驅(qū)動橋。但是，串聯(lián)混合動力系統(tǒng)中的能量能經(jīng)過多次轉(zhuǎn)換，能量不可避免的有所損耗，因此驅(qū)動的動力相對較差。當(dāng)車輛重載需要較大的起動扭矩或者當(dāng)車輛需要高速行駛時，由于目前驅(qū)動電機(jī)的最大功率的制約，串聯(lián)混合傳動系統(tǒng)顯然不能夠滿足要求。在并聯(lián)驅(qū)動方式中，發(fā)動機(jī)和電動機(jī)的動力進(jìn)行耦合疊加，共同驅(qū)動車輛。其中一般情況下，發(fā)動機(jī)的動力作為主動力，電動機(jī)的動力作為輔助動力。這種混合方式通常適合混合電動車輛的輕度混合或中度混合。由于發(fā)動機(jī)仍作為主動力源，并聯(lián)方式下的混合動力傳動系統(tǒng)不能夠較好地執(zhí)行純電動驅(qū)動的情況。此外，發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速不能夠?qū)崿F(xiàn)與車速的解藕，使得發(fā)動機(jī)的能源消耗仍比較高。混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上綜合了串聯(lián)式和并聯(lián)式的特點(diǎn)。與串聯(lián)式相比，它增加了機(jī)械動力的傳遞路線，與并聯(lián)式相比，它增加了電能的傳輸路線，混聯(lián)式動力系統(tǒng)可以更加靈活地根據(jù)工況來調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的功率輸出和電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。利用電動機(jī)和發(fā)動機(jī)來驅(qū)動車輪，并可用發(fā)電機(jī)來發(fā)電及充電。因此，它具有更多的工作模式，是現(xiàn)代混合電動汽車傾向選擇的一種結(jié)構(gòu)型式。豐田公司THS(TOYOTA Hybrid System)混合動力系統(tǒng)和通用汽車的雙模式混合動力系統(tǒng)都是典型的混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)，但豐田公司THS混合動力系統(tǒng)發(fā)動機(jī)的動力一部分直接輸出用于驅(qū)動，一部分通過帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電提供給驅(qū)動電機(jī)實(shí)現(xiàn)動力的輸出，能量經(jīng)過兩次轉(zhuǎn)化，傳動效率低，通用汽車的雙模式混合動力系統(tǒng)采用采用多排行星齒輪和多個離合器與制動器實(shí)現(xiàn)，使得結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本很高，可靠性降低?；旌蟿恿ζ嚱?jīng)歷了微混合、輕混合、中混合、強(qiáng)混合的發(fā)展歷程，混合度的不斷提高成為發(fā)展趨向。多年來，我國積極進(jìn)行了輕度和中度混合動力的研究，但對特別適合于重度混合的混聯(lián)式混合動力電驅(qū)動系統(tǒng)的研發(fā)還較少。發(fā)明目的本發(fā)明的一個目的在于提供一種新的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單并且工作穩(wěn)定。本發(fā)明的上述目的以及其他目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明提供一種混合動力傳動系統(tǒng)，一種混合動力傳動系統(tǒng)，其包括發(fā)動機(jī)、第一電機(jī)、第二電機(jī)、行星輪機(jī)構(gòu)、輸入軸、第一離合器、第二離合器和輸出軸，其中，所述行星齒輪機(jī)構(gòu)包括有太陽輪、至少一對行星輪、齒圈以及行星架，所述太陽輪設(shè)置在所述輸入軸上使得所述太陽輪能夠隨著所述輸入軸轉(zhuǎn)動，所述齒圈與所述輸出軸相連接用于輸出所述混合動力傳動系統(tǒng)傳輸出的動力，所述行星架與所述第二電機(jī)相連接， 使得所述第二電機(jī)能夠帶動所述行星架轉(zhuǎn)動，所述第二離合器設(shè)置在所述行星架和所述太陽輪之間；所述發(fā)動機(jī)與所述第一電機(jī)相連接，所述第一離合器設(shè)置在所述第一電機(jī)和所述太陽輪之間，使得所述發(fā)動機(jī)和/或所述第一電機(jī)能夠通過所述第一離合器帶動所述輸入軸轉(zhuǎn)動。根據(jù)本發(fā)明提供的混合動力傳動系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述混合動力傳動系統(tǒng)還包括有變速器，所述變速器設(shè)置在所述輸出軸上。根據(jù)本發(fā)明提供的混合動力傳動系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述行星架與所述第二電機(jī)同軸布置。根據(jù)本發(fā)明提供的混合動力傳動系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述行星架與所述第二電機(jī)異軸布置。根據(jù)本發(fā)明提供的混合動力傳動系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述行星齒輪機(jī)構(gòu)為單排雙行星圓柱斜齒輪機(jī)構(gòu)，所述至少一對行星輪包括有第一行星輪和第二行星輪，所述第一行星輪和所述第二行星輪共用所述行星架，其中，所述太陽輪與所述輸入軸通過花鍵連接，所述太陽輪與所述第一行星輪外嚙合， 所述第一行星輪還與所述第二行星輪外嚙合，所述第二行星輪還與所述齒圈內(nèi)嚙合。根據(jù)本發(fā)明提供的混合動力傳動系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述第一離合器的離合鼓與所述第一電機(jī)的轉(zhuǎn)子相連接，所述第一離合器的離合轂與所述輸入軸通過花鍵相連接，并且所述第一電機(jī)和所述第一離合器同軸布置。根據(jù)本發(fā)明提供的混合動力傳動系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述第二離合器的離合鼓與所述輸入軸通過花鍵相連接，所述第二離合器的離合轂與所述行星架相連接。根據(jù)本發(fā)明提供的混合動力傳動系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述發(fā)動機(jī)為小排量柴油或者汽油發(fā)動機(jī)。根據(jù)本發(fā)明提供的混合動力傳動系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述發(fā)動機(jī)、所述第一電機(jī)、所述行星齒輪機(jī)構(gòu)、所述第二電機(jī)、所述第一離合器和所述第二離合器同軸布置。
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根據(jù)本發(fā)明提供的混合動力傳動系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述輸入軸和所述輸出軸同軸布置。根據(jù)本發(fā)明提供的混合動力傳動系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述行星架與所述第二電機(jī)通過齒輪傳動、帶傳動或者鏈傳動方式實(shí)現(xiàn)異軸布置。容易理解，上述技術(shù)方案的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)具有發(fā)動機(jī)和電動機(jī)兩種動力輸出源，通過第一離合器和第二離合器能夠控制兩種動力輸出源的耦合，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)、電動機(jī)的協(xié)同工作或者二者之一單獨(dú)工作，能夠?qū)崿F(xiàn)串聯(lián)模式、并聯(lián)模式和混聯(lián)模式，從而滿足多種路況的行駛要求，使各動力源工作在高效區(qū)域，控制方便，改善了混合動力汽車的動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能。此外，本發(fā)明的技術(shù)方案優(yōu)選地包括有單排行星齒輪傳動機(jī)構(gòu)，行星排三個軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動給能量的正向和反向流動帶來很大靈活性，根據(jù)道路工況，通過對第一離合器和第二離合器的控制，可以實(shí)現(xiàn)純電動驅(qū)動、發(fā)動機(jī)單獨(dú)驅(qū)動、電機(jī)和發(fā)動機(jī)聯(lián)合驅(qū)動。發(fā)動機(jī)動力還可以進(jìn)一步用于行車發(fā)電等多種工作模式。當(dāng)?shù)谝浑x合器分離時，發(fā)動機(jī)帶動第一電機(jī)發(fā)電為蓄能裝置(如電池組)充電或直接提供給第二電機(jī)驅(qū)動車輛行駛，使發(fā)動機(jī)工作在穩(wěn)定工況，實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)工作工況與道路行駛工況的解耦，從而可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的行駛；當(dāng)?shù)谝缓偷诙x合器均結(jié)合時，可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)動力、第一電機(jī)動力及第二電機(jī)動力的疊加，使汽車具有很好的加速性能和爬坡性能；當(dāng)?shù)谝浑x合器結(jié)合，第二離合器分離時，發(fā)動機(jī)、第一電機(jī)和第二電機(jī)的動力通過行星輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行動力耦合和分配，利用行星齒輪機(jī)構(gòu)太陽輪到齒圈的動力傳遞，可以實(shí)現(xiàn)無級變速功能。期間，配合調(diào)整第一電機(jī)和第二電機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速與行駛工況解耦、使發(fā)動機(jī)總是工作在最佳的工作區(qū)域。由此可見，本發(fā)明解決了串聯(lián)混合動力系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩疊加和并聯(lián)混合動力系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速與車速解耦的缺點(diǎn)。此外，由于本發(fā)明的混合動力系統(tǒng)具有無極變速特點(diǎn)，因此本發(fā)明與齒圈相連接的變速器的檔位數(shù)目可以減少，從而使得本發(fā)明的混合動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加簡單。進(jìn)一步地，通過電機(jī)的正向和反向轉(zhuǎn)動可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動方向的切換，因此，本發(fā)明的混合動力系統(tǒng)并不需要添加中間輪來改變轉(zhuǎn)動方向，從而使得結(jié)構(gòu)更加緊湊簡單。進(jìn)一步地，本發(fā)明的第一電機(jī)、第二電機(jī)、第一離合器、第二離合器、行星齒輪機(jī)構(gòu)、變速器優(yōu)選沿汽車傳動軸方向布置，使混合動力電驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、無徑向的側(cè)向力、載荷分配均勻，這使在汽車有限的布置空間中易于安裝布置，降低動力系統(tǒng)的振動，提高了整車的可靠性。當(dāng)?shù)谝浑x合器和第二離合器都處于結(jié)合狀態(tài)時，本發(fā)明的行星齒輪結(jié)構(gòu)中太陽輪與行星架相結(jié)合，整個行星齒輪系統(tǒng)的傳動比為1，這使混合動力電驅(qū)動系統(tǒng)的控制更加方便容易，同時發(fā)動機(jī)的動力可以直接傳遞，提高了動力源的傳遞效率。

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)或者優(yōu)選的描述，其中，圖1是本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式下的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式下的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

容易理解，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，在不變更本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神下，本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可以提出本發(fā)明的多個結(jié)構(gòu)方式。因此以下具體實(shí)施方式
以及附圖僅是對本發(fā)明的技術(shù)方案的具體說明，而不應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明的全部或者視為對本發(fā)明技術(shù)方案的限定或限制。圖1示出了本發(fā)明的一種優(yōu)選方式下的混合動力傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。在該實(shí)施例中，該混合動力傳動系統(tǒng)可以應(yīng)用到傳統(tǒng)車輛的動力系統(tǒng)和動力變速系統(tǒng)中，能夠?qū)崿F(xiàn)多種不同的驅(qū)動方式并能夠有效地節(jié)省燃油并降低對環(huán)境的污染。其中，車輛中的其他結(jié)構(gòu)不是本發(fā)明的重點(diǎn)，并且對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，是可以獲知的，因此在這里并不做過多描述。如圖1所示，本發(fā)明的混合動力傳動系統(tǒng)主要包括有發(fā)動機(jī)1、第一電機(jī)2、第二電機(jī)3、行星齒輪機(jī)構(gòu)4、輸入軸5、第一離合器6、第二離合器7和輸出軸9。其中發(fā)動機(jī)1、第一電機(jī)2和第二電機(jī)3構(gòu)成了本發(fā)明的混合動力傳動系統(tǒng)的動力源。第一離合器6和第二離合器7用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的混合動力傳動系統(tǒng)傳輸動力的結(jié)合和中斷。行星齒輪機(jī)構(gòu)4和變速箱8用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的混合動力傳動系統(tǒng)的不同檔位的切換以及實(shí)現(xiàn)車輛速度和扭矩的變換。當(dāng)然，如圖1所示，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，混合動力車輛的動力驅(qū)動和傳動系還應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步包括有諸如實(shí)現(xiàn)車輪轉(zhuǎn)彎時不同速度的差速器、驅(qū)動車輪的驅(qū)動橋以及使車輛行駛的車輪。本發(fā)明的混合動力傳動系統(tǒng)可以直接與上述系統(tǒng)按照常規(guī)連接連接方式連接以實(shí)現(xiàn)車輛的運(yùn)行，這些并不是本發(fā)明技術(shù)方案的重點(diǎn)，而且對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員也是熟知的技術(shù)，因此在本說明書中并不多贅述。本發(fā)明的混合動力傳動系統(tǒng)各個元件的具體連接方式以及工作原理將在下文中進(jìn)行詳細(xì)并優(yōu)選的描述。如圖1所示，發(fā)動機(jī)1與第一電機(jī)2相連接，從而使得發(fā)動機(jī)1能夠帶動第一電機(jī) 2的轉(zhuǎn)動，并且進(jìn)一步地，使得第一電機(jī)2能夠作為啟動電機(jī)啟動發(fā)動機(jī)1。其中，發(fā)動機(jī)1 可以采用傳統(tǒng)燃燒柴油或者汽油的內(nèi)燃機(jī)。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施方式中，發(fā)動機(jī)1優(yōu)選采用小排量的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)，以利于減小發(fā)動機(jī)1的尺寸從而便于混合動力傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布局并盡可能地減低對燃油的需求，例如發(fā)動機(jī)1相比于傳統(tǒng)常見的4缸或者6缸發(fā)動機(jī)僅具有2缸或者3缸。第一電機(jī)2優(yōu)選具有發(fā)電和驅(qū)動兩個功能，例如可以為盤式永磁直流無刷電動機(jī)等，其結(jié)構(gòu)以及工作原理在多篇相關(guān)專利中已經(jīng)有詳細(xì)描述，這里不多贅述。優(yōu)選地，發(fā)動機(jī)1的曲軸連接到第一電機(jī)2的轉(zhuǎn)子上，第一電機(jī)2的定子安裝固定在混合動力傳動系統(tǒng)的外殼上。第一離合器6設(shè)置在第一電機(jī)2和輸入軸5上，用于結(jié)合或者切斷發(fā)動機(jī)1、第一電機(jī)2與太陽輪41之間的動力傳輸。優(yōu)選地，第一離合器6的離合鼓與第一電機(jī)2的轉(zhuǎn)子相連接，第一離合器6的離合轂與輸入軸5相連接。進(jìn)一步優(yōu)選地， 第一離合器6的離合鼓與第一電機(jī)的轉(zhuǎn)子的安裝支架相連接，第一離合器6的離合轂與輸入軸5通過花鍵相連接，使得當(dāng)?shù)谝浑x合器6處于結(jié)合狀態(tài)時通過離合轂帶動輸入軸5以相同轉(zhuǎn)速進(jìn)行轉(zhuǎn)動。第一離合器6可以為干式離合器也可以為濕式離合器，這可以根據(jù)本發(fā)明的混合動力變速系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行選擇布局。繼續(xù)參考圖1，第二電機(jī)3的定子通過固定機(jī)構(gòu)安裝固定在混合動力傳動系統(tǒng)的外殼上，其轉(zhuǎn)子固定連接到行星齒輪結(jié)構(gòu)4的行星架45上，第二電機(jī)3同樣可以為盤式永磁直流無刷電動機(jī)等。行星齒輪機(jī)構(gòu)4設(shè)置在輸入軸5上，通過行星齒輪機(jī)構(gòu)4將輸入軸動力傳送出去。在圖1所示的優(yōu)選實(shí)施方式中，行星齒輪機(jī)構(gòu)4為單排雙行星齒輪圓柱斜齒輪機(jī)構(gòu)，其包括有太陽輪41、第一行星輪42、第二行星輪43、齒圈44以及行星架45。其中，行星齒輪機(jī)構(gòu) 4的太陽輪41與輸入軸5相連接，優(yōu)選地，太陽輪41設(shè)有內(nèi)花鍵，通過花鍵連接設(shè)置在輸入軸5上。太陽輪41與第一行星輪42外嚙合，并且第一行星輪42還進(jìn)一步地與第二行星輪43外嚙合，第二行星輪43還進(jìn)一步地與齒圈44內(nèi)嚙合。在圖1所示的實(shí)施例中，第一行星輪42和第二行星輪43共用行星架45。如圖1所示，本發(fā)明中的行星齒輪機(jī)構(gòu)4的太陽輪41和/或行星架45作為主動件，齒圈44作為從動件輸出動力。行星架45根據(jù)第二離合器7的結(jié)合或者斷開狀態(tài)設(shè)置為與太陽輪41結(jié)合或者與太陽輪41分離。具體而言，在太陽輪41和行星架45之間設(shè)置有第二離合器7。優(yōu)選地，第二離合器7的離合鼓設(shè)置在輸入軸5上，第二離合器7的離合轂設(shè)置在行星架45的輸出軸上。通過第二離合器7的結(jié)合和分離，行星架45可以與太陽輪41連為一體或者與之相分離。齒圈44的輸出軸連接輸出軸9上。同樣地，第二離合器7可以為干式離合器也可以為濕式離合器，這可以根據(jù)本發(fā)明的混合動力變速系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的需要進(jìn)行選擇布局。進(jìn)一步優(yōu)選地，本發(fā)明的混合動力系統(tǒng)還包括有變速器8，其優(yōu)選設(shè)置在輸出軸9 上。優(yōu)選地，如圖中所示，發(fā)動機(jī)1、第一電機(jī)2、第二電機(jī)3、第一離合器6、第二離合器7、行星齒輪機(jī)構(gòu)4和變速器8為同軸設(shè)置。變速器8可以為機(jī)械式自動變速器、無極變速器、雙離合器自動變速器、液力自動變速器或其他類型的自動變速機(jī)構(gòu)，用以改變混合車輛的檔位以達(dá)到最佳行駛效果。以上是對本發(fā)明的圖1所示的混合動力傳動系統(tǒng)的一種優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行的描述。在本發(fā)明圖1所示的這種優(yōu)選方式的揭示下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在實(shí)施本發(fā)明時可以根據(jù)實(shí)際情況對具體連接方式或者結(jié)構(gòu)布局進(jìn)行調(diào)整。參考圖2，在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實(shí)施方式中，第二電機(jī)3可以與行星架45中心軸異軸設(shè)置。如圖2中所示，優(yōu)選地，在第二電機(jī)3上設(shè)有第一齒輪31，并且行星架45上設(shè)有第二齒輪32。第一齒輪31和第二齒輪32相互嚙合。此時，第二電機(jī)3可以為柱狀交流異步電動機(jī)等。下面，以圖1所示的實(shí)施方式為例，結(jié)合附圖1對本發(fā)明的混合動力傳動系統(tǒng)的工作模式做出進(jìn)一步詳細(xì)的和優(yōu)選的說明。本發(fā)明的混合動力傳動系統(tǒng)可以根據(jù)行駛實(shí)際情況在不同運(yùn)行模和運(yùn)行檔位之間進(jìn)行切換。例如，當(dāng)車輛處于城市道路行駛中，可以在純電動模式下運(yùn)行以便于最大程度地減小燃油需求并節(jié)省開銷；當(dāng)車輛在郊區(qū)、高速運(yùn)行時，可以在純發(fā)動機(jī)模式下運(yùn)行以便保證車輛的較高行駛速度并保證發(fā)動機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性；當(dāng)車輛處于爬坡時，可以在混合并聯(lián)驅(qū)動模式下運(yùn)行以便于保證車輛的行駛扭矩；當(dāng)車輛儲能不足的情況下，可以在混合串聯(lián)驅(qū)動模式下運(yùn)行，以便于保證車輛電池的最低儲能量，等。下面，針對不同運(yùn)行模式的需要，對本發(fā)明的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的控制方法進(jìn)行介紹。當(dāng)例如汽車在市內(nèi)工況行駛，汽車常頻繁起停，低速小負(fù)荷工況，如果電池組SOC 值較高，由電池組提供電力給供第二電機(jī)3實(shí)現(xiàn)純電動驅(qū)動模式，此時第一離合器6分離， 第二離合器7結(jié)合。第一離合器6分離，發(fā)動機(jī)動力輸出斷開，發(fā)動機(jī)1處于關(guān)閉狀態(tài)；第二離合器7結(jié)合，行星輪機(jī)構(gòu)4的太陽輪41與行星輪45架鎖為一體，使行星輪機(jī)構(gòu)變?yōu)橐粋€整體，行星輪機(jī)構(gòu)的速比為1，第二電機(jī)3的動力直接傳遞到變速器8上，變速變扭后輸出到驅(qū)動橋驅(qū)動汽車行駛。如電池組SOC值較低時，由第一電機(jī)2快速起動發(fā)動機(jī)1，然后第一電機(jī)2轉(zhuǎn)為發(fā)電機(jī)由發(fā)動機(jī)帶動發(fā)電供給第二電機(jī)3驅(qū)動或為電池組充電，第一離合器 6仍處于分離狀態(tài)，第二離合器7處于結(jié)合狀態(tài)，該混合動力驅(qū)動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了串聯(lián)混合動力系統(tǒng)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速與車速的解耦，同時解決了純電動汽車不能長距離行駛的問題。由于第一電機(jī)2可以快速起動發(fā)動機(jī)避免了以常規(guī)起動方式引起的油耗和排放的惡化。當(dāng)例如汽車在市郊或高速公路行駛時，道路工況良好，發(fā)動機(jī)1處于中高負(fù)荷具有良好的燃油經(jīng)濟(jì)性，可以采用發(fā)動機(jī)單獨(dú)驅(qū)動模式。此時第一電機(jī)2和第二電機(jī)3均處于自由狀態(tài)，第一離合器6和第二離合器7都結(jié)合。第二離合器7結(jié)合使行星輪機(jī)構(gòu)鎖為一體，發(fā)動機(jī)1的動力經(jīng)第一電機(jī)2轉(zhuǎn)子、第一離合器、行星輪機(jī)構(gòu)、變速器、驅(qū)動橋驅(qū)動汽車行駛。電池管理系統(tǒng)BMS根據(jù)電池組的SOC值確定是否為其充電，如SOC值較低、且整車負(fù)荷也不大，此時第一電機(jī)2工作于發(fā)電狀態(tài)為電池組充電，即實(shí)現(xiàn)行車發(fā)電模式。當(dāng)例如汽車處于極限工況時，即在大負(fù)荷工況下，如急加速、爬大坡、高速等工況， 采用發(fā)動機(jī)、第一電機(jī)2、第二電機(jī)3聯(lián)合驅(qū)動模式，此時第一離合器6結(jié)合，第二離合器7 根據(jù)道路工況和整車控制策略結(jié)合或分離實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩耦合或轉(zhuǎn)速耦合。當(dāng)?shù)诙x合器7結(jié)合時，行星輪機(jī)構(gòu)鎖為一體，傳動比為1，實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)動力、第一電機(jī)2動力、第二電機(jī)3動力的直接線性疊加，使汽車獲得很好的動力性能。當(dāng)?shù)诙x合器7分離時，發(fā)動機(jī)動力、第一電機(jī)2動力，第二電機(jī)3動力通過行星輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)動力耦合。優(yōu)選地，通過調(diào)整第二電機(jī)3的轉(zhuǎn)速使發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速與車速解耦，通過調(diào)整第一電機(jī)2的轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩與車輛所需轉(zhuǎn)矩解耦。根據(jù)道路工況，整車控制策略使汽車在轉(zhuǎn)矩耦合和轉(zhuǎn)速耦合模式間切換，保證汽車具有最佳的動力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性。汽車減速或制動時，采用再生制動模式，電控液壓系統(tǒng)控制第一離合器6分離，第二離合器7結(jié)合，整個行星輪機(jī)構(gòu)鎖止為一整體。汽車的慣性力帶動第二電機(jī)3發(fā)電，并為電池組充電。當(dāng)車輛需要倒車時，可以采用常規(guī)模式進(jìn)行倒車，也就是，在變速器8中設(shè)置有倒檔機(jī)構(gòu)。此外，還可以通過第二電機(jī)3的反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)倒車。
權(quán)利要求
1.一種混合動力傳動系統(tǒng)，其包括發(fā)動機(jī)、第一電機(jī)、第二電機(jī)、行星輪機(jī)構(gòu)、輸入軸、 第一離合器、第二離合器和輸出軸，其特征在于，所述行星齒輪機(jī)構(gòu)包括有太陽輪、至少一對行星輪、齒圈以及行星架，所述太陽輪設(shè)置在所述輸入軸上使得所述太陽輪能夠隨著所述輸入軸轉(zhuǎn)動，所述齒圈與所述輸出軸相連接用于輸出所述混合動力傳動系統(tǒng)傳輸出的動力，所述行星架與所述第二電機(jī)相連接，使得所述第二電機(jī)能夠帶動所述行星架轉(zhuǎn)動，所述第二離合器設(shè)置在所述行星架和所述太陽輪之間；所述發(fā)動機(jī)與所述第一電機(jī)相連接，所述第一離合器設(shè)置在所述第一電機(jī)和所述太陽輪之間，使得所述發(fā)動機(jī)和/或所述第一電機(jī)能夠通過所述第一離合器帶動所述輸入軸轉(zhuǎn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的混合動力傳動系統(tǒng)，其特征在于，所述混合動力傳動系統(tǒng)還包括有變速器，所述變速器設(shè)置在所述輸出軸上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2任一所述的混合動力傳動系統(tǒng)，其特征在于，所述行星架與所述第二電機(jī)同軸布置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-2任一所述的混合動力傳動系統(tǒng)，其特征在于，所述行星架與所述第二電機(jī)異軸布置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的混合動力傳動系統(tǒng)，其特征在于，所述行星齒輪機(jī)構(gòu)為單排雙行星圓柱斜齒輪機(jī)構(gòu)，所述至少一對行星輪包括有第一行星輪和第二行星輪，所述第一行星輪和所述第二行星輪共用所述行星架，其中，所述太陽輪與所述輸入軸通過花鍵連接，所述太陽輪與所述第一行星輪外嚙合，所述第一行星輪還與所述第二行星輪外嚙合，所述第二行星輪還與所述齒圈內(nèi)嚙合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的混合動力傳動系統(tǒng)，其特征在于，所述第一離合器的離合鼓與所述第一電機(jī)的轉(zhuǎn)子相連接，所述第一離合器的離合轂與所述輸入軸通過花鍵相連接，并且所述第一電機(jī)和所述第一離合器同軸布置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的混合動力傳動系統(tǒng)，其特征在于，所述第二離合器的離合鼓與所述輸入軸通過花鍵相連接，所述第二離合器的離合轂與所述行星架相連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述的混合動力傳動系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動機(jī)為小排量柴油或者汽油發(fā)動機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的混合動力傳動系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動機(jī)、所述第一電機(jī)、所述行星齒輪機(jī)構(gòu)、所述第二電機(jī)、所述第一離合器和所述第二離合器同軸布置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一所述的混合動力傳動系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入軸和所述輸出軸同軸布置。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的混合動力傳動系統(tǒng)，其特征在于，所述行星架與所述第二電機(jī)通過齒輪傳動、帶傳動或者鏈傳動方式實(shí)現(xiàn)異軸布置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種混合動力傳動系統(tǒng)，其中，行星齒輪機(jī)構(gòu)包括有太陽輪、至少一對行星輪、齒圈以及行星架，太陽輪設(shè)置在輸入軸上使得太陽輪能夠隨著輸入軸轉(zhuǎn)動，齒圈與輸出軸相連接用于輸出混合動力傳動系統(tǒng)傳輸出的動力，行星架與第二電機(jī)相連接，使得第二電機(jī)能夠帶動行星架轉(zhuǎn)動，第二離合器設(shè)置在行星架和太陽輪之間；發(fā)動機(jī)與第一電機(jī)相連接，第一離合器設(shè)置在第一電機(jī)和太陽輪之間，使得發(fā)動機(jī)和/或第一電機(jī)能夠通過第一離合器帶動輸入軸轉(zhuǎn)動。本發(fā)明的有益效果是結(jié)構(gòu)簡單，體積小，節(jié)能環(huán)保，適用于各種汽車。
文檔編號B60K6/38GK102259580SQ20101018904
公開日2011年11月30日 申請日期2010年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月31日
發(fā)明者吳海嘯, 姜朋昌, 張涌, 李廣兆 申請人:上海汽車集團(tuán)股份有限公司, 南京汽車集團(tuán)有限公司