一種混合動(dòng)力系統(tǒng)及使用該混合動(dòng)力系統(tǒng)的汽車的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例提供一種混合動(dòng)力系統(tǒng)及使用該混合動(dòng)力系統(tǒng)的汽車。本發(fā)明實(shí)施例的混合動(dòng)力系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和第一行星輪系，還包括第一制動(dòng)器和第二行星輪系。本發(fā)明實(shí)施例混合動(dòng)力系統(tǒng)通過第一行星輪系和第二行星輪系將發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接起來，利用行星輪系的運(yùn)動(dòng)特性實(shí)現(xiàn)對發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)三者轉(zhuǎn)速的獨(dú)立控制，通過第一制動(dòng)器的制動(dòng)與釋放，控制第一行星輪系和第二行星輪系齒圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)不同驅(qū)動(dòng)模式之間及工作模式之間的切換，操作較為簡單。
【專利說明】一種混合動(dòng)力系統(tǒng)及使用該混合動(dòng)力系統(tǒng)的汽車

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種汽車的動(dòng)力系統(tǒng)，尤其涉及一種混合動(dòng)力汽車的混合動(dòng)力系統(tǒng)及使用該混合動(dòng)力系統(tǒng)的汽車。

【背景技術(shù)】
[0002]混合動(dòng)力汽車能夠有效的結(jié)合至少兩種不同的動(dòng)力源來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，目前大部分混合動(dòng)力汽車都是油電混合，即包括從燃油得到動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)和由電力驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)。為了最大程度上改善發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率，國內(nèi)外很多汽車廠商開發(fā)的混合動(dòng)力系統(tǒng)都采用了雙電機(jī)結(jié)構(gòu)，即除驅(qū)動(dòng)電機(jī)外，還增加了一個(gè)發(fā)電機(jī)。由于同時(shí)存在發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)，三者之間的連接和控制將直接影響混合動(dòng)力汽車的性能，現(xiàn)有技術(shù)的雙電機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)的耦合以齒輪系或單個(gè)行星輪系為主。采用單個(gè)行星輪系的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)雖然能夠?qū)崿F(xiàn)多種驅(qū)動(dòng)模式，但各驅(qū)動(dòng)模式之間的切換較為復(fù)雜。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)在下文的描述中部分地陳述，或者可從該描述顯而易見，或者可通過實(shí)踐本發(fā)明而學(xué)習(xí)。
[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種混合動(dòng)力系統(tǒng)，該混合動(dòng)力系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多種驅(qū)動(dòng)模式，并且各驅(qū)動(dòng)模式之間的切換簡單，而且能夠提高混合驅(qū)動(dòng)模式下的燃效。
[0005]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下:
[0006]提供一種混合動(dòng)力系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和第一行星輪系，還包括第一制動(dòng)器、第二行星輪系和輸出齒輪，所述第一行星輪系和所述第二行星輪系均設(shè)有太陽輪、行星架和齒圈；所述第一行星輪系的齒圈和所述第二行星輪系的齒圈同軸設(shè)置并連接為一體；所述發(fā)動(dòng)機(jī)與所述第一行星輪系的行星架相連；所述發(fā)電機(jī)與所述第一行星輪系的太陽輪相連；所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與所述第二行星輪系的太陽輪相連；所述第一制動(dòng)器設(shè)置在所述第一行星輪系及所述第二行星輪系的齒圈的外周；所述輸出齒輪與所述第二行星輪系的行星架相連。
[0007]提供一種如上所述的混合動(dòng)力系統(tǒng)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)、所述發(fā)電機(jī)和所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)依次同軸設(shè)置在汽車機(jī)艙內(nèi)，所述發(fā)電機(jī)置于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出端，所述第一行星輪系和所述第二行星輪系置于所述發(fā)電機(jī)與所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間。
[0008]提供一種如上所述的混合動(dòng)力系統(tǒng)，所述發(fā)電機(jī)與所述第一行星輪系的太陽輪相連，通過如下方式實(shí)現(xiàn):所述發(fā)電機(jī)通過套軸與所述第一行星輪系的太陽輪相連；所述發(fā)動(dòng)機(jī)與所述第一行星輪系的行星架相連，通過如下方式實(shí)現(xiàn):所述發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸穿過所述發(fā)電機(jī)的套軸與所述第一行星輪系的行星架相連；所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與所述第二行星輪系的太陽輪相連，通過如下方式實(shí)現(xiàn):所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸與所述第二行星輪系的太陽輪相連。
[0009]提供一種如上所述的混合動(dòng)力系統(tǒng)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和發(fā)電機(jī)依次同軸設(shè)置在汽車機(jī)艙內(nèi)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)置于所述發(fā)電機(jī)的輸出端，所述第一行星輪系和所述第二行星輪系置于所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與所述發(fā)動(dòng)機(jī)之間。
[0010]提供一種如上所述的混合動(dòng)力系統(tǒng)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與第二行星輪系的太陽輪相連，通過如下方式實(shí)現(xiàn):所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過套軸與所述第二行星輪系的太陽輪相連；所述發(fā)電機(jī)與所述第一行星輪系的太陽輪相連，通過如下方式實(shí)現(xiàn):所述發(fā)電機(jī)的輸出軸穿過所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的套軸與所述第一行星輪系的太陽輪相連；所述發(fā)動(dòng)機(jī)與所述第一行星輪系的行星架相連，通過如下方式實(shí)現(xiàn):所述發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸與所述第一行星輪系的行星架相連。
[0011]提供一種如上所述的混合動(dòng)力系統(tǒng)，還包括第二制動(dòng)器，所述第二制動(dòng)器設(shè)置在所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上、輸出套軸上或輸出軸末端。
[0012]提供一種如上所述的混合動(dòng)力系統(tǒng)，所述第一行星輪系的特征參數(shù)可根據(jù)所述發(fā)動(dòng)機(jī)與所述發(fā)電機(jī)的高效率轉(zhuǎn)速比值來設(shè)計(jì)。
[0013]提供一種如上所述的混合動(dòng)力系統(tǒng)，所述第一制動(dòng)器與所述第二制動(dòng)器為帶式制動(dòng)器或片式離合器。
[0014]還提供一種汽車，包括驅(qū)動(dòng)輪及與所述驅(qū)動(dòng)輪相連的驅(qū)動(dòng)橋，還包括如上所述的混合動(dòng)力系統(tǒng)，所述混合動(dòng)力系統(tǒng)的輸出齒輪還與所述驅(qū)動(dòng)橋連接，用于將所述混合動(dòng)力系統(tǒng)產(chǎn)生的動(dòng)力輸出到所述驅(qū)動(dòng)橋，由所述驅(qū)動(dòng)橋驅(qū)動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)輪。
[0015]提供一種如上所述的汽車，還包括第二制動(dòng)器，所述第二制動(dòng)器設(shè)置在所述混合動(dòng)力系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上、輸出套軸上或輸出軸末端。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例混合動(dòng)力系統(tǒng)及汽車，在混合動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)置第一行星輪系、第二行星輪系及第一制動(dòng)器，通過第一行星輪系和第二行星輪系將發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接起來，利用行星輪系的運(yùn)動(dòng)特性實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)三者轉(zhuǎn)速的獨(dú)立控制，通過控制第一制動(dòng)器的制動(dòng)與釋放，控制第一行星輪系和第二行星輪系齒圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)不同驅(qū)動(dòng)或工作模式之間的切換。
[0017]本發(fā)明實(shí)施例還可在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上、輸出套軸上或輸出軸末端設(shè)置第二制動(dòng)器，通過第二制動(dòng)器的制動(dòng)與釋放，控制發(fā)電機(jī)的工作狀態(tài)，可實(shí)現(xiàn)對并聯(lián)混動(dòng)模式下輸出功率的控制，因此該混合動(dòng)力系統(tǒng)各模式間的切換操作較為簡單。另外，混合動(dòng)力系統(tǒng)的輸出齒輪與第二行星輪系的行星架相連，使得驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)力從第二行星輪系的太陽輪輸入，行星架輸出，驅(qū)動(dòng)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)車輪之間可實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比，因此該混合動(dòng)力系統(tǒng)在純電動(dòng)模式下具有較好的動(dòng)力性能。
[0018]根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)的高效率轉(zhuǎn)速比值設(shè)計(jì)第一行星輪系的特征參數(shù)，能夠保證發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)均能夠高效率運(yùn)行，可以最大程度上降低油耗和排放。
[0019]通過閱讀說明書，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將更好地了解這些技術(shù)方案的特征和內(nèi)容。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]下面通過參考附圖并結(jié)合實(shí)例具體地描述本發(fā)明，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和實(shí)現(xiàn)方式將會(huì)更加明顯，其中附圖所示內(nèi)容僅用于對本發(fā)明的解釋說明，而不構(gòu)成對本發(fā)明的任何意義上的限制，在附圖中:
[0021]圖1為本發(fā)明混合動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0022]圖2為本發(fā)明混合動(dòng)力系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3為圖2所示混合動(dòng)力系統(tǒng)的純電動(dòng)模式功率/能量流示意圖。
[0024]圖4為圖2所示混合動(dòng)力系統(tǒng)的增程模式的功率/能量流示意圖。
[0025]圖5為圖2所示混合動(dòng)力系統(tǒng)的并聯(lián)混動(dòng)模式的功率/能量流(發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力同時(shí)用于驅(qū)動(dòng)和發(fā)電)示意圖。
[0026]圖6為圖2所示混合動(dòng)力系統(tǒng)的并聯(lián)混動(dòng)模式的功率/能量流(發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力全部用于驅(qū)動(dòng))示意圖。
[0027]圖7為圖2所示混合動(dòng)力系統(tǒng)的并聯(lián)混動(dòng)模式的功率/能量流(驅(qū)動(dòng)電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)均參與驅(qū)動(dòng))示意圖。
[0028]圖8為圖2所示混合動(dòng)力系統(tǒng)的制動(dòng)能量回收模式的功率/能量流示意圖。
[0029]圖9為圖2所示混合動(dòng)力系統(tǒng)的停車發(fā)電模式的功率/能量流示意圖。
[0030]圖10為本發(fā)明混合動(dòng)力系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0031]本發(fā)明實(shí)施例采用混合動(dòng)力系統(tǒng)的汽車包括驅(qū)動(dòng)輪、與該驅(qū)動(dòng)輪相連的驅(qū)動(dòng)橋及混合動(dòng)力系統(tǒng)。
[0032]混合動(dòng)力系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、第一行星輪系、第二行星輪系、第一制動(dòng)器及輸出齒輪。所述第一行星輪系和所述第二行星輪系均設(shè)有太陽輪、行星架和齒圈。第一行星輪系的齒圈和第二行星輪系的齒圈同軸設(shè)置并連接為一體。發(fā)動(dòng)機(jī)與第一行星輪系的行星架相連，發(fā)電機(jī)與第一行星輪系的太陽輪相連；驅(qū)動(dòng)電機(jī)與第二行星輪系的太陽輪相連；第一制動(dòng)器設(shè)置在所述第一行星輪系及所述第二行星輪系的齒圈的外周。輸出齒輪連接第二行星輪系的行星架與汽車的驅(qū)動(dòng)橋，用于將混合動(dòng)力系統(tǒng)產(chǎn)生的動(dòng)力輸出到所述驅(qū)動(dòng)橋，由該驅(qū)動(dòng)橋驅(qū)動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)輪。
[0033]本發(fā)明實(shí)施例的混合動(dòng)力系統(tǒng)及使用該混合動(dòng)力系統(tǒng)的汽車，通過第一行星輪系和第二行星輪系將發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接起來，利用行星輪系的運(yùn)動(dòng)特性實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)三者轉(zhuǎn)速的獨(dú)立控制，并且通過第一制動(dòng)器控制第一行星輪系及第二行星輪系齒圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力系統(tǒng)在不同驅(qū)動(dòng)或工作模式之間的切換。
[0034]另外，本發(fā)明實(shí)施例的汽車的混合動(dòng)力系統(tǒng)也可采用兩個(gè)制動(dòng)器共同實(shí)現(xiàn)在不同驅(qū)動(dòng)或工作模式之間的切換。下面結(jié)合圖1以設(shè)有兩個(gè)制動(dòng)器的混合動(dòng)力系統(tǒng)為例，對本發(fā)明實(shí)施例混合動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行說明。
[0035]請參閱圖1，所述的混合動(dòng)力系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)1、發(fā)電機(jī)2、驅(qū)動(dòng)電機(jī)3、第一行星輪系、第二行星輪系、第一制動(dòng)器9和第二制動(dòng)器10、輸出齒輪11。第一行星輪系和第二行星輪系均包括太陽輪、行星架和齒圈；第一行星輪系的齒圈和第二行星輪系的齒圈同軸設(shè)置并連接為一體，構(gòu)成齒圈8。第一行星輪系的齒圈與第二行星輪系的齒圈連為一體，可通過多種方式實(shí)現(xiàn)，比如:第一行星輪系和第二行星輪系共用一個(gè)齒圈，或者第一行星輪系的齒圈和第二行星輪系的齒圈僅在設(shè)置第一制動(dòng)器9的位置處固定連接，或者在兩個(gè)齒圈的多個(gè)位置進(jìn)行固定連接。
[0036]發(fā)動(dòng)機(jī)I與第一行星輪系的行星架6相連，發(fā)電機(jī)2與第一行星輪系的太陽輪4相連；驅(qū)動(dòng)電機(jī)3與第二行星輪系的太陽輪5相連，第二行星輪系的行星架7與輸出齒輪11相連，用于將動(dòng)力輸出。第一制動(dòng)器9設(shè)于齒圈8的外周，用于控制齒圈8的轉(zhuǎn)動(dòng)；第二制動(dòng)器10設(shè)置在電動(dòng)機(jī)2的轉(zhuǎn)子或輸出軸上，用于控制發(fā)電機(jī)2的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0037]本發(fā)明實(shí)施例的混合動(dòng)力系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)三種驅(qū)動(dòng)模式:純電動(dòng)模式、串聯(lián)混動(dòng)模式(增程模式)和并聯(lián)混動(dòng)模式，另外還能實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量回收和停車發(fā)電等工作模式。各模式工作過程如下:
[0038]純電動(dòng)模式:第一制動(dòng)器9制動(dòng),將齒圈8固定,發(fā)動(dòng)機(jī)I與發(fā)電機(jī)2都處于關(guān)閉狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)3工作，動(dòng)力經(jīng)第二行星輪系減速增扭由輸出齒輪11輸出，驅(qū)動(dòng)汽車行駛。在純電動(dòng)模式下，由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)力從第二行星輪系的太陽輪輸入，行星架輸出，驅(qū)動(dòng)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)車輪之間可實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比，從而能夠保證較好的動(dòng)力性能。
[0039]串聯(lián)混動(dòng)模式:第一制動(dòng)器9制動(dòng)，將齒圈8固定，第二制動(dòng)器10釋放，發(fā)動(dòng)機(jī)I先由發(fā)電機(jī)2啟動(dòng)，然后通過第一行星輪系驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)2發(fā)電，產(chǎn)生的電能提供給驅(qū)動(dòng)電機(jī)3。此時(shí)，汽車依然由驅(qū)動(dòng)電機(jī)3獨(dú)立驅(qū)動(dòng)。
[0040]并聯(lián)混動(dòng)模式:第一制動(dòng)器9釋放，發(fā)動(dòng)機(jī)I與驅(qū)動(dòng)電機(jī)2均處于工作狀態(tài)，動(dòng)力通過第一行星輪系和第二行星輪系耦合后由輸出齒輪11輸出，驅(qū)動(dòng)汽車行駛。此模式下，通過控制第二制動(dòng)器10的制動(dòng)與釋放，可實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)2發(fā)電、停機(jī)固定和反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)三種狀態(tài)，以滿足對混合動(dòng)力系統(tǒng)的不同輸出功率的要求。
[0041]制動(dòng)能量回收模式:當(dāng)需要進(jìn)行能量回收時(shí)，可控制第一制動(dòng)器9制動(dòng)，將齒圈8固定，然后利用驅(qū)動(dòng)電機(jī)3回收能量。
[0042]停車發(fā)電模式:在汽車靜止時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)3關(guān)閉,第一制動(dòng)器9制動(dòng)，固定齒圈8,第二制動(dòng)器10處于釋放狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)I開啟，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)2發(fā)電。
[0043]本發(fā)明實(shí)施例的混合動(dòng)力系統(tǒng)，通過第一行星輪系和第二行星輪系將發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接起來，利用行星輪系的運(yùn)動(dòng)特性實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)三者轉(zhuǎn)速的獨(dú)立控制，并且通過控制第一制動(dòng)器可實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力系統(tǒng)在不同驅(qū)動(dòng)或工作模式之間的切換，通過控制第二制動(dòng)器又可對混合動(dòng)力系統(tǒng)在并聯(lián)混動(dòng)模式下的輸出功率進(jìn)一步進(jìn)行控制，因此各模式之間的切換操作較為簡單。并且，在純電動(dòng)模式下，由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)力從第二行星輪系的太陽輪輸入，行星架輸出，驅(qū)動(dòng)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)車輪之間可實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比，從而能夠保證較好的動(dòng)力性能。
[0044]下面結(jié)合兩個(gè)具體的實(shí)施例，對本發(fā)明的混合動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0045]請參閱圖2,為本發(fā)明混合動(dòng)力系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例。
[0046]本實(shí)施例混合動(dòng)力系統(tǒng)包括:發(fā)動(dòng)機(jī)1、發(fā)電機(jī)2、驅(qū)動(dòng)電機(jī)3、第一行星輪系、第二行星輪系、第一制動(dòng)器9、第二制動(dòng)器10和輸出齒輪11。第一行星輪系和第二行星輪系均包括太陽輪、行星架和齒圈；第一行星輪系的齒圈和所述第二行星輪系的齒圈同軸設(shè)置并連接為一體，構(gòu)成齒圈8。
[0047]發(fā)動(dòng)機(jī)1、發(fā)電機(jī)2和驅(qū)動(dòng)電機(jī)3三者同軸設(shè)置在汽車機(jī)艙內(nèi)，并且發(fā)電機(jī)2位于發(fā)動(dòng)機(jī)I的輸出端，驅(qū)動(dòng)電機(jī)3置于發(fā)電機(jī)2的后端，即發(fā)電機(jī)2位于發(fā)動(dòng)機(jī)I與驅(qū)動(dòng)電機(jī)3之間。第一行星輪系和第二行星輪系并排布置在發(fā)電機(jī)2與驅(qū)動(dòng)電機(jī)3之間。發(fā)電機(jī)2通過套軸與第一行星輪系的太陽輪4相連；發(fā)動(dòng)機(jī)I的輸出軸(該輸出軸也可安裝扭轉(zhuǎn)減振器)穿過發(fā)電機(jī)2的套軸與第一行星輪系的行星架6相連。驅(qū)動(dòng)電機(jī)3的輸出軸與第二行星輪系的太陽輪5相連；輸出齒輪11與第二行星輪系的行星架7相連，將耦合后的動(dòng)力輸出。第一制動(dòng)器9設(shè)置在齒圈8的外周，通過控制第一制動(dòng)器9，可實(shí)現(xiàn)對齒圈8的控制；第二制動(dòng)器10設(shè)置在發(fā)電機(jī)2的轉(zhuǎn)子或輸出套軸上，通過控制第二制動(dòng)器10，可實(shí)現(xiàn)對發(fā)電機(jī)2的轉(zhuǎn)子及第一行星輪系太陽輪4的控制。第一制動(dòng)器9和第二制動(dòng)器10可采用帶式制動(dòng)器或片式離合器。
[0048]本實(shí)施例混合動(dòng)力系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)三種驅(qū)動(dòng)模式:純電動(dòng)模式、串聯(lián)混動(dòng)模式(增程模式)和并聯(lián)混動(dòng)模式，另外還能實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量回收和停車發(fā)電等工作模式，下面結(jié)合圖3至9具體分析各驅(qū)動(dòng)模式或工作模式的實(shí)現(xiàn)及功率/能量流動(dòng)。
[0049]純電動(dòng)模式:汽車采用此驅(qū)動(dòng)模式運(yùn)行時(shí)，第一制動(dòng)器9制動(dòng)，將齒圈8固定，驅(qū)動(dòng)電機(jī)3工作，發(fā)動(dòng)機(jī)I與發(fā)電機(jī)2都處于關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)第二制動(dòng)器10可處于制動(dòng)狀態(tài)也可以處于釋放狀態(tài)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)3產(chǎn)生的動(dòng)力經(jīng)第二行星輪系減速增扭由行星架7及輸出齒輪11輸出驅(qū)動(dòng)汽車行駛，此時(shí)汽車完全由驅(qū)動(dòng)電機(jī)3驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)3的電力全部來源于動(dòng)力電池。該模式下的功率/能量流動(dòng)路徑如圖3所示。在純電動(dòng)模式下，由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)3的動(dòng)力從太陽輪5輸入,行星架7輸出，驅(qū)動(dòng)電機(jī)3與驅(qū)動(dòng)車輪之間可實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比，因此能夠保證較好的動(dòng)力性能。
[0050]串聯(lián)混動(dòng)模式:此模式也可稱為增程模式，汽車采用此驅(qū)動(dòng)模式運(yùn)行時(shí)，第一制動(dòng)器9制動(dòng)，將齒圈8固定，第二制動(dòng)器10釋放。發(fā)動(dòng)機(jī)I先由發(fā)電機(jī)2啟動(dòng)，然后通過第一行星輪系驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)2發(fā)電，所產(chǎn)生的電能提供給驅(qū)動(dòng)電機(jī)3驅(qū)動(dòng)汽車。此驅(qū)動(dòng)模式下，汽車依然由驅(qū)動(dòng)電機(jī)3獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，并且發(fā)動(dòng)機(jī)I驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)2發(fā)電，產(chǎn)生的多余電能還可以通過逆變器給電池充電，適合在中低工況時(shí)運(yùn)行，該模式下的功率/能量流動(dòng)路徑如圖4所示。在增程模式下，可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)I與發(fā)電機(jī)2的高效率轉(zhuǎn)速比值來設(shè)計(jì)第一行星輪系的特征參數(shù)，從而保證發(fā)動(dòng)機(jī)I與發(fā)電機(jī)2均能夠高效率運(yùn)行。
[0051]并聯(lián)混動(dòng)模式:汽車采用此驅(qū)動(dòng)模式運(yùn)行時(shí)，第一制動(dòng)器9釋放，發(fā)動(dòng)機(jī)I與驅(qū)動(dòng)電機(jī)3均處于工作狀態(tài)，兩者輸出的動(dòng)力通過第一行星輪系及第二行星輪系耦合后經(jīng)輸出齒輪11輸出，同時(shí)驅(qū)動(dòng)汽車行駛。此模式下，發(fā)電機(jī)2可有發(fā)電、停機(jī)固定和反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)三種狀態(tài)，功率/能量流動(dòng)路徑分別如圖5、圖6、圖7所示。請參閱圖5,在大部分工況下可控制發(fā)電機(jī)2發(fā)電，此時(shí)第二制動(dòng)器10釋放，發(fā)動(dòng)機(jī)I在驅(qū)動(dòng)汽車行駛的同時(shí)還驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)2發(fā)電。請參閱圖6，當(dāng)需要大功率輸出時(shí)，使發(fā)電機(jī)2停機(jī)并通過第二制動(dòng)器10的制動(dòng)，固定發(fā)電機(jī)2的轉(zhuǎn)子，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)I的功率全部輸出參與驅(qū)動(dòng)。請參閱圖7，當(dāng)功率要求進(jìn)一步增大時(shí)，可釋放第二制動(dòng)器10，并控制發(fā)電機(jī)2反轉(zhuǎn)參與驅(qū)動(dòng)。在此模式下，可根據(jù)行星輪系的運(yùn)動(dòng)特性，調(diào)整控制發(fā)動(dòng)機(jī)1、發(fā)電機(jī)2和驅(qū)動(dòng)電機(jī)3的轉(zhuǎn)速使系統(tǒng)效率達(dá)到最高，同時(shí)還可通過對發(fā)電機(jī)2的控制實(shí)現(xiàn)不同功率的耦合輸出，以滿足不同工況下的功率需求。
[0052]制動(dòng)能量回收模式:當(dāng)需要進(jìn)行能量回收時(shí)，可控制第一制動(dòng)器9制動(dòng)，固定齒圈8，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)I與發(fā)電機(jī)2都處于關(guān)閉狀態(tài)，第二制動(dòng)器10可處于制動(dòng)狀態(tài)也可以處于釋放狀態(tài)，然后利用驅(qū)動(dòng)電機(jī)3回收能量，該模式下的功率/能量流動(dòng)如圖8所示。
[0053]停車發(fā)電模式:在汽車靜止時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)3關(guān)閉,第一制動(dòng)器9制動(dòng)，固定齒圈8,第二制動(dòng)器10處于釋放狀態(tài)，開啟發(fā)動(dòng)機(jī)1，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)2發(fā)電，該模式下的功率/能量流動(dòng)如圖9所示。
[0054]本實(shí)施例通過并列設(shè)置的第一行星輪系和第二行星輪系將發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接起來，利用行星輪系的運(yùn)動(dòng)特性實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)三者轉(zhuǎn)速的獨(dú)立控制。并且通過控制第一制動(dòng)器可實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力系統(tǒng)在不同驅(qū)動(dòng)或工作模式之間的切換，通過控制第二制動(dòng)器又可對混合動(dòng)力系統(tǒng)在并聯(lián)混動(dòng)模式下的輸出功率進(jìn)一步進(jìn)行控制，因此模式切換操作較為簡單。并且，在純電動(dòng)模式下，由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)力從第二行星輪系的太陽輪輸入，行星架輸出，驅(qū)動(dòng)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)車輪之間可實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比，從而能夠保證較好的動(dòng)力性能。并且，在保證混合動(dòng)力系統(tǒng)在純電動(dòng)模式下具有較好的動(dòng)力性能的同時(shí)，也能夠保證在串聯(lián)混動(dòng)模式及并聯(lián)混動(dòng)模式下發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率和系統(tǒng)效率較高，從而可以最大程度上降低油耗和排放。
[0055]請參閱圖10，為本發(fā)明混合動(dòng)力系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例。
[0056]本實(shí)施例混合動(dòng)力系統(tǒng)包括:包括發(fā)動(dòng)機(jī)1、發(fā)電機(jī)2、驅(qū)動(dòng)電機(jī)3、第一行星輪系、第二行星輪系、第一制動(dòng)器9、第二制動(dòng)器10和輸出齒輪11。其中，第一行星輪系和第二行星輪系均包括太陽輪、行星架和齒圈；第一行星輪系的齒圈和所述第二行星輪系的齒圈同軸設(shè)置并連接為一體，構(gòu)成齒圈8。
[0057]發(fā)動(dòng)機(jī)1、發(fā)電機(jī)2和驅(qū)動(dòng)電機(jī)3三者同軸設(shè)置在汽車機(jī)艙內(nèi)，發(fā)電機(jī)2位于驅(qū)動(dòng)電機(jī)3的后端，驅(qū)動(dòng)電機(jī)3置于發(fā)動(dòng)機(jī)I的輸出端，即驅(qū)動(dòng)電機(jī)3置于該發(fā)動(dòng)機(jī)I與發(fā)電機(jī)2之間。第一行星輪系和第二行星輪系并排設(shè)置在驅(qū)動(dòng)電機(jī)3與發(fā)動(dòng)機(jī)I之間。驅(qū)動(dòng)電機(jī)3通過套軸與第二行星輪系的太陽輪5相連；輸出齒輪11與第二行星輪系的行星架7相連，將率禹合后的動(dòng)力輸出。發(fā)動(dòng)機(jī)I的輸出軸(該輸出軸也可安裝扭轉(zhuǎn)減振器)與第一行星輪系的行星架6相連，發(fā)電機(jī)2的輸出軸穿過驅(qū)動(dòng)電機(jī)3的套軸與第一行星輪系的太陽輪4相連。第一制動(dòng)器9設(shè)置在齒圈8的外周，通過控制第一制動(dòng)器9，可實(shí)現(xiàn)對齒圈8的控制；第二制動(dòng)器10設(shè)置在發(fā)電機(jī)2的轉(zhuǎn)子或輸出軸末端，通過控制第二制動(dòng)器10，可實(shí)現(xiàn)對發(fā)電機(jī)2的轉(zhuǎn)子及第一行星輪系太陽輪的控制。
[0058]本實(shí)施例混合動(dòng)力系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)三種驅(qū)動(dòng)模式:純電動(dòng)模式、串聯(lián)混動(dòng)模式(增程模式)和并聯(lián)混動(dòng)模式，并且還能實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量回收和停車發(fā)電等工作模式，上述各驅(qū)動(dòng)模式或工作模式的實(shí)現(xiàn)及功率/能量流動(dòng)與本發(fā)明第二實(shí)施例基本相同，此處不再贅述。
[0059]在實(shí)際應(yīng)用中，若僅在齒圈8的外周設(shè)置第一制動(dòng)器9(即不在電動(dòng)機(jī)2的轉(zhuǎn)子或輸出軸上設(shè)置第二制動(dòng)器10)，也可實(shí)現(xiàn)上述三種驅(qū)動(dòng)模式及實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量回收和停車發(fā)電等工作模式，與在電動(dòng)機(jī)2的轉(zhuǎn)子或輸出軸上設(shè)有第二制動(dòng)器10的情況所不同的是，在實(shí)現(xiàn)并聯(lián)混動(dòng)模式時(shí)，發(fā)電機(jī)2僅有發(fā)電和反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)兩種工作狀態(tài)。
[0060]本發(fā)明實(shí)施例混合動(dòng)力系統(tǒng)及使用該混合動(dòng)力系統(tǒng)的汽車，通過并列設(shè)置的第一行星輪系和第二行星輪系將發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接起來，利用行星輪系的運(yùn)動(dòng)特性實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)三者轉(zhuǎn)速的獨(dú)立控制，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)模式、串聯(lián)混動(dòng)模式(增程模式)和并聯(lián)混動(dòng)模式三種驅(qū)動(dòng)模式，通過控制第一制動(dòng)器的制動(dòng)與釋放，可控制第一行星輪系和第二行星輪系齒圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)不同驅(qū)動(dòng)或工作模式之間的切換；通過第二制動(dòng)器的制動(dòng)與釋放，控制發(fā)電機(jī)的工作狀態(tài)，可實(shí)現(xiàn)對并聯(lián)混動(dòng)模式下輸出功率的控制，因此該混合動(dòng)力系統(tǒng)各模式間的切換操作較為簡單。由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)力從第二行星輪系的太陽輪輸入，行星架輸出，驅(qū)動(dòng)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)車輪之間可實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比，因此該混合動(dòng)力系統(tǒng)在純電動(dòng)模式下具有較好的動(dòng)力性能。第一行星輪系的特征參數(shù)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)的高效率轉(zhuǎn)速比值設(shè)計(jì)，因此能夠保證發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)均能夠高效率運(yùn)行，可以最大程度上降低油耗和排放。
[0061]以上參照【專利附圖】

【附圖說明】了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員不脫離本發(fā)明的范圍和實(shí)質(zhì)，可以有多種變型方案實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。舉例而言，作為一個(gè)實(shí)施例的部分示出或描述的特征可用于另一實(shí)施例以得到又一實(shí)施例。以上僅為本發(fā)明較佳可行的實(shí)施例而已，并非因此局限本發(fā)明的權(quán)利范圍，凡運(yùn)用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效變化，均包含于本發(fā)明的權(quán)利范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種混合動(dòng)力系統(tǒng),包括發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和第一行星輪系和輸出齒輪，其特征在于，還包括第一制動(dòng)器和第二行星輪系，所述第一行星輪系和所述第二行星輪系均設(shè)有太陽輪、行星架和齒圈； 所述第一行星輪系的齒圈和所述第二行星輪系的齒圈同軸設(shè)置并連接為一體； 所述發(fā)動(dòng)機(jī)與所述第一行星輪系的行星架相連； 所述發(fā)電機(jī)與所述第一行星輪系的太陽輪相連； 所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與所述第二行星輪系的太陽輪相連； 所述第一制動(dòng)器設(shè)置在所述第一行星輪系及所述第二行星輪系的齒圈的外周； 所述輸出齒輪與所述第二行星輪系的行星架相連。
2.如權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)、所述發(fā)電機(jī)和所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)依次同軸設(shè)置在汽車機(jī)艙內(nèi)，所述發(fā)電機(jī)置于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出端，所述第一行星輪系和所述第二行星輪系置于所述發(fā)電機(jī)與所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間。
3.如權(quán)利要求2所述的混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電機(jī)與所述第一行星輪系的太陽輪相連，通過如下方式實(shí)現(xiàn):所述發(fā)電機(jī)通過套軸與所述第一行星輪系的太陽輪相連； 所述發(fā)動(dòng)機(jī)與所述第一行星輪系的行星架相連，通過如下方式實(shí)現(xiàn):所述發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸穿過所述發(fā)電機(jī)的套軸與所述第一行星輪系的行星架相連； 所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與所述第二行星輪系的太陽輪相連，通過如下方式實(shí)現(xiàn):所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸與所述第二行星輪系的太陽輪相連。
4.如權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和發(fā)電機(jī)依次同軸設(shè)置在汽車機(jī)艙內(nèi)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)置于所述發(fā)電機(jī)的輸出端，所述第一行星輪系和所述第二行星輪系置于所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與所述發(fā)動(dòng)機(jī)之間。
5.如權(quán)利要求4所述的混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于， 所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與第二行星輪系的太陽輪相連，通過如下方式實(shí)現(xiàn):所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過套軸與所述第二行星輪系的太陽輪相連； 所述發(fā)電機(jī)與所述第一行星輪系的太陽輪相連，通過如下方式實(shí)現(xiàn):所述發(fā)電機(jī)的輸出軸穿過所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的套軸與所述第一行星輪系的太陽輪相連； 所述發(fā)動(dòng)機(jī)與所述第一行星輪系的行星架相連，通過如下方式實(shí)現(xiàn):所述發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸與所述第一行星輪系的行星架相連。
6.如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，還包括第二制動(dòng)器，所述第二制動(dòng)器設(shè)置在所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上或輸出套軸上或輸出軸末端。
7.如權(quán)利要求6所述的混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述第一行星輪系的特征參數(shù)可根據(jù)所述發(fā)動(dòng)機(jī)與所述發(fā)電機(jī)的高效率轉(zhuǎn)速比值來設(shè)計(jì)。
8.如權(quán)利要求7所述的混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述第一制動(dòng)器與所述第二制動(dòng)器為帶式制動(dòng)器或片式離合器。
9.一種汽車，包括驅(qū)動(dòng)輪及與所述驅(qū)動(dòng)輪相連的驅(qū)動(dòng)橋，其特征在于還包括如權(quán)利要求I至5任一項(xiàng)所述的混合動(dòng)力系統(tǒng)，所述混合動(dòng)力系統(tǒng)的輸出齒輪還與所述驅(qū)動(dòng)橋連接，用于將所述混合動(dòng)力系統(tǒng)產(chǎn)生的動(dòng)力輸出到所述驅(qū)動(dòng)橋，由所述驅(qū)動(dòng)橋驅(qū)動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)輪。
10.如權(quán)利要求9所述的汽車，其特征在于，還包括第二制動(dòng)器，所述第二制動(dòng)器設(shè)置在所述混合動(dòng)力系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上或輸出套軸上或輸出軸末端。
【文檔編號】B60K6/365GK104325875SQ201310309895
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2013年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月22日
【發(fā)明者】吳為理, 張 雄, 莫宇釗, 周玉山 申請人:廣州汽車集團(tuán)股份有限公司