一種混合動力系統(tǒng)及使用該混合動力系統(tǒng)的汽車的制作方法
【專利摘要】本實用新型實施例提供一種混合動力系統(tǒng)及使用該混合動力系統(tǒng)的汽車。本實用新型實施例的混合動力系統(tǒng)包括發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)、驅(qū)動電機(jī)和第一行星輪系，還包括第一制動器和第二行星輪系。本實用新型實施例混合動力系統(tǒng)通過第一行星輪系和第二行星輪系將發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動電機(jī)連接起來，利用行星輪系的運動特性實現(xiàn)對發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動電機(jī)三者轉(zhuǎn)速的獨立控制，通過第一制動器的制動與釋放，控制第一行星輪系和第二行星輪系齒圈的轉(zhuǎn)動，可實現(xiàn)不同驅(qū)動模式之間及工作模式之間的切換，操作較為簡單。
【專利說明】一種混合動力系統(tǒng)及使用該混合動力系統(tǒng)的汽車
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種汽車的動力系統(tǒng)，尤其涉及一種混合動力汽車的混合動力系統(tǒng)及使用該混合動力系統(tǒng)的汽車。
【背景技術(shù)】
[0002]混合動力汽車能夠有效的結(jié)合至少兩種不同的動力源來進(jìn)行驅(qū)動，目前大部分混合動力汽車都是油電混合，即包括從燃油得到動力的發(fā)動機(jī)和由電力驅(qū)動的電動機(jī)。為了最大程度上改善發(fā)動機(jī)的燃燒效率，國內(nèi)外很多汽車廠商開發(fā)的混合動力系統(tǒng)都采用了雙電機(jī)結(jié)構(gòu)，即除驅(qū)動電機(jī)外，還增加了一個發(fā)電機(jī)。由于同時存在發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動電機(jī)，三者之間的連接和控制將直接影響混合動力汽車的性能，現(xiàn)有技術(shù)的雙電機(jī)混合動力系統(tǒng)的耦合以齒輪系或單個行星輪系為主。采用單個行星輪系的驅(qū)動系統(tǒng)雖然能夠?qū)崿F(xiàn)多種驅(qū)動模式，但各驅(qū)動模式之間的切換較為復(fù)雜。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的特征和優(yōu)點在下文的描述中部分地陳述，或者可從該描述顯而易見，或者可通過實踐本實用新型而學(xué)習(xí)。
[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本實用新型提供一種混合動力系統(tǒng)，該混合動力系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多種驅(qū)動模式，并且各驅(qū)動模式之間的切換簡單，而且能夠提高混合驅(qū)動模式下的燃效。
[0005]本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下:
[0006]提供一種混合動力系統(tǒng)，包括發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)、驅(qū)動電機(jī)和第一行星輪系，還包括第一制動器、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)動電機(jī)與所述第二行星輪系的太陽輪相連；所述第一制動器設(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力系統(tǒng)，所述發(fā)動機(jī)、所述發(fā)電機(jī)和所述驅(qū)動電機(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)動電機(jī)之間。
[0008]提供一種如上所述的混合動力系統(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)動機(jī)與所述第一行星輪系的行星架相連，通過如下方式實現(xiàn):所述發(fā)動機(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，通過如下方式實現(xiàn):所述驅(qū)動電機(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力系統(tǒng)，所述發(fā)動機(jī)、驅(qū)動電機(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)動電機(jī)與所述發(fā)動機(jī)之間。
[0010]提供一種如上所述的混合動力系統(tǒng)，所述驅(qū)動電機(jī)與第二行星輪系的太陽輪相連，通過如下方式實現(xiàn):所述驅(qū)動電機(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，通過如下方式實現(xiàn):所述發(fā)電機(jī)的輸出軸穿過所述驅(qū)動電機(jī)的套軸與所述第一行星輪系的太陽輪相連；所述發(fā)動機(jī)與所述第一行星輪系的行星架相連，通過如下方式實現(xiàn):所述發(fā)動機(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力系統(tǒng)，還包括第二制動器，所述第二制動器設(shè)置在所述電動機(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力系統(tǒng)，所述第一制動器與所述第二制動器為帶式制動器或片式離合器。
[0013]還提供一種汽車，包括驅(qū)動輪及與所述驅(qū)動輪相連的驅(qū)動橋，還包括如上所述的混合動力系統(tǒng)，所述混合動力系統(tǒng)的輸出齒輪還與所述驅(qū)動橋連接，用于將所述混合動力系統(tǒng)產(chǎn)生的動力輸出到所述驅(qū)動橋，由所述驅(qū)動橋驅(qū)動所述驅(qū)動輪。
[0014]提供一種如上所述的汽車，還包括第二制動器，所述第二制動器設(shè)置在所述混合動力系統(tǒng)的電動機(jī)的轉(zhuǎn)子上、輸出套軸上或輸出軸末端。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型實施例混合動力系統(tǒng)及汽車，在混合動系統(tǒng)中設(shè)置第一行星輪系、第二行星輪系及第一制動器，通過第一行星輪系和第二行星輪系將發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動電機(jī)連接起來，利用行星輪系的運動特性實現(xiàn)發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動電機(jī)三者轉(zhuǎn)速的獨立控制，通過控制第一制動器的制動與釋放，控制第一行星輪系和第二行星輪系齒圈的轉(zhuǎn)動，即可實現(xiàn)不同驅(qū)動或工作模式之間的切換。
[0016]本實用新型實施例還可在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上、輸出套軸上或輸出軸末端設(shè)置第二制動器，通過第二制動器的制動與釋放，控制發(fā)電機(jī)的工作狀態(tài)，可實現(xiàn)對并聯(lián)混動模式下輸出功率的控制，因此該混合動力系統(tǒng)各模式間的切換操作較為簡單。另外，混合動力系統(tǒng)的輸出齒輪與第二行星輪系的行星架相連，使得驅(qū)動電機(jī)的動力從第二行星輪系的太陽輪輸入，行星架輸出，驅(qū)動電機(jī)與驅(qū)動車輪之間可實現(xiàn)較大的傳動比，因此該混合動力系統(tǒng)在純電動模式下具有較好的動力性能。
[0017]根據(jù)發(fā)動機(jī)與發(fā)電機(jī)的高效率轉(zhuǎn)速比值設(shè)計第一行星輪系的特征參數(shù)，能夠保證發(fā)動機(jī)與發(fā)電機(jī)均能夠高效率運行，可以最大程度上降低油耗和排放。
[0018]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】
[0019]下面通過參考附圖并結(jié)合實例具體地描述本實用新型，本實用新型的優(yōu)點和實現(xiàn)方式將會更加明顯，其中附圖所示內(nèi)容僅用于對本實用新型的解釋說明，而不構(gòu)成對本實用新型的任何意義上的限制，在附圖中:
[0020]圖1為本實用新型混合動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。[0021]圖2為本實用新型混合動力系統(tǒng)的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3為圖2所示混合動力系統(tǒng)的純電動模式功率/能量流示意圖。
[0023]圖4為圖2所示混合動力系統(tǒng)的增程模式的功率/能量流示意圖。
[0024]圖5為圖2所示混合動力系統(tǒng)的并聯(lián)混動模式的功率/能量流(發(fā)動機(jī)動力同時用于驅(qū)動和發(fā)電)示意圖。
[0025]圖6為圖2所示混合動力系統(tǒng)的并聯(lián)混動模式的功率/能量流(發(fā)動機(jī)動力全部用于驅(qū)動)示意圖。
[0026]圖7為圖2所示混合動力系統(tǒng)的并聯(lián)混動模式的功率/能量流(驅(qū)動電機(jī)、發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)均參與驅(qū)動)示意圖。
[0027]圖8為圖2所示混合動力系統(tǒng)的制動能量回收模式的功率/能量流示意圖。
[0028]圖9為圖2所示混合動力系統(tǒng)的停車發(fā)電模式的功率/能量流示意圖。
[0029]圖10為本實用新型混合動力系統(tǒng)的另一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0030]本實用新型實施例采用混合動力系統(tǒng)的汽車包括驅(qū)動輪、與該驅(qū)動輪相連的驅(qū)動橋及混合動力系統(tǒng)。
[0031]混合動力系統(tǒng)包括發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)、驅(qū)動電機(jī)、第一行星輪系、第二行星輪系、第一制動器及輸出齒輪。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)動電機(jī)與第二行星輪系的太陽輪相連；第一制動器設(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)動橋，用于將混合動力系統(tǒng)產(chǎn)生的動力輸出到所述驅(qū)動橋，由該驅(qū)動橋驅(qū)動汽車的驅(qū)動輪。
[0032]本實用新型實施例的混合動力系統(tǒng)及使用該混合動力系統(tǒng)的汽車，通過第一行星輪系和第二行星輪系將發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動電機(jī)連接起來，利用行星輪系的運動特性實現(xiàn)發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動電機(jī)三者轉(zhuǎn)速的獨立控制，并且通過第一制動器控制第一行星輪系及第二行星輪系齒圈的轉(zhuǎn)動，可實現(xiàn)混合動力系統(tǒng)在不同驅(qū)動或工作模式之間的切換。
[0033]另外，本實用新型實施例的汽車的混合動力系統(tǒng)也可采用兩個制動器共同實現(xiàn)在不同驅(qū)動或工作模式之間的切換。下面結(jié)合圖1以設(shè)有兩個制動器的混合動力系統(tǒng)為例，對本實用新型實施例混合動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行說明。
[0034]請參閱圖1，所述的混合動力系統(tǒng)包括發(fā)動機(jī)1、發(fā)電機(jī)2、驅(qū)動電機(jī)3、第一行星輪系、第二行星輪系、第一制動器9和第二制動器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，可通過多種方式實現(xiàn)，比如:第一行星輪系和第二行星輪系共用一個齒圈，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)置第一制動器9的位置處固定連接，或者在兩個齒圈的多個位置進(jìn)行固定連接。
[0035]發(fā)動機(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，用于將動力輸出。第一制動器9設(shè)于齒圈8的外周，用于控制齒圈8的轉(zhuǎn)動；第二制動器10設(shè)置在電動機(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。
[0036]本實用新型實施例的混合動力系統(tǒng)可實現(xiàn)三種驅(qū)動模式:純電動模式、串聯(lián)混動模式(增程模式)和并聯(lián)混動模式，另外還能實現(xiàn)制動能量回收和停車發(fā)電等工作模式。各模式工作過程如下:
[0037]純電動模式:第一制動器9制動,將齒圈8固定,發(fā)動機(jī)I與發(fā)電機(jī)2都處于關(guān)閉狀態(tài)，驅(qū)動電機(jī)3工作，動力經(jīng)第二行星輪系減速增扭由輸出齒輪11輸出，驅(qū)動汽車行駛。在純電動模式下，由于驅(qū)動電機(jī)的動力從第二行星輪系的太陽輪輸入，行星架輸出，驅(qū)動電機(jī)與驅(qū)動車輪之間可實現(xiàn)較大的傳動比，從而能夠保證較好的動力性能。
[0038]串聯(lián)混動模式:第一制動器9制動，將齒圈8固定，第二制動器10釋放，發(fā)動機(jī)I先由發(fā)電機(jī)2啟動，然后通過第一行星輪系驅(qū)動發(fā)電機(jī)2發(fā)電，產(chǎn)生的電能提供給驅(qū)動電機(jī)
3。此時，汽車依然由驅(qū)動電機(jī)3獨立驅(qū)動。
[0039]并聯(lián)混動模式:第一制動器9釋放，發(fā)動機(jī)I與驅(qū)動電機(jī)2均處于工作狀態(tài)，動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)動汽車行駛。此模式下，通過控制第二制動器10的制動與釋放，可實現(xiàn)發(fā)電機(jī)2發(fā)電、停機(jī)固定和反轉(zhuǎn)驅(qū)動三種狀態(tài)，以滿足對混合動力系統(tǒng)的不同輸出功率的要求。
[0040]制動能量回收模式:當(dāng)需要進(jìn)行能量回收時，可控制第一制動器9制動，將齒圈8固定，然后利用驅(qū)動電機(jī)3回收能量。
[0041]停車發(fā)電模式:在汽車靜止時，驅(qū)動電機(jī)3關(guān)閉,第一制動器9制動，固定齒圈8,第二制動器10處于釋放狀態(tài)，發(fā)動機(jī)I開啟，驅(qū)動發(fā)電機(jī)2發(fā)電。
[0042]本實用新型實施例的混合動力系統(tǒng)，通過第一行星輪系和第二行星輪系將發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動電機(jī)連接起來，利用行星輪系的運動特性實現(xiàn)發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動電機(jī)三者轉(zhuǎn)速的獨立控制，并且通過控制第一制動器可實現(xiàn)混合動力系統(tǒng)在不同驅(qū)動或工作模式之間的切換，通過控制第二制動器又可對混合動力系統(tǒng)在并聯(lián)混動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，在純電動模式下，由于驅(qū)動電機(jī)的動力從第二行星輪系的太陽輪輸入，行星架輸出，驅(qū)動電機(jī)與驅(qū)動車輪之間可實現(xiàn)較大的傳動比，從而能夠保證較好的動力性能。
[0043]下面結(jié)合兩個具體的實施例，對本實用新型的混合動力系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0044]請參閱圖2，為本實用新型混合動力系統(tǒng)的一個實施例。
[0045]本實施例混合動力系統(tǒng)包括:發(fā)動機(jī)1、發(fā)電機(jī)2、驅(qū)動電機(jī)3、第一行星輪系、第二行星輪系、第一制動器9、第二制動器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。
[0046]發(fā)動機(jī)1、發(fā)電機(jī)2和驅(qū)動電機(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)動機(jī)I的輸出端，驅(qū)動電機(jī)3置于發(fā)電機(jī)2的后端，即發(fā)電機(jī)2位于發(fā)動機(jī)I與驅(qū)動電機(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，將耦合后的動力輸出。第一制動器9設(shè)置在齒圈8的外周,通過控制第一制動器9,可實現(xiàn)對齒圈8的控制；第二制動器10設(shè)置在發(fā)電機(jī)2的轉(zhuǎn)子或輸出套軸上，通過控制第二制動器10，可實現(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。第一制動器9和第二制動器10可采用帶式制動器或片式離合器。
[0047]本實施例混合動力系統(tǒng)可實現(xiàn)三種驅(qū)動模式:純電動模式、串聯(lián)混動模式(增程模式)和并聯(lián)混動模式，另外還能實現(xiàn)制動能量回收和停車發(fā)電等工作模式，下面結(jié)合圖3至9具體分析各驅(qū)動模式或工作模式的實現(xiàn)及功率/能量流動。
[0048]純電動模式:汽車采用此驅(qū)動模式運行時，第一制動器9制動，將齒圈8固定，驅(qū)動電機(jī)3工作，發(fā)動機(jī)I與發(fā)電機(jī)2都處于關(guān)閉狀態(tài)，此時第二制動器10可處于制動狀態(tài)也可以處于釋放狀態(tài)。驅(qū)動電機(jī)3產(chǎn)生的動力經(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)動汽車行駛，此時汽車完全由驅(qū)動電機(jī)3驅(qū)動，驅(qū)動電機(jī)3的電力全部來源于動力電池。該模式下的功率/能量流動路徑如圖3所示。在純電動模式下，由于驅(qū)動電機(jī)3的動力從太陽輪5輸入,行星架7輸出，驅(qū)動電機(jī)3與驅(qū)動車輪之間可實現(xiàn)較大的傳動比，因此能夠保證較好的動力性能。
[0049]串聯(lián)混動模式:此模式也可稱為增程模式，汽車采用此驅(qū)動模式運行時，第一制動器9制動，將齒圈8固定，第二制動器10釋放。發(fā)動機(jī)I先由發(fā)電機(jī)2啟動，然后通過第一行星輪系驅(qū)動發(fā)電機(jī)2發(fā)電，所產(chǎn)生的電能提供給驅(qū)動電機(jī)3驅(qū)動汽車。此驅(qū)動模式下，汽車依然由驅(qū)動電機(jī)3獨立驅(qū)動，并且發(fā)動機(jī)I驅(qū)動發(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，適合在中低工況時運行，該模式下的功率/能量流動路徑如圖4所示。在增程模式下，可根據(jù)發(fā)動機(jī)I與發(fā)電機(jī)2的高效率轉(zhuǎn)速比值來設(shè)計第一行星輪系的特征參數(shù)，從而保證發(fā)動機(jī)I與發(fā)電機(jī)2均能夠高效率運行。
[0050]并聯(lián)混動模式:汽車采用此驅(qū)動模式運行時，第一制動器9釋放，發(fā)動機(jī)I與驅(qū)動電機(jī)3均處于工作狀態(tài)，兩者輸出的動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，同時驅(qū)動汽車行駛。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)動三種狀態(tài)，功率/能量流動路徑分別如圖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，此時第二制動器10釋放，發(fā)動機(jī)I在驅(qū)動汽車行駛的同時還驅(qū)動發(fā)電機(jī)2發(fā)電。請參閱圖6，當(dāng)需要大功率輸出時，使發(fā)電機(jī)2停機(jī)并通過第二制動器10的制動，固定發(fā)電機(jī)2的轉(zhuǎn)子，此時發(fā)動機(jī)I的功率全部輸出參與驅(qū)動。請參閱圖7，當(dāng)功率要求進(jìn)一步增大時，可釋放第二制動器10，并控制發(fā)電機(jī)2反轉(zhuǎn)參與驅(qū)動。在此模式下，可根據(jù)行星輪系的運動特性，調(diào)整控制發(fā)動機(jī)1、發(fā)電機(jī)2和驅(qū)動電機(jī)3的轉(zhuǎn)速使系統(tǒng)效率達(dá)到最高，同時還可通過對發(fā)電機(jī)2的控制實現(xiàn)不同功率的耦合輸出，以滿足不同工況下的功率需求。
[0051]制動能量回收模式:當(dāng)需要進(jìn)行能量回收時，可控制第一制動器9制動，固定齒圈8，此時發(fā)動機(jī)I與發(fā)電機(jī)2都處于關(guān)閉狀態(tài)，第二制動器10可處于制動狀態(tài)也可以處于釋放狀態(tài)，然后利用驅(qū)動電機(jī)3回收能量，該模式下的功率/能量流動如圖8所示。
[0052]停車發(fā)電模式:在汽車靜止時，驅(qū)動電機(jī)3關(guān)閉,第一制動器9制動，固定齒圈8,第二制動器10處于釋放狀態(tài)，開啟發(fā)動機(jī)1，驅(qū)動發(fā)電機(jī)2發(fā)電，該模式下的功率/能量流動如圖9所示。
[0053]本實施例通過并列設(shè)置的第一行星輪系和第二行星輪系將發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動電機(jī)連接起來，利用行星輪系的運動特性實現(xiàn)發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動電機(jī)三者轉(zhuǎn)速的獨立控制。并且通過控制第一制動器可實現(xiàn)混合動力系統(tǒng)在不同驅(qū)動或工作模式之間的切換，通過控制第二制動器又可對混合動力系統(tǒng)在并聯(lián)混動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，在純電動模式下，由于驅(qū)動電機(jī)的動力從第二行星輪系的太陽輪輸入，行星架輸出，驅(qū)動電機(jī)與驅(qū)動車輪之間可實現(xiàn)較大的傳動比，從而能夠保證較好的動力性能。并且，在保證混合動力系統(tǒng)在純電動模式下具有較好的動力性能的同時，也能夠保證在串聯(lián)混動模式及并聯(lián)混動模式下發(fā)動機(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。
[0054]請參閱圖10，為本實用新型混合動力系統(tǒng)的另一個實施例。
[0055]本實施例混合動力系統(tǒng)包括:包括發(fā)動機(jī)1、發(fā)電機(jī)2、驅(qū)動電機(jī)3、第一行星輪系、第二行星輪系、第一制動器9、第二制動器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。
[0056]發(fā)動機(jī)1、發(fā)電機(jī)2和驅(qū)動電機(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)動電機(jī)3的后端，驅(qū)動電機(jī)3置于發(fā)動機(jī)I的輸出端，即驅(qū)動電機(jī)3置于該發(fā)動機(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)動電機(jī)3與發(fā)動機(jī)I之間。驅(qū)動電機(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I禹合后的動力輸出。發(fā)動機(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。第一制動器9設(shè)置在齒圈8的外周,通過控制第一制動器9,可實現(xiàn)對齒圈8的控制；第二制動器10設(shè)置在發(fā)電機(jī)2的轉(zhuǎn)子或輸出軸末端，通過控制第二制動器10，可實現(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。
[0057]本實施例混合動力系統(tǒng)可實現(xiàn)三種驅(qū)動模式:純電動模式、串聯(lián)混動模式(增程模式)和并聯(lián)混動模式，并且還能實現(xiàn)制動能量回收和停車發(fā)電等工作模式，上述各驅(qū)動模式或工作模式的實現(xiàn)及功率/能量流動與本實用新型第二實施例基本相同，此處不再贅述。
[0058]在實際應(yīng)用中，若僅在齒圈8的外周設(shè)置第一制動器9(即不在電動機(jī)2的轉(zhuǎn)子或輸出軸上設(shè)置第二制動器10)，也可實現(xiàn)上述三種驅(qū)動模式及實現(xiàn)制動能量回收和停車發(fā)電等工作模式，與在電動機(jī)2的轉(zhuǎn)子或輸出軸上設(shè)有第二制動器10的情況所不同的是，在實現(xiàn)并聯(lián)混動模式時，發(fā)電機(jī)2僅有發(fā)電和反轉(zhuǎn)驅(qū)動兩種工作狀態(tài)。
[0059]本實用新型實施例混合動力系統(tǒng)及使用該混合動力系統(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)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動電機(jī)連接起來，利用行星輪系的運動特性實現(xiàn)發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動電機(jī)三者轉(zhuǎn)速的獨立控制，同時可實現(xiàn)純電動模式、串聯(lián)混動模式(增程模式)和并聯(lián)混動模式三種驅(qū)動模式，通過控制第一制動器的制動與釋放，可控制第一行星輪系和第二行星輪系齒圈的轉(zhuǎn)動，即可實現(xiàn)不同驅(qū)動或工作模式之間的切換；通過第二制動器的制動與釋放，控制發(fā)電機(jī)的工作狀態(tài)，可實現(xiàn)對并聯(lián)混動模式下輸出功率的控制，因此該混合動力系統(tǒng)各模式間的切換操作較為簡單。由于驅(qū)動電機(jī)的動力從第二行星輪系的太陽輪輸入，行星架輸出，驅(qū)動電機(jī)與驅(qū)動車輪之間可實現(xiàn)較大的傳動比，因此該混合動力系統(tǒng)在純電動模式下具有較好的動力性能。第一行星輪系的特征參數(shù)根據(jù)發(fā)動機(jī)與發(fā)電機(jī)的高效率轉(zhuǎn)速比值設(shè)計，因此能夠保證發(fā)動機(jī)與發(fā)電機(jī)均能夠高效率運行，可以最大程度上降低油耗和排放。[0060]以上參照【專利附圖】

【附圖說明】了本實用新型的優(yōu)選實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員不脫離本實用新型的范圍和實質(zhì)，可以有多種變型方案實現(xiàn)本實用新型。舉例而言，作為一個實施例的部分示出或描述的特征可用于另一實施例以得到又一實施例。以上僅為本實用新型較佳可行的實施例而已，并非因此局限本實用新型的權(quán)利范圍，凡運用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效變化，均包含于本實用新型的權(quán)利范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種混合動力系統(tǒng),包括發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)、驅(qū)動電機(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)動電機(jī)與所述第二行星輪系的太陽輪相連； 所述第一制動器設(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所述的混合動力系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動機(jī)、所述發(fā)電機(jī)和所述驅(qū)動電機(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)動電機(jī)之間。
3.如權(quán)利要求2所述的混合動力系統(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)動機(jī)與所述第一行星輪系的行星架相連，通過如下方式實現(xiàn):所述發(fā)動機(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，通過如下方式實現(xiàn):所述驅(qū)動電機(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所述的混合動力系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動機(jī)、驅(qū)動電機(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)動電機(jī)與所述發(fā)動機(jī)之間。
5.如權(quán)利要求4所述的混合動力系統(tǒng)，其特征在于， 所述驅(qū)動電機(jī)與第二行星輪系的太陽輪相連，通過如下方式實現(xiàn):所述驅(qū)動電機(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，通過如下方式實現(xiàn):所述發(fā)電機(jī)的輸出軸穿過所述驅(qū)動電機(jī)的套軸與所述第一行星輪系的太陽輪相連； 所述發(fā)動機(jī)與所述第一行星輪系的行星架相連，通過如下方式實現(xiàn):所述發(fā)動機(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任一項所述的混合動力系統(tǒng)，其特征在于，還包括第二制動器，所述第二制動器設(shè)置在所述電動機(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所述的混合動力系統(tǒng)，其特征在于，所述第一制動器與所述第二制動器為帶式制動器或片式離合器。
8.一種汽車，包括驅(qū)動輪及與所述驅(qū)動輪相連的驅(qū)動橋，其特征在于還包括如權(quán)利要求I至5任一項所述的混合動力系統(tǒng)，所述混合動力系統(tǒng)的輸出齒輪還與所述驅(qū)動橋連接，用于將所述混合動力系統(tǒng)產(chǎn)生的動力輸出到所述驅(qū)動橋，由所述驅(qū)動橋驅(qū)動所述驅(qū)動輪。
9.如權(quán)利要求8所述的汽車，其特征在于，還包括第二制動器，所述第二制動器設(shè)置在所述混合動力系統(tǒng)的電動機(jī)的轉(zhuǎn)子上或輸出套軸上或輸出軸末端。
【文檔編號】B60K6/44GK203496656SQ201320438763
【公開日】2014年3月26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