雙轉(zhuǎn)子電機復(fù)合行星排式混合動力系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙轉(zhuǎn)子電機復(fù)合行星排式混合動力系統(tǒng)，是由發(fā)動機、一號電機、二號電機、復(fù)合雙行星排、第一鎖止器、第二鎖止器、逆變器、超級電容和輸出齒輪組成。所述二號電機為雙轉(zhuǎn)子電機，由內(nèi)轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子和定子組成；復(fù)合雙行星排包括前行星排和后行星排，其中前行星排包括前排太陽輪、前排行星輪、前排齒圈和前、后行星排共用的行星架，后行星排包括后排太陽輪、后排行星輪、后排齒圈和前、后行星排共用的行星架。本發(fā)明使用了雙轉(zhuǎn)子電機實現(xiàn)雙模功能，降低了對驅(qū)動電機的要求；本發(fā)明在功率直接傳遞模式下第二鎖止器可以在一號電機接近零轉(zhuǎn)速時將其鎖止，避免了一號電機的低效工作，提高了系統(tǒng)效率；本發(fā)明使用了雙轉(zhuǎn)子電機，內(nèi)、外轉(zhuǎn)子可以同時參與再生制動，能夠更有效地回收制動能量。
【專利說明】雙轉(zhuǎn)子電機復(fù)合行星排式混合動力系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種混合動力車輛的動力系統(tǒng)，特別涉及一種雙轉(zhuǎn)子電機復(fù)合行星排式混合動力系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，典型的混聯(lián)式混合動力車輛結(jié)構(gòu)形式包括豐田混合動力系統(tǒng)和通用的高級混合動力系統(tǒng)。其中，豐田混合動力系統(tǒng)只能實現(xiàn)輸入式功率分流一種模式，對驅(qū)動電機的要求較高，增加了整車成本。通用的高級混合動力系統(tǒng)多數(shù)采用三排行星齒輪機構(gòu)進行功率分流，需要控制多個離合器、鎖止器以進行模式切換，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制難度大；過多的離合器、鎖止器增加了系統(tǒng)成本，并且使系統(tǒng)可靠性降低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種雙轉(zhuǎn)子電機復(fù)合行星排式混合動力系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明是由發(fā)動機、一號電機、二號電機、復(fù)合雙行星排、第一鎖止器、第二鎖止器、逆變器、超級電容和輸出齒輪組成。所述二號電機為雙轉(zhuǎn)子電機，由內(nèi)轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子和定子組成；所述復(fù)合雙行星排包括前行星排和后行星排，其中前行星排包括前排太陽輪、前排行星輪、前排齒圈和前、后行星排共用的行星架，后行星排包括后排太陽輪、后排行星輪、后排齒圈和前、后行星排共用的行星架。所述發(fā)動機通過輸入軸與行星架連接；所述一號電機與前排太陽輪連接；所述二號電機的內(nèi)轉(zhuǎn)子與后排太陽輪連接，外轉(zhuǎn)子與后排齒圈連接；所述前排太陽輪、前排行星輪、前排齒圈依次嚙合，其中前排行星輪可轉(zhuǎn)動地套設(shè)在行星架上；所述后排太陽輪、后排行星輪、后排齒圈依次嚙合，其中后排行星輪可轉(zhuǎn)動地套設(shè)在行星架上，并與前排行星輪嚙合；所述第一鎖止器一端與輸入軸連接，第一鎖止器另一端固連于車架；所述第二鎖止器一端與前排太陽輪的轉(zhuǎn)軸連接，第二鎖止器另一端固連于車架；所述超級電容通過逆變器分別與一號電機、二號電機連接；所述輸出齒輪設(shè)于前排齒圈的基座上。
[0005]與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果是:
[0006]1.本發(fā)明相對于現(xiàn)有混合動力系統(tǒng)，使用了雙轉(zhuǎn)子電機實現(xiàn)雙模功能，降低了對驅(qū)動電機的要求，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，只有兩個鎖止器，易于控制，成本較低。
[0007]2.本發(fā)明在功率直接傳遞模式下第二鎖止器可以在一號電機接近零轉(zhuǎn)速時將其鎖止，避免了一號電機的低效工作，提高了系統(tǒng)效率。
[0008]3.本發(fā)明使用了雙轉(zhuǎn)子電機，內(nèi)、外轉(zhuǎn)子可以同時參與再生制動，能夠更有效地回收制動能量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)組成與工作原理示意圖。
[0010]圖2是本發(fā)明的發(fā)動機靜止啟動模式的動力傳遞路線圖。
[0011]圖3是本發(fā)明的發(fā)動機行車啟動模式的動力傳遞路線圖。
[0012]圖4是本發(fā)明的純電動模式的動力傳遞路線圖。
[0013]圖5是本發(fā)明的功率直接傳遞模式的動力傳遞路線圖。
[0014]圖6是本發(fā)明的功率分流模式的動力傳遞路線圖。
[0015]圖7是本發(fā)明的高負荷行駛下聯(lián)合驅(qū)動模式的動力傳遞路線圖。
[0016]圖8是本發(fā)明的最高速行駛下聯(lián)合驅(qū)動模式的動力傳遞路線圖。
[0017]圖9是本發(fā)明的再生制動模式的動力傳遞路線圖。

【具體實施方式】
[0018]請參閱圖1所不，為本發(fā)明的實施例，該實施例是由發(fā)動機1、一號電機12、二號電機8、復(fù)合雙行星排、第一鎖止器3、第二鎖止器13、逆變器14、超級電容15和輸出齒輪19組成，所述二號電機8為雙轉(zhuǎn)子電機，由內(nèi)轉(zhuǎn)子11、外轉(zhuǎn)子10和定子9組成；所述復(fù)合雙行星排包括前行星排和后行星排，其中前行星排包括前排太陽輪4、前排行星輪7、前排齒圈6和前、后行星排共用的行星架5，后行星排包括后排太陽輪16、后排行星輪17、后排齒圈18和前、后行星排共用的行星架5 ;所述發(fā)動機I通過輸入軸2與行星架5連接；所述一號電機12與前排太陽輪4連接；所述二號電機8的內(nèi)轉(zhuǎn)子11與后排太陽輪16連接，外轉(zhuǎn)子10與后排齒圈18連接；所述前排太陽輪4、前排行星輪7、前排齒圈6依次嚙合，其中前排行星輪7可轉(zhuǎn)動地套設(shè)在行星架5上；所述后排太陽輪16、后排行星輪17、后排齒圈18依次嚙合，其中后排行星輪17可轉(zhuǎn)動地套設(shè)在行星架5上，并與前排行星輪7嚙合；所述第一鎖止器3 —端與輸入軸2連接，第一鎖止器3另一端固連于車架；所述第二鎖止器13 —端與前排太陽輪4的轉(zhuǎn)軸連接，第二鎖止器13另一端固連于車架；所述超級電容15通過逆變器14分別與一號電機12和二號電機8連接；所述輸出齒輪19設(shè)于前排齒圈6的基座上。
[0019]本發(fā)明的工作過程和原理如下:
[0020]1.發(fā)動機啟動模式
[0021]根據(jù)整車的運行狀況，發(fā)動機啟動模式分為靜止啟動和行車啟動。這兩種啟動方式的共同特征是:第一鎖止器3和第二鎖止器13分離，超級電容15放電，一號電機12以電動馬達的形式工作，將電能轉(zhuǎn)化為機械能，動力經(jīng)前排太陽輪4、前排行星輪7、行星架5、輸入軸2傳遞到發(fā)動機1，發(fā)動機I啟動。兩種子模式的區(qū)別是:靜止啟動時二號電機8不工作，前排齒圈6轉(zhuǎn)速為零，后排行星輪17、后排太陽輪16、后排齒圈18和二號電機8空轉(zhuǎn)，動力傳遞路線如圖2所示；行車啟動時二號電機8的內(nèi)轉(zhuǎn)子11以電動馬達的形式工作，將電能轉(zhuǎn)化為機械能，前排齒圈6轉(zhuǎn)速不為零，動力傳遞路線如圖3所示。
[0022]2.純電動模式
[0023]純電動模式主要用于當(dāng)超級電容15荷電狀態(tài)(SOC)值較高時，車輛起步、低負荷行駛和倒車。此模式下，第一鎖止器3接合，第二鎖止器13分離，超級電容15放電，二號電機8的內(nèi)轉(zhuǎn)子11以電動馬達的形式工作，將電能轉(zhuǎn)化為機械能，動力經(jīng)后排太陽輪16、后排行星輪17、前排行星輪7、前排齒圈6，傳遞到輸出齒輪19，再輸出至整車驅(qū)動車輪；發(fā)動機I和行星架7固定，一號電機12和前排太陽輪4空轉(zhuǎn)。倒車時，二號電機8的內(nèi)轉(zhuǎn)子11以電動馬達的形式反轉(zhuǎn)工作，其它過程相同。此模式下車輛行駛所需全部能量來自超級電容15，動力傳遞路線如圖4所示。
[0024]3.發(fā)動機單獨驅(qū)動模式
[0025]發(fā)動機單獨驅(qū)動模式主要用于中負荷行駛和超級電容15荷電狀態(tài)(SOC)值較低時的低負荷巡航，根據(jù)整車運行狀況，發(fā)動機單獨驅(qū)動模式分為功率直接傳遞和功率分流兩種子模式。當(dāng)車輛進行中負荷行駛，整車行駛需求功率處于發(fā)動機高效區(qū)時，為功率直接傳遞模式；當(dāng)車輛進行低負荷巡航，整車行駛功率需求低于發(fā)動機在高效區(qū)提供的最小功率，且超級電容15荷電狀態(tài)(SOC)值較低時，為功率分流模式。
[0026]這兩種子模式的共同特征是:第一鎖止器3分離，發(fā)動機I工作，動力經(jīng)輸入軸2、行星架5、前排行星輪7、前排齒圈6傳遞至輸出齒輪19，再輸出至整車驅(qū)動車輪；車輛行駛所需全部動力均來自于發(fā)動機I ;后排行星輪17、后排太陽輪16、后排齒圈18和二號電機8空轉(zhuǎn)。兩種子模式的區(qū)別是:功率直接傳遞時，第二鎖止器13接合，一號電機12和前排太陽輪4不工作，發(fā)動機I輸出的動力全部用于驅(qū)動車輛行駛，動力傳遞路線如圖5 ;功率分流時，第二鎖止器13分離，一號電機12以發(fā)電機的形式工作，將機械能轉(zhuǎn)化為電能，使發(fā)動機I輸出的動力一部分用于驅(qū)動車輛行駛，另一部分以電能的形式存儲在超級電容15內(nèi)，此時車輛處于電子無級變速狀態(tài)，動力傳遞路線如圖6所示。
[0027]4.聯(lián)合驅(qū)動模式
[0028]聯(lián)合驅(qū)動模式主要用于高負荷行駛和最高速行駛。當(dāng)車輛進行高負荷行駛時，第一鎖止器3分離，第二鎖止器13接合，一號電機12和前排太陽輪4不工作，超級電容15放電，二號電機8的內(nèi)轉(zhuǎn)子11以電動馬達的形式工作，將電能轉(zhuǎn)化為機械能，和發(fā)動機I共同驅(qū)動車輛，動力傳遞路線如圖7所示。當(dāng)車輛進行最高速行駛時，第一鎖止器3和第二鎖止器13分離，超級電容15放電，一號電機12、二號電機8的外轉(zhuǎn)子10均以電動馬達的形式工作，將電能轉(zhuǎn)化為機械能，和發(fā)動機I共同驅(qū)動車輛，動力傳遞路線如圖8，此時一號電機12反轉(zhuǎn)。
[0029]5.再生制動模式
[0030]當(dāng)超級電容15荷電狀態(tài)(SOC)值較低且車速高于一定值時，車輛可進行再生制動，第一鎖止器3和第二鎖止器13分離，一號電機12空轉(zhuǎn)，二號電機8以發(fā)電機的形式工作，并提供制動力，車輛動能轉(zhuǎn)化為電能并存儲在超級電容15中，動力傳遞路線如圖9所不O
[0031]需要指出的是，當(dāng)二號電機8不足以提供所需制動力矩時，車輛將采用再生制動、發(fā)動機反拖制動和摩擦制動共同作用的聯(lián)合制動模式。
【權(quán)利要求】
1.一種雙轉(zhuǎn)子電機復(fù)合行星排式混合動力系統(tǒng)，其特征在于:是由發(fā)動機(1)、一號電機((12))、二號電機⑶、復(fù)合雙行星排、第一鎖止器(3)、第二鎖止器(13)、逆變器(14)、超級電容(15)和輸出齒輪(19)組成，所述二號電機⑶為雙轉(zhuǎn)子電機，由內(nèi)轉(zhuǎn)子(11)、外轉(zhuǎn)子(10)和定子(9)組成；所述復(fù)合雙行星排包括前行星排和后行星排，其中前行星排包括前排太陽輪(4)、前排行星輪(7)、前排齒圈(6)和前、后行星排共用的行星架(5)，后行星排包括后排太陽輪(16)、后排行星輪(17)、后排齒圈(18)和前、后行星排共用的行星架(5);所述發(fā)動機⑴通過輸入軸⑵與行星架(5)連接；所述一號電機(12)與前排太陽輪(4)連接；所述二號電機⑶的內(nèi)轉(zhuǎn)子(11)與后排太陽輪(16)連接，外轉(zhuǎn)子(10)與后排齒圈(18)連接；所述前排太陽輪(4)、前排行星輪(7)、前排齒圈(6)依次嚙合，其中前排行星輪(7)可轉(zhuǎn)動地套設(shè)在行星架(5)上；所述后排太陽輪(16)、后排行星輪(17)、后排齒圈(18)依次嚙合，其中后排行星輪(17)可轉(zhuǎn)動地套設(shè)在行星架(5)上，并與前排行星輪(7)嚙合；所述第一鎖止器(3) —端與輸入軸(2)連接，第一鎖止器(3)另一端固連于車架；所述第二鎖止器(13) —端與前排太陽輪⑷的轉(zhuǎn)軸連接，第二鎖止器(13)另一端固連于車架；所述超級電容(15)通過逆變器(14)分別與一號電機(12)和二號電機⑶連接；所述輸出齒輪(19)設(shè)于前排齒圈(6)的基座上。
【文檔編號】B60K6/365GK104442346SQ201410727937
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月2日
【發(fā)明者】柳少康, 張慶洋, 楊南南, 李風(fēng), 王繼新 申請人:吉林大學(xué)