復合雙行星排式油電混聯(lián)混合動力系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及混合動力車輛的動力系統(tǒng)領(lǐng)域,特別涉及一種復合雙行星排式油電混聯(lián)混合動力系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]能源短缺和環(huán)境污染是當今世界各國發(fā)展所面臨的主要問題,在車輛上應用混合動力技術(shù)可以實現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保的要求。目前車輛混合動力系統(tǒng)中,串聯(lián)式動力系統(tǒng)的發(fā)動機和驅(qū)動輪之間設(shè)有電傳動裝置,解除了機械連接,易于對發(fā)動機進行最佳控制;并聯(lián)式動力系統(tǒng)的發(fā)動機和驅(qū)動輪之間存在機械連接,但整車效率較串聯(lián)式高;而混聯(lián)式動力系統(tǒng)結(jié)合前兩者的優(yōu)點,可使混合動力車輛具有最佳的綜合性能。
[0003]現(xiàn)有混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)如豐田混合動力系統(tǒng),多選用功率較高、輸出轉(zhuǎn)矩較大的電機,增加了整車成本;另外,系統(tǒng)中兩個電機多布置在行星排的兩側(cè),導致電機冷卻系統(tǒng)布置困難,并且與發(fā)動機并排布置在行星排同側(cè)的電機易受發(fā)動機散熱影響。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明提供一種復合雙行星排式油電混聯(lián)混合動力系統(tǒng),以降低目前混合動力車輛對驅(qū)動電機較大的依賴性,解決其發(fā)電機受發(fā)動機散熱影響嚴重、電機散熱系統(tǒng)復雜的冋題。
[0005]本發(fā)明是由發(fā)動機、一號電機、二號電機、復合雙行星排、輸出齒輪、第一鎖止器、第二鎖止器、逆變器以及超級電容組成。
[0006]所述復合雙行星排,包括第一行星排和第二行星排;所述第一行星排包括第一排太陽輪、行星架、第一排行星輪以及第一排齒圈;所述第二行星排包括第二排行星輪、第二排齒圈以及和第一行星排共用的行星架;
[0007]所述發(fā)動機通過輸入軸與行星架連接,第一鎖止器一端與輸入軸連接,另一端固連于車架;第一排太陽輪與一號電機連接,第一排太陽輪轉(zhuǎn)軸連接第二鎖止器一端,第二鎖止器另一端固連于車架;可轉(zhuǎn)動地套設(shè)在第一排太陽輪轉(zhuǎn)軸上的第二排齒圈與二號電機連接;第二排行星輪分別與第一排行星輪和第二排齒圈嚙合;超級電容通過逆變器分別與一號電機、二號電機連接;位于第一排齒圈上的輸出齒輪輸出動力到驅(qū)動車輪。
[0008]本發(fā)明的有益效果:
[0009]1.本發(fā)明相對于現(xiàn)有混合動力系統(tǒng),結(jié)構(gòu)簡單、緊湊,所需安裝空間較小,只有兩個鎖止器,易于控制,成本較低;
[0010]2.與現(xiàn)有的拉威挪式齒輪變速機構(gòu)相比,本發(fā)明可減小對二號電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩要求,從而有效地降低了二號電機的加工制造難度和生產(chǎn)成本。
[0011]3.本發(fā)明在純電動模式下,設(shè)于輸入軸上的第一鎖止器將行星架與發(fā)動機一并鎖止,可以避免發(fā)動機曲軸的倒轉(zhuǎn),簡化系統(tǒng)控制;
[0012]4.本發(fā)明的兩個電機安裝在遠離發(fā)動機的一端,并集成為一體,可以避免發(fā)動機散熱對電機的影響,簡化電機冷卻系統(tǒng);
[0013]5.本發(fā)明在功率直接傳遞模式和功率分流模式之間切換以及在高負荷行駛和最高車速行駛之間切換時,通過設(shè)置于一號電機轉(zhuǎn)軸的第二鎖止器將一號電機鎖止,從而避免了一號電機工作在零轉(zhuǎn)速附近,提高了電機效率。
[0014]6.本發(fā)明使用超級電容作為儲能元件,與蓄電池相比能夠提供更大的功率密度,提高整車動力性,并且能更有效地回收制動能量。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)組成示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明的發(fā)動機靜止啟動模式的動力傳遞路線圖。
[0017]圖3為本發(fā)明的發(fā)動機行車啟動模式的動力傳遞路線圖。
[0018]圖4為本發(fā)明的純電動模式的動力傳遞路線圖。
[0019]圖5為本發(fā)明的功率直接傳遞模式的動力傳遞路線圖。
[0020]圖6為本發(fā)明的功率分流模式的動力傳遞路線圖。
[0021]圖7為本發(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。
[0022]圖8為本發(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。
[0023]圖9為本發(fā)明的再生制動模式的動力傳遞路線圖。
[0024]圖中:1.發(fā)動機,2.輸入軸,3.第一鎖止器,4.第一排太陽輪,5.行星架,6.第一排齒圈,7.第一排行星輪,8.二號電機,9.一號電機,10.第二鎖止器,11.逆變器,12.超級電容,13.第二排行星輪,14.第二排齒圈,15.輸出齒輪。
【具體實施方式】
[0025]請參閱圖1所示,本發(fā)明是由發(fā)動機1、一號電機9、二號電機8、復合雙行星排、輸出齒輪15、第一鎖止器3、第二鎖止器10、逆變器11以及超級電容12組成;所述復合雙行星排,包括第一行星排和第二行星排;所述第一行星排包括第一排太陽輪4、行星架5、第一排行星輪7以第一排齒圈6 ;所述第二行星排包括第二排行星輪13、第二排齒圈14以及和第一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,第一鎖止器3 —端與輸入軸2連接,另一端固連于車架;第一排太陽輪4與一號電機9連接,第一排太陽輪4的轉(zhuǎn)軸連接第二鎖止器10—端,第二鎖止器10另一端固連于車架;可轉(zhuǎn)動地套設(shè)在第一排太陽輪4轉(zhuǎn)軸上的第二排齒圈14與二號電機8連接;第二排行星輪13分別與第一排行星輪7和第二排齒圈14嚙合;超級電容12通過逆變器11分別與一號電機9、二號電機8連接;位于第一排齒圈6上的輸出齒輪15輸出動力到驅(qū)動車輪。
[0026]本發(fā)明的工作過程和原理如下:
[0027]1.發(fā)動機啟動模式
[0028]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10分離,超級電容12放電,一號電機9以電動馬達的形式工作,將電能轉(zhuǎn)化為機械能,動力經(jīng)第一排太陽輪4、第一排行星輪7、行星架5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,第一排齒圈6轉(zhuǎn)速為零,動力傳遞路線如圖2所示;行車啟動時二號電機8以電動馬達的形式工作,第一排齒圈6和第二排齒圈14轉(zhuǎn)速不為零,動力傳遞路線如圖3所示。
[0029]2.純電動模式
[0030]純電動模式主要用于當超級電容12(SOC)值較高時,車輛起步、低負荷行駛以及倒車。此模式下,第一鎖止器3接合,第二鎖止器10分離,超級電容12放電,二號電機8以電動馬達的形式工作,將電能轉(zhuǎn)化為機械能,動力經(jīng)第二排齒圈14、第二排行星輪13、第一排行星輪7、第一排齒圈6,傳遞到輸出齒輪15,再輸出至驅(qū)動車輪;發(fā)動機I和行星架5固定,一號電機9和第一排太陽輪4空轉(zhuǎn)。倒車時,二號電機8反轉(zhuǎn),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12,動力傳遞路線如圖4所示。
[0031]3.發(fā)動機單獨驅(qū)動模式
[0032]發(fā)動機單獨驅(qū)動模式主要用于中負荷行駛和低負荷巡航,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。當車輛進行中負荷行駛,整車行駛需求功率大小處于發(fā)動機高效區(qū)時,為發(fā)動機單獨驅(qū)動模式;當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)提供的最小功率時,為功率分流模式。
[0033]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、第一排行星輪7、第一排齒圈6傳遞至輸出齒輪15,再輸出至驅(qū)動車輪;車輛行駛所需全部動力均來自于發(fā)動機1,第二排行星輪13、第二排齒圈14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10接合,一號電機9和第一排太陽輪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所示;功率分流時第二鎖止器10分離,一號電機9以發(fā)電機的形式工作,將發(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12內(nèi),動力傳遞路線如圖6所示。
[0034]4.聯(lián)合驅(qū)動模式
[0035]聯(lián)合驅(qū)動模式主要用于高負荷行駛和最高速行駛。當車輛進行高負荷行駛時,第一鎖止器3分離,第二鎖止器10接合,一號電機9和第一排太陽輪4不工作,超級電容12放電,二號電機8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。當車輛進行最高速行駛時,第一鎖止器3和第二鎖止器10分離,超級電容12放電,一號電機9和二號電機8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所示。
[0036]5.制動模式
[0037]當超級電容12 (SOC)值較低且車速高于一定值時,車輛可采用再生制動模式,第一鎖止器3和第二鎖止器10分離,一號電機9空轉(zhuǎn),二號電機8以發(fā)電機的形式工作,回收的制動能量以電能的形式存儲在超級電容12,動力傳遞路線如圖9所示;
[0038]需要指出的是,當二號電機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。
【主權(quán)項】
1.一種復合雙行星排式油電混聯(lián)混合動力系統(tǒng),其特征在于:是由發(fā)動機(1)、一號電機(9)、二號電機(8)、復合雙行星排、輸出齒輪(15)、第一鎖止器(3)、第二鎖止器(10)、逆變器(11)以及超級電容(12)組成;所述復合雙行星排,包括第一行星排和第二行星排;所述第一行星排包括第一排太陽輪(4)、行星架(5)、第一排行星輪(7)以第一排齒圈(6);所述第二行星排包括第二排行星輪(13)、第二排齒圈(14)以及和第一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,第一鎖止器(3) —端與輸入軸(2)連接,另一端固連于車架;第一排太陽輪⑷與一號電機(9)連接,第一排太陽輪(4)的轉(zhuǎn)軸連接第二鎖止器(10) —端,第二鎖止器(10)另一端固連于車架;可轉(zhuǎn)動地套設(shè)在第一排太陽輪⑷轉(zhuǎn)軸上的第二排齒圈(14)與二號電機⑶連接;第二排行星輪(13)分別與第一排行星輪(7)和第二排齒圈(14)嚙合;超級電容(12)通過逆變器(11)分別與一號電機(9)、二號電機⑶連接;位于第一排齒圈(6)上的輸出齒輪(15)輸出動力到驅(qū)動車輪。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種復合雙行星排式油電混聯(lián)混合動力系統(tǒng),是由發(fā)動機、一號電機、二號電機、復合雙行星排、輸出齒輪、第一鎖止器、第二鎖止器、逆變器以及超級電容組成,本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊,所需安裝空間較小,只有兩個鎖止器,易于控制;本發(fā)明在純電動模式下,設(shè)于輸入軸上的第一鎖止器將行星架與發(fā)動機一并鎖止,可以避免發(fā)動機曲軸的倒轉(zhuǎn),簡化系統(tǒng)控制;本發(fā)明的兩個電機安裝在遠離發(fā)動機的一端,并集成為一體,可以避免發(fā)動機散熱對電機的影響,簡化電機冷卻系統(tǒng);本發(fā)明通過設(shè)置于一號電機轉(zhuǎn)軸的第二鎖止器將一號電機鎖止,從而避免了一號電機工作在零轉(zhuǎn)速附近,提高了電機效率。本發(fā)明使用超級電容作為儲能元件,提高整車動力性,并且能更有效地回收制動能量。
【IPC分類】B60K6-44, B60K6-365
【公開號】CN104760495
【申請?zhí)枴緾N201410745266
【發(fā)明人】王繼新, 尤爽, 李研, 陳鴻彬, 楊智宇
【申請人】吉林大學
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2014年12月8日