汽车混合动力耦合系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及汽车领域，公开了一种汽车混合动力耦合系统及其控制方法，该系统的发电机通过第一行星排与发动机连接，该种行星排传动方式不仅结构简单而且能够实现多种布置方式，有助于高效利用空间以及提高电机功率；而且第一行星排的三个旋转元件之间的速比可调，此外，通过第一离合器、第二离合器和第三离合器之间的闭合组合方式来实现各种工作动力模式之间的切换，从而可以同时可以满足汽车的动力性和经济性要求；该控制方法通过判断电池的剩余电量值和车速的大小来控制不同动力模式的切换，由此满足了不同工况条件下的行驶要求，能够同时获得优良的动力性能和经济性能。

Vehicle Hybrid Power Coupling System and Its Control Method

The invention relates to the field of automobiles, and discloses an automotive hybrid power coupling system and its control method. The generator of the system is connected to the engine through the first planetary row. The planetary row transmission mode not only has simple structure, but also can realize various arrangement modes, which is helpful for efficient utilization of space and improvement of motor power; moreover, the three rotating elements of the first planetary row are connected with each other. The speed ratio is adjustable. In addition, the switching of various power modes can be realized by the closed combination of the first clutch, the second clutch and the third clutch, so that the power and economy requirements of the vehicle can be met simultaneously. The control method controls the switching of different power modes by judging the residual electric quantity of the battery and the speed of the vehicle. The driving requirements under different working conditions can obtain excellent dynamic and economic performance at the same time.

【技术实现步骤摘要】
汽车混合动力耦合系统及其控制方法
本专利技术涉及汽车领域，特别是涉及一种汽车混合动力耦合系统及其控制方法。
技术介绍
进入21世纪以来，中国汽车产销量持续增长，成为世界汽车大国。在此背景下，汽车产业内部增长动力、消费结构、生产模式与竞争格局等均在发生深刻变化，而能源、环境、交通等产业外部因素制约也日益严峻。节能与新能源汽车作为汽车工业未来发展的重要方向，对中国能源、环境、科技、经济等方面将产生深远影响。发展节能与新能源汽车(如油电混合动力汽车)，遵循了中国倡导发展循环经济与节约经济的战略方针，对于践行供给侧改革思路、促进汽车产业转型升级、提升产业国际竞争力，以及建设环境友好型社会具有重大战略意义。最常见的油电混合动力汽车是有发动机和电动机，发动机消耗燃油，牵引电动机消耗动力电池的电能。近年来，用于混合动力汽车的动力驱动系统及其工作模式已成为研究热点。由于混合动力系统涉及传统发动机驱动以及电动机驱动，结构往往比较复杂，占用空间较大，影响车辆其他部件的布置。由于受尺寸限制，电机的功率一般不大，纯电动下动力性能较差。而且，目前混合动力变速箱集成电机的方案中,发动机与发电机之间普遍采用一档齿轮结构连接，无法实现多个速比可调的效果，要获得动力性和经济性都满意往往比较困难。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种结构简单、节省空间、速比可调且能够实现动力模式切换的汽车混合动力耦合系统及其控制方法。为了实现上述目的，本专利技术提供一种汽车混合动力耦合系统，包括发动机、发电机、驱动电机和差速器，其特征在于，还包括第一行星排、第一离合器、第二离合器、第三离合器和传动装置，所述传动装置包括第一传动装置、第二传动装置、第三传动装置和一根传动轴，所述第一传动装置、第二传动装置和第三传动装置通过所述一根传动轴顺序连接；所述第一行星排包括三个旋转元件，所述第一行星排的三个旋转元件分别为第一太阳轮、第一行星架和第一齿圈，所述第一太阳轮与所述第一齿圈之间设有至少一组第一行星轮组，所述第一行星轮组与所述第一太阳轮外啮合传动，所述第一行星轮组与所述第一齿圈内啮合传动，所述第一行星轮组通过轴承设于所述第一行星架的销轴上；所述发动机、发电机、第二传动装置分别与所述第一行星排的三个旋转元件一一对应连接；所述发电机与所述第一传动装置之间通过所述第一离合器连接；所述传动轴与所述第二传动装置之间通过所述第二离合器连接；所述驱动电机与所述第三传动装置之间通过所述第三离合器连接；所述差速器与所述第一传动装置或者第三传动装置连接。作为优选方案，还包括第二行星排和第四离合器，所述传动装置还包括第四传动装置，所述第二行星排包括三个旋转元件，所述第二行星排的三个旋转元件分别为第二太阳轮、第二行星架和第二齿圈，所述第二太阳轮与所述第二齿圈之间设有至少一组第二行星轮组，所述第二行星轮组与所述第二太阳轮外啮合传动，所述第二行星轮组与所述第二齿圈内啮合传动，所述第二行星轮组通过轴承设于所述第二行星架的销轴上；所述第一传动装置、第二传动装置、第四传动装置和第三传动装置顺序连接于所述传动轴；所述驱动电机、第一行星排的三个旋转元件中与发动机连接的旋转元件、第四传动装置分别与所述第二行星排的三个旋转元件一一对应连接；所述传动轴与所述第四传动装置之间通过所述第四离合器连接。作为优选方案，所述发动机与所述第一行星架连接，所述发电机与所述第一太阳轮连接，所述第二传动装置与所述第一齿圈连接。作为优选方案，所述第一太阳轮与所述第一齿圈之间设有一组所述第一行星轮组；所述发动机与所述第一行星架连接，所述发电机与所述第一太阳轮连接，所述第二传动装置与所述第一齿圈连接；所述第二太阳轮与所述第二齿圈之间设有两组所述第二行星轮组，两组所述第二行星轮组中的其中一组与所述第二齿圈内啮合传动，两组所述第二行星轮组中的另一组与所述第二太阳轮外啮合传动，两组所述第二行星轮组之间外啮合传动；所述驱动电机与所述第二太阳轮连接，所述第一行星架与所述第二行星架固定连接，所述第四传动装置与所述第二齿圈连接。作为优选方案，所述第一传动装置包括第一齿轮和与所述第一齿轮外啮合传动的第二齿轮，所述第一离合器的一端与所述发电机连接，所述第一离合器的另一端与所述第一齿轮连接，所述第二齿轮设于所述传动轴上。作为优选方案，所述第二传动装置包括第三齿轮，所述第一齿圈的内圈和外圈均设有轮齿，所述第一齿圈与所述第三齿轮外啮合传动，所述第二离合器的一端与所述第三齿轮连接，所述第二离合器的另一端与所述传动轴连接。作为优选方案，所述第三传动装置包括第四齿轮和第三齿轮副，所述第三齿轮副包括第五齿轮和与所述第五齿轮外啮合传动的第六齿轮，所述第四齿轮与所述第五齿轮外啮合传动，所述第三离合器的一端与所述驱动电机连接，所述第三离合器的另一端与所述第四齿轮连接；所述第五齿轮设于所述传动轴上，所述第六齿轮与所述差速器连接。作为优选方案，所述第四传动装置包括第七齿轮，所述第二齿圈的内圈和外圈均设有轮齿，所述第二齿圈与所述第七齿轮外啮合传动，所述第四离合器的一端与所述第七齿轮连接，所述第四离合器的另一端与所述传动轴连接。作为优选方案，所述汽车混合动力耦合系统还包括扭转减震器，所述扭转减震器的一端与所述发动机连接，所述扭转减震器的另一端与所述第一行星排连接。本专利技术还提供一种基于上述的汽车混合动力耦合系统的控制方法，包括以下步骤：判断电池的剩余电量值以及车速，并根据判断的结果，切换所述汽车混合动力耦合系统的工作模式：当电池的剩余电量值高于第一阈值时，控制所述第三离合器闭合且其它离合器断开，所述驱动电机工作且所述发动机和发电机均不工作，所述驱动电机经所述传动装置将动力传递给所述差速器，所述系统进入第一种单电机纯电动模式；当电池的剩余电量值高于第一阈值时，控制所述第一离合器闭合且其它离合器断开，所述发电机工作且所述发动机和驱动电机均不工作，所述发电机经所述传动装置将动力传递给所述差速器，所述系统进入第二种单电机纯电动模式；当电池的剩余电量值高于第一阈值时，控制所述第一离合器和第三离合器均闭合且其它离合器断开，所述发电机和驱动电机均工作且所述发动机不工作，所述发电机和驱动电机均经所述传动装置将动力传递给所述差速器，所述系统进入双电机纯电动模式；当电池的剩余电量值低于第一阈值且车速低于第二阈值时，控制所述第二离合器和第三离合器均闭合且其它离合器断开，所述发电机、发动机及驱动电机均工作，所述发电机启动发动机，发动机带动所述发电机发电且将动力经第一行星排和传动装置传动给差速器，所述驱动电机的动力经所述传动装置传递给所述差速器，所述汽车混合动力耦合系统进入中低速功率分流模式。作为优选方案，所述汽车混合动力耦合系统还包括第二行星排和第四离合器，所述传动装置还包括第四传动装置，所述第二行星排包括三个旋转元件，所述第二行星排的三个旋转元件分别为第二太阳轮、第二行星架和第二齿圈，所述第二太阳轮与所述第二齿圈之间设有至少一组第二行星轮组，所述第二行星轮组与所述第二太阳轮外啮合传动，所述第二行星轮组与所述第二齿圈内啮合传动，所述第二行星轮组通过轴承设于所述第二行星架的销轴上；所述第一传动装置、第二传动装置、第四传动装置和第三传动装置顺序连接于所述传动轴；所述驱动电机、第一行星排的三个旋转元件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种汽车混合动力耦合系统，其包括发动机、发电机、驱动电机和差速器，其特征在于，还包括第一行星排、第一离合器、第二离合器、第三离合器和传动装置，所述传动装置包括第一传动装置、第二传动装置、第三传动装置和传动轴，所述第一传动装置、第二传动装置和第三传动装置顺序连接于所述传动轴；所述第一行星排包括三个旋转元件，所述第一行星排的三个旋转元件分别为第一太阳轮、第一行星架和第一齿圈，所述第一太阳轮与所述第一齿圈之间设有至少一组第一行星轮组，所述第一行星轮组与所述第一太阳轮外啮合传动，所述第一行星轮组与所述第一齿圈内啮合传动，所述第一行星轮组通过轴承设于所述第一行星架的销轴上；所述发动机、发电机、第二传动装置分别与所述第一行星排的三个旋转元件一一对应连接；所述发电机与所述第一传动装置之间通过所述第一离合器连接；所述传动轴与所述第二传动装置之间通过所述第二离合器连接；所述驱动电机与所述第三传动装置之间通过所述第三离合器连接；所述差速器与所述第一传动装置或者第三传动装置连接。

【技术特征摘要】
1.一种汽车混合动力耦合系统，其包括发动机、发电机、驱动电机和差速器，其特征在于，还包括第一行星排、第一离合器、第二离合器、第三离合器和传动装置，所述传动装置包括第一传动装置、第二传动装置、第三传动装置和传动轴，所述第一传动装置、第二传动装置和第三传动装置顺序连接于所述传动轴；所述第一行星排包括三个旋转元件，所述第一行星排的三个旋转元件分别为第一太阳轮、第一行星架和第一齿圈，所述第一太阳轮与所述第一齿圈之间设有至少一组第一行星轮组，所述第一行星轮组与所述第一太阳轮外啮合传动，所述第一行星轮组与所述第一齿圈内啮合传动，所述第一行星轮组通过轴承设于所述第一行星架的销轴上；所述发动机、发电机、第二传动装置分别与所述第一行星排的三个旋转元件一一对应连接；所述发电机与所述第一传动装置之间通过所述第一离合器连接；所述传动轴与所述第二传动装置之间通过所述第二离合器连接；所述驱动电机与所述第三传动装置之间通过所述第三离合器连接；所述差速器与所述第一传动装置或者第三传动装置连接。2.如权利要求1所述的汽车混合动力耦合系统，其特征在于，所述发动机与所述第一行星架连接，所述发电机与所述第一太阳轮连接，所述第二传动装置与所述第一齿圈连接。3.如权利要求1所述的汽车混合动力耦合系统，其特征在于，还包括第二行星排和第四离合器，所述传动装置还包括第四传动装置，所述第二行星排包括三个旋转元件，所述第二行星排的三个旋转元件分别为第二太阳轮、第二行星架和第二齿圈，所述第二太阳轮与所述第二齿圈之间设有至少一组第二行星轮组，所述第二行星轮组与所述第二太阳轮外啮合传动，所述第二行星轮组与所述第二齿圈内啮合传动，所述第二行星轮组通过轴承设于所述第二行星架的销轴上；所述第四传动装置连接在所述传动轴上且位于所述第二传动装置和第三传动装置之间；所述驱动电机、第一行星排的三个旋转元件中与发动机连接的旋转元件、第四传动装置分别与所述第二行星排的三个旋转元件一一对应连接；所述传动轴与所述第四传动装置之间通过所述第四离合器连接。4.如权利要求3所述的汽车混合动力耦合系统，其特征在于，所述第一太阳轮与所述第一齿圈之间设有一组所述第一行星轮组；所述发动机与所述第一行星架连接，所述发电机与所述第一太阳轮连接，所述第二传动装置与所述第一齿圈连接；所述第二太阳轮与所述第二齿圈之间设有两组所述第二行星轮组，两组所述第二行星轮组中的其中一组与所述第二齿圈内啮合传动，两组所述第二行星轮组中的另一组与所述第二太阳轮外啮合传动，两组所述第二行星轮组之间外啮合传动；所述驱动电机与所述第二太阳轮连接，所述第一行星架与所述第二行星架固定连接，所述第四传动装置与所述第二齿圈连接。5.如权利要求4所述的汽车混合动力耦合系统，其特征在于，所述第四传动装置包括第七齿轮，所述第二齿圈与所述第七齿轮外啮合传动，所述第四离合器的一端与所述第七齿轮连接，所述第四离合器的另一端与所述传动轴连接。6.如权利要求2或4所述的汽车混合动力耦合系统，其特征在于，所述第二传动装置包括第三齿轮，所述第一齿圈与所述第三齿轮外啮合传动，所述第二离合器的一端与所述第三齿轮连接，所述第二离合器的另一端与所述传动轴连接。7.如权利要求1-4任一项所述的汽车混合动力耦合系统，其特征在于，所述第一传动装置包括第一齿轮和与所述第一齿轮外啮合传动的第二齿轮，所述第一离合器的一端与所述发电机连接，所述第一离合器的另一端与所述第一齿轮连接，所述第二齿轮设于所述传动轴上。8.如权利要求1-4任一项所述的汽车混合动力耦合系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雄，赵江灵，吴为理，尚阳，杨洋，
申请(专利权)人：广州汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44