单模复合功率分流式混合动力系统技术方案

本发明专利技术公开了一种单模复合功率分流式混合动力系统，是由发动机、输入轴、锁止器、行星齿轮系、一号电机、二号电机、逆变器、动力电池和输出齿轮组成。所述行星齿轮系包括前排太阳轮、行星架、前排齿圈、前排行星轮、后排齿圈和后排行星轮，其中前排行星轮和后排行星轮为加工在同一根轴上的两个齿轮。本发明专利技术二号电机到输出件齿圈的减速比较小，可降低对二号电机的转速需求，有利于二号电机的小型化；本发明专利技术在驻车充电模式下二号电机也可以参与发电，能提供更大的充电电流，可使动力电池快速充电；本发明专利技术在纯电驱动模式下一号电机和二号电机均可参与驱动，使得车辆在此模式下能够适应更多的工况。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种混合动力车辆的动力传动系统，特别涉及一种单模复合功率分流式混合动力系统。
技术介绍
当前混联式混合动力车辆典型的结构形式主要有丰田混合动力系统(THS)、通用的高级混合动力系统(AHS)和吉利的四轴行星排(FSPG)混合动力系统。其中丰田混合动力系统(THS)只能实现输入式功率分流一种模式，驱动电机直接连接到输出件齿圈，对其性能要求较高，需选用功率等级较高的电机。通用的高级混合动力系统(AHS)多数采用三排行星齿轮机构进行功率分流，需要控制多个离合器和锁止器以进行模式切换，导致其结构复杂、控制难度大。吉利的四轴行星排(FSPG)混合动力系统所采用的驱动电机到输出件齿圈的传动比较大，需采用额定转速较高的电机；另外，驱动电机的动力需经后排太阳轮、后排行星轮、前排行星轮和齿圈之间的三次齿轮啮合才能传递至输出件，啮合环节较多，一定程度上影响了传动效率。由此可见，在本
，混合动力车辆的动力传动系统，尤其是其动力耦合装置的结构需进行改进。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种单模复合功率分流式混合动力系统。本专利技术由发动机、输入轴、锁止器、行星齿轮系、一号电机、二号电机、逆变器、动力电池和输出齿轮组成。所述行星齿轮系包括前排太阳轮、行星架、前排齿圈、前排行星轮、后排齿圈和后排行星轮，其中前排行星轮和后排行星轮为加工在同一根轴上的两个齿轮。所述发动机通过输入轴与行星架连接；所述前排太阳轮、前排行星轮、前排齿圈依次啮合，其中前排行星轮可转动地套设在行星架上；所述后排行星轮和后排齿圈啮合，其中后排行星轮可转动地套设在行星架上，并与前排行星轮同轴固连；所述一号电机与前排太阳轮连接；所述二号电机与后排齿圈连接；所述动力电池通过逆变器分别与一号电机、二号电机电连接；所述锁止器一端与输入轴连接，另一端固连于车架；所述输出齿轮与前排齿圈同轴固连。本专利技术所采用的动力耦合装置属于3K-H式行星齿轮系，设前排齿圈和前排太阳轮的齿数比为kl，后排齿圈和后排太阳轮的理论齿数比为k2。作为优选，使kl〈k2，因此本系统为包含三个输入节点和一个输出节点的四节点系统，属于复合式功率分流系统。作为优选，所述前排行星轮与后排行星轮的个数均为3到4个，并在圆周方向均布排列，有利于整个行星齿轮系的均匀受力。与现有技术相比本专利技术的有益效果是: 1.本专利技术二号电机到输出件齿圈的减速比较小，可降低对二号电机的转速需求，有利于二号电机的小型化； 2.本专利技术二号电机的前排行星轮和后排行星轮同轴固连，相比于吉利的四轴行星排(FSPG)混合动力系统可减少一次啮合环节，传动效率较高； 3.本专利技术在驻车充电模式下二号电机也可以参与发电，能提供更大的充电电流，可使动力电池快速充电； 4.本专利技术在纯电驱动模式下一号电机和二号电机均可参与驱动，使得车辆在此模式下能够适应更多的工况，并且更多的纯电动模式和更强的纯电驱动能力使得本专利技术同样适用于插电式混合动力车辆。【附图说明】下面结合附图对本专利技术作进一步的说明: 图1是本专利技术的结构组成与工作原理示意图。图2是本专利技术的杆模型图。图3是本专利技术驻车发动机启动模式的动力传递路线图。图4是本专利技术行车发动机启动模式的动力传递路线图。图5是本专利技术常速驻车充电模式的动力传递路线图。图6是本专利技术快速驻车充电模式的动力传递路线图。图7是本专利技术低速纯电驱动模式的动力传递路线图。图8是本专利技术高速纯电驱动模式的动力传递路线图。图9是本专利技术低速发动机单独驱动模式的动力传递路线图。图10是本专利技术高速发动机单独驱动模式的动力传递路线图。图11是本专利技术低速功率分流模式的动力传递路线图。图12是本专利技术高速功率分流模式的动力传递路线图。图13是本专利技术发动机关闭时再生制动模式的动力传递路线图。图14是本专利技术发动机运转时再生制动模式的动力传递路线图。图中:1.发动机，2.输入轴，3.锁止器，4.前排太阳轮，5.行星架，6.前排齿圈，7.前排行星轮，8.后排齿圈，9.后排行星轮，10.二号电机，11.一号电机，12.逆变器，13.动力电池，14.输出齿轮。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术作详细的描述: 请参阅图1所示，一种单模复合功率分流式混合动力系统，包括发动机1、输入轴2、锁止器3、行星齿轮系、一号电机11、二号电机10、逆变器12、动力电池13和输出齿轮14。所述行星齿轮系包括前排太阳轮4、行星架5、前排齿圈6、前排行星轮7、后排齿圈8和后排行星轮9，其中前排行星轮7和后排行星轮9为加工在同一根轴上的两个齿轮。所述发动机I通过输入轴2与行星架5连接；所述前排太阳轮4、前排行星轮7、前排齿圈6依次啮合，其中前排行星轮7可转动地套设在行星架5上；所述后排行星轮9和后排齿圈8啮合，其中后排行星轮9可转动地套设在行星架5上，并与前排行星轮7同轴固连；所述一号电机11与前排太阳轮4连接；所述二号电机10与后排齿圈8连接；所述动力电池13通过逆变器12分别与一号电机11、二号电机10电连接；所述锁止器3 —端与输入轴2连接，另一端固连于车架；所述输出齿轮14与前排齿圈6同轴固连。本专利技术所采用的动力耦合装置属于3K-H式行星齿轮系，其杆模型如图2。分别设发动机I为ICE，一号电机11为MG1，二号电机10为MG2，输出为Output，前排太阳轮4为SI，行星架5为C，前排齿圈6为R1，后排齿圈8为R2，前排齿圈6和前排太阳轮4的齿数比为kl，后排齿圈8和后排太阳轮的理论齿数比为k2。作为优选，使kl〈k2，因此本系统为包含三个输入节点和一个输出节点的四节点系统，属于复合式功率分流系统。本专利技术的工作过程和原理如下: 1.发动机启动模式 根据整车运行状况，发动机启动模式分为驻车发动机启动和行车发动机启动两种子模式，其中驻车发动机启动模式的动力传递路线如图3，行车发动机启动模式的动力传递路线如图4。两种子模式的共同特征是: 锁止器3分离；动力电池13放电，一号电机11以电动马达的形式工作，将电能转化为机械能，产生的动力经前排太阳轮4、行星架5和输入轴2传递到发动机1，发动机I启动。两种子模式的区别是: 在驻车发动机启动模式下，前排齿圈6转速为零，后排行星轮9、后排齿圈8和二号电机10空转。在行车发动机启动模式下，二号电机10以电动马达的形式工作，将电能转化为机械能，产生的动力经后排齿圈8、后排行星轮9、前排行星轮7、前排齿圈6和输出齿轮14，最终传递至驱动车轮。2.驻车充电模式 驻车充电模式主要用于车辆进行发动机热机或等待绿灯，动力电池13荷电状态(SOC)值较低的工况。当动力电池13荷电状态(SOC)值较低但还能正常输出电能时，采用驻车常速充电模式，动力传递路线如图5 ;当动力电池13荷电状态(SOC)值极低致使其无法正常输出电能时的工况，采用驻车快速充电模式，动力传递路线如图6。两种子模式的共同特征是: 当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单模复合功率分流式混合动力系统，其特征在于：是由发动机（1）、输入轴（2）、锁止器（3）、行星齿轮系、一号电机（11）、二号电机（10）、逆变器（12）、动力电池（13）和输出齿轮（14）组成；所述行星齿轮系包括前排太阳轮（4）、行星架（5）、前排齿圈（6）、前排行星轮（7）、后排齿圈（8）和后排行星轮（9），其中前排行星轮（7）和后排行星轮（9）为加工在同一根轴上的两个齿轮；所述发动机（1）通过输入轴（2）与行星架（5）连接；所述前排太阳轮（4）、前排行星轮（7）、前排齿圈（6）依次啮合，其中前排行星轮（7）可转动地套设在行星架（5）上；所述后排行星轮（9）和后排齿圈（8）啮合，其中后排行星轮（9）可转动地套设在行星架（5）上，并与前排行星轮（7）同轴固连；所述一号电机（11）与前排太阳轮（4）连接；所述二号电机（10）与后排齿圈（8）连接；所述动力电池（13）通过逆变器（12）分别与一号电机（11）、二号电机（10）电连接；所述锁止器（3）一端与输入轴（2）连接，另一端固连于车架；所述输出齿轮（14）与前排齿圈（6）同轴固连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：柳少康，王继新，徐宁，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22