一种混合动力系统和混合动力车辆及混合驱动方法技术方案

一种混合动力系统和混合动力车辆及混合驱动方法，包括内燃机，包括有前太阳轮、前行星架和前齿圈的前行星排，包括有后太阳轮、后行星架和后齿圈的后行星排，连接前行星排的前太阳轮的第一电机，连接后行星排的后齿圈的第二电机，前行星排的前齿圈与后行星排的后太阳轮连接，内燃机的输出端与前行星排的前行星架连接，后行星排的后行星架与系统输出轴连接，前太阳轮连接有对前太阳轮进行锁止或释放的前锁止离合器，后太阳轮连接有对后太阳轮进行锁止或释放的中锁止离合器，后齿圈连接有对后齿圈进行锁止或释放的后锁止离合器，后齿圈与后行星架之间设有模式离合器。本发明专利技术可以实现包括串联式工况在内的多种混合动力工况，提高了对于不同行驶条件和要求的适应能力。

【技术实现步骤摘要】
一种混合动力系统和混合动力车辆及混合驱动方法
本专利技术涉及混合动力系统。特别是涉及一种混合动力系统和混合动力车辆及混合驱动方法。
技术介绍
面对能源短缺和环境污染日益严重的现状，混合动力汽车是目前最有效的节能汽车方案，其动力系统有串联、并联和混联三种形式。串联能实现内燃机的最优控制，但是全部能量都会经过二次转换，损失较大；并联能实现较好的传动效率，但是内燃机与输出轴机械连接，不能保证内燃机始终处于较优的工作区域内；混联能结合串联和并联的优点，规避二者的缺点，是三者中最为优化的构型方案。当前混联式混合动力汽车主要采用行星机构作为功率分流装置，典型的结构形式包括丰田的THS系统和通用的AHS系统。其中丰田的THS系统采用单行星排结构，属于单模功率分流装置，只能实现输入式功率分流一种模式，在高速区的传动效率较低。通用公司的AHS系统采用双排或三排行星排来实现功率分流，可以实现输入式功率分流和复合式功率分流两种模式，两种模式相互弥补，使得AHS的传动效率在整个车速区域内都能维持较高的水平，但AHS系统内往往需要多个离合器的控制来实现模式切换，使得整个系统的结构十分复杂，控制难度较大。“行星式混联动力系统及使用该动力系统的车辆”(申请公布CN104175860A，申请公布日20141203)和“行星式双模油电混联混合动力系统”(申请公布号CN103448529A，申请公布日20131218)都提出了双行星排的混合动力系统，但是这两种系统以尽量减少机电的二次转换、减少能量的浪费为由都极力的避免串联式工况的发生。但是在城市中行驶的机动车辆，由于堵车情况较为严重车辆走走停停，有时候车速很难达到输出功率分流所需要的水平，车上的动力电源无法及时的补充电量。所以串联式工况对于混合动力车辆还是很有必要的，但上述两种混合动力系统都无法实现串联式工况。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种可以实现包括串联式工况在内的多种混合动力工况，提高对于不同行驶条件和要求的适应能力的一种混合动力系统和混合动力车辆及混合驱动方法。本专利技术所采用的技术方案是：一种混合动力系统，包括内燃机，包括有前太阳轮、前行星架和前齿圈的前行星排，包括有后太阳轮、后行星架和后齿圈的后行星排，连接所述前行星排的前太阳轮的第一电机，连接所述后行星排的后齿圈的第二电机，所述前行星排的前齿圈与所述后行星排的后太阳轮连接，所述内燃机的输出端与所述前行星排的前行星架连接，所述后行星排的后行星架与系统输出轴连接，所述的前太阳轮连接有对所述前太阳轮进行锁止或释放的前锁止离合器，所述的后太阳轮连接有对所述后太阳轮进行锁止或释放的中锁止离合器，所述的后齿圈连接有对所述后齿圈进行锁止或释放的后锁止离合器，所述后齿圈与所述后行星架之间设有模式离合器。一种具有混合动力系统的混合动力车辆，混合动力系统的系统输出轴连接混合动力车辆的驱动桥。一种混合动力系统的驱动方法，包括以下工作模式：a、纯电动模式：内燃机关闭，动力电源向第二电机提供动力驱动整车行驶，该模式分为高车速纯电动和低车速纯电动两种模式：a1、高车速纯电动模式：前锁止离合器脱开、中锁止离合器脱开、后锁止离合器脱开，模式离合器接合；通过逆变器驱动第二电机，第二电机带动后齿圈转动，后齿圈、后行星架和后太阳轮共同以同一个转速旋转，此时第一电机空转，内燃机不转，第一电机的转速能够恰好使得前太阳轮自转的转速保证前行星架的前行星轮的内侧绕静止的前太阳轮公转，且前行星轮的外侧与前齿圈的内侧配合转动；a2、低车速纯电动模式：前锁止离合器脱开、中锁止离合器锁止、后锁止离合器脱开，模式离合器脱开，通过逆变器驱动第二电机，第二电机带动后齿圈转动，后齿圈带动后行星轮和后行星架绕后太阳轮旋转，后行星架通过系统输出轴输出功率；b、纯充电模式：纯充电模式中，第二电机不运转，后行星排的后齿圈、后行星架和后太阳轮均不旋转，功率仅仅在内燃机与第一电机之间流动；该模式分为以下模式：b1、0100模式：在前锁止离合器脱开、中锁止离合器锁止、后锁止离合器脱开以及模式离合器脱开；内燃机输出动力，第一电机和前太阳轮被由内燃机驱动的前行星架带动，前行星架把动力传递给前太阳轮，与前太阳轮连接的第一电机发电；b2、0101模式：前锁止离合器脱开、中锁止离合器锁止、后锁止离合器脱开以及模式离合器接合；内燃机输出动力，第一电机和前太阳轮被由内燃机驱动的前行星架带动，前行星架把动力传递给前太阳轮，与前太阳轮连接的第一电机发电；b3、0110模式：前锁止离合器脱开、中锁止离合器锁止、后锁止离合器锁止以及模式离合器脱开；内燃机输出动力，第一电机和前太阳轮被由内燃机驱动的前行星架带动，前行星架把动力传递给前太阳轮，与前太阳轮连接的第一电机发电；b4、0111模式：前锁止离合器脱开、中锁止离合器锁止、后锁止离合器锁止以及模式离合器接合；内燃机输出动力，第一电机和前太阳轮被由内燃机驱动的前行星架带动，前行星架把动力传递给前太阳轮，与前太阳轮连接的第一电机发电；b5、0011模式：前锁止离合器脱开、中锁止离合器脱开、后锁止离合器锁止以及模式离合器接合；内燃机输入动力，第一电机和前太阳轮被由内燃机驱动的前行星架带动，前行星架把动力传递给前太阳轮，与前太阳轮连接的第一电机发电；c、内燃机驱动模式：内燃机启动，第一电机不工作，内燃机提供动力驱动整车行驶，该模式分为低车速纯内燃机直驱和高车速纯内燃机直驱两种模式：c1、低车速纯内燃机直驱模式：前锁止离合器锁止、中锁止离合器脱开、后锁止离合器锁止以及模式离合器脱开；动力由内燃机输出到前行星架和前行星轮上，前行星轮带动前齿圈旋转，前齿圈带动后太阳轮旋转，后太阳轮带动后行星架和后行星轮旋转，后行星架将动力经过系统输出轴输出；c2、高车速纯内燃机直驱模式：前锁止离合器锁止、中锁止离合器脱开、后锁止离合器脱开以及模式离合器接合；动力由内燃机输入到前行星架和前行星轮上，前行星轮带动前齿圈旋转，前齿圈带动后太阳轮旋转，后太阳轮带动后行星架和后行星轮以后行星排的整体转速旋转，后行星架将动力经过系统输出轴输出；d、混合驱动模式：混合驱动模式中，内燃机工作，第二电机处于电动状态，通过后齿圈向后行星排输入动力，第一电机则根据需要选择处于发电或电动或不工作状态，该模式分为以下5种模式：d1、串联式混合动力模式：前锁止离合器脱开、中锁止离合器锁止、后锁止离合器脱开以及模式离合器脱开；动力由内燃机经过前行星架和前行星轮输入，传递给前太阳轮，前太阳轮带动第一电机发电；第二电机被逆变器驱动，向后齿圈输入动力，动力传递给后行星轮和后行星架，后行星架将动力经系统输出轴输出；d2、内燃机+第二电机输入并联且第二电机转速耦合混合动力模式：前锁止离合器锁止、中锁止离合器脱开、后锁止离合器脱开以及模式离合器脱开；动力由内燃机经过前行星架和前行星轮输入，前行星轮带动前齿圈旋转，前齿圈将动力传递到后太阳轮上，后太阳轮带动后行星轮和后行星架旋转；同时，逆变器驱动第二电机旋转，第二电机经过后齿圈向后行星排输入能量，后行星排将第二电机的动力与前齿圈经后太阳轮输入的动力转速耦合，由后行星架将动力经系统输出轴输出；d3、内燃机+第二电机输入并联且第二电机转矩耦合混合动力模式：前锁止离合器锁止、中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合动力系统，包括内燃机（1），包括有前太阳轮（15）、前行星架（14）和前齿圈（6）的前行星排，包括有后太阳轮（12）、后行星架（13）和后齿圈（7）的后行星排，连接所述前行星排的前太阳轮（15）的第一电机（2），连接所述后行星排的后齿圈（7）的第二电机（10），所述前行星排的前齿圈（6）与所述后行星排的后太阳轮（12）连接，所述内燃机（1）的输出端与所述前行星排的前行星架（14）连接，所述后行星排的后行星架（13）与系统输出轴（11）连接，其特征在于，所述的前太阳轮（15）连接有对所述前太阳轮（15）进行锁止或释放的前锁止离合器（3），所述的后太阳轮（12）连接有对所述后太阳轮（12）进行锁止或释放的中锁止离合器（16），所述的后齿圈（7）连接有对所述后齿圈（7）进行锁止或释放的后锁止离合器（8），所述后齿圈（7）与所述后行星架之间设有模式离合器（9）。

【技术特征摘要】
1.一种混合动力系统的驱动方法，混合动力系统包括内燃机（1），包括有前太阳轮（15）、前行星架（14）和前齿圈（6）的前行星排，包括有后太阳轮（12）、后行星架（13）和后齿圈（7）的后行星排，连接所述前行星排的前太阳轮（15）的第一电机（2），连接所述后行星排的后齿圈（7）的第二电机（10），所述前行星排的前齿圈（6）与所述后行星排的后太阳轮（12）连接，所述内燃机（1）的输出端与所述前行星排的前行星架（14）连接，所述后行星排的后行星架（13）与系统输出轴（11）连接，其特征在于，所述的前太阳轮（15）连接有对所述前太阳轮（15）进行锁止或释放的前锁止离合器（3），所述的后太阳轮（12）连接有对所述后太阳轮（12）进行锁止或释放的中锁止离合器（16），所述的后齿圈（7）连接有对所述后齿圈（7）进行锁止或释放的后锁止离合器（8），所述后齿圈（7）与所述后行星架之间设有模式离合器（9），其特征在于，驱动方法包括以下工作模式：a、纯电动模式：内燃机关闭，动力电源向第二电机提供动力驱动整车行驶，该模式分为高车速纯电动和低车速纯电动两种模式：a1、高车速纯电动模式：前锁止离合器脱开、中锁止离合器脱开、后锁止离合器脱开，模式离合器接合；通过逆变器驱动第二电机，第二电机带动后齿圈转动，后齿圈、后行星架和后太阳轮共同以同一个转速旋转，此时第一电机空转，内燃机不转，第一电机的转速能够恰好使得前太阳轮自转的转速保证前行星架的前行星轮的内侧绕静止的前太阳轮公转，且前行星轮的外侧与前齿圈的内侧配合转动；a2、低车速纯电动模式：前锁止离合器脱开、中锁止离合器锁止、后锁止离合器脱开，模式离合器脱开，通过逆变器驱动第二电机，第二电机带动后齿圈转动，后齿圈带动后行星轮和后行星架绕后太阳轮旋转，后行星架通过系统输出轴输出功率；b、纯充电模式：纯充电模式中，第二电机不运转，后行星排的后齿圈、后行星架和后太阳轮均不旋转，功率仅仅在内燃机与第一电机之间流动；该模式分为以下模式：b1、0100模式：在前锁止离合器脱开、中锁止离合器锁止、后锁止离合器脱开以及模式离合器脱开；内燃机输出动力，第一电机和前太阳轮被由内燃机驱动的前行星架带动，前行星架把动力传递给前太阳轮，与前太阳轮连接的第一电机发电；b2、0101模式：前锁止离合器脱开、中锁止离合器锁止、后锁止离合器脱开以及模式离合器接合；内燃机输出动力，第一电机和前太阳轮被由内燃机驱动的前行星架带动，前行星架把动力传递给前太阳轮，与前太阳轮连接的第一电机发电；b3、0110模式：前锁止离合器脱开、中锁止离合器锁止、后锁止离合器锁止以及模式离合器脱开；内燃机输出动力，第一电机和前太阳轮被由内燃机驱动的前行星架带动，前行星架把动力传递给前太阳轮，与前太阳轮连接的第一电机发电；b4、0111模式：前锁止离合器脱开、中锁止离合器锁止、后锁止离合器锁止以及模式离合器接合；内燃机输出动力，第一电机和前太阳轮被由内燃机驱动的前行星架带动，前行星架把动力传递给前太阳轮，与前太阳轮连接的第一电机发电；b5、0011模式：前锁止离合器脱开、中锁止离合器脱开、后锁止离合器锁止以及模式离合器接合；内燃机输入动力，第一电机和前太阳轮被由内燃机驱动的前行星架带动，前行星架把动力传递给前太阳轮，与前太阳轮连接的第一电机发电；c、内燃机驱动模式：内燃机启动，第一电机不工作，内燃机提供动力驱动整车行驶，该模式分为低车速纯内燃机直驱和高车速纯内燃机直驱两种模式：c1、低车速纯内燃机直驱模式：前锁止离合器锁止、中锁止离合器脱开、后锁止离合器锁止以及模式离合器脱开；动力由内燃机输出到前行星架和前行星轮上，前行星轮带动前齿圈旋转，前齿圈带动后太阳轮旋转，后太阳轮带动后行星架和后行星轮旋转，后行星架将动力经过系统输出轴输出；c2、高车速纯内燃机直驱模式：前锁止离合器锁止、中锁止离合器脱开、后锁止离合器脱开以及模式离合器接合；动力由内燃机输入到前行星架和前行星轮上，前行星轮带动前齿圈旋转，前齿圈带动后太阳轮旋转，后太阳轮带动后行星架和后行星轮以后行星排的整体转速旋转，后行星架将动力经过系统输出轴输出；d、混合驱动模式：混合驱动模式中，内燃机工作，第二电机处于电动状态，通过后齿圈向后行星排输入动力，第一电机则根据需要选择处于发电或电动或不工作状态，该模式分为以下5种模式：d1、串联式混合动力模式：前锁止离合器脱开、中锁止离合器锁止、后锁止离合器脱开以及模式离合器脱开；动力由内燃机经过前行星架和前行星轮输入，传递给前太阳轮，前太阳轮带动第一电机发电；第二电机被逆变器驱动，向后齿圈输入动力，动力传递给后行星轮和后行星架，后行星架将动力经系统输出轴输出；d2、内燃机+第二电机输入并联且第二电机转速耦合混合动力模式：前锁止离合器锁止、中锁止离合器脱开、后锁止离合器脱开以及模式离合器脱开；动力由内燃机经过前行星架和前行星轮输入，前行星轮带动前齿圈旋转，前齿圈将动力传递到后太阳轮上，后太阳轮带动后行星轮和后行星架旋转；同时，逆变器驱动第二电机旋转，第二电机经过后齿圈向后行星排输入能量，后行星排将第二电机的动力与前齿圈经后太阳轮输入的动力转速耦合，由后行星架将动力经系统输出轴输出；d3、内燃机+第二电机输入并联且第二电机转矩耦合混合动力模式：前锁止离合器锁止、中锁止离合器脱开、后锁止离合器脱开以及模式离合器接合；动力由内燃机经过前行星架和前行星轮输入，前行星轮带动前齿圈旋转，前齿圈将动力传递到后太阳轮上，后太阳轮带动后行星轮和后行星架以后行星排的整体转速旋转；逆变器驱动第二电机旋转，第二电机经过后齿圈向后行星排输入能量，后行星排将第二电机的动力与前齿圈经后太阳轮输入的动力转矩耦合，由后行星架将动力经系统输出轴输出；d4、内燃机+第二电机+第一电机输入并联且第二电机转速耦合混合动力模式：前锁止离合器脱开、中锁止离合器脱开、后锁止离合器脱开以及模式离合器脱开；动力由内燃机经过前行星架和前行星轮输入，前行星轮带动前齿圈旋转，前齿圈将动力传递到后太阳轮上，后太阳轮带动后行星轮和后行星架旋转；逆变器驱动第一电机旋转，第一电机经过前太阳轮向前行星排输入能量，前行星排将第一电机的动力与前行星架输入的动力转速耦合；逆变器驱动第二电机旋转，第二电机经过后齿圈向后行星排输入能量，后行星排将第二电机的动力与前齿圈经后太阳轮输入的动力转速耦合，由后行星架将动力经系统输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘英泽，
申请(专利权)人：天津清源电动车辆有限责任公司，
类型：发明
国别省市：天津;12