基于行星齿轮机构的混合动力电动汽车驱动系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于行星齿轮机构的混合动力电动汽车驱动系统，它包括：内燃机、主电机、发电机、第一离合器、第二离合器、制动器、控制单元ECU、驱动桥、半轴、车轮、电机控制器、动力电池、逆变器、行星机构。所述驱动桥通过两个半轴与所述车轮相连；所述行星机构包括太阳轮、行星架、齿圈和行星齿轮；太阳轮与主电机转子轴相连，行星架作为输出端与所述驱动桥相连；所述制动器与齿圈相连；所述发电机一端与所述内燃机连接，另一端与所述电机控制器连接；所述控制单元ECU与所述电机控制器连接，所述电机控制器分别与所述主电机和发电机连接。本发明专利技术通过行星齿轮机构、多片离合器配合使用，可适时切换多种驱动模式，增加行驶里程。

Hybrid electric vehicle driving system based on planetary gear mechanism

The invention relates to a drive system of hybrid electric vehicle based on planetary gear mechanism comprises a main motor, generator, internal combustion engine, a first clutch, clutch, brake, second control unit ECU, drive axle, axle, wheel, motor controller, power battery, inverter, planetary mechanism. Connected by 2.5 shaft and the wheel of the drive axle; the planetary mechanism includes a sun gear, planetary gear, ring gear and planetary gear; the sun wheel and the main rotor shaft, planetary gear as the output end connected with the drive axle; the brake is connected with the gear ring; the generator is connected to one end of with the engine, the other end is connected with the motor controller; the control unit ECU is connected with the motor controller, the motor controller is respectively connected with the main motor and generator. By using the planetary gear mechanism and the multi plate clutch, the invention can switch a plurality of driving modes in time and increase the mileage.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及混合动力电动汽车驱动传动领域，特别是一种基于行星齿轮机构的混合动力电动汽车驱动系统。
技术介绍
随着全球能源短缺以及环境污染的日益加重，研究节能环保的新能源汽车成为当前的热点。电动汽车具有零排放、能源利用率高、结构简单、噪声小和原料来源广的优点，是未来汽车工业发展的方向之一。但是传统汽车的发展却受到电池技术的制约，由于国内充电桩网络无法大面积的覆盖，电池不能及时充电，限制了电动汽车的续驶里程，另外，电池在快速启动、上坡、加速时经常处于深放电状态，在回收制动时，快速回收制动能量，因此电池的寿命受到严重损害。混合动力汽车兼顾了内燃机和纯电动汽车的优点，具有低油耗、低排放、长行驶里程的优点，是当前切实可行的方案。而行星齿轮机构因其结构紧凑、传动比大和承载能力强等优点而被越来越多地应用于混合动力汽车中。世界上各个汽车公司相竞推出了混合动力汽车，其中日本丰田公司推出的“Prius”以及美国通用公司推出的雪佛兰沃蓝达（Volt）增程式电动轿车均采用了行星齿轮机构混合动力系统；丰田公司的丰田混合系统（THS）采用了具有两个自由度的行星齿轮机构的功率分流器，通过对控制系统的优化，使发动机工作在最优工作区域。但是传统的混合动力汽车不允许内燃机或者电动机单独驱动车辆，汽车驱动系统结构复杂、部件较多，导致对内燃机和电机控制困难，且驱动模式相对较少。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于行星齿轮机构的一种混合动力电动汽车驱动系统。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于行星齿轮机构的混合动力电动汽车驱动系统，包括内燃机、发电机、控制单元ECU、电机控制器、主电机、逆变器、动力电池、驱动模块、驱动桥、半轴和车轮，所述内燃机与发电机相连，为发电机提供动力发电，控制单元ECU与电机控制器相连，对整车进行电子控制，电机控制器分别与主电机和发电机连接，控制其工作，动力电池通过逆变器与电机控制器相连，将发电机的三相电转化为交流电为电池充电；发电机的转子轴和主电机的转子轴均与驱动模块相连，为其提供动力，驱动模块的动力经行星架输出给驱动桥，驱动桥经两个半轴与车轮相连，为车轮提供驱动力。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：1）本专利技术一种基于行星齿轮机构的混合动力电动汽车驱动系统通过行星齿轮机构、多片离合器配合使用，弥补目前混合动力汽车存在的不足，提高混合动力汽车的动力性和燃油经济性，简化驱动系统的结构，且可适时切换多种驱动模式，增加行驶里程；2）本专利技术的纯电动模式有两种传动比，可实现速度比为1的动力传递也可实现减速增扭动力传递，内燃机与电机共同驱动模式时可实现调速功能。附图说明图1为本专利技术基于行星齿轮机构的一种混合动力电动汽车驱动系统的结构示意图。图2为本专利技术驱动系统核心驱动模块结构示意图。图3为本领域行星齿轮机构的结构示意图。图4（a）为第一离合器断开、第二离合器接通、制动器断开，纯电动模式功率流图。图4（b）为第一离合器断开、第二离合器断开、制动器接通，纯电动模式功率流图。图4（c）为第一离合器接通、第二离合器断开、制动器断开，功率流图。图4（d）为第一离合器接通、第二离合器接通、制动器断开，功率流图。图4（e）为第一离合器接通、第二离合器接通、制动器接通，功率流图。图4（f）为第一离合器断开、第二离合器接通、制动器断开，倒挡功率流图。图4（g）为第一离合器断开、第二离合器断开、制动器接通，倒挡功率流图。图4（h）为第一离合器断开、第二离合器接通、制动器断开，再生制动模式功率流图。图4（i）为第一离合器断开、第二离合器断开、制动器接通，再生制动模式功率流图。图中编号所代表的的含义为：1-发电机转子轴、2-第一离合器、3-齿圈、4-行星齿轮、5-行星架、6-太阳轮、7-制动器、8-第二离合器、9-主电机转子轴。具体实施方式本专利技术的一种基于行星齿轮机构的混合动力电动汽车驱动系统，包括内燃机、发电机、控制单元ECU、电机控制器、主电机、逆变器、动力电池、驱动模块、驱动桥、半轴和车轮，所述内燃机与发电机相连，为发电机提供动力发电，控制单元ECU与电机控制器相连，对整车进行电子控制，电机控制器分别与主电机和发电机连接，控制其工作，动力电池通过逆变器与电机控制器相连，将发电机的三相电转化为交流电为电池充电；发电机的转子轴1和主电机的转子轴9均与驱动模块相连，为其提供动力，驱动模块的动力经行星架5输出给驱动桥，驱动桥经两个半轴与车轮相连，为车轮提供驱动力。所述驱动模块包括发电机的转子轴1、第一离合器2、制动器7、第二离合器8、行星机构和主电机的转子轴9；所述行星机构包括齿圈3、行星齿轮4、行星架5和太阳轮6；所述第一离合器2的一端与发电机的转子轴1相连，另一端与所述行星机构的齿圈3相连，第二离合器8一端与主电机的转子轴9相连，另一端与所述行星机构的齿圈3相连，第一离合器2和第二离合器8均能够锁定所述行星齿轮机构，所述制动器7作为制动原件与行星机构的齿圈3相连，来控制行星机构的运动；所述主电机转子轴9与行星机构太阳轮6相连，行星架5作为输出端与驱动桥相连，将动力传递给车轮。所述行星齿轮4共有三个，分别为第一行星齿轮4-1，第二行星齿轮4-2和第三行星齿轮4-3。所述制动器7采用液压多片式制动器，所述第一离合器2和第二离合器8均采用湿式多片式离合器。且所述离合器能够锁定所述行星齿轮机构，即当所述离合器处于分离状态时，所述行星架5和齿圈3分离，当所述离合器处于结合状态时，所述行星架5和齿圈3结合。所述行星齿轮机构为单排行星轮机构，所述主电机为单电机结构。本专利技术驱动系统通过行星机构、离合器和制动器的配合使用可以实现纯电机驱动及电机、发动机耦合驱动模式。可令太阳轮齿数为z1，半径为r1，转速为n1，齿圈齿数为z2，半径为r2，转速为n2，行星架的转速为n3。设α=z2/z1=r2/r1，单排行星齿轮运动的规律为n1+αn2-(1+α)n3=0，通过控制离合器、制动器的接通及断开，所述的一种基于行星齿轮机构的混合动力电动汽车驱动系统的驱动模式有如下几种：（一）、当所述第一离合器2断开、所述第二离合器8接通、所述制动器7断开时，所述主电机的转子轴9与所述行星机构齿圈3刚性连接，动力经所述行星架5按1:1输出给所述驱动桥；其功率流具体如图4（a）所示。（二）、当所述第一离合器2断开、所述第二离合器8断开、所述制动器7接通时，所述行星机构的齿圈3被制动，动力经所述行星架5输出，为减速传动，传动比为1+α；其功率流具体如图4（b）所示。（三）、当所述第一离合器2接通、所述第二离合器8断开、所述制动器7断开时，所述主电机与所述发动机动力耦合后经所述行星架5输出给所述驱动桥，根据所述行星机构齿圈3、太阳轮6的参数不同可以实现调速功能；其功率流具体如图4（c）所示。（四）、当所述第一离合器2接通、所述第二离合器8接通、所述制动器7断开时，所述主电机与所述内燃机共同驱动车轮，且动力经所述行星架5输出给所述驱动桥；其功率流具体如图4（d）所示。（五）、当所述主电机转子轴9空转，所述第一离合器2接通、所述第二离合器8接通、所述制动器7断开时，所述行星机构的太阳轮6与齿圈3刚性连接，动力经所述行星架5输出给所述驱动桥，实现纯发动机驱动模式；其功率流具体如图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于行星齿轮机构的混合动力电动汽车驱动系统，其特征在于，包括内燃机、发电机、控制单元ECU、电机控制器、主电机、逆变器、动力电池、驱动模块、驱动桥、半轴和车轮，所述内燃机与发电机相连，为发电机提供动力发电，控制单元ECU与电机控制器相连，对整车进行电子控制，电机控制器分别与主电机和发电机连接，控制其工作，动力电池通过逆变器与电机控制器相连，将发电机的三相电转化为交流电为电池充电；发电机的转子轴（1）和主电机的转子轴（9）均与驱动模块相连，为其提供动力，驱动模块的动力经行星架（5）输出给驱动桥，驱动桥经两个半轴与车轮相连，为车轮提供驱动力。

【技术特征摘要】
1.一种基于行星齿轮机构的混合动力电动汽车驱动系统，其特征在于，包括内燃机、发电机、控制单元ECU、电机控制器、主电机、逆变器、动力电池、驱动模块、驱动桥、半轴和车轮，所述内燃机与发电机相连，为发电机提供动力发电，控制单元ECU与电机控制器相连，对整车进行电子控制，电机控制器分别与主电机和发电机连接，控制其工作，动力电池通过逆变器与电机控制器相连，将发电机的三相电转化为交流电为电池充电；发电机的转子轴（1）和主电机的转子轴（9）均与驱动模块相连，为其提供动力，驱动模块的动力经行星架（5）输出给驱动桥，驱动桥经两个半轴与车轮相连，为车轮提供驱动力。2.根据权利要求1所述的基于行星齿轮机构的混合动力电动汽车驱动系统，其特征在于，驱动模块包括发电机的转子轴（1）、第一离合器（2）、制动器（7）、第二离合器（8）、行星机构和主电机的转子轴（9）；所述行星机构包括齿圈(3)、行星齿轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：周炜，张艳红，方斌，孙美玲，王艳，曹浩，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32