一种混合动力汽车的动力耦合系统技术方案

本实用新型专利技术提出了一种混合动力汽车的动力耦合系统，属于汽车动力系统领域。该系统包括发动机、动力耦合模块、储能飞轮、飞轮制动器、变速/减速机构。其中，动力耦合模块包括控制电机、单排行星齿轮机构、减速齿轮Z1及减速齿轮Z2。未装配飞轮的发动机的曲轴输出端直接与单排行星齿轮机构的行星架连接；行星架与变速/减速机构传动连接从而输出动力；控制电机与太阳轮连接；储能飞轮通过减速齿轮Z1及减速齿轮Z2与齿圈传动连接。本实用新型专利技术能够实现制动能量高效回收利用，并有效过滤负载波动以稳定发动机瞬时转速，具有瞬时高功率补偿、节能减排的能力。减排的能力。减排的能力。

【技术实现步骤摘要】
一种混合动力汽车的动力耦合系统


[0001]本技术涉及一种混合动力汽车的动力耦合系统，属于汽车动力系统领域。

技术介绍

[0002]为实现“双碳”目标，降低交通运输业碳排放是重要一环。作为汽车向纯电动化转型的过渡产品，混合动力汽车融合了先进内燃机技术和电力驱动方式，其可以利用电机调节发动机运行工况以降低油耗和排放，同时也可以回收制动过程中的车辆动能以提高整车的能量利用率，具有续航里程长、清洁低污染等综合优势，被认为是目前最具实际开发意义和产业化前景的绿色环保车辆。
[0003]现有油电混合动力汽车普遍采用电池作为储能元件，车辆运行过程中频繁的能量转化会造成能量损耗，从而导致能量效率降低；此外，油电混合动力汽车在高功率再生制动时会对电池产生冲击而降低其使用寿命，因此，仅采用电池作为储能元件限制了油电混合动力汽车的动能回收能力。与电化学储能领域的动力电池相比，飞轮储能技术属于物理储能，具有功率密度高、使用寿命长、维护成本低和高效无污染等优点，将飞轮储能技术引入混合动力系统，充分发挥飞轮良好的负荷响应能力和高功率充放能特性，既能实现车辆动力性的瞬时提升，又能实现制动能高效回收，同时还可以降低电池所受冲击，从而改善现有油电混合动力汽车存在的不足。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提出一种新型动力耦合系统，实现车辆动能回收再利用，提高车辆动力性和经济性，降低制造难度和制造成本。
[0005]为达到上述目的，本技术采用的技术方案是：一种混合动力汽车的动力耦合系统，该系统包括发动机、动力耦合模块、储能飞轮、飞轮制动器、变速/减速机构。其中，动力耦合模块包括控制电机、单排行星齿轮机构、减速齿轮Z1及减速齿轮Z2。未装配飞轮的发动机通过输出轴直接与单排行星齿轮机构的行星架连接；行星架与变速/减速机构传动连接从而输出动力；控制电机与太阳轮连接；储能飞轮通过减速齿轮Z1及减速齿轮Z2与齿圈传动连接。
[0006]本技术的优点在于：采用集成系统，控制电机与单排行星齿轮机构组成的动力耦合模块取代了普通无级变速器，响应速度更快，通过改变控制电机的转速和转矩可调节储能飞轮储存/释放能量；储能飞轮的能量无需经过转化，通过行星齿轮机构与控制电机协调控制可直接以机械能形式输入/输出，提高了系统能量效率；储能飞轮与发动机可通过单排行星齿轮机构进行动力耦合，提高车辆的加速性和爬坡性能；负载突变时，可通过控制电机调节储能飞轮充/放能来过滤负载波动，以稳定发动机工况，达到节能减排的效果。
附图说明
[0007]图1为混合动力汽车的动力耦合系统示意图。
[0008]图中标记的含义为： 1—发动机；2—动力耦合模块；3—单排行星齿轮机构；4—行星架；5—齿圈；6—减速齿轮Z1；7—储能飞轮；8—飞轮制动器；9—车轮；10—差速器；11—变速/减速机构；12—减速齿轮Z2；13—行星轮；14—太阳轮；15—控制电机；16—输出轴。
具体实施方式
[0009]下面将结合附图对本技术的技术方案作进一步详细说明。
[0010]如图1所示，一种混合动力汽车的动力耦合系统，该系统包括发动机1、动力耦合模块2、储能飞轮7、飞轮制动器8、变速/减速机构11。其中，所述动力耦合模块2包括控制电机15、单排行星齿轮机构3、减速齿轮Z16及减速齿轮Z212。所述未装配飞轮的发动机1通过输出轴16直接与所述单排行星齿轮机构3的行星架4连接；所述行星架4与变速/减速机构11传动连接从而输出动力；所述控制电机15与所述单排行星齿轮机构3的太阳轮14连接；所述储能飞轮7通过减速齿轮Z16及减速齿轮Z212与所述单排行星齿轮机构3的齿圈5传动连接。
[0011]车辆实际运行过程中，该系统工作状态可划分为如下几种模式：
[0012]起动模式：车辆冷起动时，所述行星轮13锁止，此时所述太阳轮14、行星架4及齿圈5相对静止，以相同方向和速度旋转，所述控制电机15输出正转矩，动力经由所述太阳轮14、行星轮13、行星架4、输出轴16传递至所述发动机1，转速逐渐升高至所述发动机1的起动转速从而将其起动；同时所述控制电机15的动力经由所述齿圈5、减速齿轮Z16及减速齿轮Z212传递至所述储能飞轮7，使其具有初始旋转动能，此时所述储能飞轮7起到与原机飞轮相同的稳定发动机转速的功用；所述发动机1正常起动后，所述行星轮13解锁，所述单排行星齿轮机构3各部件进入差动运行状态，为保证发动机1稳定运行，所述控制电机15转速逐渐降低，输出转矩增大，所述储能飞轮7转速升高，待所述发动机1转速稳定后，所述控制电机15和储能飞轮7的转速不再变化，所述发动机1进入怠速状态。
[0013]定速巡航模式：车辆匀速行驶时，所述控制电机15停止工作，随速空转，所述储能飞轮7无能量输入/输出，匀速旋转，所述控制电机15及储能飞轮7皆不参与动力输出，车辆由所述发动机1单独驱动，此时所述发动机1工作在高效低排放区域。
[0014]动力耦合模式1：车辆加速超车或爬坡时，所述控制电机15输出正转矩，转速逐渐升高，在其控制下所述储能飞轮7转速降低释放能量，所述储能飞轮7储存的动能经由所述减速齿轮Z16及减速齿轮 Z212、齿圈5、行星轮13、行星架4与所述发动机1输出动力耦合后，经所述输出轴16、车辆变速/减速机构11最终传输至车轮9，共同驱动车辆前进，提升车辆加速及爬坡性能。车辆加速或爬坡过程结束，所述控制电机15转速逐渐降低，储能飞轮7转速升高，车速恢复至超车或爬坡前的速度后，所述控制电机 15和储能飞轮7转速不再变化。
[0015]动能回收模式：车辆缓速下坡或制动减速时，所述太阳轮14和齿圈5作为输入部件，所述行星架4作为输出部件，所述控制电机15输出制动转矩，转速逐渐降低，工作在发电机状态，所述储能飞轮7 转速升高，储存的能量增加。车身动能一部分经由所述输出轴16、行星架4、行星轮13、太阳轮14分流至所述控制电机15，此部分车身动能由所述控制电机15转化为电能储存入车载电池；一分经由所述输出轴16、行星架4、行星轮13、齿圈5、减速齿轮Z16及减速齿轮Z212分流至所述储能飞轮7，所述储能飞轮7将此部分车身动能直接以机械能形式储存起来，从而使转速增加，车速降低。为保证系统安全，所述储能飞轮7转速达到最高设定值时，车身动能回收阶段结束，所述储能飞轮7转速不再升高，所述控制电机15停止工
作，随速空转。
[0016]动力耦合模式2：负载突然增加时，所述输出轴16上的阻力矩突然增大，此时所述控制电机15 输出正转矩，转速逐渐升高，所述储能飞轮7同样输出正转矩，转速降低以释放能量，二者动力在所述单排行星齿轮机构3耦合后传输至所述输出轴16，为车辆提供额外动力，保证所述发动机1输出平稳，降低燃油消耗及排放；负载突然减小时，为保证所述发动机1转速稳定，所述控制电机15输出制动转矩，转速逐渐降低，所述发动机1的瞬时溢出动力经由所述行星架4、行星轮13、齿圈5、减速齿轮Z16及减速齿轮Z212储存入所述储能飞轮7，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混合动力汽车的动力耦合系统，其特征在于：该混合动力汽车的动力耦合系统包括发动机、动力耦合模块、储能飞轮、飞轮制动器、变速/减速机构，所述动力耦合模块包括控制电机、单排行星齿轮机构、减速齿轮Z1及减速齿轮Z2；未装配飞轮的发动机通过输出轴直接与所述单排行星齿轮机构的行星架连接；所述行星架与变速/...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨彬彬，房玉莹，张志发，张铁柱，赵博，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：新型
国别省市：