汽车混合动力驱动系统及其档位操作方法技术方案

一种混合动力驱动系统及其档位操作方法，该系统包括内燃机、第一电机、第二电机、行星耦合机构、减速机构以及差速器，其中内燃机的输出轴连接于第一电机的输入轴，该第一电机的输出轴通过第一离合器连接于第二电机的输出轴，该第二电机的输出轴在其轴向方向的一个位置上连接于行星耦合机构的太阳轮和齿圈中的一者，并且该第二电机的输出轴在其轴向方向的另一个位置上通过第二离合器连接于设置有制动器的太阳轮和齿圈中的另一者。本发明专利技术能够通过调整行星耦合机构而形成汽车前进档的两个档级，从而根据汽车的不同行驶工况，灵活选择工作模式和对应档位，达到整车的低排放、低油耗和高动能等效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种汽车混合动力驱动系统，更具体地，涉及一种包括行星齿轮耦合 机构和减速机构的汽车混合动力驱动系统。此外，本专利技术还涉及一种汽车混合动力驱动系 统的档位操作方法。
技术介绍
目前，汽车在环境保护方面的要求日趋严格。纯电动汽车(EV)在技术上还不能满 足不同工况下对汽车动力性的需求，混合动力车(HEV)则以其动力性和环保性两方面的优 点获得了较快的发展。混合动力汽车具有两种不同的动力源，即电机和内燃机，该汽车的混合动力驱动 系统按动力传递路线分为串联式驱动系统、并联式驱动系统以及混联式驱动系统。所谓串 联式驱动系统，即内燃机驱动发电机发电，然后再利用发电机发出的电力来驱动电动机，进 而通过电动机的动力向车辆提供动力；所谓并联式驱动系统中，即内燃机和电动机共同驱 动汽车，发动机与电动机分属两套系统，可以分别独立地向汽车传动系提供扭矩，在不同的 路面上既可以共同驱动又可以单独驱动汽车。所述混联式驱动系统，即将内燃机的动力和 电动机的动力耦合后传递给汽车的传动系，混联式驱动系统的工作模式因为动力耦合技术 和电动机-发电机转换技术的发展而呈现出多样化趋势。电动机-发电机转换技术目前已经比较成熟，其主要原理是通过增加电路转换元 件使得电机既可以作为电动机使用，也可以转换为发电机使用，例如，对于直流电机而言， 直流电动机和永磁发电机的工作原理实质均是电磁感应原理，所不同的只是直流电动机通 过使得电动机转子通电而在磁场中受力旋转，而永磁发电机则通过外力驱动发电机转子旋 转以切割磁力线而产生电流，因此，在永磁发电机的基础上增加电路转换元件以及直流电 动机的电刷等配件，可以使得电机选择性地工作在发电机和电动机两种工作模式下，这在 电机领域称作电动机-发电机组，简称为电机。此外，混联式驱动系统的重要技术之一在于内燃机和电动机的动力耦合技术，例 如，C拟693516Y公开了一种汽车混合动力驱动系统，如图3所示，该驱动系统包括内燃机 100、电动机200以及作为动力耦合机构的行星齿轮机构，该行星齿轮机构包括齿圈400、安 装有行星齿轮的行星架500和太阳轮600，其中，电动机200通过齿轮300将动力传递给齿 圈400，内燃机100将动力传递给太阳轮600，然后将二者的动力通过行星架而耦合在一起 并传输给汽车的行驶系。公知地，汽车的内燃机或电动机的转速较高，由内燃机或电动机输出的转动传递 到汽车的驱动轮之前，必须经过减速机构减速增扭以驱动汽车，这在混合动力汽车上同样 如此。减速机构主要由减速齿轮系构成，其减速比在减速齿轮箱制造完成之后是固定不变 的。为适应不同工况下汽车减速增扭的需要，传统汽车驱动系统(即仅由内燃机驱动)安 装有变速箱以进行汽车的档位操作，但是，对于混合动力汽车而言，由于其动力机构(即内 燃机和电机)的布置形式以及动力耦合机构的限制，安装变速箱不但使得驱动系统结构过于复杂，而且在安装结构上也难以实现。因此，混合动力汽车的倒挡主要通过控制电动机的 正反转实现，而变速则主要通过调整电动机的转速来实现，这相当于一种无级变速，这种变 速方式实际是通过改变电动机的输出功率来改变电动机的输出转速。但是，混合动力汽车的这种变速方式并不能适应汽车不同工况下的需要，例如，对 于上述C拟693516Y公开了的混合动力驱动系统而言，当汽车处于爬坡(假设坡度是该汽车 满载下所能行驶的极限坡度)情形下时，需要使得内燃机100和电动机200耦合后的输出 功率达到最大，此时电动机200的输出转速应当在该情形下达到最大，但是该输出转速必 须经过减速机构减速以增加扭矩才能带动汽车爬坡(尤其是汽车满载而质量较大时)，为 适应此种工况减速机构的减速比必须设计得较大。但是，如果以该较大的减速比来作为该 混合动力驱动系统减速机构的减速比却不能适应该汽车其它工况的需要，例如，当该汽车 空载并行驶在平坦路面上时，此时要求汽车能够以比较高的速度行使，然而由于减速机构 的减速比已经设计得较大，此时即使电动机200和内燃机100耦合后的转速达到最大，但经 过减速机构较大的减速比的减速，汽车的行驶速度仍然不够理想。由上分析可知，传统的汽车混合动力驱动系统的变速方式并不能满足汽车不同工 况下的行驶需要，这在汽车混合动力驱动系统的设计上一直是一个比较难于解决的问题。
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汽车混合动力驱动系统，该混合动力驱动 系统不但能够适应汽车不同裆位的操作，而且能够使得汽车在不同工作模式下的前进档具 有可选择的两种减速比，以适应汽车在不同工况下的行驶需要。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种汽车混合动力驱动系统，该汽车混合动力 驱动系统包括内燃机、第一电机、第二电机、行星耦合机构、减速机构以及差速器，其中，所 述内燃机的输出轴连接于所述第一电机的输入轴，该第一电机的输出轴通过第一离合器连 接于所述第二电机的输出轴，该第二电机的输出轴在其轴向方向的一个位置上连接于所述 行星耦合机构的太阳轮和齿圈中的一者，并且该第二电机的输出轴在其轴向方向的另一个 位置上通过第二离合器连接于所述太阳轮和齿圈中的另一者，该太阳轮和齿圈中的另一者 上设置有制动器，所述行星耦合机构的行星架连接于所述减速机构的输入齿轮上，该减速 机构的输出齿轮连接于所述差速器壳体上。此外，本专利技术还提供一种上述汽车混合动力驱动系统的档位操作方法，其中，在所 述汽车前进状态下，通过操纵所述第二离合器分离并操纵所述制动器接合，以使得所述汽 车混合动力驱动系统处于第一前进档，或者通过操纵所述第二离合器接合并操纵所述制动 器分离，以使得所述汽车混合动力驱动系统处于第二前进档；在所述汽车倒车状态下，通过 操纵所述第一离合器分离并操纵所述第二离合器分离，同时操纵所述制动器接合，以使得 所述汽车混合动力驱动系统处于倒车档；在所述汽车暂时驻车状态下，通过操纵所述第一 离合器分离并操纵所述第二离合器分离，同时操纵所述制动器分离，以使得所述汽车混合 动力驱动系统处于空档；在所述汽车停车发电状态下，通过操纵所述第一离合器分离，并使 得所述内燃机运转以带动所述第一电机发电。通过本专利技术的上述混合动力驱动系统，由于能够通过调整行星耦合机构而使得该 行星耦合机构参与减速，并由此形成汽车前进档的两个档级，因此能够减小减速机构的减速比，以协调汽车不同工况下的行驶需要。例如，在汽车满载爬坡时，采用第一前进档的减 速比，从而使得第二电机和/或内燃机的输出转速经由行星耦合机构和减速机构的共同减 速而大幅降低，从而达到减速增扭的目的；当汽车在平坦路面行驶时，可以采用第二前进档 的减速比，以使得第二电机和/或内燃机转速仅由减速机构减速，从而使得汽车在减速后 仍能够以理想的速度行驶。同时，由于减小了减速机构的减速比，因此能够减小减速机构的 齿轮数量和尺寸，从而节减了成本。因此，本专利技术汽车混合动力驱动系统能够根据汽车的不 同行驶工况，灵活选择各种工作模式和各个对应档位。此外，本专利技术的具有可调整的两个前 进档级的汽车混合动力驱动系统能够使得整车低速扭矩增大、起步更块，而在高速下能够 更大地发挥出电机与发动机的最高效率点，提高了电能转换效率，减少了尾气排放与能量 损耗，最终达到整车的低排放、低油耗和高动能等效果。附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种汽车混合动力驱动系统，该汽车混合动力驱动系统包括内燃机（１）、第一电机（２）、第二电机（１３）、行星耦合机构、减速机构（Ｊ）以及差速器（２１），其中，所述内燃机（１）的输出轴（１４）连接于所述第一电机（２）的输入轴（１５），该第一电机（２）的输出轴（１６）通过第一离合器（３）连接于所述第二电机（１３）的输出轴（１７），该第二电机（１３）的输出轴（１７）在其轴向方向的一个位置上连接于所述行星耦合机构的太阳轮（８）和齿圈（６）中的一者，并且该第二电机（１３）的输出轴（１７）在其轴向方向的另一个位置上通过第二离合器（４）连接于所述太阳轮（８）和齿圈（６）中的另一者，该太阳轮（８）和齿圈（６）中的另一者上设置有制动器（５），所述行星耦合机构的行星架（７）连接于所述减速机构（Ｊ）的输入齿轮（２０）上，该减速机构（Ｊ）的输出齿轮（１１）连接于所述差速器（２１）的壳体上。

【技术特征摘要】
1.一种汽车混合动力驱动系统，该汽车混合动力驱动系统包括内燃机(1)、第一电机 O)、第二电机(13)、行星耦合机构、减速机构(J)以及差速器(21)，其中，所述内燃机⑴ 的输出轴(14)连接于所述第一电机(2)的输入轴(15)，该第一电机⑵的输出轴(16)通过 第一离合器⑶连接于所述第二电机(13)的输出轴(17)，该第二电机(13)的输出轴(17) 在其轴向方向的一个位置上连接于所述行星耦合机构的太阳轮(8)和齿圈(6)中的一者， 并且该第二电机(1 的输出轴(17)在其轴向方向的另一个位置上通过第二离合器(4)连 接于所述太阳轮(8)和齿圈(6)中的另一者，该太阳轮(8)和齿圈(6)中的另一者上设置 有制动器(5)，所述行星耦合机构的行星架(7)连接于所述减速机构(J)的输入齿轮00) 上，该减速机构(J)的输出齿轮(11)连接于所述差速器的壳体上。2.根据权利要求1所述的汽车混合动力驱动系统，其中，所述制动器( 设置在所述太 阳轮⑶和齿圈(6)中的另一者的外周面上。3.根据权利要求1所述的汽车混合动力驱动系统，其中，所述第一离合器(3)、所述第 二离合器以及所述制动器( 分别通过各自的液压操纵机构操纵。4.根据上述权利要求中任一项所述的汽车混合动力驱动系统，其中，所述内燃机(1) 的输出轴(14)、所述第一电机(2)的输入轴(15)和输出轴(16)、所述行星耦合机构的中心 线以及所述第二电机的输出轴(17)处于同一轴线上。5.根据权利要求4所述的汽车混合动力驱动系统，其中，所述内燃机(1)和所述第一 电机(2)位于所述行星耦合机构的一侧，所述第二电机(13)位于所述行星耦合机构的另一 侧，并且所述行星架(7)通过中空的连接轴连接到所述减速机构(J)的输入齿轮OO)上， 所述第二电机(13)的输...

【专利技术属性】
技术研发人员：任毅，杨胜麟，李军，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]