混合動力系統(tǒng)和具有該系統(tǒng)的混合動力車輛的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種混合動力系統(tǒng)。特別是涉及一種混合動力系統(tǒng)和具有該系統(tǒng) 的混合動力車輛。
【背景技術(shù)】
[0002] 面對能源短缺和環(huán)境污染日益嚴重的現(xiàn)狀，混合動力汽車是目前最有效的節(jié)能汽 車方案，其動力系統(tǒng)有串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)三種形式。串聯(lián)能實現(xiàn)內(nèi)燃機的最優(yōu)控制，但是全 部能量都會經(jīng)過二次轉(zhuǎn)換，損失較大；并聯(lián)能實現(xiàn)較好的傳動效率，但是內(nèi)燃機與輸出軸機 械連接，不能保證內(nèi)燃機始終處于較優(yōu)的工作區(qū)域內(nèi)；混聯(lián)能結(jié)合串聯(lián)和并聯(lián)的優(yōu)點，規(guī)避 二者的缺點，是三者中最為優(yōu)化的構(gòu)型方案。
[0003] 當前混聯(lián)式混合動力汽車主要采用行星機構(gòu)作為功率分流裝置，典型的結(jié)構(gòu)形式 包括豐田的THS系統(tǒng)和通用的AHS系統(tǒng)。其中豐田的THS系統(tǒng)采用單行星排結(jié)構(gòu)，屬于單 模功率分流裝置，只能實現(xiàn)輸入式功率分流一種模式，在高速區(qū)的傳動效率較低。通用公司 的AHS系統(tǒng)采用雙排或三排行星排來實現(xiàn)功率分流，可以實現(xiàn)輸入式功率分流和復合式功 率分流兩種模式，兩種模式相互彌補，使得AHS的傳動效率在整個車速區(qū)域內(nèi)都能維持較 高的水平，但AHS系統(tǒng)內(nèi)往往需要多個離合器的控制來實現(xiàn)模式切換，使得整個系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu)十分復雜，控制難度較大。
[0004] "行星式混聯(lián)動力系統(tǒng)及使用該動力系統(tǒng)的車輛"（申請公布CN104175860A，申請 公布日20141203)和"行星式雙模油電混聯(lián)混合動力系統(tǒng)"（申請公布號CN103448529A，申 請公布日20131218)都提出了雙行星排的混合動力系統(tǒng)，但是這兩種系統(tǒng)以盡量減少機電 的二次轉(zhuǎn)換、減少能量的浪費為由都極力的避免串聯(lián)式工況的發(fā)生，并且這兩種。但是在城 市中行駛的機動車輛，由于堵車情況較為嚴重車輛走走停停，有時候車速很難達到輸出功 率分流所需要的水平，車上的動力電源無法及時的補充電量。所以串聯(lián)式工況對于混合動 力車輛還是很有必要的，但上述兩種混合動力系統(tǒng)都無法實現(xiàn)串聯(lián)式工況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種可以實現(xiàn)包括串聯(lián)式工況在內(nèi)的多 種混合動力工況，能夠提高對于不同行駛條件和要求適應(yīng)能力的混合動力系統(tǒng)和具有該系 統(tǒng)的混合動力車輛。
[0006] 本實用新型所采用的技術(shù)方案是：一種混合動力系統(tǒng)，包括內(nèi)燃機，包括有前太陽 輪、前行星架和前齒圈的前行星排，包括有后太陽輪、后行星架和后齒圈的后行星排，所述 前行星排的前齒圈連接第一電機，所述后行星排的后齒圈連接第二電機，所述內(nèi)燃機的輸 出端與所述前行星排的前太陽輪連接，所述前行星排的前行星架與所述后行星排的后行星 架連接，所述的前齒圈連接有對所述前齒圈進行鎖止或釋放的前鎖止離合器，所述前行星 架連接有對所述前行星架鎖止或釋放的中鎖止離合器，所述后行星排的所述后太陽輪與系 統(tǒng)輸出軸連接，所述的后齒圈連接有對所述后齒圈進行鎖止或釋放的后鎖止離合器，所述 后齒圈與所述后行星架之間設(shè)有模式離合器。
[0007] -種具有混合動力系統(tǒng)的混合動力車輛，包括內(nèi)燃機，包括有前太陽輪、前行星架 和前齒圈的前行星排，包括有后太陽輪、后行星架和后齒圈的后行星排，所述前行星排的前 齒圈連接第一電機，所述后行星排的后齒圈連接第二電機，所述內(nèi)燃機的輸出端與所述前 行星排的前太陽輪連接，所述前行星排的前行星架與所述后行星排的后行星架連接，所述 的前齒圈連接有對所述前齒圈進行鎖止或釋放的前鎖止離合器，所述前行星架連接有對所 述前行星架鎖止或釋放的中鎖止離合器，所述后行星排的所述后太陽輪與系統(tǒng)輸出軸連 接，系統(tǒng)輸出軸連接混合動力車輛的驅(qū)動橋，所述的后齒圈連接有對所述后齒圈進行鎖止 或釋放的后鎖止離合器，所述后齒圈與所述后行星架之間設(shè)有模式離合器。
[0008] 本實用新型的混合動力系統(tǒng)和具有該系統(tǒng)的混合動力車輛，利用中鎖止離合器中 斷前行星排與后行星排之間的動力聯(lián)系，不但可以形成串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)，以提高發(fā)動 機在車輛低車速時的運行效率，否則，現(xiàn)有技術(shù)中為了應(yīng)對長時間處于低車速前進的狀態(tài)， 就需要增大電池的容量，提高車輛的制造成本。本實施例還可以利用中鎖止離合器切斷前 行星排與后行星排之間的動力聯(lián)系，使得車輛可以根據(jù)需要處于純電動或純充電狀態(tài)，提 高了車輛對于不同工況的適應(yīng)能力，減少了內(nèi)燃機的運行時間，提高了車輛乘坐的舒適度。
【附圖說明】
[0009] 圖1是本實用新型混合動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010] 圖2是實施例1處于低車速純電動模式的運行示意圖；
[0011] 圖3是實施例1處于高車速純電動模式的運行示意圖；
[0012] 圖4是實施例1處于高車速純電動的劣選模式的運行示意圖；
[0013] 圖5是實施例1處于純充電模式的0100模式的運行示意圖；
[0014] 圖6是實施例1處于純充電模式的0101模式的運行示意圖；
[0015] 圖7是實施例1處于純充電模式的0110模式的運行示意圖；
[0016] 圖8是實施例1處于純充電模式的0111模式的運行示意圖；
[0017] 圖9是實施例1處于純充電模式的0011模式的運行示意圖；
[0018] 圖10是實施例1處于低車速純內(nèi)燃機直驅(qū)模式的運行示意圖；
[0019] 圖11是實施例1處于高車速純內(nèi)燃機直驅(qū)模式的運行示意圖；
[0020] 圖12是實施例1處于串聯(lián)式混合動力模式的運行示意圖；
[0021] 圖13是實施例1處于內(nèi)燃機+第二電機輸入并聯(lián)且第二電機轉(zhuǎn)速耦合混合動力 模式的運行示意圖；
[0022] 圖14是實施例1處于內(nèi)燃機+第二電機輸入并聯(lián)且第二電機轉(zhuǎn)矩耦合混合動力 模式的運行示意圖；
[0023] 圖15是實施例1處于內(nèi)燃機+第二電機+第一電機輸入并聯(lián)且第二電機轉(zhuǎn)速親 合混合動力模式的運行示意圖；
[0024] 圖16是實施例1處于內(nèi)燃機+第二電機+第一電機輸入并聯(lián)且第二電機轉(zhuǎn)矩親 合混合動力模式的運行示意圖；
[0025] 圖17是實施例1處于第一電機充電+內(nèi)燃機低車速驅(qū)動模式的運行示意圖；
[0026] 圖18是實施例1處于第一電機充電+內(nèi)燃機高車速驅(qū)動模式的運行示意圖；
[0027] 圖19是實施例1處于第二電機充電+內(nèi)燃機高車速驅(qū)動模式的運行示意圖；
[0028] 圖20是實施例1處于第二電機充電+內(nèi)燃機高車速驅(qū)動模式的運行示意圖；
[0029] 圖21是實施例1處于高車速制動能量回收模式的運行示意圖；
[0030] 圖22是實施例1處于低車速制動能量回收模式的運行示意圖；
[0031] 圖23是實施例1處于第一電機電動+內(nèi)燃機低車速驅(qū)動模式的運行示意圖；
[0032] 圖24是實施例1處于第一電機電動+內(nèi)燃機高車速模式的運行示意圖；
[0033] 圖25是實施例1處于備用駐車充電模式的運行示意圖；
[0034] 圖26是本實用新型的混合動力車輛中混合動力系統(tǒng)與混合動力車輛連接的結(jié)構(gòu) 示意圖。
[0035] 圖中
[0036] 1 :內(nèi)燃機 2 :第一電機
[0037] 3 :前鎖止離合器 4 :逆變器
[0038] 5:動力電源 6:前齒圈
[0039] 7 :后齒圈 8 :后鎖止離合器
[0040] 9:模式離合器 10:第二電機
[0041] 11 :系統(tǒng)輸出軸 12 :后太陽輪
[0042] 13 :后行星架 14 :前行星架
[0043] 15:前太陽輪 16:中鎖止離合器
[0044] 17 :驅(qū)動橋
【具體實施方式】
[0045] 下面結(jié)合實施例和附圖對本實用新型的混合動力系統(tǒng)和具有該系統(tǒng)的混合動力 車輛做出詳細說明。在此需要說明的是，本部分中所列出的單獨出現(xiàn)的"連接"，應(yīng)該理解成 機械連接，且該機械連接過程并不包括各種離合器。
[0046] 如圖1所示，本實用新型的混合動力系統(tǒng)，包括內(nèi)燃機1，由前太陽輪15、前行星架 14和前齒圈6構(gòu)成的前行星排，由后太陽輪12、后行星架13和后齒圈7構(gòu)成的后行星排， 前行星排的前齒圈6連接第一電機2,后行星排的后齒圈7連接第二電機10,第一電機、第 二電機分別與逆變器4電連接，逆變器與動力電源5電連接。所述內(nèi)燃機1的輸出端與前 行星排的前太陽輪15連接，所述前行星排的前行星架14與后行星排的后行星架13連接， 所述的前齒圈6連接有對前齒圈6進行鎖止或釋放的前鎖止離合器3,前齒圈能夠在前鎖止 離合器3的作用下鎖止在行星變速器殼體上或者被釋放而自由轉(zhuǎn)動。前行星架14連接有 對前行星架14鎖止或釋放的中鎖止離合器16,前行星架能夠在中鎖止離合器16的作用下 鎖止在行星變速器殼體上或者被釋放而自由轉(zhuǎn)動。所述后行星排的后太陽輪12與系統(tǒng)輸 出軸11連接，所述的后齒圈7連接有對后齒圈7進行鎖止或釋放的后鎖止離合器8,所述 后齒圈7與后行星架13之間設(shè)有模式離合器9。該模式離合器9用于在結(jié)合時使后行星 架13與后齒圈7連接在一起，進而使后行星排作為一個整體轉(zhuǎn)動，并且在分離時能夠使后 齒圈7、后行星架13以及后太陽輪12相對自由轉(zhuǎn)動。
[0047] 本混合動力系統(tǒng)的工作模式如表1所不。為了節(jié)約表內(nèi)的空間，表1中第一電機 用Ml表不，第二電機用M2表不：
[0048]
[0050] 下面結(jié)合表1和圖2-25,說明本實用新型混合動力系統(tǒng)驅(qū)動模式。其中，在圖中， 用箭頭表示能量的流動方向。表1中，左側(cè)4列內(nèi)的1表示前、中、后鎖止離合器鎖止或模 式離合器接合，〇表示前、中、后鎖止離合器或模式離合器脫開。即
[0051] 前鎖止離合器鎖止的時候，第一電機的轉(zhuǎn)子和前齒圈被鎖住，不能發(fā)生旋轉(zhuǎn)。如果 前行星架或前太陽輪發(fā)生轉(zhuǎn)動，將會帶動前行星架上的前行星輪在前齒圈內(nèi)公轉(zhuǎn)+自轉(zhuǎn)， 動力在前行星架或前太陽輪之間傳遞而不與第一電機發(fā)生關(guān)聯(lián)，此時前行星排將會變成一 個單級減速器。如果前鎖止離合器脫開時，前齒圈和第一電機的轉(zhuǎn)子將會轉(zhuǎn)動，前行星排處 于行星齒輪變速狀態(tài)，第一電機與前行星排之間可能發(fā)生動力傳遞。
[0052] 中鎖止離合器鎖止的時候，前行星排的前行星架和后行星排的后行星架將被鎖 住，不能發(fā)生轉(zhuǎn)動，前行星排與后行星排之間不會發(fā)生動力傳遞，前行星排和后行星排可以 獨立的依照各自的需要選擇運行或不運行。如果前行星排或后行星排運行，將會發(fā)揮單級 變速器的作用。當中鎖止離合器脫開的時候，動力可由前行星排的前行星架傳遞至后行星 排的后行星架。
[0053] 后鎖止離合器鎖止的時候，后齒圈和第二電機的轉(zhuǎn)子將被鎖住，不能發(fā)生轉(zhuǎn)動。因 為后齒圈不能轉(zhuǎn)動，所以此時后行星排也會變