單模復(fù)合功率分流式混合動(dòng)力系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種混合動(dòng)力車輛的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，特別涉及一種單模復(fù)合功率分流式混合動(dòng)力系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前混聯(lián)式混合動(dòng)力車輛典型的結(jié)構(gòu)形式主要有豐田混合動(dòng)力系統(tǒng)(THS)、通用的高級(jí)混合動(dòng)力系統(tǒng)(AHS)和吉利的四軸行星排(FSPG)混合動(dòng)力系統(tǒng)。其中豐田混合動(dòng)力系統(tǒng)(THS)只能實(shí)現(xiàn)輸入式功率分流一種模式，驅(qū)動(dòng)電機(jī)直接連接到輸出件齒圈，對(duì)其性能要求較高，需選用功率等級(jí)較高的電機(jī)。通用的高級(jí)混合動(dòng)力系統(tǒng)(AHS)多數(shù)采用三排行星齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行功率分流，需要控制多個(gè)離合器和鎖止器以進(jìn)行模式切換，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制難度大。吉利的四軸行星排(FSPG)混合動(dòng)力系統(tǒng)所采用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)到輸出件齒圈的傳動(dòng)比較大，需采用額定轉(zhuǎn)速較高的電機(jī)；另外，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)力需經(jīng)后排太陽輪、后排行星輪、前排行星輪和齒圈之間的三次齒輪嚙合才能傳遞至輸出件，嚙合環(huán)節(jié)較多，一定程度上影響了傳動(dòng)效率。由此可見，在本技術(shù)領(lǐng)域，混合動(dòng)力車輛的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，尤其是其動(dòng)力耦合裝置的結(jié)構(gòu)需進(jìn)行改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種單模復(fù)合功率分流式混合動(dòng)力系統(tǒng)。
[0004]本實(shí)用新型由發(fā)動(dòng)機(jī)、輸入軸、鎖止器、行星齒輪系、一號(hào)電機(jī)、二號(hào)電機(jī)、逆變器、動(dòng)力電池和輸出齒輪組成。所述行星齒輪系包括前排太陽輪、行星架、前排齒圈、前排行星輪、后排齒圈和后排行星輪，其中前排行星輪和后排行星輪為加工在同一根軸上的兩個(gè)齒輪。所述發(fā)動(dòng)機(jī)通過輸入軸與行星架連接；所述前排太陽輪、前排行星輪、前排齒圈依次嚙合，其中前排行星輪可轉(zhuǎn)動(dòng)地套設(shè)在行星架上；所述后排行星輪和后排齒圈嚙合，其中后排行星輪可轉(zhuǎn)動(dòng)地套設(shè)在行星架上，并與前排行星輪同軸固連；所述一號(hào)電機(jī)與前排太陽輪連接；所述二號(hào)電機(jī)與后排齒圈連接；所述動(dòng)力電池通過逆變器分別與一號(hào)電機(jī)、二號(hào)電機(jī)電連接；所述鎖止器一端與輸入軸連接，另一端固連于車架；所述輸出齒輪與前排齒圈同軸固連。
[0005]本實(shí)用新型所采用的動(dòng)力耦合裝置屬于3K-H式行星齒輪系，設(shè)前排齒圈和前排太陽輪的齒數(shù)比為kl，后排齒圈和后排太陽輪的理論齒數(shù)比為k2。作為優(yōu)選，使kl〈k2，因此本系統(tǒng)為包含三個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)和一個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)的四節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)，屬于復(fù)合式功率分流系統(tǒng)。
[0006]作為優(yōu)選，所述前排行星輪與后排行星輪的個(gè)數(shù)均為3到4個(gè)，并在圓周方向均布排列，有利于整個(gè)行星齒輪系的均勻受力。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比本實(shí)用新型的有益效果是:
[0008]1.本實(shí)用新型二號(hào)電機(jī)到輸出件齒圈的減速比較小，可降低對(duì)二號(hào)電機(jī)的轉(zhuǎn)速需求，有利于二號(hào)電機(jī)的小型化；
[0009]2.本實(shí)用新型二號(hào)電機(jī)的前排行星輪和后排行星輪同軸固連，相比于吉利的四軸行星排(FSPG)混合動(dòng)力系統(tǒng)可減少一次嚙合環(huán)節(jié)，傳動(dòng)效率較高；
[0010]3.本實(shí)用新型在駐車充電模式下二號(hào)電機(jī)也可以參與發(fā)電，能提供更大的充電電流，可使動(dòng)力電池快速充電；
[0011]4.本實(shí)用新型在純電驅(qū)動(dòng)模式下一號(hào)電機(jī)和二號(hào)電機(jī)均可參與驅(qū)動(dòng)，使得車輛在此模式下能夠適應(yīng)更多的工況，并且更多的純電動(dòng)模式和更強(qiáng)的純電驅(qū)動(dòng)能力使得本實(shí)用新型同樣適用于插電式混合動(dòng)力車輛。
【附圖說明】
[0012]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明:
[0013]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)組成與工作原理示意圖。
[0014]圖2是本實(shí)用新型的桿模型圖。
[0015]圖3是本實(shí)用新型駐車發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)模式的動(dòng)力傳遞路線圖。
[0016]圖4是本實(shí)用新型行車發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)模式的動(dòng)力傳遞路線圖。
[0017]圖5是本實(shí)用新型常速駐車充電模式的動(dòng)力傳遞路線圖。
[0018]圖6是本實(shí)用新型快速駐車充電模式的動(dòng)力傳遞路線圖。
[0019]圖7是本實(shí)用新型低速純電驅(qū)動(dòng)模式的動(dòng)力傳遞路線圖。
[0020]圖8是本實(shí)用新型高速純電驅(qū)動(dòng)模式的動(dòng)力傳遞路線圖。
[0021]圖9是本實(shí)用新型低速發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)模式的動(dòng)力傳遞路線圖。
[0022]圖10是本實(shí)用新型高速發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)模式的動(dòng)力傳遞路線圖。
[0023]圖11是本實(shí)用新型低速功率分流模式的動(dòng)力傳遞路線圖。
[0024]圖12是本實(shí)用新型高速功率分流模式的動(dòng)力傳遞路線圖。
[0025]圖13是本實(shí)用新型發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉時(shí)再生制動(dòng)模式的動(dòng)力傳遞路線圖。
[0026]圖14是本實(shí)用新型發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)再生制動(dòng)模式的動(dòng)力傳遞路線圖。
[0027]圖中:1.發(fā)動(dòng)機(jī)，2.輸入軸，3.鎖止器，4.前排太陽輪，5.行星架，6.前排齒圈，7.前排行星輪，8.后排齒圈，9.后排行星輪，10.二號(hào)電機(jī)，11.一號(hào)電機(jī)，12.逆變器，13.動(dòng)力電池，14.輸出齒輪。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)的描述:
[0029]請(qǐng)參閱圖1所示，一種單模復(fù)合功率分流式混合動(dòng)力系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)1、輸入軸2、鎖止器3、行星齒輪系、一號(hào)電機(jī)11、二號(hào)電機(jī)10、逆變器12、動(dòng)力電池13和輸出齒輪14。所述行星齒輪系包括前排太陽輪4、行星架5、前排齒圈6、前排行星輪7、后排齒圈8和后排行星輪9，其中前排行星輪7和后排行星輪9為加工在同一根軸上的兩個(gè)齒輪。所述發(fā)動(dòng)機(jī)I通過輸入軸2與行星架5連接；所述前排太陽輪4、前排行星輪7、前排齒圈6依次嚙合，其中前排行星輪7可轉(zhuǎn)動(dòng)地套設(shè)在行星架5上；所述后排行星輪9和后排齒圈8嚙合，其中后排行星輪9可轉(zhuǎn)動(dòng)地套設(shè)在行星架5上，并與前排行星輪7同軸固連；所述一號(hào)電機(jī)11與前排太陽輪4連接；所述二號(hào)電機(jī)10與后排齒圈8連接；所述動(dòng)力電池13通過逆變器12分別與一號(hào)電機(jī)11、二號(hào)電機(jī)10電連接；所述鎖止器3 —端與輸入軸2連接，另一端固連于車架；所述輸出齒輪14與前排齒圈6同軸固連。
[0030]本實(shí)用新型所采用的動(dòng)力耦合裝置屬于3K-H式行星齒輪系，其桿模型如圖2。分別設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)I為ICE，一號(hào)電機(jī)11為MG1，二號(hào)電機(jī)10為MG2，輸出為Output，前排太陽輪4為SI，行星架5為C，前排齒圈6為R1，后排齒圈8為R2，前排齒圈6和前排太陽輪4的齒數(shù)比為kl，后排齒圈8和后排太陽輪的理論齒數(shù)比為k2。作為優(yōu)選，使kl〈k2，因此本系統(tǒng)為包含三個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)和一個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)的四節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)，屬于復(fù)合式功率分流系統(tǒng)。
[0031]本實(shí)用新型的工作過程和原理如下:
[0032]1.發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)模式
[0033]根據(jù)整車運(yùn)行狀況，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)模式分為駐車發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和行車發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)兩種子模式，其中駐車發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)模式的動(dòng)力傳遞路線如圖3，行車發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)模式的動(dòng)力傳遞路線如圖4。
[0034]兩種子模式的共同特征是:
[0035]鎖止器3分離；動(dòng)力電池13放電，一號(hào)電機(jī)11以電動(dòng)馬達(dá)的形式工作，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，產(chǎn)生的動(dòng)力經(jīng)前排太陽輪4、行星架5和輸入軸2傳遞到發(fā)動(dòng)機(jī)1，發(fā)動(dòng)機(jī)I啟動(dòng)。
[0036]兩種子模式的區(qū)別是:
[0037]在駐車發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)模式下，前排齒圈6轉(zhuǎn)速為零，后排行星輪9、后排齒圈8和二號(hào)電機(jī)10空轉(zhuǎn)。在行車發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)模式下，二號(hào)電機(jī)10以電動(dòng)馬達(dá)的形式工作，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，產(chǎn)生的動(dòng)力經(jīng)后排齒圈8、后排行星輪9、前排行星輪7、前排齒圈6和輸出齒輪14，最終傳遞至驅(qū)動(dòng)車輪。
[0038]2.駐車充電模式
[0039]駐車充電模式主要用于車輛進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)熱機(jī)或等待綠燈，動(dòng)力電池13荷電狀態(tài)(SOC)值較低的工況。當(dāng)動(dòng)力電池13荷電狀態(tài)(SOC)值較低但還能正常輸出電能時(shí)，采用駐車常速充電模式，動(dòng)力傳遞路線如圖5 ;當(dāng)動(dòng)力電池13荷電狀態(tài)(SOC)值極低致使其無法正常輸出電能時(shí)的工況，采用駐車快速充電模式，動(dòng)力傳遞路線如圖6。
[0040]兩種子