CN103448529A - 行星式双模油电混联混合动力*** - Google Patents

行星式双模油电混联混合动力*** Download PDF

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CN103448529A CN2013104102438A CN201310410243A CN103448529A CN 103448529 A CN103448529 A CN 103448529A CN 2013104102438 A CN2013104102438 A CN 2013104102438A CN 201310410243 A CN201310410243 A CN 201310410243A CN 103448529 A CN103448529 A CN 103448529A
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Abstract

本发明公开了一种行星式双模油电混联混合动力***，解决目前混联混合动力汽车对电机依赖性大，以及当前的行星式混联混合动力汽车不能完全实现并联模式以致传动效率不够优化的问题，该***包括发动机、一号电机、逆变器、超级电容、二号电机、前行星排、后行星排、离合器、***输出轴和***输入轴，发动机通过联轴器与***输入轴连接，前行星排套装在***输入轴的右端，一号电机空套在***输入轴的左端，一号电机的右端与前行星排的左端为花键连接，离合器与前行星排为花键连接，前行星排与***输出轴为花键连接，后行星排套装在***输出轴上，二号电机空套在***输出轴的右端，二号电机的左端与后行星排的右端为花键连接。

Description

行星式双模油电混联混合动力***
技术领域
本发明涉及一种混合动力汽车的动力***，更确切地说，本发明涉及一种行星式双模油电混联混合动力***。
背景技术
面对能源短缺和环境污染日益严重的现状，节能、环保成为汽车发展的必由之路。混合动力汽车是目前最有效的节能汽车方案，其驱动***有串联、并联和混联三种形式。串联能实现发动机的最优控制，但是全部能量都会经过二次转换，损失较大；并联能实现较好的传动效率，但是发动机与输出轴机械连接，不能保证发动机始终处于较优的工作区域内；而混联能结合串联和并联的优点，规避二者的缺点，是最为优化的构型方案。
当前混联式混合动力汽车主要采用行星机构作为功率分流装置，典型的结构形式包括丰田的THS***（丰田混合动力***）和通用的AHS***（高级混合动力***）。其中，丰田的THS***采用单行星排结构，属于单模功率分流装置，它只能实现输入式功率分流一种模式，这种THS***的优点是在实现电子无级变速（EVT）功能的同时，拥有简单的结构，控制相对容易，但是THS***的齿圈直接连接到输出轴，其对电机的依赖性较大，为了提供良好的动力性，需要在***中选用功率等级和输出转矩较大的电机，这在很大程度上增大了整车成本和安装的困难程度；另外，THS***由于只能实现输入式功率分流一种模式，因此其在高速区的传动效率较小。通用公司的AHS***采用双排或三排行星机构来实现功率分流，可以实现输入式功率分流和复合式功率分流两种模式，因为两种模式的相互弥补，使得AHS的传动效率在整个车速区域内都能维持较高的水平，这一点AHS是优于THS的，然而AHS***内往往需要多个离合器的控制来实现模式切换，这使整个***的结构十分复杂，控制难度也增大了很多。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服了目前混联混合动力汽车对电机依赖性大，需要大电机来提供足够的驱动力的问题，以及当前的行星式混联混合动力汽车不能完全实现并联模式以致传动效率不够优化的问题，提供了一种行星式双模油电混联混合动力***。
为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的，结合附图：所述的行星式双模油电混联混合动力***包括发动机1、一号电机2、逆变器4、超级电容5、二号电机7、前行星排和后行星排，其中，前行星排包括前行星排齿圈11、4个结构相同的前行星排行星轮16、前行星排太阳轮13、前行星排行星架12、一号套筒19、二号套筒23、一号调整垫片22、前行星排行星架左侧21、前行星排齿圈套20、4个结构相同的一号销轴套筒18、4个结构相同的前行星排行星轮销轴17与8个结构相同的一号垫片15；后行星排包括后行星排齿圈6、4个结构相同的后行星排行星轮26、后行星排太阳轮9、后行星排行星架10、后行星排行星架右侧29、4个结构相同的二号销轴套筒28、八个结构相同的二号垫片25、4个结构相同的后行星排行星轮销轴27；一号电机2与前行星排太阳轮13为花键连接，二号电机7与后行星排太阳轮9为花键连接，一号电机2和二号电机7分别通过电缆线与逆变器4连接，逆变器4通过电缆线与超级电容5连接；该***还包括离合器3、***输出轴8、***输入轴14，其中，发动机1通过联轴器与***输入轴14连接，一号电机2空套在***输入轴14的左端，前行星排套装在***输入轴14的右端，一号电机2的右端与前行星排中前行星排太阳轮13的左端为花键副连接，离合器3套装在前行星排中前行星排太阳轮13的左端为花键副连接，前行星排的右端与***输出轴8的左端为花键副连接，后行星排套装在***输出轴8的左端，二号电机7空套在***输出轴8的右端，二号电机7的左端与后行星排的右端为花键副连接。
根据本发明提供一种行星式双模油电混联混合动力***，其中，***输入轴14、一号电机2、离合器3、前行星排、后行星排、二号电机7、***输出轴8的回转轴线共线。
根据本发明提供一种行星式双模油电混联混合动力***，其中，离合器3包括有机壳32、环形活塞33、密封圈34、三个结构相同的摩擦片35、三个结构相同的钢片36、压盘37、卡环38、离合器毂39、弹簧底座40、四个结构相同的弹簧41与小卡环42；离合器毂39与前行星排中的前行星排太阳轮9的中部为花键副连接，离合器毂39中心孔的外侧圆柱面与三个结构相同的钢片36花键副连接，弹簧底座40套装在离合器毂39中心孔的外侧圆柱面上为转动连接，四个结构相同的弹簧41依次放入弹簧底座40上的四个凹槽内，环形活塞33套装在机壳32中心孔的外侧圆柱面上为滑动连接，在与机壳32中心孔壁相连接的左侧圆环壁上设置一个进油口A，机壳32的内侧圆柱面与三个结构相同的摩擦片35之间为花键副连接，三个结构相同的摩擦片35与三个结构相同的钢片36为相间安装，在常态下三个结构相同的摩擦片35与三个结构相同的钢片36之间为间隙配合，在相间安装的三个结构相同的摩擦片35与三个结构相同的钢片36的右侧安装有压盘37。
根据本发明提供一种行星式双模油电混联混合动力***，其中，离合器毂39为一环形元件，离合器毂39的中心孔加工有内花键，用于与前行星排太阳轮13的中段花键轴连接，离合器毂39的外侧圆面上加工有等间距的三个花键槽，三个花键槽分别与三个钢片36的内花键配合；离合器毂39中心孔的外侧圆柱面上加工有一卡环槽，小卡环42装入卡环槽内，并与弹簧底座40右端面接触连接；弹簧底座40上均匀分布有四个均布的凹槽，分别用于放置四个弹簧41；在环形活塞的外侧圆面上加工有一凹槽，并加装密封圈34；在机壳32的内圆面上加工三个等距离的花键槽，分别与三个摩擦片35的外花键配合。
根据本发明提供一种行星式双模油电混联混合动力***，其中，***输出轴8为阶梯轴，***输出轴8的左端与前行星排齿圈套20的右端中心孔花键连接；***输出轴8在后行星排太阳轮9的左端加工有凸缘段，凸缘段与后行星排行星架10的中心孔为过盈配合；***输出轴8穿过后行星排太阳轮9并与后行星排太阳轮9转动连接；二号电机7空套在***输出轴8的中段，***输出轴8穿过二号电机的7的空心实现转动连接；***输出轴8的右端连接整车驱动桥。
根据本发明提供一种行星式双模油电混联混合动力***，其中，一号电机2与前行星排太阳轮13为花键连接，***输入轴14穿过前行星排太阳轮13的空心与前行星排行星架过盈配合，前行星排齿圈11的右端与前行星排齿圈套20的左端为花键连接，前行星排齿圈套20中心孔的右端采用花键副与***输出轴8的左端连接；前行星排行星架是一组合件，其由前行星排行星架12与前行星排行星架左侧21组成，前行星排行星架左侧21与前行星排行星架12通过前行星排行星架左侧的连接爪43焊接成为一体。4个结构相同的前行星排行星轮16分别通过前行星排行星轮销轴17均匀地分布在前行星排行星架12上，安装在前行星排行星架12上的4个结构相同的前行星排行星轮16的外侧齿和前行星排齿圈11的内齿相啮合，4个结构相同的前行星排行星轮16的内侧齿和前行星排太阳轮13的齿相啮合。
根据本发明提供一种行星式双模油电混联混合动力***，其中，后行星排还包括三号套筒24、四号套筒31及二号调整垫片30，三号套筒24和四号套筒31分别安装在后行星排太阳轮9的两端，二号调整垫片30与后行星排行星架右侧29螺栓连接，二号调整垫片30的中心孔与后行星排太阳轮9为转动连接，后行星排太阳轮9与二号电机7为花键连接。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
1.本发明所述的行星式双模油电混联混合动力***，相比现有的单模行星式混合动力***，能实现并联模式，能获得更好的综合传动效率和整车燃油经济性。
2.本发明所述的行星式双模油电混联混合动力***，相对于现有的混合动力***，结构简单、紧凑，所需安装空间较小，只有一个离合器，易于控制。
3.本发明所述的行星式双模油电混联混合动力***可以实现电子无级变速功能，保证发动机工作在最佳燃油经济区，降低油耗。
4.本发明所述的行星式双模油电混联混合动力***可以实现纯电动启车模式，消除发动机的怠速油耗，提高整车燃油经济性。
5.本发明所述的行星式双模油电混联混合动力***可以实现车辆制动动能的回收，明显提高车辆的燃油经济性。
6.本发明所述的行星式双模油电混联混合动力***中的发动机和超级电容可以同时输出能量，提高了车辆的动力性能。
7.本发明所述的行星式双模油电混联混合动力***可以减少制动器的使用次数和强度，延长其使用寿命，降低其维修、保养费用。
8.本发明所述的行星式双模油电混联混合动力***可以选用较小功率的发动机满足车辆的正常行驶要求，减少有害气体排放量，减少对环境的污染。
9.在选用相同动力源总成的条件下，本发明所述的行星式双模油电混联混合动力***，相对于现有的混合动力***，可以输出更大的驱动力矩，提供更好的整车动力性；在输出相同驱动力的条件下，本发明所述的行星式双模油电混联混合动力***可以选用峰值转矩较小的二号电机，减小了***对电机的依赖性。
10.本发明所述的行星式双模油电混联混合动力***使用超级电容，能获得更大的输出功率，提高整车动力性，也能更有效的回收制动能量，明显提高整车燃油经济性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
图1是说明本发明所述的行星式双模油电混联混合动力***结构组成与工作原理的示意图；
图2是说明本发明所述的行星式双模油电混联混合动力***中前行星排结构组成的主视图；
图3是说明本发明所述的行星式双模油电混联混合动力***中前行星排拆去齿圈套后的右视图；
图4是说明本发明所述的行星式双模油电混联混合动力***中后行星排结构组成的主视图；
图5是说明本发明所述的行星式双模油电混联混合动力***中离合器的结构组成的主视图；
图6是说明本发明所述的行星式双模油电混联混合动力***的结构组成的主视图；
图7是说明本发明所述的行星式双模油电混联混合动力***中发动机的万有特性图；
图8是说明本发明所述的行星式双模油电混联混合动力***中一号电机的万有特性图；
图9是说明本发明所述的行星式双模油电混联混合动力***中二号电机的万有特性图；
图中：1.发动机，2.一号电机，3.离合器，4.逆变器，5.超级电容，6.后行星排齿圈，7.二号电机，8.***输出轴，9.后行星排太阳轮，10.后行星排行星架，11.前行星排齿圈，12.前行星排行星架，13.前行星排太阳轮，14.***输入轴，15.一号垫片，16.前行星排行星轮，17.前行星排行星轮销轴，18.一号销轴套筒，19.一号套筒，20.前行星排齿圈套，21.前行星排行星架左侧，22.一号调整垫片，23.二号套筒，24.三号套筒，25.二号垫片，26.后行星排行星轮，27.后行星排行星轮销轴，28.二号销轴套筒，29.后行星排行星架右侧，30.二号调整垫片，31.四号套筒，32.机壳，33.环形活塞，34.密封圈，35.摩擦片，36.钢片，37.压盘，38.卡环，39.离合器毂，40.弹簧座，41.弹簧，42.小卡环，43.前行星排行星架左侧连接爪，A.进油孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的描述：
本发明的目的是提供一种新型油电混联式混合动力***，即提供一种以双行星排作为机电耦合装置的油电混联式混合动力***，以实现混联式混合动力***的电子无级变速功能，控制发动机工作在最佳燃油经济区，提高整车燃油经济性，实现超低排放，同时克服目前混联混合动力汽车对电机依赖性大，需要大电机来提供足够的驱动力的缺点，另外，本发明所述的行星式双模油电混联混合动力***由于离合器的加入，能完全实现并联模式，获得更优化的综合传动效率和整车燃油经济性。
参阅图1与图6，本发明所述的行星式双模油电混联混合动力***主要由发动机1、一号电机2、离合器3、逆变器4、超级电容5、二号电机7、***输出轴8、***输入轴14、前行星排和后行星排组成。发动机1通过联轴器与***输入轴14连接，一号电机2套装在***输入轴14的左端上，一号电机2的右端与前行星排太阳轮13的左端为花键副连接，离合器3通过离合器毂39与前行星排太阳轮13的中部为花键副连接，前行星排套装在***输入轴14的右端，***输入轴14装入前行星排太阳轮13的中心孔内，***输入轴14的右端凸缘段与前行星排行星架12的中心孔为过盈配合，前行星排通过前行星排齿圈套20的右端与***输出轴8的左端为花键副连接，后行星排套装在***输出轴8的左端，***输出轴8的左端凸缘段与后行星排行星架10为过盈配合，二号电机7空套在***输出轴8的右端，二号电机7的左端与后行星排太阳轮9的右端为花键副连接。此外，一号电机2和二号电机7分别通过电缆线与逆变器4连接，逆变器4通过电缆线与超级电容5连接。***输入轴14、一号电机2、离合器3、前行星排、后行星排、二号电机7、***输出轴8的回转轴线共线。
参阅图2、图3与图6，本发明所采用的前行星排主要由前行星排齿圈11、4个结构相同的前行星排行星轮16、前行星排太阳轮13、前行星排行星架12、一号套筒19、二号套筒23、一号调整垫片22、前行星排行星架左侧21、前行星排齿圈套20、4个结构相同的一号销轴套筒18、4个结构相同的前行星排行星轮销轴17与8个结构相同的一号垫片15组成。
4个结构相同的前行星排行星轮16分别通过前行星排行星轮销轴17均匀地分布在前行星排行星架12上，前行星排行星轮销轴17的大头端与前行星排行星架12的沉头孔为过盈配合，4个结构相同的前行星排行星轮16的回转轴线位于距前行星排行星架12回转轴线等半径的圆周上，4个结构相同的前行星排行星轮16的回转轴线和前行星排行星架12的回转轴线相平行，4个结构相同的前行星排行星轮16与4个结构相同的前行星排行星轮销轴17之间为转动连接，为了减小两者之间的摩擦，在两者之间安装有一号销轴套筒18为转动连接，安装在前行星排行星架12上的4个结构相同的前行星排行星轮16的外侧齿和前行星排齿圈11的内齿相啮合，4个结构相同的前行星排行星轮16的内侧齿和前行星排太阳轮13的齿相啮合。前行星排齿圈11的右端与前行星排齿圈套20的左端为花键副连接，前行星排齿圈套20中心孔的右端采用花键副与***输出轴8的左端连接。前行星排行星架12与前行星排行星架左侧21组成一组合件，前行星排行星架左侧21与前行星排行星架12通过前行星排行星架左侧的连接爪43焊接成为一体。为了便于调整前行星排的轴向位置，在前行星排行星架左侧21上加装一号调整垫片22为螺栓连接，一号调整垫片22的中心孔套装在前行星排太阳轮13的左端为非接触连接。在前行星排行星轮16与前行星排行星架12及前行星排行星轮16与前行星排行星架左侧21的配合处的前行星排星轮销轴17上套装有一号垫片15，一号垫片15与前行星排行星轮销轴17之间为间隙配合。所述的安装有4个结构相同的前行星排行星轮16的前行星排行星架12的中心通孔与***输入轴14的右端凸缘段为过盈配合。
参阅图1、图4与图6，本发明所采用的后行星排主要由后行星排齿圈6、4个结构相同的后行星排行星轮26、后行星排太阳轮9、后行星排行星架10、后行星排行星架右侧29、4个结构相同的二号销轴套筒28、八个结构相同的二号垫片25、4个结构相同的后行星排行星轮销轴27、三号套筒24、二号调整垫片30、四号套筒31组成。
4个结构相同的后行星排行星轮26分别通过后行星排行星轮销轴27均匀地分布在后行星排行星架10上，后行星排行星轮销轴27的大头端与后行星排行星架9的沉头孔为过盈配合，4个结构相同的后行星排行星轮26的回转轴线是在距后行星排行星架9的回转轴线等半径的圆周上，4个结构相同的后行星排行星轮26的回转轴线和后行星排行星架10的回转轴线相平行，4个结构相同的后行星排行星轮26与4个结构相同的后行星排行星轮销轴27之间为转动连接，为了减小两者之间的摩擦，在两者之间安装有二号销轴套筒28为转动连接，安装在后行星排行星架10上的4个结构相同的后行星排行星轮26的外侧齿和后行星排齿圈6的内齿相啮合，4个结构相同的后行星排行星轮26的内侧齿和后行星排太阳轮9的齿相啮合。后行星排太阳轮9的右端与二号电机7的输出端为花键副连接。后行星排齿圈6通过焊接固连在机壳32上，且壳体32用于容纳整个***。后行星排行星架10与后行星排行星架右侧29组成一组合件，后行星排行星架右侧29与后行星排行星架10通过后行星排行星架右侧29上的连接爪焊接成为一体。为了便于调整后行星排的轴向位置，在后行星排行星架右侧29上加装二号调整垫片30，后行星排行星架右侧29与二号调整垫片30为螺栓连接，二号调整垫片30空套在后行星排太阳轮9上，且二号调整垫片30的中心孔与后行星排太阳轮9同轴，在后行星排行星轮26与后行星排行星架10及后行星排行星轮26与后行星排行星架右侧29之间的后行星排行星轮销轴27上加装二号垫片25，二号垫片25与后行星排行星轮销轴27之间为转动连接。后行星排行星架10的左端内孔与***输出轴8的左端大轴颈段为过盈配合。
所述的***输出轴8设置为阶梯轴。***输出轴8的左端与前行星排齿圈套20的右端中心孔为花键副连接。***输出轴8在后行星排太阳轮9的左端加工一大直径轴段，即凸缘段，凸缘段与后行星排行星架10的中心孔为过盈配合。***输出轴8***后行星排太阳轮9的中心孔内为转动连接，为减小接触表面的摩擦，在后行星排太阳轮9的两端分别加装三号套筒24和四号套筒31。所述的二号电机7空套在***输出轴8的中段，即***输出轴8***二号电机7的中心孔内为转动连接。***输出轴8的右端连接整车驱动桥，用于将动力输出。在***输出轴8的回转轴线上从左到右加工一长盲孔，并在***输出轴8上，即和后行星排太阳轮9配装部分沿径向加工2-3个和中轴线上的长盲孔相通的径向通孔，其作用是输送润滑油。
参阅图5与图6，本发明所述的离合器3为一组合件，主要包括机壳32、环形活塞33、密封圈34、三个结构相同的摩擦片35、三个结构相同的钢片36、压盘37、卡环38、离合器毂39、弹簧底座40、四个结构相同的弹簧41、小卡环42。
所述的离合器毂39为一环形元件，其中心孔加工有内花键，用于与前行星排太阳轮13的中段中空的花键轴连接。离合器毂39的外侧圆柱面上加工有等间距的三个花键槽，分别与三个结构相同的钢片36的内花键配合。所述的弹簧底座40也是一环形元件，弹簧底座40套装在离合器毂39中心孔的外侧圆柱面上，其中心孔与离合器毂39中心孔的外侧圆柱面为转动连接，为了限制弹簧底座40的位置，在离合器毂39中心孔的外侧圆柱面上加工了一卡环槽，装入小卡环42。在弹簧底座40上加工了四个均布的凹槽，四个结构相同的弹簧41依次放入凹槽内。所述的环形活塞33的中心孔套装在机壳32中心孔的外侧圆柱面上为滑动连接，机壳32套装在离合器毂39中心孔的外侧圆柱面上为转动连接，环形活塞33的左端面与机壳32右侧的环形槽形成环形液压油缸，在与机壳32中心孔壁相连接的左侧圆环壁上设置一个进油口A。为了保证环形活塞33与机壳32所形成的液压油缸的密封性能，在环形活塞33的外侧圆面上加工一个加装密封圈34的凹槽。在机壳32的内侧圆柱面上加工三个等距离的花键槽，分别与三个结构相同的摩擦片35的外花键配合。三个结构相同的摩擦片35与三个结构相同的钢片36为相间安装，摩擦片35与相邻的钢片36之间在通常情况下为间隙配合，只有当液压油被压入液压油缸，推动环形活塞33右移，并形成足够大的压紧力时，三个结构相同的摩擦片35与三个结构相同的钢片36才相互接触并压紧。
所述的发动机1、一号电机2、二号电机7和超级电容5都选用已有产品，具体选型需结合整车基本参数和设计要求，详细说明参阅表1和表2。
表1整车基本参数
Figure BDA0000380063200000081
表2设计要求
Figure BDA0000380063200000082
所述的发动机1为整车的主要动力源，其功率大小需满足在平直路面上以最高车速巡航的动力性要求，如式（1）所示。式中，Pe为发动机1的需求功率，Va为行驶车速，ηt为传动效率，M为整车满载质量，g为重力加速度，fr为车辆的滚动阻力系数，ρa为空气密度，CD为空气阻力系数，A为车辆的迎风面积，i为坡度。
P e = V a 1000 η t ( Mgf r + 1 2 ρ a C D AV a 2 + Mgi ) - - - ( 1 )
参阅图7，此外，所述的发动机1的功率还要求大于目标循环工况的平均功率，以保证在行驶过程中的电量平衡，避免超级电容深度放电。根据表1所示的整车基本参数和表2所示的设计要求，所选发动机产品的主要参数如表3所示。该发动机的万有特性曲线图如图中所示。同时，根据发动机1的万有特性曲线图，选择发动机工作在高效区，即1100rpm到2200rpm。
表3发动机主要参数
峰值扭矩 704Nm1500rpm
峰值功率 147kw2200rpm
排量（ml） 4980
怠速（rpm） 900
最高转速（rpm） 2500
参阅图8，所述的一号电机2用于在不同工况下解耦发动机1和车轮之间的转速，使发动机1的转速独立于车轮的转速，配合二号电机10对发动机1和车轮之间的转矩解耦，可以保证发动机1工作于高效区，以提高整车燃油经济性。
首先，对于一号电机2的转速关系，要求在车速为零，即前行星排行星架12的转速为零时，一号电机2的最大转速能够平衡发动机的最大工作转速，如式（2）所示。式中，ωMG1_max为一号电机12的最大转速，ωeexp为发动机1的最大工作转速，为2200rpm，k1为前行星排的特征参数，为前行星排齿圈3的齿数与前行星排太阳轮14的齿数之比。
ωMG1_max≥k1ωeexp     （2）
其次，一号电机2的转矩与发动机1的转矩应满足如式（3）的关系，以保证一号电机2有足够的能力调整发动机1的转速。式中，Temax为发动机1的最大转矩，TMG1_max为一号电机2最大转速时的转矩。
Temax≤k1TMG1_max     （3）
代入具体数值，所选一号电机2的主要参数如表4所示，其万有特性曲线图如图8中所示。
表4一号电机主要参数
电机类型（交流/PM） PM
电机额定功率（kW） 70
电机额定转矩（Nm） 334
电机峰值功率（kW） 140
电机峰值转矩（Nm） 668
最高转速（rpm） 4000
最低稳定转速（rpm） 500
参阅图9，所述的二号电机7要求在极限加速工况中能够提供峰值功率，以保证整车的动力性能。据此，在极限加速工况中，首先计算得到发动机克服空气阻力、滚动阻力和爬坡阻力功率的剩余功率，如式（4），其中ti为发动机启机时刻时间，ta为加速终了时刻的时间，PeM为发动机通过EVT的机械路径传递到车轮的功率，Pr为阻力功率（等于空气阻力、滚动阻力之和爬坡阻力功率之和）。
P e , a = 1 ( t a - t i ) ∫ t i t a ( P eM - P r ) dt - - - ( 4 )
此外，需计算得到加速阻力功率Pacc，如式（5）所示。最终，二号电机7的功率等于加速阻力功率减去发动机剩余功率，如式（6）所示。
P acc = δ · M · v 2 3600 · t a · η t · 2 · 3.6 - - - ( 5 )
Pm=Pacc-Pe，a     （6）
式（5）中：δ为旋转质量换算系数，v为极限工况终了时刻的车速，为50km/h。
其次，二号电机7的最高转速还应满足整车最高车速的要求，如式（7）所示。式中，i2为后行星排所形成的固定速比，vmax为要求的最高车速，此处为70km/h，r为车轮滚动半径，id为主减速器减速比。
n MG 2 _ nspd ≥ i 2 · v max 3.6 r · 30 π · i d - - - ( 7 )
最终，需根据车辆常运行的车速计算得到二号电机7的基速点，以保证二号电机常工作于效率较好的区域。综上，可以得到二号电机7的主要参数如表5所示，其万有特性曲线图如图9中所示。
表5二号电机的主要参数
电机类型（交流/PM） PM
电机额定功率（kW） 80
电机额定转矩（Nm） 311
电机峰值功率（kW） 160
电机峰值转矩（Nm） 622
最高转速（rpm） 7000
最低稳定转速（rpm） 500
所述的超级电容5在功率方面，要求应具有足够的功率以满足车辆动力性的要求，即在指定的加速时间内，发动机1和超级电容5的功率之和应能够满足车辆极限工况的总功率需求。在能量方面，要求在极限工况下，在指定的加速时间内，超级电容5在允许的SOC放电范围内所能提供的能量应满足整个全负荷加速工况对超级电容能量需求，即加速工况中，超级电容5的能量为二号电机7所需求的总能量减去一号电机12所能提供的电能总量。按照以上要求所得的超级电容5的主要参数如表6所示。
表6超级电容主要参数
类型 碳基超级电容
总内阻 58.3mohm
总容量 20.27F
总节数 148
电压等级 400V，250V
单体参数 2.7V，3000F，0.394mohm
参阅图1与图6，所述的一号电机2空套在***输入轴14上，***输入轴14***一号电机2的空心轴内。所述的***输入轴14***前行星排太阳轮13的中心孔内为转动连接，为减小连接表面的摩擦阻力，在前行星排太阳轮13的两端分别加装一号套筒19和二号套筒23。***输入轴14的右端加工为大直径轴，与前行星排行星架12的中心孔为过盈配合。在***输入轴14的回转轴线上从右到左加工一长盲孔，并在***输入轴14上，即和前行星排太阳轮13配装部分沿径向加工2-3个和中轴线上的长盲孔相通的径向通孔，其作用是输送润滑油。
此外，所述的逆变器4按照一号电机2和二号电机7的电压等级选择。所述的一号电机2的三个接头分别通过电缆线连接逆变器4的三个交流电输出/输出接头x、y、z，逆变器4的正负极接头分别采用电缆线与超级电容5的正负极连接，二号电机7的三个接头采用电缆线分别与逆变器4的另外三个交流电输入/输出接头x’、y’、z’连接。
本发明所述的行星式双模油电混联混合动力***的工作模式如下表中所示：
工作模式 能量来源
纯电动模式 超级电容5
电子无级变速模式 发动机1和超级电容5
并联模式 发动机1和超级电容5
再生制动模式 再生制动能量
1.纯电动模式
纯电动模式主要用于启动车辆。此模式下，驱动车辆所需能量全部来自超级电容5，由二号电机7转化为机械能，经后行星排的减速增扭作用后，输出到整车驱动桥。
2.电子无级变速模式
电子无级变速模式又可分为发动机1单独驱动和联合驱动两种子模式。这两种子模式的共同特征是：此时离合器3分离，发动机1输出功率一部分经过前行星排，由机械路径输出到整车驱动桥，另一部分经过前行星排，由一号电机2转化为电功率，再由二号电机7转化为机械功率输出到整车驱动桥。两种子模式的区别是：发动机1单独驱动模式下，全部动力来自发动机1，而联合驱动模式下，部分动力来自超级电容5。
两种子模式的划分主要是根据发动机1优化工作曲线的最大输出功率。当整车需求功率小于发动机1优化工作曲线的最大功率时，处于发动机1单独驱动模式，全部动力来自发动机1，并控制发动机1工作于优化工作曲线上，获得较好的燃油经济性；当整车需求功率大于发动机1优化工作曲线的最大功率时，发动机1工作在优化曲线最大功率点上，不足的整车需求功率由超级电容5补足。
3.并联模式
当车速较高时，离合器3接合，前行星排太阳13轮锁死，整个前行星排相当于一个固定速比，此时发动机1输出的功率全部流经机械路径输出到整车驱动桥，具有较高的传动效率，同时又能将发动机1控制在高效区域，具有较高热效率。
4.再生制动模式
再生制动模式根据汽车的状态，分为二号电机7制动和联合制动两种情况。
在非紧急制动的情况下，并且车速高于某一限定值时，进入再生制动模式。若此时的需求制动转矩小于二号电机7所能提供的最大制动转矩，便由二号电机10单独制动，所回收的再生制动能量存储于超级电容5中。若需求的制动转矩大于二号电机10所能提供的最大制动转矩，便由二号电机10和机械制动器联合制动，一部分能量由二号电机7回收，储存于超级电容中，另一部分能量由机械制动器以热能的形式耗散。
行星式双模混联混合动力***的原理特点：
1.整车控制器根据车速及加速踏板的位置/节气门的开度（也可以综合考虑需求功率值），将以保证发动机1工作在最佳效率区域，同时保证超级电容5中具有一定的能量储备（为加速或急加速时使用）为前提，通过调整一号电机2转速与二号电机7的输出转矩，在发动机1与二号电机7之间合理分配需求转矩。
2.这里的一号电机2的功能为调整发动机1的转速于最佳的转速区域，即把发动机1的转速和车轮的转速相解耦，但值得注意的是，由于一号电机2的最高转速的限制，只能在一定程度的解除车速对发动机转速的限制。
3.二号电机7具有高转矩输出特性可以增加或补充整车驱动桥上来自于发动机1的转矩以满足路面转矩需求，即把发动机1的转矩输出从路面需求转矩中解耦出来，解除了发动机1与整车的驱动轴之间因为机械连接而引起的路面需求扭矩对发动机1转矩的限制。
4.这种行星式双模混联混合动力***能获得较大的力矩传动比，减小了转矩解耦要求对二号电机7的转矩要求，从而可以选择峰值转矩较小，即尺寸较小的二号电机7，更易于布置于整车。
5.根据车速的高低，选择离合器3的接合、分离状态。当离合器3分离后，该行星式双模混联混合动力***可以实现完全的并联模式，此时发动机1的功率直接从机械路径输出，保证了较高的传动效率。
因此，在保证整车在足够的动力性要求的前提下，发动机1可以运行于最佳效率的燃油经济性区域，获得更高的燃油经济性和排放特性，而且这种行星式双模混联混合动力***可以使整车对发动机最大扭矩或最大功率的需求降低，从而在整车动力总成参数设计时，减小了对发动机1的尺寸要求，使对发动机1的选择和设计获得了更大的自由度，此外，离合器3的加入丰富了***的工作模式，可以使***在不同的运行工况下获得最佳的综合效率。

Claims (7)

1.一种行星式双模油电混联混合动力***，包括发动机（1）、一号电机（2）、逆变器（4）、超级电容（5）、二号电机（7）、前行星排和后行星排，其特征在于，所述的行星式双模油电混联混合动力***还包括离合器（3）、***输出轴（8）与***输入轴（14）；
发动机（1）通过联轴器与***输入轴（14）连接，一号电机（2）空套在***输入轴（14）的左端，前行星排套装在***输入轴（14）的右端，一号电机（2）的右端与前行星排中前行星排太阳轮（13）的左端为花键副连接，离合器（3）套装在前行星排中前行星排太阳轮（13）的左端为花键副连接，前行星排的右端与***输出轴（8）的左端为花键副连接，后行星排套装在***输出轴（8）的左端，二号电机（7）空套在***输出轴（8）的右端，二号电机（7）的左端与后行星排的右端为花键副连接。
2.按照权利要求1所述的行星式双模油电混联混合动力***，其特征在于，所述的***输入轴（14）、一号电机（2）、离合器（3）、前行星排、后行星排、二号电机（7）与***输出轴（8）的回转轴线共线。
3.按照权利要求1所述的行星式双模油电混联混合动力***，其特征在于，所述离合器（3）包括有机壳（32）、环形活塞（33）、三个结构相同的摩擦片（35）、三个结构相同的钢片（36）、压盘（37）、离合器毂（39）、弹簧底座（40）、四个结构相同的弹簧（41）与小卡环（42）；
所述离合器毂（39）与前行星排中的前行星排太阳轮（9）的中部为花键副连接，离合器毂（39）中心孔的外侧圆柱面与三个结构相同的钢片（36）花键副连接，弹簧底座（40）套装在离合器毂（39）中心孔的外侧圆柱面上为转动连接，四个结构相同的弹簧（41）依次放入弹簧底座（40）上的四个凹槽内，环形活塞（33）套装在机壳（32）中心孔的外侧圆柱面上为滑动连接，在与机壳（32）中心孔壁相连接的左侧圆环壁上设置一个进油口A，机壳（32）的内侧圆柱面与三个结构相同的摩擦片（35）之间为花键副连接，三个结构相同的摩擦片（35）与三个结构相同的钢片（36）为相间安装，在常态下三个结构相同的摩擦片（35）与三个结构相同的钢片（36）之间为间隙配合，在相间安装的三个结构相同的摩擦片（35）与三个结构相同的钢片（36）的右侧安装有压盘（37）。
4.按照权利要求3所述的行星式双模油电混联混合动力***，其特征在于，所述离合器毂（39）为一环形元件，离合器毂（39）的中心孔为用于和前行星排太阳轮（13）的中段花键轴连接的内花键孔，离合器毂（39）的外侧圆柱面上加工有等间距的三个花键槽，三个花键槽与钢片（36）的内花键配合；
所述的离合器毂（39）中心孔的外侧圆柱面上加工有一卡环槽，小卡环（42）装入卡环槽内，并与弹簧底座（40）右端面接触连接；
所述的弹簧底座（40）上均匀分布有四个用于放置四个结构相同的弹簧（41）的凹槽；在环形活塞的外侧圆面上加工有一个安装密封圈（34）的凹槽；
所述的机壳（32）的内圆面上加工三个等距离的安装三个摩擦片（35）的花键槽。
5.按照权利要求1所述的一种行星式双模油电混联混合动力***，其特征在于，所述***输出轴（8）为一阶梯轴，***输出轴（8）的左端为与前行星排齿圈套（20）右端中心连接的花键轴；***输出轴（8）中花键轴的右侧设置有和后行星排太阳轮（9）的左端面接触连接的凸缘，在***输出轴（8）的回转轴线上从左到右加工一长盲孔，并在***输出轴（8）上，即和后行星排太阳轮（9）配装部分沿径向加工2～3个和中轴线上的长盲孔相通的用于输送润滑油的径向通孔，***输出轴（8）的右端与整车驱动桥连接。
6.按照权利要求1所述的一种行星式双模油电混联混合动力***，其特征在于，所述一号电机（2）与前行星排太阳轮（13）为花键连接，***输入轴（14）穿过前行星排太阳轮（13）的空心与前行星排行星架过盈配合，前行星排齿圈（11）的右端与前行星排齿圈套（20）的左端为花键连接，前行星排齿圈套（20）中心孔的右端采用花键副与***输出轴（8）的左端连接；前行星排行星架（12）与前行星排行星架左侧（21）组成一组合件，前行星排行星架左侧（21）与前行星排行星架（12）通过前行星排行星架左侧连接爪（43）焊接成为一体；4个结构相同的前行星排行星轮（16）分别通过前行星排行星轮销轴（17）均匀地分布在前行星排行星架（12）上，安装在前行星排行星架（12）上的4个结构相同的前行星排行星轮（16）的外侧齿和前行星排齿圈（11）的内齿相啮合，4个结构相同的前行星排行星轮（16）的内侧齿和前行星排太阳轮（13）的齿相啮合。
7.按照权利要求1所述的一种行星式双模油电混联混合动力***，其特征在于，所述后行星排还包括三号套筒（24）、四号套筒（31）及二号调整垫片（30），三号套筒（24）和四号套筒（31）分别安装在后行星排太阳轮（9）的两端，二号调整垫片（30）与后行星排行星架右侧（29）螺栓连接，二号调整垫片（30）空套在后行星排太阳轮（9）上，且二号调整垫片（30）的中心孔与后行星排太阳轮（9）同轴，后行星排太阳轮（9）与二号电机（7）为花键连接。
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