CN110962579A - 一种单行星排混联***和混合动力车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种单行星排混联***和混合动力车辆。单行星排混联***包括发动机、第一电机、第二电机及单行星排动力系，单行星排动力系包括与发动机的输出轴传动连接的行星架、与第一电机的输出轴传动连接的太阳轮及作为输出端的齿圈，齿圈通过传动轴用于与驱动桥相连；第二电机传动连接传动轴，第一电机的输出轴与太阳轮之间设置有第一制动器，第一电机的输出轴和制动器之间还设置有第一离合器。本发明的第一离合器能断开第一电机与太阳轮之间的动力传输，避免第一电机在不工作状态下高速空转带来的弱磁问题，同时，其与制动器相配合，可避免纯电动模式下发动机和第一电机的高速空转，传动效率较高。

Description

一种单行星排混联***和混合动力车辆
技术领域
本发明属于混合动力驱动技术领域，特别涉及一种单行星排混联***和混合动力车辆。
背景技术
混合动力汽车驱动***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，但是能量经过二次转换***效率低；并联***不能实现发动机转速与车速的解耦，不能保证发动机始终工作在最优区域；混联***兼具串联和并联的优点，是目前较为主流的动力***方案。
如申请公布号为US20030064854A1的美国专利申请文件公开了一种单行星排混合动力***，包括发动机、MG1、MG2及单行星排动力系，该单行星排动力系包括与发动机的输出轴传动连接的行星架、与MG1的输出轴传动连接的太阳轮及作为输出端的齿圈，齿圈通过传动轴与驱动桥相连，MG1的输出轴与太阳轮之间设置有制动器，MG2的输出轴经减速齿轮机构和第二离合器与传动轴连接。
该***虽然可实现多种工作模式，但是由于MG1与太阳轮之间只设置了制动器，在MG2单独驱动的模式下，齿圈会随着传动轴的转动而转动，此时，如果制动器处于结合状态下，那么太阳轮将会被锁止，行星轮将会发生转动，进而带动行星架和与行星架相连的发动机空转，造成能量的较大浪费，传动效率较低；如果制动器处于分离状态下，行星轮不发生转动的情况下，太阳轮将会发生转动，进而带动MG1空转，会带来弱磁问题，也会造成能量的较大浪费，传动效率较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种单行星排混联***和混合动力车辆，用于解决现有单行星排混合动力***中的弱磁问题和传动效率较低的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
本发明提供了一种单行星排混联***，包括发动机、第一电机、第二电机及单行星排动力系，该单行星排动力系包括与所述发动机的输出轴传动连接的行星架、与所述第一电机的输出轴传动连接的太阳轮及作为输出端的齿圈，齿圈通过传动轴用于与驱动桥相连；第二电机传动连接所述传动轴，所述第一电机的输出轴与所述太阳轮之间设置有第一制动器，所述第一电机的输出轴和所述制动器之间还设置有第一离合器。
本发明单行星排混联***的有益效果：设置的第一离合器能够断开第一电机与太阳轮之间的动力传输，避免第一电机在不工作状态下高速空转带来的弱磁问题，同时，其与制动器相配合，可避免纯电动模式下发动机和第一电机的高速空转，传动效率较高。
进一步的，为了便于单行星排混联***的设置，第二电机与所述传动轴非同轴设置。
进一步的，为了实现发动机与行星架之间、第二电机与传动轴之间传动比的变化，本发明第二电机通过减速齿轮机构传动连接所述传动轴：第二电机连接第二离合器，第二离合器连接减速齿轮机构。
本发明的一种混合动力车辆，包括驱动桥和用于驱动所述驱动桥的单行星排混联***，所述单行星排混联***包括发动机、第一电机、第二电机及单行星排动力系，该单行星排动力系包括与所述发动机的输出轴传动连接的行星架、与所述第一电机的输出轴传动连接的太阳轮及作为输出端的齿圈，齿圈通过传动轴与驱动桥相连；第二电机传动连接所述传动轴，所述第一电机的输出轴与所述太阳轮之间设置有第一制动器，所述第一电机的输出轴和所述制动器之间还设置有第一离合器。
本发明混合动力车辆的有益效果：设置的第一离合器能够断开第一电机与太阳轮之间的动力传输，避免第一电机在不工作状态下高速空转带来的弱磁问题，同时，其与制动器相配合，可避免纯电动模式下发动机和第一电机的高速空转，传动效率较高。
进一步的，为了便于单行星排混联***的设置，第二电机与所述传动轴非同轴设置。
进一步的，为了实现发动机与行星架之间、第二电机与传动轴之间传动比的变化，本发明第二电机通过减速齿轮机构传动连接所述传动轴：第二电机连接第二离合器，第二离合器连接减速齿轮机构。
附图说明
图1为本发明的单行星排混联***结构示意图；
图2是本发明单行星排混联***的控制方法逻辑图；
图中：1-发动机；2-扭转减震器；3-第一电机；4-第一离合器；5-制动器；6-齿圈；7-从动齿轮；8-传动轴；9-行星架；10-太阳轮；11-主动齿轮；12-第二离合器；13-第二电机。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
单行星排混联***实施例
如图1所示，本实施例中的单行星排混联***包括发动机1、第一电机3、第二电机13及单行星排动力系，单行星排动力系包括行星架9、太阳轮10及齿圈6，发动机1通过扭转减震器2与行星架9相连接，第一电机3通过第一离合器4与太阳轮10相连接，第二电机13通过第二离合器12与主动齿轮11相连接，主动齿轮11与从动齿轮7啮合构成减速齿轮机构，从动齿轮7与传动轴8相连接，第二电机13与传动轴8非同轴设置，太阳轮10通过制动器5与壳体相连接。
本实施例中第一电机3和第二电机13还连接有图1中未示出的动力电池，动力电池用于在第一电机3和第二电机13驱动模式下提供能量，也用于第一电机3和第二电机13发电模式下存储能量。
本实施例中发动机1通过扭转减震器2与行星架9相连接，第二电机13经第二离合器12后还经减速齿轮机构与传动轴8相连接，作为其他实施方式，也可以不采用扭转减震器2和减速齿轮机构，而是直接传动连接。
如图2所示，本实施例的单行星排混联***的控制方法为：
第一步：根据油门踏板的状态来判定是否属于滑行制动模式，当油门踏板未被踩下的时候，进入滑行制动模式，否则进入第二步；
第二步：当动力电池SOC＞SOCL且P需求＜P2时，进入纯电模式，否则进入第三步；
第三步：当车速V≤V1，进入混合动力模式1，否则进入第四步；
第四步：当车速V1＜V≤V2，进入混合动力模式2，否则进入第五步；
第五步：当车速V2＜V≤V3，进入混合动力模式3，否则进入第六步；
第六步：进入发动机单独驱动模式。
本实施例中，V是车辆行驶速度，V1是第一车速临界值，V2是第二车速临界值，V3是第三车速临界值，SOCL为车辆动力电池SOC下限值，P需求为整车需求功率，P2为第二电机最大功率。
本实施例中各模式的具体控制方法如下：
(1)纯电模式
发动机1不工作，第一电机3不工作，第二电机13驱动车辆，第一离合器4处于分离状态，第二离合器12处于结合状态，制动器5处于分离状态。
车辆起步时，如果整车需求功率较小，并且动力电池SOC充足，第二电机13驱动车辆，以纯电模式工作，具体的转矩关系为：Tout＝k2TMG2，其中k2为从动齿轮7半径与主动齿轮11半径的比值，TMG2为第二电机13输出转矩。该模式下第一离合器4与制动器5相配合，可避免纯电动模式下发动机和第一电机的高速空转，传动效率较高，且避免了第一电机的弱磁问题。
(2)混合动力模式
包含3种工作模式，混合动力模式1、混合动力模式2和混合动力模式3。
混合动力模式1：
当车速V≤V1时，工作在混合动力模式1。此时，发动机1工作，第一电机3不工作，第二电机13工作于驱动状态，第一离合器4处于分离状态，第二离合器12处于结合状态，制动器5处于结合状态。此时混联***的输入为连接在行星架9上的发动机1及第二电机13，输出为行星架9，具体的转矩关系为：Tout＝k2TMG2+k1/(1+k1)TENG。其中k1为齿圈6半径与太阳轮10半径的比值，TENG为发动机1输出转矩。
混合动力模式2：
当车速V1＜V≤V2时，工作在混合动力模式2。此时，发动机1工作，第一电机3工作于发电状态，第二电机13工作于驱动状态，第一离合器4处于结合状态，第二离合器12处于结合状态，制动器5处于分离状态。此时混联***的输入为连接在行星架9上的发动机1及第二电机13，输出为行星架9，具体的转矩关系为：Tout＝k2TMG2+k1/(1+k1)TENG。
混合动力模式3：
当车速V2＜V≤V3时，工作在混合动力模式3。此时，发动机1工作，第一电机3工作于发电状态，第二电机13不工作，第一离合器4处于结合状态，第二离合器12处于分离状态，制动器5处于分离状态。此时混联***的输入为连接在行星架9上的发动机1，输出为行星架9，具体的转矩关系为：Tout＝k1/(1+k1)TENG。
(3)发动机单独驱动模式
当车速V＞V3时，工作在发动机单独驱动模式。此时，发动机1工作，第一电机3不工作，第二电机13不工作，第一离合器4处于分离状态，第二离合器12处于分离状态，制动器5处于结合状态。此时混联***的输入为连接在行星架9上的发动机1，输出为行星架9，具体的转矩关系为：Tout＝k1/(1+k1)TENG。该模式适合于车辆高速行驶，避免了现有混联***功率分流带来的能量二次转换问题和电机高速空转弱磁问题，提高***效率。
(4)滑行制动模式
发动机1不工作，第一电机3不工作，第二电机13处于发电状态，第一离合器4处于分离状态，第二离合器12处于结合状态，制动器5处于分离状态。
第二电机13的电制动力通过主动齿轮11、从动齿轮7、传动轴8作用到车轮上，实现能量回收功能。具体的转矩关系为：Tout＝k2TMG2。
下表为几种模式下，具体各零部件的工作状态见表1：
表1工作模式
Figure BDA0001820409480000051
本实施例中的单行星排混联***的控制方法包括对纯电模式、混合动力模式、发动机单独驱动模式和滑行制动模式的判定方法和对各模式的具体控制，作为其他实施方法，控制方法也可以只包括对其中至少一个模式的判定和具体控制，如只包括对滑行制动模式的判定和具体控制。
本实施例设置的第一离合器能够断开第一电机与太阳轮之间的动力传输，避免第一电机在不工作状态下高速空转带来的弱磁问题，同时，其与制动器相配合，可避免纯电动模式下发动机和第一电机的高速空转，传动效率较高。
混合动力车辆实施例：
本实施例中的混合动力车辆包括驱动桥和用于驱动所述驱动桥的单行星排混联***实施例中的单行星排混联***，关于单行星排混联***的具体结构，此处不再赘述。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而己，并非对发明作任何形式上的限制，虽然本发明己以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容做出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种单行星排混联***，包括发动机、第一电机、第二电机及单行星排动力系，该单行星排动力系包括与所述发动机的输出轴传动连接的行星架、与所述第一电机的输出轴传动连接的太阳轮及作为输出端的齿圈，齿圈通过传动轴用于与驱动桥相连；第二电机传动连接所述传动轴，所述第一电机的输出轴与所述太阳轮之间设置有第一制动器，其特征在于，所述第一电机的输出轴和所述制动器之间还设置有第一离合器。
2.根据权利要求1所述的单行星排混联***，其特征在于，第二电机与所述传动轴非同轴设置。
3.根据权利要求1所述的单行星排混联***，其特征在于，第二电机通过减速齿轮机构传动连接所述传动轴：第二电机连接第二离合器，第二离合器连接减速齿轮机构。
4.一种混合动力车辆，包括驱动桥和用于驱动所述驱动桥的单行星排混联***，所述单行星排混联***包括发动机、第一电机、第二电机及单行星排动力系，该单行星排动力系包括与所述发动机的输出轴传动连接的行星架、与所述第一电机的输出轴传动连接的太阳轮及作为输出端的齿圈，齿圈通过传动轴与驱动桥相连；第二电机传动连接所述传动轴，所述第一电机的输出轴与所述太阳轮之间设置有第一制动器，其特征在于，所述第一电机的输出轴和所述制动器之间还设置有第一离合器。
5.根据权利要求4所述的混合动力车辆，其特征在于，第二电机与所述传动轴非同轴设置。
6.根据权利要求4所述的混合动力车辆，其特征在于，第二电机通过减速齿轮机构传动连接所述传动轴：第二电机连接第二离合器，第二离合器连接减速齿轮机构。
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