一种混合动力系统和有该系统的混合动力车辆及驱动方法技术方案

一种混合动力系统和有该系统的混合动力车辆及驱动方法，包括内燃机，包括有前太阳轮、前行星架和前齿圈的前行星排，包括有后太阳轮、后行星架和后齿圈的后行星排，前行星排的前齿圈连接第一电机，后行星排的后太阳轮连接第二电机，内燃机的输出端与前行星排的前太阳轮连接，前行星排的前行星架与后行星排的后行星架连接，后行星排的后齿圈通过外齿轮传动装置与系统输出轴连接，前齿圈连接有对前齿圈进行锁止或释放的前锁止离合器，前行星架连接有对前行星架锁止或释放的中锁止离合器，后太阳轮连接有对后太阳轮进行锁止或释放的后锁止离合器，后太阳轮与后行星架之间设有模式离合器。本发明专利技术可以实现包括串联式工况在内的多种混合动力工况，提高了对于不同行驶条件和要求的适应能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种混合动力系统。特别是涉及一种混合动力系统和有该系统的混合 动力车辆及驱动方法。
技术介绍
面对能源短缺和环境污染日益严重的现状，混合动力汽车是目前最有效的节能汽 车方案，其动力系统有串联、并联和混联三种形式。串联能实现内燃机的最优控制，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，但是内燃机与输出轴机 械连接，不能保证内燃机始终处于较优的工作区域内；混联能结合串联和并联的优点，规避 二者的缺点，是三者中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系统和通用的AHS系统。其中丰田的THS系统采用单行星排结构，属于单 模功率分流装置，只能实现输入式功率分流一种模式，在高速区的传动效率较低。通用公司 的AHS系统采用双排或三排行星排来实现功率分流，可以实现输入式功率分流和复合式功 率分流两种模式，两种模式相互弥补，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，但AHS系统内往往需要多个离合器的控制来实现模式切换，使得整个系统的结 构十分复杂，控制难度较大。 "行星式混联动力系统及使用该动力系统的车辆"（申请公布CN104175860A，申请 公布日20141203)和"行星式双模油电混联混合动力系统"（申请公布号CN103448529A，申 请公布日20131218)都提出了双行星排的混合动力系统，但是这两种系统以尽量减少机电 的二次转换、减少能量的浪费为由都极力的避免串联式工况的发生。但是在城市中行驶的 机动车辆，由于堵车情况较为严重车辆走走停停，有时候车速很难达到输出功率分流所需 要的水平，车上的动力电源无法及时的补充电量。所以串联式工况对于混合动力车辆还是 很有必要的，但上述两种混合动力系统都无法实现串联式工况。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供可以实现包括串联式工况在内的多种混合动 力工况，能够提高对于不同行驶条件和要求适应能力的混合动力系统和有该系统的混合动 力车辆及驱动方法。 本专利技术所采用的技术方案是：一种混合动力系统，包括内燃机，包括有前太阳轮、 前行星架和前齿圈的前行星排，包括有后太阳轮、后行星架和后齿圈的后行星排，所述前行 星排的前齿圈连接第一电机，所述后行星排的后太阳轮连接第二电机，所述内燃机的输出 端与所述前行星排的前太阳轮连接，所述前行星排的前行星架与所述后行星排的后行星架 连接，所述后行星排的后齿圈通过外齿轮传动装置与系统输出轴连接，所述的前齿圈连接 有对所述前齿圈进行锁止或释放的前锁止离合器，所述前行星架连接有对所述前行星架锁 止或释放的中锁止离合器，所述的后太阳轮连接有对所述后太阳轮进行锁止或释放的后锁 止离合器，所述后太阳轮与所述后行星架之间设有模式离合器。 一种具有混合动力系统的混合动力车辆，混合动力系统的系统输出轴连接混合动 力车辆的驱动桥。 -种混合动力系统的驱动方法，包括以下模式： a、纯电动模式： 内燃机关闭，动力电源向第二电机提供动力驱动整车行驶，该模式分为低车速纯 电动、高车速纯电动两种模式： al、高车速纯电动模式： 前锁止离合器脱开、中锁止离合器脱开、后锁止离合器脱开以及模式离合器接 合； 由电源将其他形式的能量转化成电能，通过逆变器驱动第二电机，第二电机利用 电能做功，带动后太阳轮转动，后齿圈、后行星架和后太阳轮共同以一个转速旋转，后齿圈 通过外传动装置将动力传递给系统输出轴；此时第一电机处于空转状态，内燃机不转，第一 电机的转速能够恰好使得前行星轮的自转转速保证前行星轮的内侧绕静止的前太阳轮公 转，且前行星轮的外侧与前齿圈的内侧配合转动； a2、低车速纯电动模式： 前锁止离合器脱开、中锁止离合器锁止、后锁止离合器脱开以及模式离合器脱 开； 能量由电源将其他形式的能量转化成电能，通过逆变器驱动第二电机，第二电机 利用电能做功，带动后太阳轮转动，后太阳轮通过仅自转不公转的后行星轮将动力传递给 后齿圈，后齿圈依次通过外齿轮传动装置和系统输出轴输出功率； b、纯充电模式： 纯充电模式中，第二电机不运转，后行星排的后齿圈、后行星架和后太阳轮均不旋 转，功率仅仅由内燃机向第一电机和逆变器流动，该模式分为以下模式： bl、0100 模式： 前锁止离合器脱开、中锁止离合器锁止、后锁止离合器脱开、模式离合器脱开；由 内燃机向系统输入动力，第一电机和前齿圈被由内燃机驱动的前太阳轮带动，前太阳轮将 动力传递给前齿圈，与前齿圈连接的第一电机处于发电状态； b2、0101 模式： 前锁止离合器脱开、中锁止离合器锁止、后锁止离合器脱开以及模式离合器接合； 由内燃机向系统输入动力，第一电机和前齿圈被由内燃机驱动的前太阳轮带动，前太阳轮 将动力传递给前齿圈，与前齿圈连接的第一电机处于发电状态； b3、0110 模式： 前锁止离合器脱开、中锁止离合器锁止、后锁止离合器锁止以及模式离合器脱开； 由内燃机向系统输入动力，第一电机和前齿圈被由内燃机驱动的前太阳轮带动，前太阳轮 将动力传递给前齿圈，与前齿圈连接的第一电机处于发电状态； b4、0111 模式： 前锁止离合器脱开、中锁止离合器锁止、后锁止离合器锁止以及模式离合器接合； 由内燃机向系统输入动力，第一电机和前齿圈被由内燃机驱动的前太阳轮带动，前太阳轮 将动力传递给前齿圈，与前齿圈连接的第一电机处于发电状态； b5、0011 模式： 前锁止离合器脱开、中锁止离合器脱开、后锁止离合器锁止以及模式离合器接合； 由内燃机向系统输入动力，第一电机和前齿圈被由内燃机驱动的前太阳轮带动，前太阳轮 将动力传递给前齿圈，与前齿圈连接的第一电机处于发电状态； c、内燃机驱动模式： 内燃机启动，第一电机不工作，内燃机提供动力驱动整车行驶，该模式分为低车速 纯内燃机直驱、高车速纯内燃机直驱两种模式； cl、高车速纯内燃机直驱模式： 前锁止离合器锁止、中锁止离合器脱开、后锁止离合器锁止以及模式离合器脱 开； 动力由内燃机输入到前太阳轮上，前太阳轮带动前行星轮和前行星架旋转，前行 星轮为公转+自转，前行星架为自转，前行星架带动后行星架旋转，后行星架带动后齿圈旋 转，后齿圈将动力经外齿轮传动装置传递给系统输出轴输出； c2、低车速纯内燃机直驱模式： 前锁止离合器锁止、中锁止离合器脱开、后锁止离合器脱开以及模式离合器接 合； 动力由内燃机输入到前太阳轮上，前太阳轮带动前行星轮和前行星架旋转，前行 星轮为公转+自转，前行星架为自转，前行星架带动后行星架旋转，后行星架带动后齿圈以 与后行星架相同的转速旋转，后齿圈将动力经外齿轮传动装置传递给系统输出轴输出； d、混合驱动模式： 混合驱动模式中，内燃机工作，第二电机处于电动状态，通过太阳轮向后行星排输 入动力，第一电机则根据需要选择处于发电或电动或不工作状态，该模式分为以下5种模 式： dl、串联式混合动力模式： 前锁止离合器脱开、中锁止离合器锁止、后锁止离合器脱开以及模式离合器脱开； 动力由内燃机经过前太阳轮输入，经过只自转不公转的前行星轮传递给前齿圈，前齿圈带 动第一电机发电；而第二电机被逆变器驱动，向后太阳轮输入动力，动力经过只自转不公转 的前行星轮传递给后齿圈，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合动力系统，包括内燃机(1)，包括有前太阳轮(15)、前行星架(14)和前齿圈(6)的前行星排，包括有后太阳轮(12)、后行星架(13)和后齿圈(7)的后行星排，所述前行星排的前齿圈(6)连接第一电机(2)，所述后行星排的后太阳轮(12)连接第二电机(10)，所述内燃机(1)的输出端与所述前行星排的前太阳轮(15)连接，其特征在于，所述前行星排的前行星架(14)与所述后行星排的后行星架(13)连接，所述后行星排的后齿圈(7)通过外齿轮传动装置(18)与系统输出轴(11)连接，所述的前齿圈(6)连接有对所述前齿圈(6)进行锁止或释放的前锁止离合器(3)，所述前行星架(14)连接有对所述前行星架(14)锁止或释放的中锁止离合器(16)，所述的后太阳轮(12)连接有对所述后太阳轮(12)进行锁止或释放的后锁止离合器(8)，所述后太阳轮(12)与所述后行星架(13)之间设有模式离合器(9)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘英泽，
申请(专利权)人：天津清源电动车辆有限责任公司，
类型：发明
国别省市：天津;12