混合动力车辆的起动和发电系统技术方案

本发明专利技术提供一种混合动力车辆的起动和发电系统。所述系统包括起动-发电机，其在起动-发电机作为电动机运转时传递旋转力至发动机以起动发动机，并且其通过接收发动机的旋转力作为发电机运转。电动-发电机通过接收发动机的旋转力作为发电机运转，并且行星齿轮机构连接发动机、起动-发电机和电动-发电机以在发动机、起动-发电机和电动-发电机之间传递旋转力。另外，第一制动器和第二制动器选择性地使行星齿轮机构的旋转组件之中连接至起动-发电机和电动-发电机的旋转组件作为固定组件运转。控制器使起动-发电机、电动-发电机、第一制动器和第二制动器具体地运转。

Starting and generating system for hybrid vehicle

The invention provides a starting and generating system for a hybrid vehicle. The system includes a starter generator that transmits a rotational force to the engine to start the engine when the starter generator acts as a motor, and it operates as a generator by receiving the rotational force of the engine. The electric generator by rotating the force receiving engine as a generator, and a planetary gear mechanism connected to the engine, starter generator and electric generator to start the engine, in between the generator and the electric generator transmits rotational force. In addition, the first brake and the second brake selectively connect the rotating assembly of the planetary gear mechanism to the starting generator and the rotating assembly of the electric generator. The controller operates the starter generator, the generator, the first brake and the second brake.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及混合动力车辆的起动和发电系统。更具体地，本专利技术涉及混合动力车辆的起动和发电系统，其可满足大容量电动机的需要，并且解决使用单个大容量电动机时关于布局方面的限制和由于施加到发动机轴的负荷增大而对大容量电动机的应用造成限制的问题。
技术介绍
通常，混合动力车辆使用发动机和电动机作为驱动源来行驶，是同时使用由矿物燃料产生的能和电能来行驶的环保车辆，因而减少废气并提高燃料效率。图1为示出根据现有技术的混合动力车辆的动力系配置的图，其示出装有驱动电动机和变速器的安装变速器的电动设备(transmission-mounted-electric-device，TMED)型的动力系的配置。如图1所示，混合动力车辆的动力系的配置包括：串联布置作为驱动车辆的驱动源的发动机1和驱动电动机3；发动机离合器2，其插入发动机1和驱动电动机3之间以在发动机1和驱动电动机3之间传递或阻断动力；改变来自发动机1和驱动电动机3的动力并传递动力至驱动轴5的变速器4；以及与发动机1连接以传递动力的起动-发电机(starter-generator，例如集成式起动发电机(ISG)或混合起动发电机(HSG))6。具体地，发动机离合器2被配置成当接合(锁定)或分离(打开)时，在发动机1和驱动电动机3之间传递或阻断动力。作为车辆的动力源(例如，电动力源)运转的电池8通过逆变器7连接至驱动电动机3和起动-发电机6进行充电和放电，并且逆变器7被配置成将来自电池8的直流电(DC)转化为三相交流电(AC)然后施加三相交流电至驱动电动机和起动-发电机以使驱动电动机3和起动-发电机6运转。不像具有内燃发动机的普通车辆，其中起动电动机和发电机独立
安装，在混合动力车辆中起动-发电机6为执行起动电动机(起动机)和发电机(交流发电机)集成功能的设备。起动-发电机6被配置成运转时通过皮带9传递动力至发动机1来起动发动机1，或使用从发动机传递的旋转力产生电力，并且用产生电力运转所产生的电能对电池8充电。换言之，当模式从电动车辆(EV)模式变为混合动力电动车辆(HEV)模式时，发动机需要被起动，其中所述电动车辆模式为混合动力车辆通过使用驱动电动机3的动力行驶的纯电动车辆模式，所述混合动力电动车辆模式中混合动力车辆使用发动机1的动力和驱动电动机3的动力两者行驶，在这种情况下，使用起动-发电机6。由于起动-发电机6的滑轮6A通过皮带9与曲轴皮带轮1A连接以传递动力，所述曲轴皮带轮1A安装到发动机1的曲轴(C/S)，起动-发电机6作为电动机运转并且被配置成通过皮带9传递旋转力至曲轴，以起动发动机。当发动机运转时，起动-发电机6被配置成通过皮带9接收发动机1的旋转力，即曲轴的旋转力，并且作为发电机被操作以产生电能并对电池8充电。当车辆停止时(例如，车辆制动器接合)，起动-发电机6作为发电机运转并且使用通过皮带9从发动机1传递的旋转力产生电能，并且因此，进行用于对电池8充电的能量再生。电能，其储存在如上所述的电池8中，用于使驱动电动机3被操作以驱动车辆。在本说明书下文中，包括混合动力车辆的起动-发电机和动力传递机构(power transmission mechanism)的配置，称为混合动力车辆的起动和发电系统，其中动力传递机构连接起动-发电机与发动机以在起动-发电机和发动机之间传递动力。同时，现有技术中的起动和发电系统使用包括如上所述的皮带和滑轮的动力传递机构，并且采用以皮带连接发动机和起动-发电机的动力传递方法。然而，皮带传递方法在可控制性方面有缺点，并且在用于管理电池充电状态水平的电池充电过程中，由于皮带的拉紧或打滑(例如滑动等的发生)而造成的传递效率的恶化会造成车辆整体效率的恶化。具体地，由于随着起动-发电机的功能增加到不仅仅是用于起动发动机的起动电动机的功能，而且还增加到串联模式的功能，其中起动-发电机使发动机运转并且使用发动机动力产生电力以使用电力使驱动电动
机运转，起动-发电机的运转范围变宽，所以需要用大容量电动机作为起动-发电机。在大型车辆(例如，卡车)的情况下，需要起动-发电机尺寸的增大和电动机容量的增大，但由于因施加到发动机各种类型轴的横向负荷的增大而造成的限制以及发动机皮带系统布局方面的限制，使用尺寸增大的单个电动机以及满足大型车辆的需要存在难度。在本部分公开的上述信息仅用于加强对本专利技术背景的理解，因此可包含不形成本领域技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
本专利技术提供一种混合动力车辆的起动和发电系统，其可改善对预定模式，如发动机起动模式、串联驱动模式和普通行驶模式的可控制性，有效满足对大容量电动机的需求，并且解决当使用单个大容量电动机时关于布局方面的限制或由于施加到发动机轴的负荷增大而对大容量电动机的应用造成限制的问题。一方面，本专利技术提供一种混合动力车辆的起动和发电系统，其被配置成在混合动力车辆中起动发动机并通过接收发动机的旋转力而产生电力，所述混合动力车辆包括发动机、驱动电动机和被布置用以在发动机和驱动电动机之间传递或阻断动力的发动机离合器。具体地，起动和发电系统可包括：起动-发电机，其被配置成，当起动-发电机作为电动机运转时，传递旋转力至发动机以起动发动机，并且可通过接收发动机的旋转力作为发电机运转；通过接收发动机的旋转力作为发电机运转的电动-发电机(motor-generator)；行星齿轮机构，其连接发动机、起动-发电机和电动-发电机以在发动机、起动-发电机和电动-发电机之间传递旋转力；第一制动器和第二制动器，其被配置成选择性地使行星齿轮机构的旋转组件之中连接至起动-发电机和电动-发电机的旋转组件作为固定组件运转；以及被配置成操纵起动-发电机、电动-发电机、第一制动器和第二制动器的控制器。在示例性实施例中，在行星齿轮机构的旋转组件之中，太阳齿轮可连接至起动-发电机的旋转轴，环形齿轮可连接至电动-发电机的旋转轴，而整体耦接并支撑小齿轮的支座可连接至发动机的旋转轴。当
发动机起动时，控制器可被配置成，输出用于使连接至环形齿轮的第二制动器耦接的控制信号以使环形齿轮作为固定组件运转，并且输出用于使连接至太阳齿轮的第一制动器分离的控制信号以将起动-发电机的旋转力传递至发动机。控制器还可被配置成，当发动机停止并且发动机离合器分离时，输出用于使第一制动器和第二制动器两者均分离的控制信号。另外，当发动机运转并且发动机离合器接合时，车辆通过使用发动机和驱动电动机的旋转力运转时，控制器可被配置成，输出用于使连接至太阳齿轮的第一制动器耦接的控制信号以使太阳齿轮作为固定组件运转，并且输出用于使连接至环形齿轮的第二制动器分离的控制信号以通过发动机的旋转力使电动-发电机在无负荷状态下旋转。此外，控制器可被配置成执行串联驱动模式控制，所述串联驱动模式控制操纵发动机，以使得基于发动机转速而选择的起动-发电机和电动-发电机中的一个或两者使用发动机的旋转力作为发电机运转，并且使用所产生的电力使驱动电动机运转。控制器可被配置成，当发动机转速为预定参考速度或更低时使起动-发电机作为发电机运转，并且当发动机转速大于参考速度时，使起动-发电机和电动-发电机均作为发电机运转。另外，控制器可被配置成输出用于使第一制动器和第二制动器运转的控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合动力车辆的起动和发电系统，其被配置成在所述混合动力车辆中起动发动机并通过接收所述发动机的旋转力而产生电力，所述混合动力车辆包括所述发动机、驱动电动机和被布置用以在所述发动机和所述驱动电动机之间传递或阻断动力的发动机离合器，所述起动和发电系统包括：起动‑发电机，其被配置成当所述起动‑发电机作为电动机运转时传递旋转力至所述发动机以起动所述发动机，并且所述起动‑发电机通过接收所述发动机的旋转力作为发电机运转；电动‑发电机，其通过接收所述发动机的旋转力作为发电机运转；行星齿轮机构，其连接所述发动机、起动‑发电机和电动‑发电机以在所述发动机、起动‑发电机和电动‑发电机之间传递旋转力；第一制动器和第二制动器，其被配置成选择性地使所述行星齿轮机构的旋转组件之中连接至所述起动‑发电机和所述电动‑发电机的旋转组件作为固定组件运转；以及控制器，其被配置成操纵所述起动‑发电机、电动‑发电机、第一制动器和第二制动器。

【技术特征摘要】
2015.05.06 KR 10-2015-00631221.一种混合动力车辆的起动和发电系统，其被配置成在所述混合动力车辆中起动发动机并通过接收所述发动机的旋转力而产生电力，所述混合动力车辆包括所述发动机、驱动电动机和被布置用以在所述发动机和所述驱动电动机之间传递或阻断动力的发动机离合器，所述起动和发电系统包括：起动-发电机，其被配置成当所述起动-发电机作为电动机运转时传递旋转力至所述发动机以起动所述发动机，并且所述起动-发电机通过接收所述发动机的旋转力作为发电机运转；电动-发电机，其通过接收所述发动机的旋转力作为发电机运转；行星齿轮机构，其连接所述发动机、起动-发电机和电动-发电机以在所述发动机、起动-发电机和电动-发电机之间传递旋转力；第一制动器和第二制动器，其被配置成选择性地使所述行星齿轮机构的旋转组件之中连接至所述起动-发电机和所述电动-发电机的旋转组件作为固定组件运转；以及控制器，其被配置成操纵所述起动-发电机、电动-发电机、第一制动器和第二制动器。2.根据权利要求1所述的起动和发电系统，其中在所述行星齿轮机构的旋转组件之中，太阳齿轮连接至所述起动-发电机的旋转轴，环形齿轮连接至所述电动-发电机的旋转轴，并且整体耦接并支撑小齿轮的支座连接至所述发动机的旋转轴。3.根据权利要求2所述的起动和发电系统，其中所述控制器被配置成，当所述发动机起动时输出：用于使连接至所述环形齿轮的所述第二制动器耦接的控制信号，以使所述环形齿轮作为固定组件运转；以及用于使连接至所述太阳齿轮的所述第一制动器分离的控制信号，以将所述起动-发电机的旋转力传递至所述发动机。4.根据权利要求2所述的起动和发电系统，其中所述控制器被
\t配置成，当所述发动机停止并且所述发动机离合器分离时，输出用于使所述第一制动器和所述第二制动器两者均分离的控制信号。5.根据权利要求2所述的起动和发电系统，其中所述控...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵成泰，李庚信，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR