用于车辆的混合动力系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开一种用于车辆的混合动力系统，其包括发动机、混合动力模块和双输入轴变速机构，所述混合动力模块由电机、行星齿轮系和第一离合器组成，行星齿轮系具有至少3个转轴，分别为：转轴X1、转轴X2、转轴X3，3个转轴的轴心线在一条直线上，转轴X2的转速介于转轴X1转速和转轴X3转速之间；所述3个转轴中的任意两个之间布置有第一离合器；所述发动机的动力输出轴连接行星齿轮系的转轴X3或转轴X1、以及双输入轴变速机构的第二输入轴，电机的转子与转轴X1或转轴X3连接，转轴X2与双输入轴变速箱的第一输入轴连接。本发明专利技术传动效率高，挡位多，引入三轴双自由度的行星齿轮系，发动机和电机差速驱动车辆起步，车辆起步平稳，换挡平顺性好、冲击小。

Hybrid system and its control method for vehicle

The invention discloses a hybrid power system for vehicles, which comprises an engine, a hybrid power module and a double input shaft transmission mechanism. The hybrid power module is composed of a motor, a planetary gear system and a first clutch. The planetary gear system has at least three rotating shafts, which are respectively: the rotating shaft X1, the rotating shaft x2 and the rotating shaft X3. The axis lines of the three rotating shafts are in a straight line, and the rotating speed of the rotating shaft x2 The power output shaft of the engine is connected with the rotating shaft X3 or the rotating shaft X1 of the planetary gear system, the second input shaft of the double input shaft transmission mechanism, the rotor of the motor is connected with the rotating shaft X1 or the rotating shaft X3, and the rotating shaft X2 is connected with the first input shaft of the double input shaft transmission. The invention has the advantages of high transmission efficiency, multiple gears, introduction of three-axis double freedom planetary gear system, differential drive of engine and motor to start the vehicle, smooth start of the vehicle, good shifting smoothness and small impact.

【技术实现步骤摘要】
用于车辆的混合动力系统及其控制方法
本专利技术涉及混合动力车辆
，尤其是涉及一种用于车辆的混合动力系统及其控制方法。
技术介绍
混合动力汽车具有发动机与电机两个动力源，通过车辆行驶中两种动力源之间的相互配合使其兼具了传统燃油汽车与纯电动汽车的优点，成为解决环境问题与能源问题的最佳车型，是电动化汽车中最具有产业化和市场化前景的动力系统。现有技术中，混合动力汽车的动力驱动系统广泛采用DCT(DualClutchTransmission，简写DCT)混合动力变速箱，是在DCT(双离合器变速器)的双离合器前面增加一个电机、电机前面增加一个离合器组成，齿轮传动，效率高，离合器拖拽阻力造成的能量损失少，液压能量消耗少；发动机和电机并联驱动，扭矩叠加，动力性好；DCT技术成熟，实现大规模生产，零部件和总成质量稳定、成本低；但是，存在以下缺点：1、双离合器控制技术复杂，有风险且成本较高；2、双离合器直径、体积较大，增加电机后，轴向长度较大，发动机舱内布置困难；3、发动机驱动车辆起步时，双离合器滑摩控制难度大，容易出现抖动；换档时，两个离合器切换也容易造成抖动；4、一般情况下，受轴向长度、成本等约束，只能有6、7个挡位；低档位之间，速比差异较大，城市道路工况油耗较差。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种传动效率高、挡位多、结构紧凑、零部件技术成熟的用于车辆的混合动力系统，同时公开上述用于车辆的混合动力系统的控制方法，还公开一种包含该混合动力系统的车辆。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种用于车辆的混合动力系统，其包括发动机、混合动力模块和双输入轴变速机构，所述混合动力模块由电机、行星齿轮系、第一离合器和制动器组成，行星齿轮系具有至少3个转轴，分别为：转轴X1、转轴X2、转轴X3，3个转轴的轴心线在一条直线上，转轴X2的转速介于转轴X1转速和转轴X3转速之间；所述3个转轴中的任意两个之间布置有第一离合器；所述发动机的动力输出轴连接行星齿轮系的转轴X3或转轴X1、以及双输入轴变速机构的第二输入轴，电机的转子与转轴X1或转轴X3连接，转轴X2与双输入轴变速箱的第一输入轴连接；所述制动器安装在发动机的动力输出轴上；所述双输入轴变速机构由第一输入轴、第二输入轴、若干对前进档位齿轮、至少一套倒档齿轮和输出轴组成，第一输入轴上设有奇数挡位主动齿轮，第二输入轴上设有偶数挡位主动齿轮，倒挡主动齿轮设置在第一输入轴或第二输入轴上，输出轴上布置各个挡位的从动齿轮，上述各挡位的主动齿轮与其对应的从动齿轮相互啮合；每一个挡位中有一个齿轮通过同步器与该齿轮所在的轴连接。一种用于车辆的混合动力系统，其包括发动机、混合动力模块和双输入轴变速机构，所述混合动力模块由电机、行星齿轮系、第一离合器和制动器组成，行星齿轮系具有至少3个转轴，分别为：转轴X1、转轴X2、转轴X3，3个转轴的轴心线在一条直线上，转轴X2的转速介于转轴X1转速和转轴X3转速之间；所述3个转轴中的任意两个之间布置有第一离合器；所述发动机的动力输出轴连接行星齿轮系的转轴X3或转轴X1、以及双输入轴变速机构的第二输入轴，电机的转子与转轴X1或转轴X3连接，转轴X2与双输入轴变速箱的第一输入轴连接；所述制动器安装在发动机的动力输出轴上；所述双输入轴变速机构由第一输入轴、第二输入轴、若干对前进档位齿轮、至少一套倒档齿轮、第一输出轴和第二输出轴组成，第一输入轴上固设有奇数档位主动齿轮，第二输入轴上固设有偶数档位主动齿轮，第一输出轴上布置有若干个从动齿轮，第二输出轴上布置有若干个从动齿轮，从动齿轮分别通过各自的同步器与该齿轮所在的轴连接；每个主动齿轮与分别在第一、第二输出轴上的一个从动齿轮啮合。进一步地，上述的混合动力模块中，行星齿轮系具有至少3个转轴，分别为：太阳轮S的转轴、行星轮架C的转轴、齿圈R的转轴，3个转轴的轴心线在一条直线上，行星架C的转轴转速介于太阳轮S的转轴转速和齿圈R的转轴转速之间，上述3个转轴中的任意两个之间布置有第一离合器；所述发动机的动力输出轴连接行星齿轮系中齿圈R的转轴或太阳轮S的转轴、以及双输入轴变速机构的第二输入轴，电机的转子与行星齿轮系中太阳轮S的转轴或齿圈R的转轴连接，行星轮架C的转轴与双输入轴变速箱的第一输入轴连接。所述的用于车辆的混合动力系统，其混合动力模块中的制动器可以采用第二离合器替代，第二离合器安装在发动机的动力输出轴上。本专利技术还提供一种用于车辆的混合动力系统的控制方法，其运行模式包括：纯电动模式、纯发动机驱动模式、混合动力驱动模式和充电模式。进一步地，上述的纯电动模式工作条件为：发动机不工作，零转速；混合动力系统挂一奇数挡位，第一离合器分离，行星齿轮系差速转动；制动器闭合，限制发动机的动力输出轴转动；电机扭矩作用在太阳轮的转轴上，使其倾向正转；太阳轮驱动行星齿轮转动，行星齿轮倾向于驱动齿圈反向转动；制动器限制齿圈倒转，迫使行星架正向转动。进一步地，上述的混合动力驱动模式工作条件为：发动机和电机混合驱动车辆起步时，混合动力系统挂D挡，变速箱挂一挡，第一离合器分离；起步前，车轮零转速，第一输入轴和行星架零转速，发动机怠速转动，电机反转；起步开始：发动机增加扭矩，电机也增加扭矩并增加速度，驱动行星架和第一输入轴加速，并通过变速箱，驱动车轮转动，此时发动机与电机差速驱动，发动机与车轮之速比能够连续变化，当行星架转速达到一定转速时，第一离合器闭合，发动机与车轮之速比固定，进入固定一挡挡位。更进一步地，上述的发动机和电机混合驱动模式条件下，固定挡位操作步骤为：混合动力系统挂一奇数挡位或偶数挡位，第一离合器闭合，行星齿轮系中的3个转轴同速转动，发动机和电机扭矩分别作用在太阳轮的转轴和齿圈的转轴上，经由行星齿轮系叠加，通过第一输入轴或第二输入轴和相应该挡位齿轮传递到车轮上。更进一步地，上述的发动机和电机混合驱动模式条件下，变换挡位操作步骤为：一、由奇数挡位变换到相邻的偶数挡位1、换挡前：同步器挂奇数挡，第一离合器闭合，锁定行星齿轮系，发动机和电机并联驱动该挡位齿轮；2、开始换挡：调整发动机和电机扭矩，使得Tm＝ρTen，第一离合器承受的扭矩降为零，并且调整后的扭矩之和等于调整前的扭矩之和；其中，Tm为电机驱动扭矩，ρ＝S/R，R、S分别表示齿圈、太阳齿轮的齿数，Ten为发动机驱动扭矩；3、第一离合器释放，发动机和电机差速驱动；该过程中电机和发动机扭矩绕行星架轴平衡，驱动扭矩等于换挡前的扭矩；4、电机调整太阳轮的转轴转速，进而带动齿圈的转轴和第二输入轴调速，使得第二输入轴与新挡位齿轮同步；该过程中电机和发动机扭矩绕行星架轴平衡，驱动扭矩等于换挡前的扭矩；发动机进行扭矩控制，电机则对太阳齿轮进行转速控制，并通过行星齿轮系，控制齿圈转速，使得第二输入轴与待挂偶数挡位齿轮同速转动，便于该挡位同步器顺利挂挡；5、同步器挂新挡位，该过程扭矩保持不变；6、电机输出的扭矩转移到发动机的动力输出轴上，发动机直接驱动第二输入轴和新挡本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于车辆的混合动力系统，其特征是：其包括发动机、混合动力模块和双输入轴变速机构，所述混合动力模块由电机、行星齿轮系、第一离合器和制动器组成，行星齿轮系具有至少3个转轴，分别为：转轴X1、转轴X2、转轴X3，3个转轴的轴心线在一条直线上，转轴X2的转速介于转轴X1转速和转轴X3转速之间；所述3个转轴中的任意两个之间布置有第一离合器；所述发动机的动力输出轴连接行星齿轮系的转轴X3或转轴X1、以及双输入轴变速机构的第二输入轴，电机的转子与转轴X1或转轴X3连接，转轴X2与双输入轴变速箱的第一输入轴连接；所述制动器安装在发动机的动力输出轴上；所述双输入轴变速机构由第一输入轴、第二输入轴、若干对前进档位齿轮、至少一套倒档齿轮和输出轴组成，第一输入轴上设有奇数挡位主动齿轮，第二输入轴上设有偶数挡位主动齿轮，倒挡主动齿轮设置在第一输入轴或第二输入轴上，输出轴上布置各个挡位的从动齿轮，上述各挡位的主动齿轮与其对应的从动齿轮相互啮合；每一个挡位中有一个齿轮通过同步器与该齿轮所在的轴连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于车辆的混合动力系统，其特征是：其包括发动机、混合动力模块和双输入轴变速机构，所述混合动力模块由电机、行星齿轮系、第一离合器和制动器组成，行星齿轮系具有至少3个转轴，分别为：转轴X1、转轴X2、转轴X3，3个转轴的轴心线在一条直线上，转轴X2的转速介于转轴X1转速和转轴X3转速之间；所述3个转轴中的任意两个之间布置有第一离合器；所述发动机的动力输出轴连接行星齿轮系的转轴X3或转轴X1、以及双输入轴变速机构的第二输入轴，电机的转子与转轴X1或转轴X3连接，转轴X2与双输入轴变速箱的第一输入轴连接；所述制动器安装在发动机的动力输出轴上；所述双输入轴变速机构由第一输入轴、第二输入轴、若干对前进档位齿轮、至少一套倒档齿轮和输出轴组成，第一输入轴上设有奇数挡位主动齿轮，第二输入轴上设有偶数挡位主动齿轮，倒挡主动齿轮设置在第一输入轴或第二输入轴上，输出轴上布置各个挡位的从动齿轮，上述各挡位的主动齿轮与其对应的从动齿轮相互啮合；每一个挡位中有一个齿轮通过同步器与该齿轮所在的轴连接。


2.一种用于车辆的混合动力系统，其特征是：其包括发动机、混合动力模块和双输入轴变速机构，所述混合动力模块由电机、行星齿轮系、第一离合器和制动器组成，行星齿轮系具有至少3个转轴，分别为：转轴X1、转轴X2、转轴X3，3个转轴的轴心线在一条直线上，转轴X2的转速介于转轴X1转速和转轴X3转速之间；所述3个转轴中的任意两个之间布置有第一离合器；所述发动机的动力输出轴连接行星齿轮系的转轴X3或转轴X1、以及双输入轴变速机构的第二输入轴，电机的转子与转轴X1或转轴X3连接，转轴X2与双输入轴变速箱的第一输入轴连接；所述制动器安装在发动机的动力输出轴上；所述双输入轴变速机构由第一输入轴、第二输入轴、若干对前进档位齿轮、至少一套倒档齿轮、第一输出轴和第二输出轴组成，第一输入轴上固设有奇数档位主动齿轮，第二输入轴上固设有偶数档位主动齿轮，第一输出轴上布置有若干个从动齿轮，第二输出轴上布置有若干个从动齿轮，从动齿轮分别通过各自的同步器与该齿轮所在的轴连接；每个主动齿轮与分别在第一、第二输出轴上的一个从动齿轮啮合。


3.一种用于车辆的混合动力系统，其特征是：其包括发动机、混合动力模块和双输入轴变速机构，所述混合动力模块由电机、行星齿轮系、第一离合器和制动器组成，行星齿轮系具有至少3个转轴，分别为：转轴X1、转轴X2、转轴X3，3个转轴的轴心线在一条直线上，转轴X2的转速介于转轴X1转速和转轴X3转速之间；所述3个转轴中的任意两个之间布置有第一离合器；所述发动机的动力输出轴连接行星齿轮系的转轴X3或转轴X1、以及双输入轴变速机构的第二输入轴，电机的转子与转轴X1或转轴X3连接，转轴X2与双输入轴变速箱的第一输入轴连接；所述制动器安装在发动机的动力输出轴上；所述双输入轴变速机构由第一输入轴A、第二输入轴、若干对前进档位齿轮、至少一套倒档齿轮、和输出轴组成；第一输入轴A通过两级齿轮传动到第一输入轴B；第一输入轴B上布置奇数挡位驱动齿轮，通过相应的同步器与该轴连接；第二输入轴上布置偶数挡位驱动齿轮，通过相应的同步器与该轴连接；输出轴上布置挡位的从动齿轮，固连在该轴上；每一个从动齿轮与一奇一偶两个主动齿轮啮合为一组，形成两个挡位。


4.一种用于车辆的混合动力系统，其特征是：其包括发动机、混合动力模块和双输入轴变速机构，所述混合动力模块由电机、行星齿轮系、第一离合器和制动器组成，行星齿轮系具有至少3个转轴，分别为：转轴X1、转轴X2、转轴X3，3个转轴的轴心线在一条直线上，转轴X2的转速介于转轴X1转速和转轴X3转速之间；所述3个转轴中的任意两个之间布置有第一离合器；所述发动机的动力输出轴连接行星齿轮系的转轴X3或转轴X1、以及双输入轴变速机构的第二输入轴，电机的转子与转轴X1或转轴X3连接，转轴X2与双输入轴变速箱的第一输入轴连接；所述制动器安装在发动机的动力输出轴上；所述双输入轴变速机构由第一输入轴A、第二输入轴A、若干对前进档位齿轮、至少一套倒档齿轮、和输出轴组成；第一输入轴A通过一级齿轮传动到第一输入轴B，第二输入轴A通过一级齿轮传动到第二输入轴B；第一输入轴B上布置奇数挡位驱动齿轮，通过相应的同步器与该轴连接；第二输入轴B上布置偶数挡位驱动齿轮，通过相应的同步器与该轴连接；输出轴上布置挡位的从动齿轮，固连在该轴上；每一个从动齿轮与一奇一偶两个主动齿轮啮合为一组，形成两个挡位。


5.根据权利要求1、2、3或4所述的用于车辆的混合动力系统，其特征是：其混合动力模块中，行星齿轮系具有至少3个转轴，分别为：太阳...

【专利技术属性】
技术研发人员：段志辉，
申请(专利权)人：段志辉，
类型：发明
国别省市：河南;41