一种单行星排混合动力系统及工作方法技术方案

本发明专利技术涉及一种单行星排混合动力系统及工作方法。当车辆处于高速工况时可以把连接行星排太阳轮的发电机进行制动，让发动机的动力全部用于驱动车辆，使发动机与另一个电机组成适合高速运行的并联混动模式，并根据单行星排混合动力系统提出基于第二电机纯电运行EV模式，发动机动力分流混合动力HEV模式，发动机与第二电机组成并联运行P2模式和原地驻车发电PG模式4种工作模式切换的工作方法，避免了高速时仍存在的行星排特有的功率分流现象而造成功率循环，提高燃油效率。

【技术实现步骤摘要】
一种单行星排混合动力系统及工作方法
本专利技术涉及车辆混合动力
，尤其涉及一种单行星排混合动力系统及工作方法。
技术介绍
混合动力技术有效的解决了传统内燃机车辆较高的燃油消耗率和排放性差等缺点，逐渐被行业所认可。混合动力汽车驱动系统有串联、并联和混联三种形式。串联式混合动力汽车具有整车底盘布置的自由度较大、动力总成控制简单等优点，但驱动系统中因存在能量二次转换导致总体效率较低。并联式混合动力汽车具有能量利用率较高的优点，适合于行驶在城市间公路和高速公路等行驶工况的车型，但在低速工况中，发动机的工作效率较低。混联式混合动力车型汇集了串联和并联两种构型的双重优势，有最佳的综合性能。尤其带行星排的混联式混合动力车型实现了无级变速功能，发动机工作在最优曲线上，最大限度的提高了整车的燃油经济性。带行星轮系的混合动力系统中行星轮系对发动机的输出功率进行重新分配，达到节能降耗的目的。行星轮系具有多自由度、输入输出灵活可控的特点，而且结构紧凑、体积小、速比大，因此被越来越多的混合动力汽车动力耦合系统所采用，这也是当今混合动力汽车动力总成发展的一种重要趋势。1997年丰田推出首款带行星轮系的混合动力汽车Prius，2015年又推出了搭载最新第四代机电混合动力系统的Prius4，仍采用THS行星轮系动力分流式结构，丰田的THS混合动力系统具有简单、平顺的特性，但在一些工况下，比如高速工况，由于行星排的物理特性，发动机的功率仍然是分流的，一部分用来发电，一部分用来驱动车辆，存在机械能到电能，电能再到机械能的转换效率损失，不利于节油降耗，导致这种混合动力系统的高效率区间较小。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种单行星排混合动力系统及工作方法，由结合齿圈、花键毂和结合套组成同步器制动系统，或者由制动器动摩擦片、制动器固定轴和制动器静摩擦片组成摩擦片制动系统，在车辆处于高速工况时通过制动系统对与连接行星排太阳轮的发电机进行制动，让发动机的动力全部用于驱动车辆，使发动机与另一个电机组成适合高速运行的并联混动模式，避免了高速时仍存在的行星排特有的功率分流现象而造成功率循环，使燃油效率下降。一种单行星排混合动力系统，包括：发动机动力输入轴；动力输出主动齿轮；内齿圈；行星架；行星轮；太阳轮；第一电机；制动系统；第二电机；差速器；主减从动齿轮；第二电机动力输出齿轮；中间齿轮；动力输出中间轴；主减主动齿轮；发动机动力输入轴与行星架连接；第一电机转子与太阳轮连接；太阳轮与行星轮啮合，行星轮与内齿圈啮合，行星轮均匀分布在行星架上；制动系统，制动系统与第一电机转子连接；动力输出主动齿轮与行星排的内齿圈同轴固定连接，动力输出中间轴上固定有中间齿轮与主减主动齿轮，中间齿轮与动力输出主动齿轮和第二电机动力输出齿轮常啮合，第二电机动力输出齿轮与第二电机转子连接，主减主动齿轮与主减从动齿轮常啮合，主减从动齿轮啮合与差速器连接。优选的，制动系统处于制动状态时，第一电机转子处于锁止状态，不能自由转动；当制动系统处于时放松状态时，第一电机转子可以自由转动。优选的，制动系统包括结合齿圈、花键毂和结合套，第一电机转子与结合齿套同轴连接，花键毂固定在混合动力耦合箱壳体上，结合套沿花键毂的花键左右滑动；结合套右位时，结合齿圈与结合套分离，结合齿圈可以自由转动，第一电机转子也可以自由转动，此为制动系统放松状态；结合套左位时，结合齿圈与结合套结合，结合齿圈与结合套一起固定在花键毂上，限制其自由转动，第一电机转子也处于锁止状态，不能自由转动，此为制动系统制动状态。优选的，制动系统包括制动器动摩擦片、制动器固定轴和制动器静摩擦片，第一电机的转子与制动器动摩擦片同轴连接，制动器固定轴固定在混合动力耦合箱壳体上，制动器静摩擦片在制动器固定轴上沿花键左右滑动；制动器摩擦片右位时，制动器动摩擦片与制动器静摩擦片分离，制动器动摩擦片可以自由转动，第一电机转子也可以自由转动，此为制动系统放松状态；制动器摩擦片左位时，制动器动摩擦片与制动器静摩擦片结合，制动器动摩擦片与制动器静摩擦片一起固定在制动器固定轴上，限制其自由转动，第一电机转子也处于锁止状态，不能自由转动，此为制动系统制动状态。本专利技术还提出一种单行星排混合动力系统工作方法，基于单行星排混合动力系统进行工作，工作模式包括第二电机纯电运行EV模式；发动机动力分流混合动力HEV模式；发动机与第二电机组成并联运行P2模式；原地驻车发电PG模式。优选的，第二电机纯电运行EV模式：发动机关闭，制动系统处于制动状态，第一电机转子不能自由转动，行星排的行星架与发动机曲轴一起处于静止状态，第二电机工作，动力经第二电机动力输出齿轮、传递给中间齿轮，经过动力输出中间轴，传递给主减主动齿轮、主减从动齿轮和差速器，最后经左右半轴传递给车轮，驱动车辆前进或后退，同时带动动力输出齿轮及其连接的内齿圈转动。优选的，发动机动力分流混合动力HEV模式：制动系统处于放松状态，发动机运转，第一电机处于发电状态，行星排的行星架与发动机曲轴一起处于正向旋转状态，经过行星排的动力分流作用，一定比例的扭矩经过行星架、行星轮、太阳轮用来带动第一电机发电，电能储存在动力电池内或优先供给第二电机使用，剩余扭矩经行星架、行星轮、内齿圈、动力输出主动齿轮，传递给中间齿轮，第二电机使能工作，动力经第二电机动力输出齿轮也传递给中间齿轮，与发动机传递来的动力汇合后经过动力输出中间轴，传递给主减主动齿轮、主减从动齿轮、差速器，最后经左右半轴传递给车轮，驱动车辆前进。优选的，发动机与第二电机组成并联运行P2模式：发动机运转，制动系统处于制动状态，第一电机处于锁止状态，行星排的行星架与发动机曲轴一起处于正向旋转状态，与第一电机连接的太阳轮也处于静止状态，行星排的行星架与内齿圈以相同的转速转动，发动机所有的动力经过行星架、行星轮、内齿圈、动力输出主动齿轮，传递给中间齿轮，经过动力输出中间轴，传递给主减主动齿轮、主减从动齿轮、所述差速器，最后经左右半轴传递给车轮，驱动车辆前进；第二电机使能工作，当发动机的动力不能满足车辆动力需求时，第二电机作为电动机出力，动力经第二电机动力输出齿轮也传递给中间齿轮，与发动机传递来的动力汇合后经过动力输出中间轴，传递给主减主动齿轮、主减从动齿轮、差速器，最后经左右半轴传递给车轮，驱动车辆前进；当发动机的动力超出车辆的动力需求时，第二电机作为发电机发电，所产生电能储存在动力电池内，所需动力经中间齿轮、第二电机动力输出齿轮传递给第二电机。优选的，原地驻车发电PG模式：当车辆电量严重不足或者需要原地发电时，需要进入此模式，车轮被强制制动，制动系统处于放松状态，与车轮相连接的传动链上内齿圈处于制动转态，发动机扭矩经发动机动力输入轴、行星架，经过行星排的升速，带动太阳轮旋转，从而驱动第一电机旋转发电，产生的电能储存在车辆动力电池内或对外供电使用。优选的，单行星排混合动力系统工作时对工作模式的控制策略：车辆起步时，如果车辆需求功率不大，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单行星排混合动力系统，其特征在于，包括：发动机动力输入轴；动力输出主动齿轮；内齿圈；行星架；行星轮；太阳轮；第一电机；制动系统；第二电机；差速器；主减从动齿轮；第二电机动力输出齿轮；中间齿轮；动力输出中间轴；主减主动齿轮；/n发动机动力输入轴与行星架连接；/n第一电机转子与太阳轮连接；/n太阳轮与行星轮啮合，行星轮与内齿圈啮合，行星轮均匀分布在行星架上；/n制动系统，制动系统与第一电机转子连接；/n动力输出主动齿轮与行星排的内齿圈同轴固定连接，动力输出中间轴上固定有中间齿轮与主减主动齿轮，中间齿轮与动力输出主动齿轮和第二电机动力输出齿轮常啮合，第二电机动力输出齿轮与第二电机转子连接，主减主动齿轮与主减从动齿轮常啮合，主减从动齿轮啮合与差速器连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种单行星排混合动力系统，其特征在于，包括：发动机动力输入轴；动力输出主动齿轮；内齿圈；行星架；行星轮；太阳轮；第一电机；制动系统；第二电机；差速器；主减从动齿轮；第二电机动力输出齿轮；中间齿轮；动力输出中间轴；主减主动齿轮；
发动机动力输入轴与行星架连接；
第一电机转子与太阳轮连接；
太阳轮与行星轮啮合，行星轮与内齿圈啮合，行星轮均匀分布在行星架上；
制动系统，制动系统与第一电机转子连接；
动力输出主动齿轮与行星排的内齿圈同轴固定连接，动力输出中间轴上固定有中间齿轮与主减主动齿轮，中间齿轮与动力输出主动齿轮和第二电机动力输出齿轮常啮合，第二电机动力输出齿轮与第二电机转子连接，主减主动齿轮与主减从动齿轮常啮合，主减从动齿轮啮合与差速器连接。


2.根据权利要求1所述的单行星排混合动力系统，其特征在于，制动系统处于制动状态时，第一电机转子处于锁止状态，不能自由转动；当制动系统处于时放松状态时，第一电机转子可以自由转动。


3.根据权利要求2所述的单行星排混合动力系统，其特征在于，制动系统包括结合齿圈、花键毂和结合套，第一电机转子与结合齿套同轴连接，花键毂固定在混合动力耦合箱壳体上，结合套沿花键毂的花键左右滑动；结合套右位时，结合齿圈与结合套分离，结合齿圈可以自由转动，第一电机转子也可以自由转动，此为制动系统放松状态；结合套左位时，结合齿圈与结合套结合，结合齿圈与结合套一起固定在花键毂上，限制其自由转动，第一电机转子也处于锁止状态，不能自由转动，此为制动系统制动状态。


4.根据权利要求2所述的单行星排混合动力系统，其特征在于，制动系统包括制动器动摩擦片、制动器固定轴和制动器静摩擦片，第一电机的转子与制动器动摩擦片同轴连接，制动器固定轴固定在混合动力耦合箱壳体上，制动器静摩擦片在制动器固定轴上沿花键左右滑动；
制动器摩擦片右位时，制动器动摩擦片与制动器静摩擦片分离，制动器动摩擦片可以自由转动，第一电机转子也可以自由转动，此为制动系统放松状态；制动器摩擦片左位时，制动器动摩擦片与制动器静摩擦片结合，制动器动摩擦片与制动器静摩擦片一起固定在制动器固定轴上，限制其自由转动，第一电机转子也处于锁止状态，不能自由转动，此为制动系统制动状态。


5.一种单行星排混合动力系统工作方法，其特征在于，基于权利要求1-4中所述的单行星排混合动力系统进行工作，工作模式包括第二电机纯电运行EV模式；发动机动力分流混合动力HEV模式；发动机与第二电机组成并联运行P2模式；原地驻车发电PG模式。


6.根据权利要求5所述的单行星排混合动力系统工作方法，其特征在于，第二电机纯电运行EV模式：发动机关闭，制动系统处于制动状态，第一电机转子不能自由转动，行星排的行星架与发动机曲轴一起处于静止状态，第二电机工作，动力经第二电机动力输出齿轮、传递给中间齿轮，经过动力输出中间轴，传递给主减主动齿轮、主减从动齿轮和差速器，最后经左右半轴传递给车轮，驱动车辆前进或后退，同时带动动力输出齿轮及其连接的内齿圈转动。


7.根据权利要求5所述的单行星排混合动力系统工作方法，其特征在于，发动机动力分流混合动力HEV模式：制动系统处于放松状态，发动机运转，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈红涛，白巴特尔，杨建军，张先锋，聂国乐，牛亚卓，安世佳，
申请(专利权)人：中国汽车技术研究中心有限公司，中汽研天津汽车工程研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12