專利名稱：雙行星輪系多動(dòng)力耦合機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及應(yīng)用在機(jī)動(dòng)車輛上的動(dòng)力輸出、動(dòng)力耦合裝置。
背景技術(shù)：
作為混合動(dòng)力耦合裝置，國(guó)內(nèi)外有多種使用行星齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力分配，而他們 多數(shù)存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，部分部件難于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化制造，需要使用多個(gè)控制難度大、壽命難以保 證的自動(dòng)離合器。 一些機(jī)構(gòu)工作模式少，無(wú)法實(shí)現(xiàn)串聯(lián)工作模式，對(duì)于汽車行駛在市區(qū)內(nèi)需 要頻繁加減速等工況適應(yīng)能力低；一些機(jī)構(gòu)無(wú)法實(shí)現(xiàn)純電機(jī)工作模式，不利于使用在具有 大容量電池的插電式混合動(dòng)力車上；一些機(jī)構(gòu)沒(méi)有純內(nèi)燃機(jī)工作模式，不利于汽車在高速 公路上行駛。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)部件 少，所使用的零部件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、系統(tǒng)控制難度低，易于實(shí)現(xiàn)批量產(chǎn)業(yè)化制造的雙行星輪系多 動(dòng)力耦合機(jī)構(gòu)，以其作為混合動(dòng)力耦合裝置用于汽車驅(qū)動(dòng)，以期實(shí)現(xiàn)多個(gè)工作模式，使整個(gè) 系統(tǒng)對(duì)外表現(xiàn)為一個(gè)可以使用混合動(dòng)力的無(wú)級(jí)變速器，使內(nèi)燃機(jī)始終工作在最佳燃油經(jīng)濟(jì) 區(qū)。 本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案 本發(fā)明雙行星輪系多動(dòng)力耦合機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是 設(shè)置由第一太陽(yáng)輪、第一行星輪、第一行星架以及第一齒圈構(gòu)成的第一行星輪 系； 設(shè)置由第二太陽(yáng)輪、第二行星輪、第二行星架以及第二齒圈構(gòu)成的第二行星輪 系； 內(nèi)燃機(jī)輸出轉(zhuǎn)軸與第一行星架連接，第一電機(jī)/發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與第一太陽(yáng)輪中 心軸連接；第一齒圈與第二行星架連接，第二電機(jī)/發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與第二太陽(yáng)輪中心軸 連接；以第二齒圈通過(guò)動(dòng)力輸出齒輪的齒輪中心軸連接外部傳動(dòng)系； 在所述第二太陽(yáng)輪中心軸、第一太陽(yáng)輪中心軸、第二行星架以及第一行星架上分 別設(shè)置第二太陽(yáng)輪中心軸鎖止器、第一太陽(yáng)輪中心軸鎖止器、第二行星架鎖止器和第一行 星架鎖止器。 本發(fā)明是以靠近輸出端的第二行星輪系為對(duì)外功率輸出端；在第一行星輪系上耦 合內(nèi)燃機(jī)和第一電機(jī)/發(fā)電機(jī)的動(dòng)力，由第一行星輪系的齒圈將動(dòng)力傳遞到在第二行星輪 系。第二行星輪系耦合了第二電機(jī)/發(fā)電機(jī)和第一行星輪系齒圈傳遞過(guò)來(lái)的功率，最后通 過(guò)第二行星輪系的齒圈輸出動(dòng)力到外部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。為了優(yōu)化傳動(dòng)比，外部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以是 增速或減速機(jī)構(gòu)。本發(fā)明巧妙的實(shí)現(xiàn)了三個(gè)動(dòng)力源的耦合，并且由于每次耦合都使用了行 星輪系功率分流機(jī)構(gòu)，減低了控制的難度，使系統(tǒng)更可靠，更容易實(shí)現(xiàn)。 本發(fā)明是以電機(jī)/發(fā)電機(jī)和內(nèi)燃機(jī)配合工作，四個(gè)鎖止器分別可以鎖止兩個(gè)電機(jī)/發(fā)電機(jī)、內(nèi)燃機(jī)及二級(jí)行星輪系之間的動(dòng)力傳動(dòng)軸。通過(guò)四個(gè)鎖止器切換的不同工作模 式，以及電機(jī)/發(fā)電機(jī)和內(nèi)燃機(jī)的不同工作狀態(tài)組成多種工作模式，實(shí)現(xiàn)應(yīng)對(duì)各種工況的 動(dòng)力輸出行駛，以適應(yīng)汽車在實(shí)際行駛中的各種不同功率需求。
與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在 1、本發(fā)明可以方便地實(shí)現(xiàn)串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)、純電動(dòng)以及制動(dòng)能量回收等五種工作 模式，特別是不使用體積大、成本高、控制難度大的自動(dòng)離合裝置的情況下可以方便地實(shí)現(xiàn) 多種模式之間的快速切換。 2、本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)一般行星輪系無(wú)法實(shí)現(xiàn)的串聯(lián)工作模式，在電池電量較低或路 況復(fù)雜的情況下，這種工作模式能耗低，內(nèi)燃機(jī)排放質(zhì)量好，控制簡(jiǎn)單。 3、本發(fā)明可以工作在并聯(lián)、混聯(lián)、純電動(dòng)以及制動(dòng)能量回收的模式下，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)電 機(jī)/發(fā)電機(jī)的不同配合模式，兩個(gè)電機(jī)/發(fā)電機(jī)同時(shí)工作或其中一個(gè)工作可以根據(jù)工作功 率需求，靈活選擇，從而提供更大的能量輸出功率，并且可以使兩個(gè)電機(jī)/發(fā)電機(jī)都盡量工 作在最佳效率區(qū)。 4、本發(fā)明中的兩個(gè)電機(jī)/發(fā)電機(jī)和內(nèi)燃機(jī)功率的耦合都是通過(guò)行星輪系，大大降 低了對(duì)控制系統(tǒng)的要求，降低了控制系統(tǒng)對(duì)電機(jī)/發(fā)電機(jī)和內(nèi)燃機(jī)速度控制精度的要求， 易于實(shí)現(xiàn)，降低了系統(tǒng)成本。在車速進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)區(qū)后，可以實(shí)現(xiàn)純內(nèi)燃機(jī)工作模 式，提高系統(tǒng)效率，達(dá)到節(jié)約能源的目的。 5、本發(fā)明采用單純的兩個(gè)行星輪結(jié)構(gòu)以及四個(gè)軸鎖止機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、傳 動(dòng)效率高、制造加工相對(duì)容易，系統(tǒng)可靠性高。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖及停車工作模式示意。 圖2為本發(fā)明啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)工作模式示意圖。 圖3為本發(fā)明停車發(fā)電工作模式示意圖。 圖4為本發(fā)明串聯(lián)行駛工作模式示意圖。 圖5為本發(fā)明純電動(dòng)工作模式I示意圖。 圖6為本發(fā)明純電動(dòng)工作模式II示意圖。 圖7為本發(fā)明純電動(dòng)工作模式III示意圖。 圖8為本發(fā)明行車發(fā)電工作模式I示意圖。 圖9為本發(fā)明行車發(fā)電工作模式II示意圖。 圖10為本發(fā)明行車發(fā)電工作模式III示意圖。 圖11為本發(fā)明純內(nèi)燃機(jī)工作模式示意圖。 圖12為本發(fā)明并聯(lián)工作模式I示意圖。 圖13為本發(fā)明并聯(lián)工作模式II示意圖。 圖14為本發(fā)明并聯(lián)工作模式III示意圖。 圖15為本發(fā)明制動(dòng)能量回收工作模式I示意圖。 圖16為本發(fā)明制動(dòng)能量回收工作模式II示意圖。 圖17為本發(fā)明制動(dòng)能量回收工作模式III示意圖。 圖中標(biāo)號(hào)l第二電機(jī)/發(fā)電機(jī)、2第二太陽(yáng)輪軸鎖止器、3第二太陽(yáng)輪、4第二行星
4輪、5第二行星架鎖止器、6第一電機(jī)/發(fā)電機(jī)、7第一太陽(yáng)輪軸鎖止器、8第一行星輪、9第一 太陽(yáng)輪、10第一行星架鎖止器、11內(nèi)燃機(jī)、12殼體、13第一齒圈、14第二齒圈。
以下通過(guò)具體實(shí)施方式
，并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式
參見圖l，本實(shí)施例中的雙行星輪系多動(dòng)力耦合機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)置為在殼體12中
由第一太陽(yáng)輪9、第一行星輪8、第一行星架以及第一齒圈13構(gòu)成的第一行星輪 系； 由第二太陽(yáng)輪3、第二行星輪4、第二行星架以及第二齒圈14構(gòu)成的第二行星輪 系； 內(nèi)燃機(jī)ll的內(nèi)燃機(jī)輸出轉(zhuǎn)軸與第一行星架連接，第一電機(jī)/發(fā)電機(jī)6的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與 第一太陽(yáng)輪中心軸連接；第一齒圈13與第二行星架連接，第二電機(jī)/發(fā)電機(jī)1的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與 第二太陽(yáng)輪中心軸連接；以第二齒圈14通過(guò)動(dòng)力輸出齒輪的齒輪中心軸連接外部傳動(dòng)系。
圖1所示，在第二太陽(yáng)輪中心軸、第一太陽(yáng)輪中心軸、第二行星架以及第一行星架 上分別設(shè)置第二太陽(yáng)輪中心軸鎖止器2、第一太陽(yáng)輪中心軸鎖止器7、第二行星架鎖止器5 和第一行星架鎖止器10。 本實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)設(shè)置可以實(shí)現(xiàn)以下各種工作模式。
停車工作模式 停止工作模式下，系統(tǒng)沒(méi)有能量流動(dòng)，處于靜止?fàn)顟B(tài)。
啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)工作模式 當(dāng)系統(tǒng)處于靜止或純電動(dòng)行駛工作模式的時(shí)候，要想啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)參與到系統(tǒng)工作
中，需要啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)到一定的速度，而后平穩(wěn)地把內(nèi)燃機(jī)的功率耦合到系統(tǒng)中。該模式下要
鎖止兩級(jí)行星輪系之間的軸鎖止器，使第一行星輪系的動(dòng)作不會(huì)影響到整車的運(yùn)動(dòng)，與第
一太陽(yáng)輪相連的第一電機(jī)/發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，拖動(dòng)第一行星輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)到一
定的速度，進(jìn)而啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)。 停車發(fā)電工作模式 如果系統(tǒng)電池電量消耗過(guò)大，可以在停車的時(shí)候，利用停車間隙使用內(nèi)燃機(jī)拖動(dòng)
電機(jī)/發(fā)電機(jī)發(fā)電，給電池補(bǔ)充必要的電量，使系統(tǒng)工作更穩(wěn)定。
串聯(lián)行駛工作模式 若電池電量較低，在交通擁堵或車速較低的路況下，多使用串聯(lián)工作模式。使用內(nèi) 燃機(jī)拖動(dòng)第一電機(jī)/發(fā)電機(jī)發(fā)電，供給第二電機(jī)\發(fā)電機(jī)使用，由第二電機(jī)\發(fā)電機(jī)產(chǎn)生動(dòng) 力對(duì)外輸出，若發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能較多，一部分可以存儲(chǔ)在電池中。這種工作模式下，內(nèi)燃 機(jī)工況穩(wěn)定，可以一直工作在最佳燃油經(jīng)濟(jì)區(qū)，并且可以優(yōu)化內(nèi)燃機(jī)的排放。
純電動(dòng)工作模式I: 若電池電量較高，在交通擁堵或車速較低的路況下，多使用純電動(dòng)工作模式。以純 電驅(qū)動(dòng)第二電機(jī)/發(fā)電機(jī)完成動(dòng)力輸出，通過(guò)第一級(jí)行星輪系的齒圈傳遞到第二級(jí)行星輪 系的行星輪，最后通過(guò)第二級(jí)行星輪系的齒圈把動(dòng)力傳遞出去，從而實(shí)現(xiàn)了純電動(dòng)工作模 式。 純電動(dòng)工作模式II:
若電池電量較高，在交通擁堵或車速較低的路況下，多使用純電動(dòng)工作模式。以純 電驅(qū)動(dòng)第二電機(jī)\發(fā)電機(jī)完成動(dòng)力輸出，第二行星輪系的行星架被軸鎖止器固定了，所以 動(dòng)力通過(guò)第二行星輪傳遞到第二齒圈，通過(guò)第二齒圈把動(dòng)力傳遞出去。從而實(shí)現(xiàn)了純電動(dòng) 工作模式。 純電動(dòng)工作模式III: 若電池電量較高，在交通擁堵或車速較低的路況下，多使用純電動(dòng)工作模式，若純
電動(dòng)模式下對(duì)功率需求較大，則可以采用雙電機(jī)純電動(dòng)的工作模式。純電驅(qū)動(dòng)由兩個(gè)電機(jī)
/發(fā)電機(jī)共同完成動(dòng)力輸出，第一電機(jī)/發(fā)電機(jī)通過(guò)第一齒圈傳遞動(dòng)力到第二行星輪，第二
太陽(yáng)輪由第二電機(jī)/發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，兩個(gè)電機(jī)的功率通過(guò)第二行星輪系耦合后，由第二齒圈
將動(dòng)力傳遞出去，從而實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)工作模式。 行車發(fā)電工作模式I : 在車輛中速行駛過(guò)程中，使用行車發(fā)電模式，優(yōu)化內(nèi)燃機(jī)的工況，使其工作在燃油 經(jīng)濟(jì)區(qū)，達(dá)到節(jié)能減排的目的。 一般的內(nèi)燃機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)區(qū)有較高的轉(zhuǎn)速和較大的扭矩輸出， 若汽車行駛過(guò)程中的功率需求沒(méi)有內(nèi)燃機(jī)輸出的功率大，則可以通過(guò)發(fā)電機(jī)發(fā)電，來(lái)吸收 多余的能量。在此模式下內(nèi)燃機(jī)帶動(dòng)第一級(jí)行星輪系的行星輪及其行星架轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)第一 級(jí)行星輪系，把能量的一部分分流到第一齒圈，最后通過(guò)第二級(jí)行星輪系的第二齒圈實(shí)現(xiàn) 對(duì)外部輸出，能量的另外一部分用來(lái)帶動(dòng)第一級(jí)行星輪系的太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)第一電機(jī)/ 發(fā)電機(jī)發(fā)電，存儲(chǔ)在電池中。
行車發(fā)電工作模式II 在此模式下由軸鎖止器固定第一太陽(yáng)輪，內(nèi)燃機(jī)帶動(dòng)第一級(jí)行星輪系的行星輪及 其行星架轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)第一齒圈把能量傳遞到第二行星輪。通過(guò)第二級(jí)行星輪系把能量的一 部分分流到第二齒圈實(shí)現(xiàn)對(duì)外部輸出，能量的另外一部分用來(lái)帶動(dòng)第二級(jí)行星輪系的太陽(yáng) 輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)電機(jī)/發(fā)電機(jī)發(fā)電，存儲(chǔ)在電池中。
行車發(fā)電工作模式II: 在此模式下內(nèi)燃機(jī)帶動(dòng)第一行星架轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)第一行星輪系把能量的一部分用來(lái) 帶動(dòng)第一太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)第一電機(jī)/發(fā)電機(jī)發(fā)電，存儲(chǔ)在電池中。能量的另外一部分分 流到第一齒圈，并傳遞到第二行星輪。此部分能量又通過(guò)第二級(jí)行星輪系實(shí)現(xiàn)兩部分分流， 一部分通過(guò)第二太陽(yáng)輪帶動(dòng)第二電機(jī)/發(fā)電機(jī)發(fā)電，存儲(chǔ)在電池中，另外一部分通過(guò)第二 齒圈實(shí)現(xiàn)對(duì)外部輸出。這種模式適合采用的電機(jī)/發(fā)電機(jī)功率較小的情況，單個(gè)電機(jī)/發(fā) 電機(jī)不能高效率的吸收內(nèi)燃機(jī)的功率。并且可以很好的切換兩個(gè)電機(jī)/發(fā)電機(jī)進(jìn)行工作， 使他們都工作在高效率區(qū)域。
純內(nèi)燃機(jī)工作模式 當(dāng)汽車負(fù)載和速度落在內(nèi)燃機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)區(qū)的時(shí)候，如高速公路工況，內(nèi)燃機(jī)直接 對(duì)外進(jìn)行功率輸出，可以減少能量的轉(zhuǎn)換，提高系統(tǒng)效率。在此工作模式下，和兩個(gè)電機(jī)/ 發(fā)電機(jī)相連的軸鎖止器都處于鎖止?fàn)顟B(tài)，使兩個(gè)電機(jī)/發(fā)電機(jī)不參與工作。內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶 動(dòng)第一行星輪系的行星輪及其行星架轉(zhuǎn)動(dòng)，能量進(jìn)而通過(guò)第一齒圈傳遞到第二行星輪系的 第二齒圈上，實(shí)現(xiàn)能量的對(duì)外輸出。
并聯(lián)工作模式I 當(dāng)內(nèi)燃機(jī)處在燃油經(jīng)濟(jì)區(qū)時(shí)候其輸出功率不能滿足汽車動(dòng)力需求的時(shí)候，采用電機(jī)助力的并聯(lián)運(yùn)行方式。內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)第一級(jí)行星輪系的行星輪及其行星架轉(zhuǎn)動(dòng)，第一 太陽(yáng)輪在第一電機(jī)/發(fā)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)第一行星輪系實(shí)現(xiàn)兩個(gè)動(dòng)力的耦合，通過(guò) 第一齒圈把能量傳遞到第二行星輪系中，由于第二太陽(yáng)輪被軸鎖止器固定，能量通過(guò)第二 齒圈傳遞到外部驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
并聯(lián)工作模式II : 當(dāng)內(nèi)燃機(jī)處在燃油經(jīng)濟(jì)區(qū)時(shí)候其輸出功率不能滿足汽車動(dòng)力需求的時(shí)候，采用電 機(jī)助力的并聯(lián)運(yùn)行方式。內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)第一行星輪系的行星輪及其行星架轉(zhuǎn)動(dòng)，第一太 陽(yáng)輪被軸鎖止器固定，因此能量通過(guò)第一齒圈傳遞到第二行星輪系中。第二太陽(yáng)輪被第二 電機(jī)/發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)第二行星輪系耦合了第二電機(jī)/發(fā)電機(jī)的功率和由第一行星輪系 傳遞過(guò)來(lái)內(nèi)燃機(jī)的功率。最后能量通過(guò)第二齒圈傳遞到外部驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
并聯(lián)工作模式III : 當(dāng)內(nèi)燃機(jī)處在燃油經(jīng)濟(jì)區(qū)時(shí)候其輸出功率不能滿足汽車動(dòng)力需求的時(shí)候，采用電 機(jī)助力的并聯(lián)運(yùn)行方式。內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)第一行星輪系的行星輪及其行星架轉(zhuǎn)動(dòng)，第一太 陽(yáng)輪在電機(jī)/發(fā)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)第一行星輪系實(shí)現(xiàn)兩個(gè)動(dòng)力的耦合，通過(guò)第一齒 圈把能量傳遞到第二行星輪系的行星輪中。第二太陽(yáng)輪被第二電機(jī)/發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)第 二行星輪系耦合第二電機(jī)/發(fā)電機(jī)的能量和第一級(jí)行星輪系傳來(lái)的能量，最后耦合過(guò)的能 量通過(guò)第二齒圈傳遞到外部驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。兩級(jí)行星輪系耦合了三個(gè)動(dòng)力源，實(shí)現(xiàn)了大功率輸 出。由于所有的功率耦合都是通過(guò)行星輪系完成，降低了對(duì)控制精度的要求。
制動(dòng)能量回收工作模式I : 當(dāng)汽車需要減速的時(shí)候，通過(guò)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，完成能量的回收，減少能量無(wú)謂的 浪費(fèi)。此工作模式下汽車的動(dòng)能通過(guò)第二行星輪系的齒圈傳遞到第二行星輪，而后傳遞到 第一齒圈。能量通過(guò)第一行星輪系的行星輪傳遞到第一太陽(yáng)輪，第一太陽(yáng)輪拖動(dòng)第一電機(jī) /發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行發(fā)電，所發(fā)的電能存儲(chǔ)在電池中。完成能量回收。
制動(dòng)能量回收工作模式II : 當(dāng)汽車需要減速的時(shí)候，通過(guò)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，完成能量的回收，減少能量無(wú)謂的 浪費(fèi)。此工作模式下汽車的動(dòng)能通過(guò)第二齒圈傳遞到第二行星輪，而后傳遞到第二太陽(yáng)輪， 由第二太陽(yáng)輪拖動(dòng)第二電機(jī)/發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行發(fā)電，所發(fā)的電能存儲(chǔ)在電池中。完成能量 回收。 制動(dòng)能量回收工作模式III : 當(dāng)汽車需要減速的時(shí)候，通過(guò)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，完成能量的回收，減少能量無(wú)謂的 浪費(fèi)。此工作模式下汽車的動(dòng)能通過(guò)第二齒圈傳遞到第二行星輪，此處能量開始分流，一部 分能量傳遞到第二太陽(yáng)輪，由第二太陽(yáng)輪拖動(dòng)第二電機(jī)/發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行發(fā)電，所發(fā)的電 能存儲(chǔ)在電池中。另外一部分能量傳遞到第一齒圈，通過(guò)第一行星輪系的行星輪傳遞到第 一太陽(yáng)輪，由第一太陽(yáng)輪拖動(dòng)第一電機(jī)/發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行發(fā)電，所發(fā)的電能存儲(chǔ)在電池中。 共通過(guò)兩個(gè)發(fā)電機(jī)完成能量回收。這種方式有利于汽車在高速時(shí)的能量回收工況，兩個(gè)電 機(jī)可以實(shí)現(xiàn)更大的能量回功率，同時(shí)由于兩個(gè)電機(jī)/發(fā)電機(jī)處在不同的傳動(dòng)鏈上，傳動(dòng)比 不同，通過(guò)切換不同的電機(jī)參與或同時(shí)參與發(fā)電，使兩個(gè)電機(jī)都工作在高效率區(qū)間，回收更 多的能量。 圖2所示，系統(tǒng)處于啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)工作模式。第一太陽(yáng)輪軸鎖止器7放松，第二行星
7架鎖止器5鎖止，第一電機(jī)/發(fā)電機(jī)6轉(zhuǎn)動(dòng)，能量傳遞到第一行星輪8上，第一行星輪8及 其行星架拖動(dòng)內(nèi)燃機(jī)11轉(zhuǎn)動(dòng)，啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)11。 圖3所示，系統(tǒng)處于停車發(fā)電工作模式。內(nèi)燃機(jī)11帶動(dòng)第一行星輪8及其行星架 轉(zhuǎn)動(dòng)，第二行星架鎖止器5鎖止，從而固定了第一齒圈13，因此第一行星輪8及其行星架轉(zhuǎn) 動(dòng)產(chǎn)生的能量全部傳遞到了第一太陽(yáng)輪9，帶動(dòng)第一電機(jī)/發(fā)電機(jī)6轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行發(fā)電，并通過(guò) 通過(guò)充電系統(tǒng)為電池充電。 圖4所示，系統(tǒng)處于串聯(lián)行駛工作模式。串聯(lián)行駛過(guò)程中所需要的能源來(lái)自電池 和第一電機(jī)/發(fā)電機(jī)6。內(nèi)燃機(jī)11帶動(dòng)第一行星輪架轉(zhuǎn)動(dòng)，第二行星架鎖止器5處于鎖止 模式，從而固定了第一齒圈13，因此第一行星輪8及其行星架轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的能量全部傳遞到 了第一太陽(yáng)輪9，帶動(dòng)電機(jī)/發(fā)電機(jī)6轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行發(fā)電，并通過(guò)充電系統(tǒng)為電池充電或直接 通過(guò)能量分配電路供給第二電機(jī)/發(fā)電機(jī)1使用，用以驅(qū)動(dòng)汽車行駛。第二電機(jī)/發(fā)電機(jī) 1作為電動(dòng)機(jī)，消耗電池或第一電機(jī)/發(fā)電機(jī)6產(chǎn)生的能量，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力通過(guò)第二太陽(yáng)輪3 傳遞到第二行星輪4，由于第二行星鎖止器5處于鎖止?fàn)顟B(tài)，能量全部通過(guò)第二行星輪4傳 遞到第二齒圈14上，進(jìn)而輸出到外部傳動(dòng)系統(tǒng)。在串聯(lián)工作模式下，內(nèi)燃機(jī)11的工況是固 定的，外部工況的變化由第二電機(jī)/發(fā)電機(jī)l來(lái)適應(yīng)，內(nèi)燃機(jī)11總可以工作在最佳燃油經(jīng) 濟(jì)區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)了較低的能量消耗。 圖5所示，系統(tǒng)處于純電動(dòng)工作模式I。此模式下第一電機(jī)/發(fā)電機(jī)6帶動(dòng)第一太 陽(yáng)輪9轉(zhuǎn)動(dòng)，由于第一行星架鎖止器10處于鎖止?fàn)顟B(tài)，能量傳遞到第一齒圈13，而后傳遞到 第二行星輪4，由于第二太陽(yáng)輪軸鎖止器2鎖止，能量通過(guò)第二齒圈14傳遞到外部傳動(dòng)系 統(tǒng)。 圖6所示，系統(tǒng)處于純電動(dòng)工作模式II。第一電機(jī)/發(fā)電機(jī)1帶動(dòng)第一太陽(yáng)輪3 轉(zhuǎn)動(dòng)，由于第二行星架鎖止器5鎖止，能量通過(guò)第二齒圈14傳遞到外部傳動(dòng)系統(tǒng)。
圖7所示，系統(tǒng)處于純電動(dòng)工作模式III。第一電機(jī)/發(fā)電機(jī)6帶動(dòng)第一太陽(yáng)輪9 轉(zhuǎn)動(dòng)，由于第一行星架鎖止器10鎖止，能量傳遞到第一齒圈13，而后傳遞到第二行星輪4。 第二電機(jī)/發(fā)電機(jī)1帶動(dòng)第二太陽(yáng)輪3轉(zhuǎn)動(dòng)，第二行星輪系中耦合了第一行星輪系傳遞到 第二行星輪4的能量，通過(guò)第二齒圈14傳遞到外部傳動(dòng)系統(tǒng)。當(dāng)功率需求較大，可以在此 模式下獲得較高的速度。 圖8所示，系統(tǒng)處于行車發(fā)電工作模式I 。內(nèi)燃機(jī)11轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)第一行星輪8及其 行星架轉(zhuǎn)動(dòng)，由于第二行星架鎖止器5和第一太陽(yáng)輪軸鎖止器7都放松，因此第一行星輪8 及其行星架帶動(dòng)太陽(yáng)輪9和第一齒圈13轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)第一電機(jī)/發(fā)電機(jī)6的速度，達(dá)到調(diào)節(jié) 第一齒圈13的轉(zhuǎn)速目的，從而完成能量分流。由于第二太陽(yáng)輪軸鎖止器2鎖止，由第一齒 圈13傳遞過(guò)來(lái)的能量直接帶動(dòng)第二行星輪4及其行星架轉(zhuǎn)動(dòng)，把能量傳遞到第二齒圈14， 進(jìn)而傳遞到外部傳動(dòng)系統(tǒng)。 圖9所示，系統(tǒng)處于行車發(fā)電工作模式II。內(nèi)燃機(jī)11轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)第一行星輪8及 其行星架轉(zhuǎn)動(dòng)，由于第一太陽(yáng)輪軸鎖止器7鎖止，第一行星輪8及其行星架帶動(dòng)第一齒圈13 轉(zhuǎn)動(dòng)，把能量傳遞到第二行星輪系。由于第二太陽(yáng)輪軸鎖止器2放松，由第一齒圈13傳遞 過(guò)來(lái)的能量帶動(dòng)第二行星輪4及其行星架轉(zhuǎn)動(dòng)，把能量傳遞到第二太陽(yáng)輪3和第二齒圈14， 通過(guò)調(diào)節(jié)第二電機(jī)/發(fā)電機(jī)1的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)第二齒圈14的轉(zhuǎn)速，完成能量分流。最后通過(guò) 第二齒圈14把能量傳遞到外部傳動(dòng)系統(tǒng)。
8
圖10所示，系統(tǒng)處于行車發(fā)電工作模式III。內(nèi)燃機(jī)11轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)第一行星輪8 及其行星架轉(zhuǎn)動(dòng)，由于第二行星架鎖止器5和第一太陽(yáng)輪軸鎖止器7都放松，因此第一行星 輪8及其行星架帶動(dòng)第一太陽(yáng)輪9和第一齒圈13轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)調(diào)節(jié)第一電機(jī)/發(fā)電機(jī)6的速 度，調(diào)節(jié)第一齒圈13的轉(zhuǎn)速，從而完成能量分流的作用，控制傳遞到第二行星輪系的能量 比例。由于第二太陽(yáng)輪軸鎖止器2放松，由第一齒圈13傳遞過(guò)來(lái)的能量帶動(dòng)第二行星輪4 及其行星架轉(zhuǎn)動(dòng)，把能量傳遞到第二太陽(yáng)輪3和第二齒圈14，通過(guò)調(diào)節(jié)第二電機(jī)/發(fā)電機(jī)1 的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)第二齒圈14的轉(zhuǎn)速，完成進(jìn)一步的能量分流，把較少的能量傳遞到外部傳動(dòng)系 統(tǒng)。 圖ll所示，系統(tǒng)處于純內(nèi)燃機(jī)工作模式。第二太陽(yáng)輪軸鎖止器2和第一太陽(yáng)輪軸 鎖止器7都鎖止，兩個(gè)電機(jī)/發(fā)電機(jī)不參與工作。內(nèi)燃機(jī)11轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)第一行星輪8及其 行星架轉(zhuǎn)動(dòng)，能量通過(guò)第一齒圈13傳遞到第二行星輪4及其行星架，進(jìn)而傳遞到第二齒圈 14，實(shí)現(xiàn)能量的對(duì)外輸出。 圖12所示，系統(tǒng)處于并聯(lián)工作模式I。第二太陽(yáng)輪軸鎖止器2鎖止，其它各軸鎖止 器均放松。內(nèi)燃機(jī)11帶動(dòng)第一行星輪8及其行星架轉(zhuǎn)動(dòng)，第一電機(jī)/發(fā)電機(jī)6帶動(dòng)第一太 陽(yáng)輪9轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)第一行星輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行能量耦合，耦合的能量通過(guò)第一齒圈13傳遞到第二 行星輪系，調(diào)節(jié)第一電機(jī)/發(fā)電機(jī)6的轉(zhuǎn)速，來(lái)調(diào)節(jié)對(duì)第二級(jí)功率輸出的大小。由于第二太 陽(yáng)輪軸鎖止器2的鎖止，能量通過(guò)第二行星輪4傳遞到第二齒圈14，最后通過(guò)第二齒圈14 把能量傳遞到外部傳動(dòng)系統(tǒng)。 圖13所示，系統(tǒng)處于并聯(lián)工作模式II。第一太陽(yáng)輪軸鎖止器7鎖止，其它各軸鎖 止器均為放松。內(nèi)燃機(jī)11轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)第一行星輪8及其行星架轉(zhuǎn)動(dòng)，由于第一太陽(yáng)輪軸鎖 止器7鎖止，因此第一行星輪8及其行星架帶動(dòng)第一齒圈13轉(zhuǎn)動(dòng)，把能量傳遞到第二行星 輪系。第二電機(jī)/發(fā)電機(jī)1帶動(dòng)第二太陽(yáng)輪3轉(zhuǎn)動(dòng)，其能量和由第一齒圈13傳遞過(guò)來(lái)的能 量通過(guò)第二行星輪耦合，能量傳遞到第二齒圈14，調(diào)節(jié)第二電機(jī)/發(fā)電機(jī)1的轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)第 二齒圈14的轉(zhuǎn)速，完成能量耦合。最后通過(guò)第二齒圈14把能量傳遞到外部傳動(dòng)系統(tǒng)。
圖14所示，系統(tǒng)處于并聯(lián)工作模式III。所有軸鎖止器均放松。內(nèi)燃機(jī)11帶動(dòng)第 一行星輪8及其行星架轉(zhuǎn)動(dòng)，第一電機(jī)/發(fā)電機(jī)6帶動(dòng)第一太陽(yáng)輪9轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)第一行星輪 系進(jìn)行能量耦合，耦合的能量通過(guò)第一齒圈13傳遞到第二行星輪系，調(diào)節(jié)第一電機(jī)/發(fā)電 機(jī)6的轉(zhuǎn)速，以調(diào)節(jié)對(duì)第二級(jí)功率輸出的大小。第二電機(jī)/發(fā)電機(jī)1帶動(dòng)第二太陽(yáng)輪3轉(zhuǎn) 動(dòng)，其能量和由第一齒圈13傳遞過(guò)來(lái)的能量通過(guò)第二行星輪耦合，并將耦合能量傳遞到第 二齒圈14，調(diào)節(jié)第二電機(jī)/發(fā)電機(jī)1轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)第二齒圈14的轉(zhuǎn)速，完成能量耦合。最后 通過(guò)第二齒圈14把能量傳遞到外部傳動(dòng)系統(tǒng)。最終完成三個(gè)動(dòng)力單元的能量耦合。
圖15所示，系統(tǒng)處于制動(dòng)能量回收工作模式I。第二太陽(yáng)輪軸鎖緊器2和第一行 星架鎖緊器10鎖止，汽車的動(dòng)能通過(guò)第二齒圈14傳遞到第二行星輪4，而后傳遞到第一齒 圈13。由于第一行星架鎖止器10的鎖止，能量通過(guò)第一行星輪8及其行星架傳遞到第一 太陽(yáng)輪9，由第一太陽(yáng)輪9拖動(dòng)第一電機(jī)/發(fā)電機(jī)6轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行發(fā)電，所發(fā)的電能存儲(chǔ)在電池 中。 圖16所示，系統(tǒng)處于制動(dòng)能量回收工作模式II。第二行星架鎖止器5鎖止，汽車 的動(dòng)能通過(guò)第二齒圈14傳遞到第二行星輪4，而后傳遞到第二太陽(yáng)輪3上，由第二太陽(yáng)輪拖 動(dòng)第二電機(jī)/發(fā)電機(jī)1轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行發(fā)電，所發(fā)的電能存儲(chǔ)在電池中。
圖17所示，系統(tǒng)處于制動(dòng)能量回收工作模式III。第一行星架鎖止器10鎖止，汽 車的動(dòng)能通過(guò)第二齒圈14傳遞到第二行星輪4，在此處實(shí)現(xiàn)功率分流。 一部分功率傳遞到 第二太陽(yáng)輪3，由第二太陽(yáng)輪3拖動(dòng)第二電機(jī)/發(fā)電機(jī)1轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行發(fā)電，所發(fā)的電能存儲(chǔ)在 電池中。另一部分能量傳遞到第一齒圈13，能量通過(guò)第一行星輪8及其行星架傳遞到第一 太陽(yáng)輪9，由第一太陽(yáng)輪9拖動(dòng)第一電機(jī)/發(fā)電機(jī)6轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行發(fā)電，所發(fā)的電能存儲(chǔ)在電池 中。這種方式有利于汽車在高速時(shí)的能量回收工況，兩個(gè)電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)更大的能量回功率， 同時(shí)由于兩個(gè)電機(jī)/發(fā)電機(jī)處在不同的傳動(dòng)鏈上，傳動(dòng)比不同，通過(guò)切換不同的電機(jī)參與 或同時(shí)參與發(fā)電，使兩個(gè)電機(jī)都工作在高效率區(qū)間，回收更多的能量。
權(quán)利要求
雙行星輪系多動(dòng)力耦合機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是設(shè)置由第一太陽(yáng)輪、第一行星輪、第一行星架以及第一齒圈構(gòu)成的第一行星輪系；設(shè)置由第二太陽(yáng)輪、第二行星輪、第二行星架以及第二齒圈構(gòu)成的第二行星輪系；內(nèi)燃機(jī)輸出轉(zhuǎn)軸與第一行星架連接，第一電機(jī)/發(fā)電機(jī)(6)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與第一太陽(yáng)輪中心軸連接；第一齒圈與第二行星架連接，第二電機(jī)/發(fā)電機(jī)(1)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與第二太陽(yáng)輪中心軸連接；以第二齒圈通過(guò)動(dòng)力輸出齒輪的齒輪中心軸連接外部傳動(dòng)系；在所述第二太陽(yáng)輪中心軸、第一太陽(yáng)輪中心軸、第二行星架以及第一行星架上分別設(shè)置第二太陽(yáng)輪中心軸鎖止器(2)、第一太陽(yáng)輪中心軸鎖止器(7)、第二行星架鎖止器(5)和第一行星架鎖止器(10)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙行星輪系多動(dòng)力耦合機(jī)構(gòu)，其特征是設(shè)置由第一太陽(yáng)輪、第一行星輪、第一行星架以及第一齒圈構(gòu)成的第一行星輪系；設(shè)置由第二太陽(yáng)輪、第二行星輪、第二行星架以及第二齒圈構(gòu)成的第二行星輪系；內(nèi)燃機(jī)輸出轉(zhuǎn)軸與第一行星架連接，第一電機(jī)/發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與第一太陽(yáng)輪中心軸連接；第一齒圈與第二行星架連接，第二電機(jī)/發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與第二太陽(yáng)輪中心軸連接；以第二齒圈通過(guò)動(dòng)力輸出齒輪的齒輪中心軸連接外部傳動(dòng)系；在第二太陽(yáng)輪中心軸、第一太陽(yáng)輪中心軸、第二行星架以及第一行星架上分別設(shè)置各鎖止器。本發(fā)明控制難度低，可實(shí)現(xiàn)多種工作模式，整個(gè)系統(tǒng)表現(xiàn)為使用混合動(dòng)力的無(wú)級(jí)變速器，使內(nèi)燃機(jī)始終工作在最佳燃油經(jīng)濟(jì)區(qū)。
文檔編號(hào)B60K6/36GK101791944SQ200910258400
公開日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2009年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月10日
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