雙轉(zhuǎn)子電機(jī)行星式雙?；旌蟿?dòng)力系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙轉(zhuǎn)子電機(jī)行星式雙模混合動(dòng)力系統(tǒng)，是由發(fā)動(dòng)機(jī)、一號(hào)電機(jī)、二號(hào)電機(jī)、前行星排、后行星排、輸出齒輪、逆變器、超級(jí)電容以及鎖止器組成。所述二號(hào)電機(jī)為雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，包括內(nèi)轉(zhuǎn)子、定子以及外轉(zhuǎn)子；前行星排包括前排太陽(yáng)輪、前排行星架、前排行星輪以及前排齒圈；后行星排包括后排太陽(yáng)輪、后排行星架、后排行星輪以及后排齒圈。本發(fā)明采用了雙轉(zhuǎn)子電機(jī)以實(shí)現(xiàn)雙模，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，只有一個(gè)鎖止器，易于控制，成本較低；在車輛性能要求相同的條件下，本發(fā)明可以選用峰值轉(zhuǎn)矩、峰值轉(zhuǎn)速較小的二號(hào)電機(jī)，降低了系統(tǒng)對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的要求；本發(fā)明可以在一號(hào)電機(jī)接近零轉(zhuǎn)速時(shí)將其鎖止，避免了一號(hào)電機(jī)的低效工作，提高了系統(tǒng)效率；本發(fā)明使用了雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，內(nèi)、外轉(zhuǎn)子可以同時(shí)參與再生制動(dòng)，能夠更有效地回收制動(dòng)能量。
【專利說(shuō)明】雙轉(zhuǎn)子電機(jī)行星式雙模混合動(dòng)力系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種混合動(dòng)力車輛，特別涉及一種雙轉(zhuǎn)子電機(jī)行星式雙?；旌蟿?dòng)力系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]面對(duì)能源短缺和環(huán)境污染日益嚴(yán)重的現(xiàn)狀，在車輛上應(yīng)用混合動(dòng)力技術(shù)是目前比較有效的節(jié)能方案。其中，混聯(lián)式動(dòng)力系統(tǒng)可使混合動(dòng)力車輛具有最佳的綜合性能。但目前的混聯(lián)式混合動(dòng)力車輛的動(dòng)力系統(tǒng)存在對(duì)電機(jī)要求較高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制難度大、系統(tǒng)可靠性較低等不足。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的是提供一種雙轉(zhuǎn)子電機(jī)行星式雙?；旌蟿?dòng)力系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明是由發(fā)動(dòng)機(jī)、一號(hào)電機(jī)、二號(hào)電機(jī)、前行星排、后行星排、輸出齒輪、逆變器、超級(jí)電容以及鎖止器組成。所述二號(hào)電機(jī)為雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，包括內(nèi)轉(zhuǎn)子、定子以及外轉(zhuǎn)子；所述前行星排包括前排太陽(yáng)輪、前排行星架、前排行星輪以及前排齒圈；所述后行星排包括后排太陽(yáng)輪、后排行星架、后排行星輪以及后排齒圈；所述前排齒圈與后排齒圈共用一個(gè)齒圈基座；所述發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)輸入軸與前排行星架連接；所述前排太陽(yáng)輪與一號(hào)電機(jī)連接，鎖止器一端與前排太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)軸連接，鎖止器另一端固連于車架；所述后排太陽(yáng)輪與二號(hào)電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子連接，后排行星架與二號(hào)電機(jī)定子固連，后排齒圈與二號(hào)電機(jī)外轉(zhuǎn)子連接；所述超級(jí)電容通過(guò)逆變器分別與一號(hào)電機(jī)、二號(hào)電機(jī)連接；所述齒圈基座上的輸出齒輪輸出動(dòng)力到驅(qū)動(dòng)橋。
[0005]與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果是:
[0006]1.本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有混合動(dòng)力系統(tǒng)，采用了雙轉(zhuǎn)子電機(jī)以實(shí)現(xiàn)雙模，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，只有一個(gè)鎖止器，易于控制，成本較低；
[0007]2.在車輛性能要求相同的條件下，本發(fā)明可以選用峰值轉(zhuǎn)矩、峰值轉(zhuǎn)速較小的二號(hào)電機(jī)，降低了系統(tǒng)對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的要求；
[0008]3.本發(fā)明可以在一號(hào)電機(jī)接近零轉(zhuǎn)速時(shí)將其鎖止，避免了一號(hào)電機(jī)的低效工作，提尚了系統(tǒng)效率；
[0009]4.本發(fā)明使用了雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，內(nèi)、外轉(zhuǎn)子可以同時(shí)參與再生制動(dòng)，能夠更有效地回收制動(dòng)能量。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)組成與工作原理示意圖。
[0011]圖2是本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)靜止啟動(dòng)模式的動(dòng)力傳遞路線圖。
[0012]圖3是本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)行車啟動(dòng)模式的動(dòng)力傳遞路線圖。
[0013]圖4是本發(fā)明的純電動(dòng)模式的動(dòng)力傳遞路線圖。
[0014]圖5是本發(fā)明的功率直接傳遞模式的動(dòng)力傳遞路線圖。
[0015]圖6是本發(fā)明的功率分流模式的動(dòng)力傳遞路線圖。
[0016]圖7是本發(fā)明的高負(fù)荷行駛下聯(lián)合驅(qū)動(dòng)模式的動(dòng)力傳遞路線圖。
[0017]圖8是本發(fā)明的最高速行駛下聯(lián)合驅(qū)動(dòng)模式的動(dòng)力傳遞路線圖。
[0018]圖9是本發(fā)明的再生制動(dòng)模式的動(dòng)力傳遞路線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]請(qǐng)參閱圖1所示，為本發(fā)明的實(shí)施例，該實(shí)施例是由發(fā)動(dòng)機(jī)1、一號(hào)電機(jī)3、二號(hào)電機(jī)12、前行星排、后行星排、輸出齒輪16、逆變器17、超級(jí)電容18以及鎖止器19組成，所述二號(hào)電機(jī)12為雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，包括內(nèi)轉(zhuǎn)子13、定子14以及外轉(zhuǎn)子15 ;所述前行星排包括前排太陽(yáng)輪4、前排行星架7、前排行星輪5以及前排齒圈6 ;所述后行星排包括后排太陽(yáng)輪11、后排行星架10、后排行星輪8以及后排齒圈9 ;所述前排齒圈6與后排齒圈9共用一個(gè)齒圈基座；所述發(fā)動(dòng)機(jī)I通過(guò)輸入軸2與前排行星架7連接；所述前排太陽(yáng)輪4與一號(hào)電機(jī)3連接，鎖止器19 一端與前排太陽(yáng)輪4轉(zhuǎn)軸連接，鎖止器19另一端固連于車架；所述后排太陽(yáng)輪n與二號(hào)電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子13連接，后排行星架10與二號(hào)電機(jī)定子14固連，后排齒圈9與二號(hào)電機(jī)外轉(zhuǎn)子15連接；所述超級(jí)電容18通過(guò)逆變器17分別與一號(hào)電機(jī)3、二號(hào)電機(jī)12連接；所述齒圈基座上的輸出齒輪16輸出動(dòng)力到驅(qū)動(dòng)橋。
[0020]本發(fā)明的工作過(guò)程和原理如下:
[0021]1.發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)模式
[0022]根據(jù)整車的運(yùn)行狀況，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)模式分為靜止啟動(dòng)和行車啟動(dòng)。這兩種啟動(dòng)方式的共同特征是:鎖止器19分離，超級(jí)電容18放電，一號(hào)電機(jī)3以電動(dòng)馬達(dá)的形式工作，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，動(dòng)力經(jīng)前排太陽(yáng)輪4、前排行星輪5、前排行星架7傳遞到發(fā)動(dòng)機(jī)1，發(fā)動(dòng)機(jī)I啟動(dòng)。兩種子模式的區(qū)別是:靜止啟動(dòng)時(shí)二號(hào)電機(jī)12不工作，前排齒圈6和后排齒圈9轉(zhuǎn)速為零，動(dòng)力傳遞路線如圖2所示；行車啟動(dòng)時(shí)二號(hào)電機(jī)12以電動(dòng)馬達(dá)的形式工作，前排齒圈6和后排齒圈9轉(zhuǎn)速不為零，動(dòng)力傳遞路線如圖3所示。
[0023]2.純電動(dòng)模式
[0024]純電動(dòng)模式主要用于當(dāng)超級(jí)電容18荷電狀態(tài)(SOC)值較高時(shí)，車輛起步、低負(fù)荷行駛以及倒車。此模式下，鎖止器19分離，超級(jí)電容18放電，二號(hào)電機(jī)12的內(nèi)轉(zhuǎn)子13以電動(dòng)馬達(dá)的形式工作，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，動(dòng)力經(jīng)后排太陽(yáng)輪11、后排行星輪8、后排齒圈9的減速增扭作用，傳遞到輸出齒輪16，再輸出至整車驅(qū)動(dòng)橋，發(fā)動(dòng)機(jī)I和前排行星架7固定，一號(hào)電機(jī)3和前排太陽(yáng)輪4空轉(zhuǎn)。倒車時(shí)，二號(hào)電機(jī)12反轉(zhuǎn)，其它過(guò)程相同。此模式下車輛行駛所需全部能量來(lái)自超級(jí)電容18，動(dòng)力傳遞路線如圖4所示。
[0025]3.發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)模式
[0026]發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)模式主要用于中負(fù)荷行駛和超級(jí)電容18荷電狀態(tài)(SOC)值較低時(shí)的低負(fù)荷巡航，根據(jù)整車運(yùn)行狀況，發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)模式分為功率直接傳遞和功率分流兩種子模式。當(dāng)車輛進(jìn)行中負(fù)荷行駛，整車行駛需求功率處于發(fā)動(dòng)機(jī)高效區(qū)時(shí)，為功率直接傳遞模式；當(dāng)車輛進(jìn)行低負(fù)荷巡航，整車行駛功率需求低于發(fā)動(dòng)機(jī)在高效區(qū)提供的最小功率，且超級(jí)電容18荷電狀態(tài)(SOC)值較低時(shí)，為功率分流模式。
[0027]這兩種子模式的共同特征是:發(fā)動(dòng)機(jī)I工作，動(dòng)力經(jīng)輸入軸2、前排行星架7、前排行星輪5、前排齒圈6傳遞至輸出齒輪16，再輸出至整車驅(qū)動(dòng)橋，車輛行駛所需全部動(dòng)力均來(lái)自于發(fā)動(dòng)機(jī)1 ;后排齒圈9、后排太陽(yáng)輪11和二號(hào)電機(jī)12空轉(zhuǎn)。兩種子模式的區(qū)別是:功率直接傳遞時(shí)，鎖止器19接合，一號(hào)電機(jī)3和前排太陽(yáng)輪4不工作，發(fā)動(dòng)機(jī)1輸出的動(dòng)力全部用于驅(qū)動(dòng)車輛行駛，動(dòng)力傳遞路線如圖5所示；功率分流時(shí)，鎖止器19分離，一號(hào)電機(jī)3以發(fā)電機(jī)的形式工作，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，發(fā)動(dòng)機(jī)1輸出的一部分動(dòng)力用于驅(qū)動(dòng)車輛行駛，另一部分以電能的形式存儲(chǔ)在超級(jí)電容18內(nèi)，此時(shí)車輛處于電子無(wú)級(jí)變速狀態(tài)，動(dòng)力傳遞路線如圖6所示。
[0028]4.聯(lián)合驅(qū)動(dòng)模式
[0029]聯(lián)合驅(qū)動(dòng)模式主要用于高負(fù)荷行駛和最高速行駛。當(dāng)車輛進(jìn)行高負(fù)荷行駛時(shí)，鎖止器19接合，一號(hào)電機(jī)3和太陽(yáng)輪4不工作，超級(jí)電容18放電，二號(hào)電機(jī)12的內(nèi)轉(zhuǎn)子以電動(dòng)馬達(dá)的形式工作，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，和發(fā)動(dòng)機(jī)1共同驅(qū)動(dòng)車輛，動(dòng)力傳遞路線如圖7所示。當(dāng)車輛進(jìn)行最高速行駛時(shí)，鎖止器19分離，超級(jí)電容18放電，一號(hào)電機(jī)3和二號(hào)電機(jī)12的外轉(zhuǎn)子15均以電動(dòng)馬達(dá)的形式工作，和發(fā)動(dòng)機(jī)1共同驅(qū)動(dòng)車輛，動(dòng)力傳遞路線如圖8所不；此時(shí)一號(hào)電機(jī)3反轉(zhuǎn)。
[0030]5.再生制動(dòng)模式
[0031]當(dāng)超級(jí)電容18荷電狀態(tài)(SOC)值較低且車速高于一定值時(shí)，車輛可進(jìn)行再生制動(dòng)，鎖止器19分離，一號(hào)電機(jī)3空轉(zhuǎn)，二號(hào)電機(jī)12以發(fā)電機(jī)的形式工作，回收的制動(dòng)能量以電能的形式充入超級(jí)電容18，動(dòng)力傳遞路線如圖9所示。
[0032]需要指出的是，當(dāng)二號(hào)電機(jī)12不足以提供所需制動(dòng)力矩時(shí)，車輛將采用再生制動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)反拖制動(dòng)和摩擦制動(dòng)共同作用的聯(lián)合制動(dòng)模式。
【權(quán)利要求】
1.一種雙轉(zhuǎn)子電機(jī)行星式雙?；旌蟿?dòng)力系統(tǒng)，其特征在于:是由發(fā)動(dòng)機(jī)(I)、一號(hào)電機(jī)(3)、二號(hào)電機(jī)(12)、前行星排、后行星排、輸出齒輪(16)、逆變器(17)、超級(jí)電容(18)以及鎖止器(19)組成，所述二號(hào)電機(jī)(12)為雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，包括內(nèi)轉(zhuǎn)子(13)、定子(14)以及外轉(zhuǎn)子(15);所述前行星排包括前排太陽(yáng)輪(4)、前排行星架(7)、前排行星輪(5)以及前排齒圈(6);所述后行星排包括后排太陽(yáng)輪(11)、后排行星架(10)、后排行星輪(8)以及后排齒圈(9);所述前排齒圈(6)與后排齒圈(9)共用一個(gè)齒圈基座；所述發(fā)動(dòng)機(jī)(I)通過(guò)輸入軸⑵與前排行星架(7)連接；所述前排太陽(yáng)輪⑷與一號(hào)電機(jī)(3)連接，鎖止器(19) 一端與前排太陽(yáng)輪⑷轉(zhuǎn)軸連接，鎖止器(19)另一端固連于車架；所述后排太陽(yáng)輪(11)與二號(hào)電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子(13)連接，后排行星架(10)與二號(hào)電機(jī)定子(14)固連，后排齒圈(9)與二號(hào)電機(jī)外轉(zhuǎn)子(15)連接；所述超級(jí)電容(18)通過(guò)逆變器(17)分別與一號(hào)電機(jī)(3)、二號(hào)電機(jī)(12)連接；所述齒圈基座上的輸出齒輪(16)輸出動(dòng)力到驅(qū)動(dòng)橋。
【文檔編號(hào)】B60K6/42GK104442342SQ201410727528
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月2日
【發(fā)明者】王繼新, 李研, 柳少康, 陳鴻彬, 楊智宇 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)