本發(fā)明屬于汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種車(chē)輛機(jī)電復(fù)合無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

汽車(chē)常用的變速和傳動(dòng)系統(tǒng)有機(jī)械式無(wú)級(jí)變速器(cvt)和有級(jí)變速器。有級(jí)變速器可分為手動(dòng)變速器、自動(dòng)變速器、雙離合變速器和自動(dòng)機(jī)械變速器等，這些變速器由于變速的級(jí)數(shù)有限，不能充分發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。機(jī)械式無(wú)級(jí)變速器靠鋼帶與錐形盤(pán)之間的摩擦力來(lái)傳遞動(dòng)力，由于鋼帶的承載能力有限，所以不能用于大動(dòng)力。為了克服這些不足，人們發(fā)明了串聯(lián)式電傳動(dòng)系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，發(fā)出的電再驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)從而驅(qū)動(dòng)車(chē)輛。通過(guò)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，就可以實(shí)現(xiàn)變速。但是這種系統(tǒng)所有的動(dòng)力都通過(guò)發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)來(lái)傳遞，需要大功率的電動(dòng)機(jī)，成本高，而且能量經(jīng)兩次變換，效率相對(duì)較低。

申請(qǐng)?zhí)枮椤?01510214940.5”，專(zhuān)利名稱(chēng)為“混合動(dòng)力汽車(chē)混聯(lián)式雙行星輪系動(dòng)力耦合裝置及方法”的發(fā)明專(zhuān)利中公開(kāi)了一種耦合裝置，由其附圖1可以看出，該裝置包含兩套行星輪系，雖然達(dá)到了很好的調(diào)速作用以及實(shí)現(xiàn)動(dòng)力耦合下的多模工作，但是也增加了整機(jī)的體積和質(zhì)量，同時(shí)由于行星輪系包括較多齒輪連接，因而造成傳動(dòng)效率的下降。除此之外，該發(fā)明中的耦合裝置和現(xiàn)有技術(shù)中大多數(shù)類(lèi)似裝置均采用同軸安裝的方式實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞，這無(wú)疑也增加了裝配難度。由此可見(jiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中的耦合裝置還存在進(jìn)一步改進(jìn)的空間，已發(fā)揮更好的作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種車(chē)輛機(jī)電復(fù)合無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)及方法，能夠?qū)崿F(xiàn)多模工作條件下的無(wú)級(jí)變速，還能夠保持發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳經(jīng)濟(jì)油耗區(qū)的同時(shí)傳遞動(dòng)力，進(jìn)一步提高傳動(dòng)效率。

為解決現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種車(chē)輛機(jī)電復(fù)合無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)方法，包括：蓄電池組、發(fā)動(dòng)機(jī)、第一電機(jī)、第二電機(jī)、行星輪系和制動(dòng)器；其特征在于：還包括鎖止裝置；行星輪系具有第一動(dòng)力輸入端、第二動(dòng)力輸入端和動(dòng)力輸出端；第一動(dòng)力輸入端由第一電機(jī)和/或發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，第二動(dòng)力輸入端由第二電機(jī)提供動(dòng)力；

當(dāng)制動(dòng)器鎖定而鎖止裝置解鎖時(shí)，第二電機(jī)能夠直接將驅(qū)動(dòng)力通過(guò)行星輪系傳遞至輸出軸；

當(dāng)制動(dòng)器解鎖時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)、第一電機(jī)和第二電機(jī)均能通過(guò)行星輪系將動(dòng)力傳遞至輸出軸；在此情況下，當(dāng)鎖止裝置鎖定時(shí)，行星輪系為動(dòng)力疊加耦合輸出模式；當(dāng)鎖止裝置解鎖時(shí)，行星輪系為動(dòng)力差動(dòng)耦合輸出模式。

本發(fā)明還具體公開(kāi)了一種采用上述方法的傳動(dòng)系統(tǒng)，包括：蓄電池組、發(fā)動(dòng)機(jī)、第一電機(jī)、第二電機(jī)、行星輪系和能夠鎖緊所釋放行星輪系中的齒圈的制動(dòng)器；其特征在于：還包括能夠?qū)⑿行禽喯抵械男行驱X輪和齒圈鎖止或解鎖的鎖止裝置；行星輪系中的行星輪架具有一輸出軸，行星輪系中的齒圈具有一輸入軸；發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸和第一電機(jī)的輸出軸連接至齒圈上的輸入軸，第二電機(jī)與行星輪系中的太陽(yáng)輪連接，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸還能夠與第一電機(jī)的輸出軸連接；制動(dòng)器能夠鎖死或釋放齒圈。

進(jìn)一步地，還包括能量管理系統(tǒng)，能量管理系統(tǒng)能夠?qū)⑿铍姵亟M分別與第一電機(jī)和第二電機(jī)電連接。

進(jìn)一步地，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸通過(guò)第一離合器與第一電機(jī)的輸出軸連接。

進(jìn)一步地，第一電機(jī)的輸出軸通過(guò)第二離合器與齒圈的輸入軸連接。

進(jìn)一步地，第二電機(jī)的輸出軸上安裝有主動(dòng)齒輪，太陽(yáng)輪的同軸安裝有從動(dòng)齒輪，主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪嚙合構(gòu)成齒輪副連接。

進(jìn)一步地，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸、第一電機(jī)的輸出軸以及齒圈的輸入軸均同軸設(shè)置。

本發(fā)明具有的有益效果：實(shí)現(xiàn)車(chē)輛依據(jù)不同的行駛工況采用不同的工作模式，結(jié)合控制策略，從而達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)、第一電機(jī)和第二電機(jī)實(shí)時(shí)工作在最低油耗和最高效率區(qū)，實(shí)現(xiàn)最大程度減少燃油消耗并降低排放，且整機(jī)布置安裝難度小、整機(jī)體積小、運(yùn)行成本低、總傳動(dòng)效率高、電池利用率高和延長(zhǎng)其壽命的效果。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例電動(dòng)低速模式的示意圖；

圖2為圖1所示實(shí)施例純電動(dòng)高速模式的示意圖；

圖3為圖1所示實(shí)施例普通機(jī)電復(fù)合驅(qū)動(dòng)模式的示意圖；

圖4為圖1所示實(shí)施例直接傳動(dòng)模式的示意圖；

圖5為圖1所示實(shí)施例大功率機(jī)電復(fù)合模式驅(qū)動(dòng)模式的示意圖；

圖6為圖1所示實(shí)施例能量回收模式的示意圖。

附圖標(biāo)記：

1制動(dòng)器；2第二電機(jī)；3太陽(yáng)輪；4行星輪架；5行星齒輪；6輸出軸；7鎖止裝置；8齒圈；9第二離合器；10第一電機(jī)；11第一離合器；12發(fā)動(dòng)機(jī)；13能量管理系統(tǒng)；14蓄電池組。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1和2所示，一種車(chē)輛機(jī)電復(fù)合無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)，包括：蓄電池組14、發(fā)動(dòng)機(jī)12、第一電機(jī)10、第二電機(jī)2、制動(dòng)器1、行星輪系和鎖止裝置7。行星輪系包括：齒圈8、行星輪架4、行星齒輪5和太陽(yáng)輪3。行星輪系具有第一動(dòng)力輸入端、第二動(dòng)力輸入端和動(dòng)力輸出端，第一動(dòng)力輸入端為齒圈8上的一輸入軸，第二動(dòng)力輸入端為太陽(yáng)輪3，動(dòng)力輸出端為行星輪架4上的一輸出軸6。

制動(dòng)器1位于齒圈8的一側(cè)，其處于鎖定狀態(tài)時(shí)能夠?qū)X圈8固定，處于解鎖狀態(tài)時(shí)則能夠令齒圈8轉(zhuǎn)動(dòng)。鎖止裝置連接至齒圈8和行星齒輪5，其處于鎖定狀態(tài)時(shí)能夠?qū)X圈8和行星齒輪5連為一體，處于解鎖狀態(tài)時(shí)則能夠令齒圈8和行星齒輪5相對(duì)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)制動(dòng)器鎖定而鎖止裝置解鎖時(shí)，第二電機(jī)2能夠直接將驅(qū)動(dòng)力通過(guò)行星輪系傳遞至輸出軸。當(dāng)制動(dòng)器解鎖時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)、第一電機(jī)10和第二電機(jī)2均能通過(guò)行星輪系將動(dòng)力傳遞至輸出軸。在制動(dòng)器解鎖的情況下，當(dāng)鎖止裝置鎖定時(shí)，行星輪系為動(dòng)力疊加耦合輸出模式；當(dāng)鎖止裝置解鎖時(shí)，行星輪系為動(dòng)力差動(dòng)耦合輸出模式。

為了能實(shí)現(xiàn)更多工作模式，該傳動(dòng)系統(tǒng)還包括能量管理系統(tǒng)13、第一離合器11和第二離合器9。第一電機(jī)10的輸出軸的其中一端通過(guò)第一離合器11與發(fā)動(dòng)機(jī)12的輸出軸連接，其另一端通過(guò)第二離合器9與齒圈8的輸出軸連接。第二電機(jī)2的輸出軸上安裝有主動(dòng)齒輪，太陽(yáng)輪3上同軸安裝有從動(dòng)齒輪，主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪嚙合構(gòu)成齒輪副連接。能量管理系統(tǒng)13能夠?qū)⑿铍姵亟M14分別與第一電機(jī)10和第二電機(jī)2電連接，用于協(xié)調(diào)蓄電池組14、第一電機(jī)10和第二電機(jī)2之間的電能分配和回饋。

結(jié)合上述結(jié)構(gòu)，具體闡述該系統(tǒng)每種工作模式的原理及過(guò)程。

當(dāng)車(chē)輛以電動(dòng)低速模式運(yùn)行時(shí)，如圖1所示。制動(dòng)器1將行星輪系的齒圈8制動(dòng)，這時(shí)太陽(yáng)輪3、行星齒輪5、行星輪架4和齒圈8形成一個(gè)單自由度的行星齒輪減速器。第二離合器9分離，能量管理系統(tǒng)13將蓄電池組14的電能供給第二電機(jī)2，第二電機(jī)2通過(guò)齒輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)行星齒輪的太陽(yáng)輪3轉(zhuǎn)動(dòng)，由行星架4帶動(dòng)輸出軸驅(qū)動(dòng)車(chē)輛行駛。此時(shí)，車(chē)輛僅有第二電機(jī)2單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，可用于起步和低速行駛工況。

該模式下，當(dāng)電池電量不足時(shí)，可使第一離合器11結(jié)合，第一電機(jī)10以發(fā)電機(jī)形式工作，由發(fā)動(dòng)機(jī)12通過(guò)第一離合器11帶動(dòng)第一電機(jī)10發(fā)電，通過(guò)能量管理系統(tǒng)13將發(fā)出的電能供給第二電機(jī)2，由第二電機(jī)2通過(guò)行星輪系驅(qū)動(dòng)車(chē)輛運(yùn)行。發(fā)電機(jī)12帶動(dòng)第一電機(jī)10發(fā)出的電能，除了供給第二電機(jī)2工作以外，仍有多余的電量，則通過(guò)能量管理系統(tǒng)13同時(shí)為蓄電池組14充電。

當(dāng)車(chē)輛以純電動(dòng)高速模式運(yùn)行時(shí)，如圖2所示。此時(shí)制動(dòng)器1將行星輪系的齒圈8松開(kāi)，同時(shí)鎖止裝置7鎖止，這時(shí)行星輪系的太陽(yáng)輪3、行星齒輪5、行星架4和齒圈8被鎖止為一體，剛性運(yùn)轉(zhuǎn)。第一離合器11分離，第二離合器9結(jié)合。這時(shí)能量管理系統(tǒng)13通信給蓄電池組14同時(shí)為第一電機(jī)10和第二電機(jī)2供電，此時(shí)第一電機(jī)10和第二電機(jī)2經(jīng)過(guò)鎖止的行星輪系實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩耦合疊加從而驅(qū)動(dòng)車(chē)輛。這時(shí)利用了第一電機(jī)10和第二電機(jī)2的共同作用，在提高整車(chē)行駛速度的同時(shí)，使得電機(jī)工作在高效率區(qū)，實(shí)現(xiàn)電能利用率的提高。

在這種模式下，僅結(jié)合第二離合器9，將鎖止裝置7解除鎖止，此時(shí)行星輪系的太陽(yáng)輪3、行星齒輪5、行星架4和齒圈8恢復(fù)差動(dòng)輪系工作模式。能量管理系統(tǒng)13通信給蓄電池組14同時(shí)為第一電機(jī)10和第二電機(jī)2供電，此時(shí)第一電機(jī)10和第二電機(jī)2經(jīng)過(guò)差動(dòng)輪系行星輪系實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速耦合疊加從而驅(qū)動(dòng)車(chē)輛。這時(shí)，可以通過(guò)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)整第一電機(jī)10和第二電機(jī)2的轉(zhuǎn)速，可保證使得電機(jī)工作在高效率區(qū)域的同時(shí)，在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)。

當(dāng)車(chē)輛以普通機(jī)電復(fù)合驅(qū)動(dòng)模式工作時(shí)，如圖3所示。此時(shí)第一離合器10和第二離合器9均結(jié)合，制動(dòng)器1松開(kāi)行星輪系的齒圈8，鎖止裝置7不鎖止，行星輪系以差動(dòng)輪系模式工作。這時(shí)，第一電機(jī)10以發(fā)電機(jī)形式工作，第二電機(jī)2以電動(dòng)機(jī)形式工作。發(fā)動(dòng)機(jī)12經(jīng)過(guò)第一離合器11帶動(dòng)第一電機(jī)10進(jìn)行發(fā)電，發(fā)出的電能經(jīng)過(guò)能量管理系統(tǒng)13的管理可為第二電機(jī)2供電，當(dāng)電量有剩余時(shí)，還可同時(shí)為蓄電池組14充電。此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)12的一部分動(dòng)力用于帶動(dòng)第一電機(jī)10發(fā)電，另一部分動(dòng)力用于通過(guò)第一離合器、發(fā)電機(jī)和第二離合器后，直接作用于行星齒輪裝置的齒圈8，驅(qū)動(dòng)齒圈8運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)第二電機(jī)2通過(guò)齒輪傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)輪運(yùn)轉(zhuǎn)，這時(shí)通過(guò)差動(dòng)輪系將發(fā)動(dòng)機(jī)12的一部分動(dòng)力和第二電機(jī)2的動(dòng)力耦合后共同輸出驅(qū)動(dòng)車(chē)輛，用于提高整車(chē)驅(qū)動(dòng)力，在保證發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最經(jīng)濟(jì)區(qū)域的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛功率的增大。

同時(shí)，可以通過(guò)能量管理系統(tǒng)13的電能調(diào)配，調(diào)整第一電機(jī)10的發(fā)電量，進(jìn)而可以改變發(fā)動(dòng)機(jī)10用于發(fā)電機(jī)部分和用于驅(qū)動(dòng)部分的動(dòng)力分配。

當(dāng)車(chē)輛以直接傳動(dòng)模式工作時(shí)，如圖4所示。當(dāng)車(chē)輛處于低油耗負(fù)載時(shí)，此時(shí)第一離合器11和第二離合器9同時(shí)結(jié)合，制動(dòng)器1將行星輪系的齒圈8松開(kāi)，鎖止裝置7鎖止，這時(shí)行星輪系的太陽(yáng)輪3、行星齒輪5、行星架4和齒圈8被鎖止為一體，剛性運(yùn)轉(zhuǎn)。這時(shí)第一電機(jī)10和第二電機(jī)2同時(shí)空轉(zhuǎn)，不傳遞動(dòng)力，整車(chē)驅(qū)動(dòng)僅由發(fā)動(dòng)機(jī)12通過(guò)鎖止的行星齒輪剛性機(jī)構(gòu)直接傳遞動(dòng)力，由于沒(méi)有經(jīng)過(guò)其他能量轉(zhuǎn)換，整車(chē)傳動(dòng)效率高。

當(dāng)車(chē)輛以大功率機(jī)電復(fù)合驅(qū)動(dòng)模式工作時(shí)，如圖5所示。當(dāng)車(chē)輛加速時(shí)，此時(shí)需要的功率可能會(huì)超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率。這時(shí)將第一離合器11和第二離合器9同時(shí)結(jié)合，制動(dòng)器1松開(kāi)行星輪系的齒圈8，鎖止裝置7不鎖止。第一電機(jī)10和第二電機(jī)2均已電動(dòng)機(jī)的形式工作。在能量管理系統(tǒng)13的管理作用下，將蓄電池組14的電能同時(shí)供給第一電機(jī)10和第二電機(jī)2。這時(shí)，第一電機(jī)10由蓄電池驅(qū)動(dòng)，與發(fā)動(dòng)機(jī)12一起驅(qū)動(dòng)行星齒輪的齒圈8運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)第二電機(jī)2由于得到蓄電池的電能，驅(qū)動(dòng)行星齒輪的太陽(yáng)輪3運(yùn)轉(zhuǎn)，差動(dòng)行星輪系將發(fā)動(dòng)機(jī)12、第一電機(jī)10和第二電機(jī)2的動(dòng)力共同耦合后輸出，以滿足車(chē)輛加速和爬坡時(shí)的功率需求。

車(chē)輛以能量回收模式工作時(shí)，如圖6所示。當(dāng)汽車(chē)減速或下坡時(shí)，制動(dòng)器1將行星輪系的齒圈8制動(dòng)，鎖止裝置7不鎖止，這時(shí)太陽(yáng)輪3、行星齒輪5、行星輪架4和齒圈8形成一個(gè)單自由度的行星齒輪減速器，第二電機(jī)2以發(fā)電機(jī)的形式工作。此時(shí)將第一離合器11和第二離合器9同時(shí)分離，第二電機(jī)2被車(chē)輛的慣性帶動(dòng)開(kāi)始發(fā)電，通過(guò)能量管理系統(tǒng)13為給蓄電池充電，這時(shí)就實(shí)現(xiàn)了能量回收及再利用，可以提高整車(chē)的電能利用率。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。