雙轉(zhuǎn)子電機(jī)復(fù)合行星排式混合動(dòng)力系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種混合動(dòng)力車輛的動(dòng)力系統(tǒng)，特別涉及一種雙轉(zhuǎn)子電機(jī)復(fù)合行星排式混合動(dòng)力系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，典型的混聯(lián)式混合動(dòng)力車輛結(jié)構(gòu)形式包括豐田混合動(dòng)力系統(tǒng)和通用的高級(jí)混合動(dòng)力系統(tǒng)。其中，豐田混合動(dòng)力系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)輸入式功率分流一種模式，對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的要求較高，增加了整車成本。通用的高級(jí)混合動(dòng)力系統(tǒng)多數(shù)采用三排行星齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行功率分流，需要控制多個(gè)離合器、鎖止器以進(jìn)行模式切換，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制難度大；過(guò)多的離合器、鎖止器增加了系統(tǒng)成本，并且使系統(tǒng)可靠性降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種雙轉(zhuǎn)子電機(jī)復(fù)合行星排式混合動(dòng)力系統(tǒng)。
[0004]本實(shí)用新型是由發(fā)動(dòng)機(jī)、一號(hào)電機(jī)、二號(hào)電機(jī)、復(fù)合雙行星排、第一鎖止器、第二鎖止器、逆變器、超級(jí)電容和輸出齒輪組成。所述二號(hào)電機(jī)為雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，由內(nèi)轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子和定子組成；所述復(fù)合雙行星排包括前行星排和后行星排，其中前行星排包括前排太陽(yáng)輪、前排行星輪、前排齒圈和前、后行星排共用的行星架，后行星排包括后排太陽(yáng)輪、后排行星輪、后排齒圈和前、后行星排共用的行星架。所述發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)輸入軸與行星架連接；所述一號(hào)電機(jī)與前排太陽(yáng)輪連接；所述二號(hào)電機(jī)的內(nèi)轉(zhuǎn)子與后排太陽(yáng)輪連接，外轉(zhuǎn)子與后排齒圈連接；所述前排太陽(yáng)輪、前排行星輪、前排齒圈依次嚙合，其中前排行星輪可轉(zhuǎn)動(dòng)地套設(shè)在行星架上；所述后排太陽(yáng)輪、后排行星輪、后排齒圈依次嚙合，其中后排行星輪可轉(zhuǎn)動(dòng)地套設(shè)在行星架上，并與前排行星輪嚙合；所述第一鎖止器一端與輸入軸連接，第一鎖止器另一端固連于車架；所述第二鎖止器一端與前排太陽(yáng)輪的轉(zhuǎn)軸連接，第二鎖止器另一端固連于車架；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；所述輸出齒輪設(shè)于前排齒圈的基座上。
[0005]與現(xiàn)有技術(shù)相比本實(shí)用新型的有益效果是:
[0006]1.本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有混合動(dòng)力系統(tǒng)，使用了雙轉(zhuǎn)子電機(jī)實(shí)現(xiàn)雙模功能，降低了對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的要求，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，只有兩個(gè)鎖止器，易于控制，成本較低。
[0007]2.本實(shí)用新型在功率直接傳遞模式下第二鎖止器可以在一號(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。
[0008]3.本實(shí)用新型使用了雙轉(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。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)組成與工作原理示意圖。
[0010]圖2是本實(shí)用新型的發(fā)動(dòng)機(jī)靜止啟動(dòng)模式的動(dòng)力傳遞路線圖。
[0011]圖3是本實(shí)用新型的發(fā)動(dòng)機(jī)行車啟動(dòng)模式的動(dòng)力傳遞路線圖。
[0012]圖4是本實(shí)用新型的純電動(dòng)模式的動(dòng)力傳遞路線圖。
[0013]圖5是本實(shí)用新型的功率直接傳遞模式的動(dòng)力傳遞路線圖。
[0014]圖6是本實(shí)用新型的功率分流模式的動(dòng)力傳遞路線圖。
[0015]圖7是本實(shí)用新型的高負(fù)荷行駛下聯(lián)合驅(qū)動(dòng)模式的動(dòng)力傳遞路線圖。
[0016]圖8是本實(shí)用新型的最高速行駛下聯(lián)合驅(qū)動(dòng)模式的動(dòng)力傳遞路線圖。
[0017]圖9是本實(shí)用新型的再生制動(dòng)模式的動(dòng)力傳遞路線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]請(qǐng)參閱圖1所示，為本實(shí)用新型的實(shí)施例，該實(shí)施例是由發(fā)動(dòng)機(jī)1、一號(hào)電機(jī)12、二號(hào)電機(jī)8、復(fù)合雙行星排、第一鎖止器3、第二鎖止器13、逆變器14、超級(jí)電容15和輸出齒輪19組成，所述二號(hào)電機(jī)8為雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，由內(nèi)轉(zhuǎn)子11、外轉(zhuǎn)子10和定子9組成；所述復(fù)合雙行星排包括前行星排和后行星排，其中前行星排包括前排太陽(yáng)輪4、前排行星輪7、前排齒圈6和前、后行星排共用的行星架5，后行星排包括后排太陽(yáng)輪16、后排行星輪17、后排齒圈18和前、后行星排共用的行星架5 ;所述發(fā)動(dòng)機(jī)I通過(guò)輸入軸2與行星架5連接；所述一號(hào)電機(jī)12與前排太陽(yáng)輪4連接；所述二號(hào)電機(jī)8的內(nèi)轉(zhuǎn)子11與后排太陽(yáng)輪16連接，外轉(zhuǎn)子10與后排齒圈18連接；所述前排太陽(yáng)輪4、前排行星輪7、前排齒圈6依次嚙合，其中前排行星輪7可轉(zhuǎn)動(dòng)地套設(shè)在行星架5上；所述后排太陽(yáng)輪16、后排行星輪17、后排齒圈18依次嚙合，其中后排行星輪17可轉(zhuǎn)動(dòng)地套設(shè)在行星架5上，并與前排行星輪7嚙合；所述第一鎖止器3 —端與輸入軸2連接，第一鎖止器3另一端固連于車架；所述第二鎖止器13 —端與前排太陽(yáng)輪4的轉(zhuǎn)軸連接，第二鎖止器13另一端固連于車架；所述超級(jí)電容15通過(guò)逆變器14分別與一號(hào)電機(jī)12和二號(hào)電機(jī)8連接；所述輸出齒輪19設(shè)于前排齒圈6的基座上。
[0019]本實(shí)用新型的工作過(guò)程和原理如下:
[0020]1.發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)模式
[0021]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:第一鎖止器3和第二鎖止器13分離，超級(jí)電容15放電，一號(hào)電機(jī)12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7、行星架5、輸入軸2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)8不工作，前排齒圈6轉(zhuǎn)速為零，后排行星輪17、后排太陽(yáng)輪16、后排齒圈18和二號(hào)電機(jī)8空轉(zhuǎn)，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)8的內(nèi)轉(zhuǎn)子11以電動(dòng)馬達(dá)的形式工作，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，前排齒圈6轉(zhuǎn)速不為零，動(dòng)力傳遞路線如圖3所示。
[0022]2.純電動(dòng)模式
[0023]純電動(dòng)模式主要用于當(dāng)超級(jí)電容15荷電狀態(tài)(SOC)值較高時(shí)，車輛起步、低負(fù)荷行駛和倒車。此模式下，第一鎖止器3接合，第二鎖止器13分離，超級(jí)電容15放電，二號(hào)電機(jī)8的內(nèi)轉(zhuǎn)子11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16、后排行星輪17、前排行星輪7、前排齒圈6，傳遞到輸出齒輪19，再輸出至整車驅(qū)動(dòng)車輪；發(fā)動(dòng)機(jī)I和行星架7固定，一號(hào)電機(jī)12和前排太陽(yáng)輪4空轉(zhuǎn)。倒車時(shí)，二號(hào)電機(jī)8的內(nèi)轉(zhuǎn)子11以電動(dòng)馬達(dá)的形式反轉(zhuǎn)工作，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15，動(dòng)力傳遞路線如圖4所示。
[0024]3.發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)模式
[0025]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15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15荷電狀態(tài)(SOC)值較低時(shí)，為功率分流模式。
[0026]這兩種子模式的共同特征是:第一鎖止器3分離，發(fā)動(dòng)機(jī)I工作，動(dòng)力經(jīng)輸入軸2、行星架5、前排行星輪7、前排齒圈6傳遞至輸出齒輪19，再輸出至整車驅(qū)動(dòng)車輪；車輛行駛所需全部動(dòng)力均來(lái)自于發(fā)動(dòng)機(jī)I ;后排行星輪17、后排太陽(yáng)輪16、后排齒圈18和二號(hào)電機(jī)8空轉(zhuǎn)。兩種子模式的區(qū)別是:功率直接傳遞時(shí)，第二鎖止器13接合，一號(hào)電機(jī)12和前排太陽(yáng)輪4不工作，發(fā)動(dòng)機(jī)I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 ;功率分流時(shí)，第二鎖止器13分離，一號(hào)電機(jī)12以發(fā)電機(jī)的形式工作，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，使發(fā)動(dòng)機(jī)I輸出的動(dòng)力一部分用于驅(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15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。
[0027]4.聯(lián)合驅(qū)動(dòng)模式
[0028]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)，第一鎖止器3分離，第二鎖止器13接合，一號(hào)電機(jī)12和前排太陽(yáng)輪4不工作，超級(jí)電容15放電，二號(hào)電機(jī)8的內(nèi)轉(zhuǎn)子11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)I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)，第一鎖止器3和第二鎖止器13分離，超級(jí)電容15放電，一號(hào)電機(jī)12、二號(hào)電機(jī)8的外轉(zhuǎn)子10均以電動(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)I共同驅(qū)動(dòng)車輛，動(dòng)力傳遞路線如圖8，此時(shí)一號(hào)電機(jī)12反轉(zhuǎn)。
[0029]5.再生制動(dòng)模式
[0030]當(dāng)超級(jí)電容15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)，第一鎖止器3和第二鎖止器13分離，一號(hào)電機(jī)12空轉(zhuǎn)，二號(hào)電機(jī)8以發(fā)電機(jī)的形式工作，并提供制動(dòng)力，車輛動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能并存儲(chǔ)在超級(jí)電容15中，動(dòng)力傳遞路線如圖9所不O
[0031]需要指出的是，當(dāng)二號(hào)電機(jī)8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。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種雙轉(zhuǎn)子電機(jī)復(fù)合行星排式混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于:是由發(fā)動(dòng)機(jī)(1)、一號(hào)電機(jī)((12))、二號(hào)電機(jī)⑶、復(fù)合雙行星排、第一鎖止器(3)、第二鎖止器(13)、逆變器(14)、超級(jí)電容(15)和輸出齒輪(19)組成，所述二號(hào)電機(jī)⑶為雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，由內(nèi)轉(zhuǎn)子(11)、外轉(zhuǎn)子(10)和定子(9)組成；所述復(fù)合雙行星排包括前行星排和后行星排，其中前行星排包括前排太陽(yáng)輪(4)、前排行星輪(7)、前排齒圈(6)和前、后行星排共用的行星架(5)，后行星排包括后排太陽(yáng)輪(16)、后排行星輪(17)、后排齒圈(18)和前、后行星排共用的行星架(5);所述發(fā)動(dòng)機(jī)⑴通過(guò)輸入軸⑵與行星架(5)連接；所述一號(hào)電機(jī)(12)與前排太陽(yáng)輪(4)連接；所述二號(hào)電機(jī)⑶的內(nèi)轉(zhuǎn)子(11)與后排太陽(yáng)輪(16)連接，外轉(zhuǎn)子(10)與后排齒圈(18)連接；所述前排太陽(yáng)輪(4)、前排行星輪(7)、前排齒圈(6)依次嚙合，其中前排行星輪(7)可轉(zhuǎn)動(dòng)地套設(shè)在行星架(5)上；所述后排太陽(yáng)輪(16)、后排行星輪(17)、后排齒圈(18)依次嚙合，其中后排行星輪(17)可轉(zhuǎn)動(dòng)地套設(shè)在行星架(5)上，并與前排行星輪(7)嚙合；所述第一鎖止器(3) —端與輸入軸(2)連接，第一鎖止器(3)另一端固連于車架；所述第二鎖止器(13) —端與前排太陽(yáng)輪⑷的轉(zhuǎn)軸連接，第二鎖止器(13)另一端固連于車架；所述超級(jí)電容(15)通過(guò)逆變器(14)分別與一號(hào)電機(jī)(12)和二號(hào)電機(jī)⑶連接；所述輸出齒輪(19)設(shè)于前排齒圈(6)的基座上。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種雙轉(zhuǎn)子電機(jī)復(fù)合行星排式混合動(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)、復(fù)合雙行星排、第一鎖止器、第二鎖止器、逆變器、超級(jí)電容和輸出齒輪組成。所述二號(hào)電機(jī)為雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，由內(nèi)轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子和定子組成；復(fù)合雙行星排包括前行星排和后行星排，其中前行星排包括前排太陽(yáng)輪、前排行星輪、前排齒圈和前、后行星排共用的行星架，后行星排包括后排太陽(yáng)輪、后排行星輪、后排齒圈和前、后行星排共用的行星架。本實(shí)用新型使用了雙轉(zhuǎn)子電機(jī)實(shí)現(xiàn)雙模功能，降低了對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的要求；本實(shí)用新型在功率直接傳遞模式下第二鎖止器可以在一號(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；本實(shí)用新型使用了雙轉(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。
【IPC分類】B60K6-365
【公開(kāi)號(hào)】CN204296444
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420752533
【發(fā)明人】柳少康, 張慶洋, 楊南南, 李風(fēng), 王繼新
【申請(qǐng)人】吉林大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月2日