混合动力汽车单行星轮系动力耦合装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于新能源汽车动力技术领域，具体涉及一种混合动力汽车单行星轮系动 力耦合装置及方法。
【背景技术】
[0002] 混合动力汽车（Hybrid Electric Vehicle，简称HEV)是能源危机背景下的重要 科技产物，它克服了传统燃油汽车与纯电动汽车的缺点，依靠多个动力转化装置的耦合关 系实现多种工作模式，从而获得最佳的燃油经济性和排放性能。动力耦合系统是不同混合 动力汽车间最大的差别所在，其结构与耦合方式决定了 HEV动力系统研宄开发的水平和方 向，是HEV开发中最为关键的一个环节。如何实现动力耦合装置既具有结构紧凑、控制简易 的特点，又能够切换不同的工作模式以适应复杂多变的行车工况以达到省油、减排、提高动 力性能的目的，是动力耦合装置技术研发的重点课题。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种混合动力汽车单行星轮系动力耦合装置，其既具有结 构紧凑、控制简易的特点，又能够实现不同的工作模式以适应复杂多变的行车工况，能够改 善汽车的燃油特性以及动力性能。
[0004] 本发明所述混合动力汽车单行星轮系动力耦合装置，其包括发动机、电机，以及由 太阳轮、行星架、齿圈及行星轮构成的行星轮系；所述发动机与所述行星架之间通过第一离 合器连接、所述发动机与所述太阳轮之间通过第二离合器连接；所述电机与所述太阳轮连 接；在所述行星架上设有第一制动器，在所述齿圈上设有第二制动器；所述齿圈通过动力 输出齿轮与外部传动机构连接，以将动力传递至汽车驱动轮。
[0005] 本发明具有以下优点：（1)采用单行星轮系，使得整个动力耦合装置的机构更加 紧凑，节省布置空间，控制更为简易，且承载能力大、传动效率高；（2)通过控制第一离合 器、第二离合器、第一制动器、第二制动器等执行元件的接合/分离状态以及电机的工作状 态，可实现多种典型工作模式，以适应复杂多变的行车工况，能够改善汽车的燃油特性以及 动力性能。
【附图说明】
[0006] 图1为本发明的结构示意图。
[0007] 图中：1-发动机，2-第一离合器，3-第二离合器，4-第一制动器，5-齿圈，6-行星 架，7-太阳轮，8-电机，9-动力输出齿轮，10-第二制动器。
【具体实施方式】
[0008] 下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0009] 如图1所示，所述混合动力汽车单行星轮系动力耦合装置，其包括发动机1、电机 8,以及由太阳轮7、行星架6、齿圈5及行星轮构成的行星轮系；其特征在于：所述发动机与 所述行星架之间通过第一离合器2连接、所述发动机与所述太阳轮之间通过第二离合器3 连接；所述电机8与所述太阳轮连接；在所述行星架上设有第一制动器4,在所述齿圈上设 有第二制动器10 ;所述齿圈5通过动力输出齿轮9与外部传动机构连接，以将动力传递至 汽车驱动轮。
[0010] 通过控制第一离合器2、第二离合器3、第二制动器4、第二制动器10等执行元件的 接合/分离状态以及电机8的工作状态，可实现混合动力汽车纯电动驱动、发电机驱动、行 车充电、混合驱动、再生制动、驻车发电等多种典型工作模式，各种模式下执行元件的接合 状态参见下表，其中"鲁"表示执行元件接合，"〇"表示执行元件分离。
[0011] 各种模式下执行元件的接合状态
[0012]
【主权项】
1. 一种混合动力汽车单行星轮系动力耦合装置，其包括发动机（1)、电机（8)，以及由 太阳轮（7)、行星架（6)、齿圈（5)及行星轮构成的行星轮系；其特征在于：所述发动机与所 述行星架之间通过第一离合器（2)连接、所述发动机与所述太阳轮之间通过第二离合器 (3) 连接；所述电机（8)与所述太阳轮连接；在所述行星架上设有第一制动器（4)，在所述齿 圈上设有第二制动器（10);所述齿圈（5)通过动力输出齿轮（9)与外部传动机构连接，以将 动力传递至汽车驱动轮。
2. 利用如权利要求1所述装置实现动力耦合输出的方法，其包括： 1) 纯电动模式下：该模式下，第一离合器（2)分离、第二离合器（3)均分离，第一制动器 (4) 接合，第二制动器（10)分离，所述电机（8)根据负载输出功率； 2) 发动机驱动模式：当车辆以较高车速行驶，所需的驱动功率处于发动机的高效工作 区，此时采用发动机单独驱动模式，该模式下，第一离合器（2)接合、第二离合器（3)接合， 第一制动器（4)分离、第二制动器（10)分离，行星齿轮机构自锁，在发动机（1)的带动下作 为一个整体运转，所述电机（8)将随太阳轮（7)空转； 3) 行车充电模式：当行车负载较小，达不到发动机的最佳工作负荷时，则采用行车充电 模式，该模式下，第一离合器（2)接合、第二离合器（3)接合，第一制动器（4)分离、第二制动 器（10)分离，行星齿轮机构自锁，在发动机（1)的带动下作为一个整体运转，所述电机（8) 以发电模式运行，发电储能； 4) 混合驱动模式分为两个子模式： 混合驱动模式I :当汽车在爬坡、超车或加速等大负荷工况下行驶，所需驱动功率远大 于发动机的最优功率时，电机补充动力，使得发动机仍工作在"最优曲线"上，该模式下，第 一离合器（2)、第二离合器（3)接合，第一制动器（4)、第二制动器（10)分离，行星齿轮机构 自锁，在发动机（1)的带动下作为一个整体运转，而所述电机（8)正转输出功率； 混合驱动模式II :当汽车高速巡航时，为保持车速，并使得发动机处于稳定工作状态， 可利用电机调速，该模式下，第一离合器（2)接合，第二离合器（3)分离，第一制动器（4)分 离、第二制动器（10)分离，所述电机（8)正转输出较小功率，用于调速； 5) 再生制动模式分为有发动机拖动再生制动（B档)和无发动机拖动再生制动（D档)两 种子模式： 发动机拖动制动模式（B档）：当汽车下陡坡时，采用电动机与发动机联合制动，该模式 下，第一离合器（2)接合、第二离合器（3)接合，第一制动器（4)分离、第二制动器（10)分离， 行星齿轮机构自锁，作为一个整体运转；所述电机（8)以发电模式运行； 无发动机拖动制动模式（D档）：该模式下，第一离合器（2)分离、第二离合器（3)分离， 第一制动器（4)接合，第二制动器（10)分离；所述电机（8)以发电模式运行； 6) 驻车发电模式：当汽车短暂停车时，为了避免发动机频繁起停，从而提高整车燃油经 济性，同时维持电量水平，则采用驻车发电模式，该模式分为两个子模式： 驻车发电模式I :该模式下，第一离合器（2)分离，第二离合器（3)接合，第一制动器 (4)分离，第二制动器（10)接合；所述电机（8)以发电模式运行； 驻车发电模式II :该模式下，第一离合器（2)接合，第二离合器（3)分离，第一制动器 (4)分离，第二制动器（10)接合；所述电机（8)以发电模式运行； 7) 纯电动倒车模式：在电池余量足够时，则采用纯电动倒车模式，该模式下，第一离合 器（2)、第二离合器（3)分离，第一制动器（4)接合，第二制动器（10)分离；所述电机（8)正 转输出功率； 8) 发动机倒车模式：当电池余量不足时，则采用发动机倒车模式，该模式下，第一离合 器（2)分离，第二离合器（3)接合，第一制动器（4)接合，第二制动器（10)分离，所述电机8 空转； 9) 发动机启动模式：启动发动机有两种子模式，包括电机直接启动和电机减速启动： 电机直接启动：该模式下，第一离合器（2)分离，第二离合器（3)接合，第一制动器（4) 分离，第二制动器（10)接合，所述电机（8)正转启动发动机； 电机减速启动：该模式下，第一离合器（2)接合，第二离合器（3)分离，第一制动器（4) 分离，第二制动器（10)接合，齿圈固定，所述电机（8)正转启动发动机。
【专利摘要】本发明涉及一种混合动力汽车单行星轮系动力耦合装置及方法，所述动力耦合装置包括发动机、电机，以及由太阳轮、行星架、齿圈及行星轮构成的行星轮系；所述发动机与所述行星架之间通过第一离合器连接、所述发动机与所述太阳轮之间通过第二离合器连接；所述电机与所述太阳轮连接；在所述行星架上设有第一制动器，在所述齿圈上设有第二制动器；所述齿圈通过动力输出齿轮与外部传动机构连接，以将动力传递至汽车驱动轮。该动力耦合装置既具有结构紧凑、控制简易的特点，又能够实现不同的工作模式以适应复杂多变的行车工况，能够改善汽车的燃油特性以及动力性能。
【IPC分类】B60K6-38, B60K6-365
【公开号】CN104802628
【申请号】CN201510217000
【发明人】石万凯, 秦鹏飞, 陈小红, 左利静, 杨亚联, 余三成
【申请人】重庆蓝黛动力传动机械股份有限公司, 重庆大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月30日