混合动力系统及混合动力系统的工作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电动汽车技术领域，具体而言，涉及一种混合动力系统及混合动力系统的工作方法。
【背景技术】
[0002]目前，混合动力汽车同时配备电动机和发动机，来改善低速动力输出和燃油消耗。混合动力系统包括串联式混合动力系统、并联式混合动力系统和混联式混合动力系统。
[0003]串联式混合动力系统一般由内燃机直接带动发电机发电，产生的电能通过控制单元传到电池，再由电池传输给电机转化为动能，最后通过变速机构来驱动汽车。串联式混合动力汽车控制简单，发动机长期工作在最优燃料消耗区域，汽车在城市运行时能显著降低油耗，适合城市运行。但是，由于燃料经过发电后再驱动车辆，效率较低，在整车高速工况时，效率低下，反而费油。
[0004]并联式混合动力系统包括两套驱动系统:传统的内燃机系统和电机驱动系统。两个系统既可以同时协调工作，也可以各自单独工作驱动汽车。并联式系统发动机经常运行于不同工况，经济性差。另外，变速器承受发动机和电动机的扭矩总和，对大扭矩自动变速器要求较高，国内没有相关变速器，增加成本。
[0005]混联式混合动力系统的特点在于内燃机系统和电机驱动系统各有一套机械变速机构，两套机构通过齿轮系或行星轮式结构结合在一起，从而综合调节内燃机与电动机之间的转速关系。混联式动力系统技术复杂，成本高。
【发明内容】
[0006]本发明的主要目的在于提供一种混合动力系统及混合动力系统的工作方法，以解决现有技术中混合动力系统的结构复杂的问题。
[0007]为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种混合动力系统，包括:发动机；发电机，与发动机同轴连接；动力输出轴，动力输出轴通过尚合器与发电机的输出轴连接，动力输出轴的轴线与发电机的输出轴的轴线重合；电动机，电动机的输出轴与动力输出轴传动连接，电动机与发电机电连接；其中，发电机的输出轴与动力输出轴通过离合器结合或分离。
[0008]进一步地，发电机的输出轴具有与动力输出轴分离的第一位置，发动机带动发电机发电，发电机产生的电能控制电动机的输出轴转动，电动机带动动力输出轴转动，动力输出轴输出动力，混合动力系统形成串联式混合动力系统。
[0009]进一步地，发电机的输出轴具有与动力输出轴结合的第二位置，发动机和电动机的动力通过动力输出轴输出，混合动力系统形成并联式混合动力系统。
[0010]进一步地，发电机的输出轴具有与动力输出轴分尚的第一位置，电动机的动力通过动力输出轴输出，混合动力系统处于电动机单独驱动的工作模式。
[0011]进一步地，发电机的输出轴具有与动力输出轴结合的第二位置，发动机的动力通过发电机的输出轴和动力输出轴输出，混合动力系统处于发动机单独驱动的工作模式。
[0012]进一步地，电动机的输出轴与发电机的输出轴平行设置。
[0013]进一步地，发动机与发电机通过动力连接机构连接。
[0014]进一步地，电动机的输出轴与动力输出轴通过齿轮传动机构连接。
[0015]进一步地，齿轮传动机构包括相互啮合的第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮设置在电动机的输出轴上，第二齿轮设置在动力输出轴上。
[0016]进一步地，尚合器包括主动部、从动部和操纵机构，主动部设置在发电机的输出轴上，从动部设置在动力输出轴上，操纵机构驱动主动部和从动部结合或分离。
[0017]根据本发明的另一方面，提供了一种混合动力系统的工作方法，使用上述的混合动力系统，混合动力系统的工作模式包括以下任意一种:发动机和电动机串联驱动、发动机和电动机并联驱动、电动机单独驱动、发动机单独驱动及制动回馈，混合动力系统的工作方法包括:
[0018]在发动机和电动机串联驱动的工作模式下，混合动力系统的发电机的输出轴与混合动力系统的动力输出轴分离，发动机带动混合动力系统的发电机发电，发电机产生的电能控制电动机的输出轴转动，电动机带动动力输出轴转动，动力输出轴输出动力；或
[0019]在发动机和电动机并联驱动的工作模式下，发电机的输出轴与动力输出轴结合，发动机和电动机的动力通过动力输出轴输出；或
[0020]在电动机单独驱动的工作模式下，发电机的输出轴与动力输出轴分尚，电动机的动力通过动力输出轴输出；或
[0021]在发动机单独驱动的工作模式下，发电机的输出轴与动力输出轴结合，发动机的动力通过发电机的输出轴和动力输出轴输出；或
[0022]在制动回馈的工作模式下，电动机处于发电机模式，电动机回收电动汽车的制动动能。
[0023]应用本发明的技术方案，发动机与发电机同轴连接且与动力输出轴同轴，采用一个离合器实现发电机的输出轴与动力输出轴之间的动力连接或分离，从而实现混合动力系统的串联和并联。这样可以根据实际车辆运行状态主动切换串联运行和并联运行，使发动机一直运行在最优经济区域，从而有效降低能耗，提高混合动力汽车燃油经济性。上述结构简单，布置方便，成本低廉。
【附图说明】
[0024]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0025]图1示出了根据本发明的混合动力系统的实施例的结构示意图。
[0026]其中，上述附图包括以下附图标记:
[0027]10、发动机；20、发电机；30、动力输出轴；40、电动机；50、动力连接机构；60、齿轮传动机构；61、第一齿轮；62、第二齿轮；70、离合器；71、主动部；72、从动部；73、操纵机构。
【具体实施方式】
[0028]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0029]如图1所示，本实施例的混合动力系统包括发动机10、发电机20、动力输出轴30和电动机40。发电机20与发动机10同轴连接，动力输出轴30通过离合器70与发电机20的输出轴连接，动力输出轴30的轴线与发电机20的输出轴的轴线重合，电动机40的输出轴与动力输出轴30传动连接，电动机40与发电机20电连接。其中，发电机20的输出轴与动力输出轴30通过离合器70结合或分离。
[0030]应用本实施例的混合动力系统，发动机10与发电机20同轴连接且与动力输出轴30同轴，采用一个离合器70实现发电机20的输出轴与动力输出轴30之间的动力连接或分离，实现发动机10与电动机40串联驱动或并联驱动，从而实现混合动力系统的串联和并联。这样可以根据实际车辆运行状态主动切换串联运行和并联运行，使发动机一直运行在最优经济区域，从而有效降低能耗，提高混合动力汽车燃油经济性。上述结构简单，布置方便，成本低廉。
[0031]可选地，发电机20的输出轴具有与动力输出轴30分尚的第一位置，发动机10带动发电机20发电，发电机20产生的电能控制电动机40的输出轴转动，电动机40带动动力输出轴30转动，动力输出轴30输出动力，混合动力系统形成串联式混合动力系统。也就是说，在串联模式驱动方式下，发电机20的输出轴与动力输出轴30之间没有动力传递，发动机10工作，发电机20以发电的方式工作，电动机40以电动方式工作，电动机40的输出轴转动带动动力输出轴30转动，动力输出轴30输出动力。
[0032]可选地，发电机20的输出轴具有与动力输出轴30结合的第二位置，发动机10和电动机40的动力通过动力输出轴30输出，混合动力系统形成并联式混合动力系统。也就是说，在并联模式驱动方式下，发电机20的输出轴与动力输出轴30结合，发电机20的输出轴与动力输出轴30以同转速方式运转，发动机10工作，发电机20不工作，电动机40以电动方式工作，发动机10的动力和电动机40的动力通过动力输出轴30输出。
[0033]可选地，发电机20的输出轴具有与动力输出轴30分尚的第一位置，电动机40的动力通过动力输出轴30输出，混合动力系统处于电动机单独驱动的工作模式。也就是说，在纯电动驱动方式下，发电机20的输出轴与动力输出轴30之间没有动力传递，发动机10、发电机20不工作，电动机40以电动方式工作，电动机40的输出轴转动带动动力输出轴30转动，动力输出轴30输出动力。
[0034]可选地，发电机20的输出轴具有与动力输出轴30结合的第二位置，发动机10的动力通过发电机20的输出轴和动力输出轴30输出，混合动力系统处于发动机单独驱动的工作模式。也就是说，在发动机单独驱动方式下，发电机20的输出轴与动力输出轴30结合，发电机20的输出轴与动力输出轴30以同转速方式运转，发动机10工作，发电机20不工作，电动机40不工作，发动机10的动力直接通过动力输出轴30输出。
[0035]可选地，电动机40的输出轴与发电机20的输出轴平行设置。这样使得电动机40与发动机10不同轴布置，电动机40的布置更加容易，结构简单，安装简便，降低操作人员的劳动强度。
[0036]可选地，发动机10与发电机20通过动力连接机构50连接。动力连接机构50可以方便将发动机10的输出轴通过动力连接机构50连接在发电机20的输出轴上，结构简单，连接方便。优选地，动力连接机构为扭转减震器或双质量风轮。
[0037]可选地，电动机40的输出轴与动力输出轴30通过齿轮传动机构60连接。齿轮传动机构60的结构简单，使用方便，成本低廉。可选地，齿轮传动机构60包括相互啮合的第一齿轮61和第二齿轮62，第一齿轮61设置在电动机40的输出轴上，第二齿轮62设置在动力输出轴30上。采用两个齿轮的齿轮传动机构60结构简单，布置紧凑。优选地，齿轮传动机构为固定速比齿轮传动机构或变速齿轮传动机构。通过调节齿轮传动机构的速比，可以优化发动机直驱时整车的燃油经济性。
[0038]可选地，离合器70包括主动部71、从动部72和操纵机构73，主动部71设置在发电机20的输出轴上，从动部72设置在动力输出轴30上，操纵机构73驱动主动部71和从动部72结合或分离。通过驱动操纵机构73使得主动部71与从动部72结合或分离，