双转子电机行星式双模混合动力系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种混合动力车辆，特别涉及一种双转子电机行星式双模混合动力系统。
【背景技术】
[0002]面对能源短缺和环境污染日益严重的现状，在车辆上应用混合动力技术是目前比较有效的节能方案。其中，混联式动力系统可使混合动力车辆具有最佳的综合性能。但目前的混联式混合动力车辆的动力系统存在对电机要求较高、结构复杂、控制难度大、系统可靠性较低等不足。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种双转子电机行星式双模混合动力系统。
[0004]本实用新型是由发动机、一号电机、二号电机、前行星排、后行星排、输出齿轮、逆变器、超级电容以及锁止器组成。所述二号电机为双转子电机，包括内转子、定子以及外转子；所述前行星排包括前排太阳轮、前排行星架、前排行星轮以及前排齿圈；所述后行星排包括后排太阳轮、后排行星架、后排行星轮以及后排齿圈；所述前排齿圈与后排齿圈共用一个齿圈基座；所述发动机通过输入轴与前排行星架连接；所述前排太阳轮与一号电机连接，锁止器一端与前排太阳轮转轴连接，锁止器另一端固连于车架；所述后排太阳轮与二号电机内转子连接，后排行星架与二号电机定子固连，后排齿圈与二号电机外转子连接；所述超级电容通过逆变器分别与一号电机、二号电机连接；所述齿圈基座上的输出齿轮输出动力到驱动桥。
[0005]与现有技术相比本实用新型的有益效果是:
[0006]1.本实用新型相对于现有混合动力系统，采用了双转子电机以实现双模，结构简单、紧凑，只有一个锁止器，易于控制，成本较低；
[0007]2.在车辆性能要求相同的条件下，本实用新型可以选用峰值转矩、峰值转速较小的二号电机，降低了系统对驱动电机的要求；
[0008]3.本实用新型可以在一号电机接近零转速时将其锁止，避免了一号电机的低效工作，提高了系统效率；
[0009]4.本实用新型使用了双转子电机，内、外转子可以同时参与再生制动，能够更有效地回收制动能量。
【附图说明】
[0010]图1是本实用新型的结构组成与工作原理示意图。
[0011]图2是本实用新型的发动机静止启动模式的动力传递路线图。
[0012]图3是本实用新型的发动机行车启动模式的动力传递路线图。
[0013]图4是本实用新型的纯电动模式的动力传递路线图。
[0014]图5是本实用新型的功率直接传递模式的动力传递路线图。
[0015]图6是本实用新型的功率分流模式的动力传递路线图。
[0016]图7是本实用新型的高负荷行驶下联合驱动模式的动力传递路线图。
[0017]图8是本实用新型的最高速行驶下联合驱动模式的动力传递路线图。
[0018]图9是本实用新型的再生制动模式的动力传递路线图。
【具体实施方式】
[0019]请参阅图1所示，为本实用新型的实施例，该实施例是由发动机1、一号电机3、二号电机12、前行星排、后行星排、输出齿轮16、逆变器17、超级电容18以及锁止器19组成，所述二号电机12为双转子电机，包括内转子13、定子14以及外转子15 ;所述前行星排包括前排太阳轮4、前排行星架7、前排行星轮5以及前排齿圈6 ;所述后行星排包括后排太阳轮
11、后排行星架10、后排行星轮8以及后排齿圈9 ;所述前排齿圈6与后排齿圈9共用一个齿圈基座；所述发动机I通过输入轴2与前排行星架7连接；所述前排太阳轮4与一号电机3连接，锁止器19 一端与前排太阳轮4转轴连接，锁止器19另一端固连于车架；所述后排太阳轮11与二号电机内转子13连接，后排行星架10与二号电机定子14固连，后排齿圈9与二号电机外转子15连接；所述超级电容18通过逆变器17分别与一号电机3、二号电机12连接；所述齿圈基座上的输出齿轮16输出动力到驱动桥。
[0020]本实用新型的工作过程和原理如下:
[0021]1.发动机启动模式
[0022]根据整车的运行状况，发动机启动模式分为静止启动和行车启动。这两种启动方式的共同特征是:锁止器19分离，超级电容18放电，一号电机3以电动马达的形式工作，将电能转化为机械能，动力经前排太阳轮4、前排行星轮5、前排行星架7传递到发动机1，发动机I启动。两种子模式的区别是:静止启动时二号电机12不工作，前排齿圈6和后排齿圈9转速为零，动力传递路线如图2所示；行车启动时二号电机12以电动马达的形式工作，前排齿圈6和后排齿圈9转速不为零，动力传递路线如图3所示。
[0023]2.纯电动模式
[0024]纯电动模式主要用于当超级电容18荷电状态(SOC)值较高时，车辆起步、低负荷行驶以及倒车。此模式下，锁止器19分离，超级电容18放电，二号电机12的内转子13以电动马达的形式工作，将电能转化为机械能，动力经后排太阳轮11、后排行星轮8、后排齿圈9的减速增扭作用，传递到输出齿轮16，再输出至整车驱动桥，发动机I和前排行星架7固定，一号电机3和前排太阳轮4空转。倒车时，二号电机12反转，其它过程相同。此模式下车辆行驶所需全部能量来自超级电容18，动力传递路线如图4所示。
[0025]3.发动机单独驱动模式
[0026]发动机单独驱动模式主要用于中负荷行驶和超级电容18荷电状态(SOC)值较低时的低负荷巡航，根据整车运行状况，发动机单独驱动模式分为功率直接传递和功率分流两种子模式。当车辆进行中负荷行驶，整车行驶需求功率处于发动机高效区时，为功率直接传递模式；当车辆进行低负荷巡航，整车行驶功率需求低于发动机在高效区提供的最小功率，且超级电容18荷电状态(SOC)值较低时，为功率分流模式。
[0027]这两种子模式的共同特征是:发动机I工作，动力经输入轴2、前排行星架7、前排行星轮5、前排齿圈6传递至输出齿轮16，再输出至整车驱动桥，车辆行驶所需全部动力均来自于发动机I ;后排齿圈9、后排太阳轮11和二号电机12空转。两种子模式的区别是:功率直接传递时，锁止器19接合，一号电机3和前排太阳轮4不工作，发动机I输出的动力全部用于驱动车辆行驶，动力传递路线如图5所示；功率分流时，锁止器19分离，一号电机3以发电机的形式工作，将机械能转化为电能，发动机I输出的一部分动力用于驱动车辆行驶，另一部分以电能的形式存储在超级电容18内，此时车辆处于电子无级变速状态，动力传递路线如图6所示。
[0028]4.联合驱动模式
[0029]联合驱动模式主要用于高负荷行驶和最高速行驶。当车辆进行高负荷行驶时，锁止器19接合，一号电机3和太阳轮4不工作，超级电容18放电，二号电机12的内转子以电动马达的形式工作，将电能转化为机械能，和发动机I共同驱动车辆，动力传递路线如图7所示。当车辆进行最高速行驶时，锁止器19分离，超级电容18放电，一号电机3和二号电机12的外转子15均以电动马达的形式工作，和发动机I共同驱动车辆，动力传递路线如图8所不；此时一号电机3反转。
[0030]5.再生制动模式
[0031]当超级电容18荷电状态(SOC)值较低且车速高于一定值时，车辆可进行再生制动，锁止器19分离，一号电机3空转，二号电机12以发电机的形式工作，回收的制动能量以电能的形式充入超级电容18，动力传递路线如图9所示。
[0032]需要指出的是，当二号电机12不足以提供所需制动力矩时，车辆将采用再生制动、发动机反拖制动和摩擦制动共同作用的联合制动模式。
【主权项】
1.一种双转子电机行星式双模混合动力系统，其特征在于:是由发动机(I)、一号电机(3)、二号电机(12)、前行星排、后行星排、输出齿轮(16)、逆变器(17)、超级电容(18)以及锁止器(19)组成，所述二号电机(12)为双转子电机，包括内转子(13)、定子(14)以及外转子(15);所述前行星排包括前排太阳轮(4)、前排行星架(7)、前排行星轮(5)以及前排齿圈(6);所述后行星排包括后排太阳轮(11)、后排行星架(10)、后排行星轮(8)以及后排齿圈(9);所述前排齿圈(6)与后排齿圈(9)共用一个齿圈基座；所述发动机(I)通过输入轴⑵与前排行星架(7)连接；所述前排太阳轮⑷与一号电机(3)连接，锁止器(19) 一端与前排太阳轮⑷转轴连接，锁止器(19)另一端固连于车架；所述后排太阳轮(11)与二号电机内转子(13)连接，后排行星架(10)与二号电机定子(14)固连，后排齿圈(9)与二号电机外转子(15)连接；所述超级电容(18)通过逆变器(17)分别与一号电机(3)、二号电机(12)连接；所述齿圈基座上的输出齿轮(16)输出动力到驱动桥。
【专利摘要】本实用新型公开了一种双转子电机行星式双模混合动力系统，是由发动机、一号电机、二号电机、前行星排、后行星排、输出齿轮、逆变器、超级电容以及锁止器组成。所述二号电机为双转子电机，包括内转子、定子以及外转子；前行星排包括前排太阳轮、前排行星架、前排行星轮以及前排齿圈；后行星排包括后排太阳轮、后排行星架、后排行星轮以及后排齿圈。本实用新型采用了双转子电机以实现双模，结构简单、紧凑，只有一个锁止器，易于控制，成本较低；在车辆性能要求相同的条件下，本实用新型可以选用峰值转矩、峰值转速较小的二号电机，降低了系统对驱动电机的要求；本实用新型可以在一号电机接近零转速时将其锁止，避免了一号电机的低效工作，提高了系统效率；本实用新型使用了双转子电机，内、外转子可以同时参与再生制动，能够更有效地回收制动能量。
【IPC分类】B60K6-26, B60K6-365, B60K6-42
【公开号】CN204296443
【申请号】CN201420752300
【发明人】王继新, 李研, 柳少康, 陈鸿彬, 杨智宇
【申请人】吉林大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月2日