一种混合动力系统和具有该系统的混合动力车辆的制作方法_3

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要么只能以相同的转速旋转,要么不能旋转,又因为后锁止离合器锁 止,所以后太阳轮也不能旋转。所以后行星排都不能旋转。所以本模式,实质上在锁死后行 星架、即锁死行星架的问题上与0100模式相同,前、后行星排之间的功率传递也已经被切 断。由内燃机向系统输入动力,第一电机和前齿圈被由内燃机驱动的前太阳轮带动,前太阳 轮将动力传递给前齿圈,与前齿圈连接的第一电机处于发电状态。
[0087] 倘若,中锁止离合器出现故障,无法锁止,那么通过本模式,也可以实现与锁止离 合器相同的锁止前齿圈、后太阳轮的功能。所以本模式,可以作为中锁止离合器出现不能锁 止的故障时,实现纯发电模式的备份。
[0088] 在以上5种模式中,由内燃机向系统输入动力,第一电机和前齿圈被由内燃机驱 动的前太阳轮带动,前太阳轮将动力传递给前齿圈,与前齿圈连接的第一电机处于发电状 态。这种状态是将内燃机的功率通过发电机和逆变器转化到电源上进行储存,电源可以为 电池或超级电容。
[0089] 所以,只要当后锁止离合器和模式离合器二者有一者损坏的时候,中锁止离合器 仍能够实现锁止功能,或者中锁止离合器损坏的时候,后锁止离合器和模式离合器二者均 保证完好,通过0011或0100模式中的一种,仍可以实现纯充电模式。即,所述bl模式和所 述b5模式互为备份。
[0090] 此外,如果将纯充电模式中的内燃机作为功率输入元件和第一电机作为功率输出 元件在功率传递过程中的位置相互颠倒,也可以利用第一电机来实现内燃机的启动。
[0091] c、内燃机驱动模式:
[0092] 内燃机1启动,第一电机2不工作,内燃机1提供动力驱动整车行驶,该模式分为 低车速纯内燃机直驱、高车速纯内燃机直驱两种模式;
[0093] cl、高车速纯内燃机直驱模式:
[0094] 如图10所示,各锁止离合器及模式离合器的状态为:前锁止离合器锁止、中锁止 离合器脱开、后锁止离合器锁止以及模式离合器脱开。由于前锁止离合器锁止,所以前行星 排就变成一个单级减速器,减速比为1+h。而后锁止离合器8也锁止,所以第二电机的转子 不会旋转,能量不会在第二电机与后行星排的后太阳轮之间进行传递,后行星排此时也变 为一个单级变速器,速比为(l+k2)/k2。
[0095] 动力由内燃机输入到前太阳轮上,前太阳轮带动前行星轮和前行星架旋转,前行 星轮为公转+自转,前行星架为自转,前行星架带动后行星架旋转,后行星架带动后齿圈旋 转,后齿圈将动力经外齿轮传动装置传递给系统输出轴输出。此时混合动力系统的输入为 连接在前太阳轮14上的内燃机1,输出为后齿圈和系统输出轴。具体的转矩关系为=Tciut = k3Xky(l+k2)X(1+1〇XTe,适合于车辆以较高车速行驶且整车驱动力需求位于内燃机高 效区时的驱动工况,避免现有混联系统在内燃机直驱时存在的机电转换问题,提高了动力 系统效率。
[0096] c2、低车速纯内燃机直驱模式:
[0097] 如图11所示,各锁止离合器及模式离合器的状态为:前锁止离合器锁止、中锁止 离合器脱开、后锁止离合器脱开以及模式离合器接合。由于前锁止离合器锁止,所以前行星 排就变成一个单级减速器,减速比为Ic1。此时第二电机在逆变器的控制下处于空转状态,空 转的转速为后行星排的整体转速(后行星排此时不变速),即H2=lAl+kDXne。
[0098] 动力由内燃机输入到前太阳轮上,前太阳轮带动前行星轮和前行星架旋转,前行 星轮为公转+自转,前行星架为自转,前行星架带动后行星架旋转,后行星架带动后齿圈以 与后行星架相同的转速旋转,后齿圈将动力经外齿轮传动装置传递给系统输出轴输出。
[0099] 此时混合动力系统的输入为连接在前太阳轮14上的内燃机1,输出为后齿圈7。 具体的转矩关系为:Tciut=k3X(1+1〇XTe,适合于动力电源电量不充足时的低车速驱动工 况,依靠内燃机直接驱动整车,该模式可以通过内燃机直驱,使内燃机的功率不分配给第一 电机,全部分配到系统输出轴,消除现有行星混联系统在低车速时内燃机的大部分功率分 配到第一电机所导致的电功率占比过高的问题,有效减少机电二次转换对动力系统效率的 影响。
[0100] d、混合驱动模式:
[0101] 混合驱动模式中,内燃机1工作,第二电机10处于电动状态,通过太阳轮向后行星 排输入动力,第一电机2则根据需要选择处于发电或电动或不工作状态,该模式分为以下5 种模式:
[0102] dl、串联式混合动力模式:
[0103] 如图12所示,各锁止离合器及模式离合器的状态为:前锁止离合器脱开、中锁止 离合器锁止、后锁止离合器脱开以及模式离合器脱开。由于中锁止离合器锁死,所以前行星 架和后行星架均不可以转动,所以前行星排与后行星排之间的功率传递被中断。所以,前行 星排和后行星排可以各自完成自己的发电或电动工作,第二电机可以完全根据车辆行驶的 需要输出最合适的转速和扭矩,第一电机则可以根据柴油机运行到最佳运行区段的需要来 设定最佳的转速和转矩完成充电,二者之间不发生干扰。此时,本实施例的混合动力系统就 变成了串联式混合动力系统。
[0104] 动力由内燃机经过前太阳轮输入,经过只自转不公转的前行星轮传递给前齿圈, 前齿圈带动第一电机发电;而第二电机被逆变器驱动,向后太阳轮输入动力,动力经过只自 转不公转的前行星轮传递给后齿圈,后齿圈将动力经外齿轮传动装置传递给系统输出轴输 出。此时系统的动力输入,就变成了内燃机+第二电机,输出就变成了动力电源+系统输出 轴。系统的输出转矩为:Tciut =TMG2Xk3Xk2 〇
[0105] 尤其是在城市中,堵车情况较为严重,所以机动车辆以低车速运行的方式较多。如 果取消串联式混合动力模式,那么内燃机在较低的转速下运转,能源利用率低。所以串联式 混合动力模式还是必须的。在串联式混合动力模式,内燃机能够以最佳的转速运行,提高了 燃油的利用率,而且由于内燃机的运行功率较大,也能够迅速的将电池中的电能充满,减少 了内燃机的运行时间,降低了内燃机活塞的振动对于车体和车内乘客的影响。而驱动侧,可 以完全由第二电机输出。尤其是在堵车的情况下,车辆时走时停,即使前进的时候,汽车的 速度也较低,风阻也较小,加速度也不大,所以所需的输出转矩也不大,完全可以由第二电 机承担。
[0106] d2、内燃机+第二电机输入并联且第二电机转速耦合混合动力模式:
[0107] 如图13所示,各锁止离合器及模式离合器的状态为:前锁止离合器锁止、中锁止 离合器脱开、后锁止离合器脱开以及模式离合器脱开。由于前锁止离合器锁止,所以第一电 机无法旋转,第一电机与前行星排之间也没有动力的传递,所以前行星架上的前齿圈不转, 前太阳轮上的动力传递到前行星架上。
[0108] 动力由内燃机输入到前太阳轮上,前太阳轮带动前行星轮和前行星架旋转,前行 星轮为公转+自转,前行星架为自转,前行星架带动后行星架旋转,后行星架带动后齿圈旋 转;同时,逆变器驱动第二电机旋转,第二电机经过后太阳轮向后行星排输入能量,后行星 排将第二电机的动力与前行星架输入的动力转速耦合,由后齿圈将动力经外齿轮传动装置 传递给系统输出轴输出。此时系统的动力输入就变成了内燃机+第二电机,输出就变成了 系统输出轴。系统的输出转矩为Jciut=k3Xky(l+k2) X(1+1〇XTe。
[0109] 在这种模式中,内燃机的动力经过前行星排的单级减速和后行星排的转速耦合, 转速发生了较大的变化,可以适用于车辆所需转矩较大的场合。特别适用于在低车速阶段, 车速变化较为频繁的场合,例如公交车进站出站时频繁的加速、减速。
[0110] d3、内燃机+第二电机输入并联且第二电机转矩耦合混合动力模式:
[0111] 如图14所示,各锁止离合器及模式离合器的状态为:前锁止离合器锁止、中锁止 离合器脱开、后锁止离合器脱开以及模式离合器接合。由于前锁止离合器锁止,所以第一电 机无法旋转,第一电机与前行星排之间也没有动力的传递,所以前行星架上的前齿圈不转, 前太阳轮上的动力传递到前行星架上。由于模式离合器接合,所以后行星排只能以一个整 体的形式进行转动,第二电机的功率就可以以转矩耦合的方式输出到后行星排上。
[0112] 动力由内燃机输入到前太阳轮上,前太阳轮带动前行星轮和前行星架旋转,前行 星轮为公转+自转,前行星架为自转,前行星架带动后行星架旋转,后行星架带动后齿圈旋 转;同时,逆变器驱动第二电机旋转,第二电机经过后太阳轮向后行星排输入能量,后行星 排将第二电机的动力与前行星架输入的动力转矩耦合,由后齿圈将动力经外齿轮传动装置 传递给系统输出轴输出。此时系统的动力输入,就变成了内燃机+第二电机,输出就变成了 系统输出轴。系统的输出转矩为Jciut= k3X [TMM+a+lO XTe]〇
[0113] 这种模式中,由于后行星排只是起到转矩耦合的作用,而没有起到减速的作用,所 以内燃机的动力只是经过了前行星排的减速作用,此时车辆的车速较高。所以此模式可以 适用于车辆的车速较高、所需转矩较不太大的场合。
[0114] d4、内燃机+第二电机+第一电机输入并联且第二电机转速親合混合动力模式:
[0115] 如图15所示,各锁止离合器及模式离合器的状态为:前锁止离合器脱开、中锁止 离合器脱开、后锁止离合器脱开以及模式离合器脱开。在本模式中,由于所有的锁止离合器 或模式离合器均脱开,所以所有的电机均可以向各个行星排输入动力,所有的行星排都实 现转速親合功能。
[0116] 动力由内燃机输入到前太阳轮上,前太阳轮带动前行星轮和前行星架旋转,前行 星轮为公转+自转,前行星架为自转,同时,逆变器驱动第一电机旋转,第一电机经过前齿 圈向前行星排输入能量,前行星排将第一电机的动力与前太阳轮输入的动力转速耦合,前 行星排的动力经过前行星架向后输出,带动后行星架旋转,后行星架带动后齿圈旋转;同 时,逆变器驱动第二电机旋转,第二电机经过后太阳轮向后行星排输入能量,后行星排将第 二电机的动力与前行星架输入的动力转速耦合,由后齿圈将动力经外齿轮传动装置传
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