雙轉子電機複合行星排式混合動力系統的製作方法
2023-11-09 01:46:07
專利名稱:雙轉子電機複合行星排式混合動力系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種雙轉子電機複合行星排式混合動力系統，是由發動機、一號電機、二號電機、複合雙行星排、第一鎖止器、第二鎖止器、逆變器、超級電容和輸出齒輪組成。所述二號電機為雙轉子電機，由內轉子、外轉子和定子組成；複合雙行星排包括前行星排和後行星排，其中前行星排包括前排太陽輪、前排行星輪、前排齒圈和前、後行星排共用的行星架，後行星排包括後排太陽輪、後排行星輪、後排齒圈和前、後行星排共用的行星架。本實用新型使用了雙轉子電機實現雙模功能，降低了對驅動電機的要求；本實用新型在功率直接傳遞模式下第二鎖止器可以在一號電機接近零轉速時將其鎖止，避免了一號電機的低效工作，提高了系統效率；本實用新型使用了雙轉子電機，內、外轉子可以同時參與再生制動，能夠更有效地回收制動能量。
【專利說明】雙轉子電機複合行星排式混合動力系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種混合動力車輛的動力系統，特別涉及一種雙轉子電機複合行星排式混合動力系統。
【背景技術】
[0002]目前，典型的混聯式混合動力車輛結構形式包括豐田混合動力系統和通用的高級混合動力系統。其中，豐田混合動力系統只能實現輸入式功率分流一種模式，對驅動電機的要求較高，增加了整車成本。通用的高級混合動力系統多數採用三排行星齒輪機構進行功率分流，需要控制多個離合器、鎖止器以進行模式切換，導致其結構複雜、控制難度大；過多的離合器、鎖止器增加了系統成本，並且使系統可靠性降低。
【發明內容】
[0003]本實用新型的目的是提供一種雙轉子電機複合行星排式混合動力系統。
[0004]本實用新型是由發動機、一號電機、二號電機、複合雙行星排、第一鎖止器、第二鎖止器、逆變器、超級電容和輸出齒輪組成。所述二號電機為雙轉子電機，由內轉子、外轉子和定子組成；所述複合雙行星排包括前行星排和後行星排，其中前行星排包括前排太陽輪、前排行星輪、前排齒圈和前、後行星排共用的行星架，後行星排包括後排太陽輪、後排行星輪、後排齒圈和前、後行星排共用的行星架。所述發動機通過輸入軸與行星架連接；所述一號電機與前排太陽輪連接；所述二號電機的內轉子與後排太陽輪連接，外轉子與後排齒圈連接；所述前排太陽輪、前排行星輪、前排齒圈依次嚙合，其中前排行星輪可轉動地套設在行星架上；所述後排太陽輪、後排行星輪、後排齒圈依次嚙合，其中後排行星輪可轉動地套設在行星架上，並與前排行星輪嚙合；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於車架；所述第二鎖止器一端與前排太陽輪的轉軸連接，第二鎖止器另一端固連於車架；所述超級電容通過逆變器分別與一號電機、二號電機連接；所述輸出齒輪設於前排齒圈的基座上。
[0005]與現有技術相比本實用新型的有益效果是:
[0006]1.本實用新型相對於現有混合動力系統，使用了雙轉子電機實現雙模功能，降低了對驅動電機的要求，結構簡單、緊湊，只有兩個鎖止器，易於控制，成本較低。
[0007]2.本實用新型在功率直接傳遞模式下第二鎖止器可以在一號電機接近零轉速時將其鎖止，避免了一號電機的低效工作，提高了系統效率。
[0008]3.本實用新型使用了雙轉子電機，內、外轉子可以同時參與再生制動，能夠更有效地回收制動能量。
【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型的結構組成與工作原理示意圖。
[0010]圖2是本實用新型的發動機靜止啟動模式的動力傳遞路線圖。
[0011]圖3是本實用新型的發動機行車啟動模式的動力傳遞路線圖。
[0012]圖4是本實用新型的純電動模式的動力傳遞路線圖。
[0013]圖5是本實用新型的功率直接傳遞模式的動力傳遞路線圖。
[0014]圖6是本實用新型的功率分流模式的動力傳遞路線圖。
[0015]圖7是本實用新型的高負荷行駛下聯合驅動模式的動力傳遞路線圖。
[0016]圖8是本實用新型的最高速行駛下聯合驅動模式的動力傳遞路線圖。
[0017]圖9是本實用新型的再生制動模式的動力傳遞路線圖。
【具體實施方式】
[0018]請參閱圖1所示，為本實用新型的實施例，該實施例是由發動機1、一號電機12、二號電機8、複合雙行星排、第一鎖止器3、第二鎖止器13、逆變器14、超級電容15和輸出齒輪19組成，所述二號電機8為雙轉子電機，由內轉子11、外轉子10和定子9組成；所述複合雙行星排包括前行星排和後行星排，其中前行星排包括前排太陽輪4、前排行星輪7、前排齒圈6和前、後行星排共用的行星架5，後行星排包括後排太陽輪16、後排行星輪17、後排齒圈18和前、後行星排共用的行星架5 ;所述發動機I通過輸入軸2與行星架5連接；所述一號電機12與前排太陽輪4連接；所述二號電機8的內轉子11與後排太陽輪16連接，外轉子10與後排齒圈18連接；所述前排太陽輪4、前排行星輪7、前排齒圈6依次嚙合，其中前排行星輪7可轉動地套設在行星架5上；所述後排太陽輪16、後排行星輪17、後排齒圈18依次嚙合，其中後排行星輪17可轉動地套設在行星架5上，並與前排行星輪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另一端固連於車架；所述第二鎖止器13 —端與前排太陽輪4的轉軸連接，第二鎖止器13另一端固連於車架；所述超級電容15通過逆變器14分別與一號電機12和二號電機8連接；所述輸出齒輪19設於前排齒圈6的基座上。
[0019]本實用新型的工作過程和原理如下:
[0020]1.發動機啟動模式
[0021]根據整車的運行狀況，發動機啟動模式分為靜止啟動和行車啟動。這兩種啟動方式的共同特徵是:第一鎖止器3和第二鎖止器13分離，超級電容15放電，一號電機12以電動馬達的形式工作，將電能轉化為機械能，動力經前排太陽輪4、前排行星輪7、行星架5、輸入軸2傳遞到發動機1，發動機I啟動。兩種子模式的區別是:靜止啟動時二號電機8不工作，前排齒圈6轉速為零，後排行星輪17、後排太陽輪16、後排齒圈18和二號電機8空轉，動力傳遞路線如圖2所示；行車啟動時二號電機8的內轉子11以電動馬達的形式工作，將電能轉化為機械能，前排齒圈6轉速不為零，動力傳遞路線如圖3所示。
[0022]2.純電動模式
[0023]純電動模式主要用於當超級電容15荷電狀態(SOC)值較高時，車輛起步、低負荷行駛和倒車。此模式下，第一鎖止器3接合，第二鎖止器13分離，超級電容15放電，二號電機8的內轉子11以電動馬達的形式工作，將電能轉化為機械能，動力經後排太陽輪16、後排行星輪17、前排行星輪7、前排齒圈6，傳遞到輸出齒輪19，再輸出至整車驅動車輪；發動機I和行星架7固定，一號電機12和前排太陽輪4空轉。倒車時，二號電機8的內轉子11以電動馬達的形式反轉工作，其它過程相同。此模式下車輛行駛所需全部能量來自超級電容15，動力傳遞路線如圖4所示。
[0024]3.發動機單獨驅動模式
[0025]發動機單獨驅動模式主要用於中負荷行駛和超級電容15荷電狀態(SOC)值較低時的低負荷巡航，根據整車運行狀況，發動機單獨驅動模式分為功率直接傳遞和功率分流兩種子模式。當車輛進行中負荷行駛，整車行駛需求功率處於發動機高效區時，為功率直接傳遞模式；當車輛進行低負荷巡航，整車行駛功率需求低於發動機在高效區提供的最小功率，且超級電容15荷電狀態(SOC)值較低時，為功率分流模式。
[0026]這兩種子模式的共同特徵是:第一鎖止器3分離，發動機I工作，動力經輸入軸2、行星架5、前排行星輪7、前排齒圈6傳遞至輸出齒輪19，再輸出至整車驅動車輪；車輛行駛所需全部動力均來自於發動機I ;後排行星輪17、後排太陽輪16、後排齒圈18和二號電機8空轉。兩種子模式的區別是:功率直接傳遞時，第二鎖止器13接合，一號電機12和前排太陽輪4不工作，發動機I輸出的動力全部用於驅動車輛行駛，動力傳遞路線如圖5 ;功率分流時，第二鎖止器13分離，一號電機12以發電機的形式工作，將機械能轉化為電能，使發動機I輸出的動力一部分用於驅動車輛行駛，另一部分以電能的形式存儲在超級電容15內，此時車輛處於電子無級變速狀態，動力傳遞路線如圖6所示。
[0027]4.聯合驅動模式
[0028]聯合驅動模式主要用於高負荷行駛和最高速行駛。當車輛進行高負荷行駛時，第一鎖止器3分離，第二鎖止器13接合，一號電機12和前排太陽輪4不工作，超級電容15放電，二號電機8的內轉子11以電動馬達的形式工作，將電能轉化為機械能，和發動機I共同驅動車輛，動力傳遞路線如圖7所示。當車輛進行最高速行駛時，第一鎖止器3和第二鎖止器13分離，超級電容15放電，一號電機12、二號電機8的外轉子10均以電動馬達的形式工作，將電能轉化為機械能，和發動機I共同驅動車輛，動力傳遞路線如圖8，此時一號電機12反轉。
[0029]5.再生制動模式
[0030]當超級電容15荷電狀態(SOC)值較低且車速高於一定值時，車輛可進行再生制動，第一鎖止器3和第二鎖止器13分離，一號電機12空轉，二號電機8以發電機的形式工作，並提供制動力，車輛動能轉化為電能並存儲在超級電容15中，動力傳遞路線如圖9所不O
[0031]需要指出的是，當二號電機8不足以提供所需制動力矩時，車輛將採用再生制動、發動機反拖制動和摩擦制動共同作用的聯合制動模式。
【權利要求】
1.一種雙轉子電機複合行星排式混合動力系統，其特徵在於:是由發動機(1)、一號電機((12))、二號電機⑶、複合雙行星排、第一鎖止器(3)、第二鎖止器(13)、逆變器(14)、超級電容(15)和輸出齒輪(19)組成，所述二號電機⑶為雙轉子電機，由內轉子(11)、外轉子(10)和定子(9)組成；所述複合雙行星排包括前行星排和後行星排，其中前行星排包括前排太陽輪(4)、前排行星輪(7)、前排齒圈(6)和前、後行星排共用的行星架(5)，後行星排包括後排太陽輪(16)、後排行星輪(17)、後排齒圈(18)和前、後行星排共用的行星架(5);所述發動機⑴通過輸入軸⑵與行星架(5)連接；所述一號電機(12)與前排太陽輪(4)連接；所述二號電機⑶的內轉子(11)與後排太陽輪(16)連接，外轉子(10)與後排齒圈(18)連接；所述前排太陽輪(4)、前排行星輪(7)、前排齒圈(6)依次嚙合，其中前排行星輪(7)可轉動地套設在行星架(5)上；所述後排太陽輪(16)、後排行星輪(17)、後排齒圈(18)依次嚙合，其中後排行星輪(17)可轉動地套設在行星架(5)上，並與前排行星輪(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)另一端固連於車架；所述第二鎖止器(13) —端與前排太陽輪⑷的轉軸連接，第二鎖止器(13)另一端固連於車架；所述超級電容(15)通過逆變器(14)分別與一號電機(12)和二號電機⑶連接；所述輸出齒輪(19)設於前排齒圈(6)的基座上。
【文檔編號】B60K6-365GK204296444SQ201420752533
【發明者】柳少康, 張慶洋, 楊南南, 李風, 王繼新 [申請人]吉林大學