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一种功率分流式混合动力耦合机构及其控制方法

阅读：277发布：2020-05-15

专利汇可以提供一种功率分流式混合动力耦合机构及其控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种功率分流式混合动力耦合机构及其控制方法，包括发动机、电动机、复合行星齿轮机构、离合器以及轴齿系统，所述复合行星齿轮机构包括为双排复合行星机构，其中第一行星架与第二内齿圈连接，且所述第一内齿圈和第二行星架连接，所述电动机与第二太阳轮连接，本发明可设置一种纯电动模式，两种混动模式以及三个功率分流模式，通过离合器之间的开合以及制动器的工作即可进行模式见得切换，可有效提高动力效率，提高经济性，并且整体该机构的发动机和电动机通过行星齿轮连接，速比可调范围大，可减少电机尺寸，优化发动机工作区间。，下面是一种功率分流式混合动力耦合机构及其控制方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种功率分流式混合动力耦合机构，其特征在于：所述耦合机构包括一个发动机(1)、一个电动机(13)、一个复合行星齿轮机构、三个离合器以及用于传输动力给轮端的轴齿系统，所述复合行星齿轮机构包括第一太阳轮(5)、第一行星架(6)、第一内齿圈(7)和第二太阳轮(9)、第二行星架(10)、第二内齿圈(11)，其中第一行星架(6)与第二内齿圈(11)连接，且所述第一内齿圈(7)和第二行星架(10)连接，所述三个离合器分别为第一离合器(3)、第二离合器(4)以及第三离合器(12)，所述电动机(13)与第二太阳轮(9)连接。
2.根据权利要求1所述的一种功率分流式混合动力耦合机构，其特征在于：所述轴齿系统包括发动机(1)的输出轴(2)以及第一齿轮(14)和第二齿轮(15)，所述第一齿轮(14)分别与第一行星架(6)和第二齿轮(15)啮合连接，且所述第二齿轮(15)通过差速器(16)将动力传送给轮端。
3.根据权利要求2所述的一种功率分流式混合动力耦合机构，其特征在于：所述耦合机构还包括一个制动器(8)，所述制动器(8)的活动端与第一太阳轮(5)连接；
所述第一离合器(3)的两端分别连接输出轴(2)和第一太阳轮(5)；
所述第二离合器(4)的两端分别连接输出轴(2)和第二行星架(10)；
所述第三离合器(12)的两端分别连接输出轴(2)和第二太阳轮(9)。
4.一种应用于功率分流式混合动力耦合机构的控制方法，其特征在于：包括以下几种模式：
纯电动模式，发动机(1)不启动，电动机(13)启动提供动力，并且制动器(8)工作使第一太阳轮(5)固定；
混动模式A，发动机(1)启动，电动机(13)启动，第三离合器(12)和制动器(8)结合；
混动模式B，发动机(1)启动，电动机(13)启动，第二离合器(4)和制动器(8)工作；
混动模式C，发动机(1)启动，电动机(13)启动，第一离合器(3)和第二离合器(4)工作；
功率分流模式A，发动机(1)启动，电动机(13)启动，第一离合器(3)工作；
功率分流模式B，发动机(1)启动，电动机(13)启动，第二离合器(4)工作。
5.根据权利要求4所述的一种应用于功率分流式混合动力耦合机构的控制方法，其特征在于：所述混动模式A、混动模式B、混动模式C、功率分流模式A、功率分流模式B中的电动机(13)可转化为发电机进行储电、动力回收。

说明书全文

一种功率分流式混合动力耦合机构及其控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及混合动力汽车技术领域，具体为一种功率分流式混合动力耦合机构及其控制方法。

背景技术

[0002] 汽车的动力问题一直是各大厂商的研究重点，随着科技水平的提高，汽车动力的来源也从原来的单一内燃机向多元化发展，目前出现了很多新能源技术，新能源汽车包括纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车。而纯电动汽车受制于电池技术问题，短时间难以突破。燃料电池汽车受制于能量的制备和存储等问题，短时也难以推广。近些年来，混合动力汽车是各个汽车公司重点推进的领域。

[0003] 一般来说，电机驱动在车辆起步的初始阶段效率较高，而车辆在高速平稳行驶时，内燃机相比电机效率又会优越一些，而油电混合动力汽车是指将汽油和电动力耦合进行驱动。单如何将发动机和电动机的动力耦合，如何能提供更多的变速比从而提高经济性，是目前油电混动的难点。为此本发明提出一种功率分流式混合动力耦合机构及其控制方法。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种功率分流式混合动力耦合机构及其控制方法，通过设置多个离合器并进行工作组合，从而实现车辆的多种工况运行，提高能源利用率以及燃油经济型。

[0005] 以解决上述背景技术中提出的问题，本发明提供如下技术方案：一种功率分流式混合动力耦合机构，其特征在于：所述耦合机构包括一个发动机、一个电动机、一个复合行星齿轮机构、三个离合器以及用于传输动力给轮端的轴齿系统，所述复合行星齿轮机构包括第一太阳轮、第一行星架、第一内齿圈和第二太阳轮、第二行星架、第二内齿圈，其中第一行星架与第二内齿圈连接，且所述第一内齿圈和第二行星架连接，所述三个离合器分别为第一离合器、第二离合器以及第三离合器，所述电动机与第二太阳轮连接。

[0006] 优选的，所述轴齿系统包括发动机的输出轴以及第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮分别与第一行星架和第二齿轮啮合连接，且所述第二齿轮通过差速器将动力传送给轮端。

[0007] 优选的，所述耦合机构还包括一个制动器，所述制动器的活动端与第一太阳轮连接；

[0008] 所述第一离合器的两端分别连接输出轴和第一太阳轮；

[0009] 所述第二离合器的两端分别连接输出轴和第二行星架；

[0010] 所述第三离合器的两端分别连接输出轴和第二太阳轮。

[0011] 一种应用于功率分流式混合动力耦合机构的控制方法，包括以下几种模式，纯电动模式：发动机不启动，电动机启动提供动力，并且制动器工作使第一太阳轮固定；

[0012] 混动模式A，发动机启动，电动机启动，第三离合器和制动器结合；

[0013] 混动模式B，发动机启动，电动机启动，第二离合器和制动器工作；

[0014] 混动模式C，发动机启动，电动机启动，第一离合器和第二离合器工作；

[0015] 功率分流模式A，发动机启动，电动机启动，第一离合器工作；

[0016] 功率分流模式B，发动机启动，电动机启动，第二离合器工作。

[0017] 优选的，所述混动模式A、混动模式B、混动模式C、功率分流模式A、功率分流模式B中的电动机可转化为发电机进行储电、动力回收。

[0018] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：本申请包含一个发动机、一个电动机并设置了三个离合器和制动器，并配合一个复合行星齿轮机构，通过这些部件的组合提供内燃、电力混合驱动的耦合系统，并且在混合动力模式下，通过复合行星齿轮机构调速，优化发动机的工作区间，提高发动机的经济性能。并且本申请的整体结构简单，通过控制多个离合器和制动器的启动，能够提供多种模式，经济性能好。附图说明

[0019] 图1为本发明的结构示意框图；

[0020] 图2为本发明纯电动模式下的动力传输路线图；

[0021] 图3为本发明混动模式A下的动力传输路线图；

[0022] 图4为本发明混动模式B下的动力传输路线图；

[0023] 图5为本发明混动模式C下的动力传输路线图；

[0024] 图6为本发明功率分流模式A下的动力传输路线图；

[0025] 图7为本发明功率分流模式B下的动力传输路线图；

[0026] 图8为本发明混动模式A下的速度模拟杠杆图；

[0027] 图9为本发明混动模式B下的速度模拟杠杆图；

[0028] 图10为本发明混动模式C下的速度模拟杠杆图；

[0029] 图11为本发明功率分流模式A下的速度模拟杠杆图；

[0030] 图12为本发明功率分流模式B下的速度模拟杠杆图。

[0031] 图中：1、发动机，2、输出轴，3、第一离合器，4、第二离合器，5、第一太阳轮，6、第一行星架，7、第一内齿圈，8、制动器，9、第二太阳轮，10、第二行星架，11、第二内齿圈，12、第三离合器，13、电动机，14、第一齿轮，15、第二齿轮，16、差速器。

具体实施方式

[0032] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0033] 请参阅图1-12，本发明提供一种技术方案：一种功率分流式混合动力耦合机构，所述耦合机构包括一个发动机1、一个电动机13、一个复合行星齿轮机构、第一离合器3、第二离合器4和第三离合器12以及用于传输动力给轮端的轴齿系统，所述复合行星齿轮机构由第一行星机构和第二行星机构之间连接组成，第一行星机构由于第一太阳轮5、第一行星架6、第一内齿圈7组成，第二行星机构由第二太阳轮9、第二行星架10、第二内齿圈11组成，其中第一行星架6与第二内齿圈11连接，且所述第一内齿圈7和第二行星架10连接从而实现联动，所述电动机13与第二太阳轮9连接进行动力传输。

[0034] 具体的，所述轴齿系统包括发动机1的输出轴2(发动机1的动力依靠输出轴2向外传输)以及第一齿轮14和第二齿轮15，所述第一齿轮14分别与第一行星架6和第二齿轮15啮合连接，且所述第二齿轮15通过差速器16将动力传送给轮端，而且所述耦合机构还包括一个制动器8，所述制动器8的活动端与第一太阳轮5连接另一端与外部部件固定连接(如变速箱的机壳)，所述第一离合器3的两端分别连接输出轴2和第一太阳轮5，所述第二离合器4的两端分别连接输出轴2和第二行星架10，所述第三离合器12的两端分别连接输出轴2和第二太阳轮9，通过离合器的开合实现两端部件的分离或联动。

[0035] 本申请的各部件连接示意如图1所示，根据不同的路况需求，通过三个离合器以及制动器8的配合，从而实现不同的模式，具体过程如下，

[0036] 纯电动模式，发动机1关闭，电动机13启动，并且此时制动器8工作使第一太阳轮5固定，其动力传输路线如图2所示(其中粗线部分为动力传递路线)，由于制动器8工作使与之连接的第一太阳轮5固定，电动机13启动通过第二太阳轮9进行动力输入，由于第一内齿圈7和第二行星架10连接、第一行星架6与第二内齿圈11连接，所以动力最后可以传递到第一行星架6，第一行星架6作为动力输出，并通过与之啮合第一齿轮14将动力输出，然后第一齿轮14传递给第二齿轮15并通过差速器16将动力传输给轮端，此模式主要用于电池的电力充足情况下，整车可以以纯电动模式进行运行。

[0037] 混动模式A，发动机1启动，电动机13启动，第三离合器12和制动器8结合，其动力传输路线如图3所示，由于第三离合器12和制动器8工作，所以第一太阳轮5固定，且所述输出轴2通过第三离合器12与第二太阳轮9实现结合，所以发动机1与电动机13共同提供动力，并依次传递(第三离合器12之后的动力传递路线与纯电动模式相同)给第一齿轮14将动力输出，然后第一齿轮14传递给第二齿轮15并通过差速器16将动力传输给轮端，此模式下电动机13可转变为发电机通过发动机1的动力进行电力回收或者储电，，其各部件的模拟速度杠杆图如图8。

[0038] 混动模式B，发动机1启动，电动机13启动，第二离合器4和制动器8工作结合，其动力传输路线如图4所示，由于第二离合器4和制动器8工作，所以第一太阳轮5固定，且所述输出轴2通过第二离合器4与第二行星架10实现结合，发动机1通过第二离合器4的结合将动力传输到第一行星机构上，同样的电动机13通过第二太阳轮9也将动力传输到第二行星机构上，并且由于第一行星机构和第二行星机构之间连接，所以动力传输给第一行星机构并通过与之啮合的第一齿轮14传输出去，其各部件的模拟速度杠杆图如图9。

[0039] 混动模式C，发动机1启动，电动机13启动，第一离合器3和第二离合器4工作，其动力传输路线如图5所示，发动机1启动通过第一离合器3传输给第一个行星机构的第一太阳轮5，电动机13传输给第二行星机构的太阳轮9，通过第二离合其4的结合，两个动力进行混动，从而动力输出传递给第一行星机构的第一行星架6，然后传递给第一齿轮14并通过第二齿轮15最后到差速器16传递给轮端，其结构参数的速度模拟杠杆图如10所示,其中纵轴方向表示转速大小，横轴方向表示行星机构的特性参数比。

[0040] 3种混动模式下，其传动比不同从而适应不同的工况场合，并且在进行制动时，可由电动机13产生制动力矩从而制动车轮，同时其电动机13绕组中将产生感应电流向电池充电，实现制动能量的回收。

[0041] 功率分流模式A，发动机1启动，电动机13启动，第一离合器3工作，其动力传输路线如图6所示，所述输出轴2通过第一离合器3与第一太阳轮5实现结合，所以发动机1(即ICE)第一太阳轮5为一个动力输入端且其转速不为0，电动机13(即E)作为另一个动力输入端通过第二太阳轮9向机构中输入动力，最终通过相连接的第一行星架6与第二内齿圈11(即6/11)输出(即OUT)到第一齿轮14，然后依次输出到轮端，通过模拟的其各部分的速度杠杆图如图11所示，可以清楚判断速度加成情况，并且其中可以看出，通过调整发动机1和电动机
13之间的速度比例关系，可以实现输出端(即OUT端)的无级变速形式，即完成EVCT模式，[0042] 功率分流模式B，发动机1启动，电动机13启动，第二离合器4结合工作；其动力传输路线如图7所示，所述输出轴2通过第二离合器4与第二行星架10实现结合，发动机1通过第二离合器4的结合将动力传输到第一行星机构上，同样的电动机13通过第二太阳轮9也将动力传输到第二行星机构上，并且由于第一行星机构和第二行星机构之间连接，所以动力传输给第一行星机构并通过与之啮合的第一齿轮14传输出去，另外由于制动器8没有结合，所以第一太阳轮5可以发生转动，通过速度模拟杠杆图如图12所示，可以看出，通过改变电动机13对发动机1的转速比例，在动力输出端(第一行星架6即图上OUT处)处能够实现无级变速的ECVT形式。

[0043] 本发明中几种模式下的传动比不同，其扭矩输送情况也不同，可以根据车况来进行选择进入何种模式，具体离合器、发动机1、电动机13的开启、关闭情况如下表所示：

[0044] 表1不同模式下各部件的工作状态情况

[0045]

[0046] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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