行星式雙模油電混聯混合動力系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種行星式雙模油電混聯混合動力系統，旨在克服混聯混合動力汽車需要大電機的問題，其包括發動機、一號電機、雙離合器、二號電機、輸出軸、前行星排和后行星排。前行星排套裝在發動機輸出軸的右端，前行星排齒圈的右端套裝在輸出軸的左端，雙離合器套裝在輸出軸的左端，雙離合器的左壓盤的左端與前行星排齒圈的右端為花鍵副連接，二號電機安裝在雙離合器右側的輸出軸上，后行星排安裝在二號電機右側的輸出軸上，雙離合器的軸套右端與二號電機的左端為花鍵副連接，二號電機的右端與后行星排太陽輪的左端為花鍵副連接；一號電機套裝在前行星排左側的發動機的輸出軸上，一號電機的右端與前行星排中的前行星排太陽輪的左端為花鍵副連接。
【專利說明】行星式雙模油電混聯混合動力系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種混合動力汽車的動力系統，更確切地說，本發明涉及一種行星式雙模油電混聯混合動力系統。
【背景技術】
[0002]隨著能源問題的緊迫和對環境保護要求的不斷提高，節能、環保成為未來汽車發展的必然要求。混合動力汽車是目前最有效的節能汽車方案，其驅動系統有串聯、并聯和混聯三種形式。串聯能實現發動機的最優控制，但是全部能量都會經過二次轉換，損失較大；并聯能實現較好的傳動效率，但是發動機與輸出軸機械連接，不能保證發動機始終處于較優的工作區域內；混聯能結合串聯和并聯的優點，規避二者的缺點，是三者中最為優化的構型方案。
[0003]當前混聯式混合動力汽車主要采用行星機構作為功率分流裝置，典型的結構形式包括豐田的(Toyota Hybird System)THS 系統和通用的(Allison Hybrid System)AHS 系統。其中，豐田的THS系統采用單行星排結構，屬于單模功率分流裝置，它只能實現輸入式功率分流一種模式，這種THS系統的優點是在實現電子無級變速(EVT)功能的同時，擁有簡單的結構，控制相對容易。但是THS系統的齒圈直接連接到輸出軸，其對電機的依賴性較大，為了提供良好的動力性，需要在系統中選用功率等級和輸出轉矩較大的電機，這在很大程度上增大了整車成本和安裝的困難程度。另外，THS系統由于只能實現輸入式功率分流一種模式，其在高速區的傳動效率較小。通用公司的AHS系統采用雙排或三排行星機構來實現功率分流，可以實現輸入式功率分流和復合式功率分流兩種模式，因為兩種模式的相互彌補，使得AHS的傳動效率在整個車速區域內都能維持較高的水平，這一點AHS是優于THS的，然而AHS系統內往往需要多個離合器的控制來實現模式切換，這使整個系統的結構十分復雜，控制難度也增大了很多。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是克服了目前混聯混合動力汽車對電機依賴性大，需要大電機來提供足夠的驅動力的問題，提供了一種行星式雙模油電混聯混合動力系統。
[0005]為解決上述技術問題，本發明是采用如下技術方案實現的:所述的行星式雙模油電混聯混合動力系統包括有發動機、一號逆變器、超級電容、二號逆變器、一號電機、雙離合器、二號電機、輸出軸、前行星排和后行星排。
[0006]前行星排套裝在發動機的發動機輸出軸的右端為轉動連接，前行星排中的前行星排齒圈的右端套裝在輸出軸的第一段軸上為轉動連接，雙離合器套裝在前行星排套右側的輸出軸上，雙離合器中的左壓盤的左端與前行星排齒圈的右端為花鍵副連接，二號電機安裝在雙離合器右側的輸出軸上為轉動連接，后行星排安裝在二號電機右側的輸出軸上，雙離合器中的軸套右端與二號電機的空心軸的左端為花鍵副連接，二號電機的空心軸的右端與后行星排中的后行星排太陽輪的左端為花鍵副連接；一號電機套裝在前行星排左側的發動機輸出軸上為轉動連接，一號電機的空心軸的右端與前行星排中的前行星排太陽輪的左端為花鍵副連接。
[0007]技術方案中所述的一號電機的三個接頭分別通過電纜線連接一號逆變器的三個交流電輸入/輸出接頭X、1、z，二號電機的三個接頭采用電纜線分別與二號逆變器的三個交流電輸入/輸出接頭X’、y’、Z’連接，一號逆變器和二號逆變器的正負極接頭分別采用電纜線與超級電容的正負極連接。
[0008]技術方案中所述的雙離合器還包括機殼、右壓盤、6片結構相同的主動摩擦片、6片結構相同的從動摩擦片、左離合器轂、右離合器轂與軸套。
[0009]所述的左壓盤與右壓盤安裝在機殼內，左壓盤與右壓盤之間通過螺釘固連在一起，左離合器轂與右離合器轂安裝在左壓盤與右壓盤之間的環形腔內，6片結構相同的主動摩擦片與6片結構相同的從動摩擦片相間排列并分成兩組，一組主動摩擦片與從動摩擦片布置在左壓盤與左離合器轂之間的環形腔內，另一組主動摩擦片與從動摩擦片布置在右離合器轂與右壓盤之間的環形腔內，6片結構相同的主動摩擦片與左壓盤內環面的兩端采用花鍵副連接，6片結構相同的從動摩擦片和左離合器轂與右離合器轂的環形軸向凸臺的外環面采用花鍵副連接，左離合器轂與右離合器轂通過花鍵副依次和輸出軸與軸套相連接。
[0010]技術方案中所述的軸套套裝在輸出軸軸肩右側的光軸上，軸套的兩端與輸出軸軸肩右側的光軸之間安裝有滑動軸承，軸套的左端面與輸出軸軸肩的右面為滑動連接，左壓盤套裝在輸出軸的第二段軸上，左壓盤與輸出軸的第二段軸之間安裝有軸瓦，軸瓦與輸出軸的第二段軸為過盈配合，左壓盤與軸瓦之間為間隙配合，左壓盤與機殼內環面相接觸的外圓柱面上設置有密封圈槽，密封圈槽內安裝有密封圈(33)。
[0011]技術方案中所述的前行星排還包括前行星排行星架、4個結構相同的前行星排行星輪、4個結構相同的前行星排行星輪銷軸與前行星排行星架左側轉動盤。4個結構相同的前行星排行星輪銷軸安裝在前行星排行星架與前行星排行星架左側轉動盤上，4個結構相同的前行星排行星輪銷軸的回轉軸線是在距前行星排行星架與前行星排行星架左側轉動盤的回轉軸線等半徑的圓周上，4個結構相同的前行星排行星輪套裝在4個結構相同的前行星排行星輪銷軸上為轉動連接，4個結構相同的前行星排行星輪的外側齒和前行星排齒圈嚙合連接，4個結構相同的前行星排行星輪的內側齒和前行星排太陽輪嚙合連接。
[0012]技術方案中所述的4個結構相同的前行星排行星輪與4個結構相同的前行星排行星輪銷軸之間安裝有4個結構相同的一號銷軸套筒，在前行星排行星架左側轉動盤與4個結構相同的前行星排行星輪之間的4個結構相同的前行星排行星輪銷軸上套裝有4個結構相同的一號墊片為接觸連接，在前行星排行星架與4個結構相同的前行星排行星輪之間的4個結構相同的前行星排行星輪銷軸上套裝有另外4個結構相同的一號墊片為接觸連接，前行星排太陽輪內孔的兩端安裝有一號軸瓦與二號軸瓦。
[0013]技術方案中所述的后行星排還包括后行星排齒圈、后行星排行星架、4個結構相同的后行星排行星輪、4個結構相同的后行星排行星輪銷軸與后行星排行星架左側轉動盤。4個結構相同的后行星排行星輪銷軸安裝在后行星排行星架與后行星排行星架左側轉動盤上，4個結構相同的后行星排行星輪銷軸的回轉軸線是在距后行星排行星架與后行星排行星架左側轉動盤回轉軸線等半徑的圓周上，4個結構相同的后行星排行星輪套裝在4個結構相同的后行星排行星輪銷軸上為轉動連接，4個結構相同的后行星排行星輪的外側齒和后行星排齒圈嚙合連接，4個結構相同的后行星排行星輪的內側齒和后行星排太陽輪嚙合連接。
[0014]技術方案中所述的4個結構相同的后行星排行星輪與4個結構相同的后行星排行星輪銷軸之間安裝有4個結構相同的二號銷軸套筒，在后行星排行星架左側轉動盤與4個結構相同的后行星排行星輪之間的4個結構相同的后行星排行星輪銷軸上套裝有4個結構相同的二號墊片為接觸連接，在后行星排行星架與4個結構相同的后行星排行星輪之間的4個結構相同的后行星排行星輪銷軸上套裝有另外4個結構相同的二號墊片為接觸連接，后行星排太陽輪內孔的兩端安裝有三號軸瓦與四號軸瓦。
[0015]技術方案中所述的輸出軸為階梯軸式結構件，輸出軸半徑最大的軸段為軸肩，軸肩的左側為三段式階梯軸，從左至右依次為第一段軸、第二段軸和第三段軸，第一段軸、第二段軸和第三段軸的半徑依次增大；軸肩的右側為兩段式階梯軸，從左至右依次為光軸段與花鍵軸段，光軸段與花鍵軸段的半徑依次減小；在輸出軸的回轉軸線上從左到右加工一長盲孔，并在輸出軸(11)上即和后行星排太陽輪的配裝部分沿徑向加工2?3個和中軸線上的長盲孔相通的徑向通孔。
[0016]與現有技術相比本發明的有益效果是:
[0017]1.本發明所述的行星式雙模油電混聯混合動力系統可以實現電子無級變速功能，保證發動機工作在最佳燃油經濟區，降低油耗；
[0018]2.本發明所述的行星式雙模油電混聯混合動力系統可以實現純電動啟車模式，消除發動機的怠速油耗，提高整車燃油經濟性；
[0019]3.本發明所述的行星式雙模油電混聯混合動力系統可以實現車輛的制動動能的回收，明顯提高車輛的燃油經濟性；
[0020]4.本發明所述的行星式雙模油電混聯混合動力系統中的發動機和超級電容可以同時輸出能量，提高了車輛的動力性能；
[0021]5.本發明所述的行星式雙模油電混聯混合動力系統引入雙向離合器使得系統可以在單純無級變速模式和對前排輸出進一步減速增扭的低速大扭矩模式間切換，使系統在不同的運行工況下獲得最佳的綜合效率；
[0022]6.本發明所述的行星式雙模油電混聯混合動力系統可以減少制動器的使用次數和強度，延長其使用壽命，降低其維修、保養費用；
[0023]7.本發明所述的行星式雙模油電混聯混合動力系統可以選用較小功率的發動機滿足車輛的正常行駛要求，減少有害氣體排放量，減少對環境的污染；
[0024]8.在選用相同動力源總成的條件下，本發明所述的行星式雙模油電混聯混合動力系統相對于現有的混合動力系統可以輸出更大的驅動力矩，提供更好的整車動力性；在輸出相同驅動力的條件下，本發明所述的行星式雙模油電混聯混合動力系統可以選用峰值轉矩較小的二號電機，減小了系統對電機的依賴性；
[0025]9.本發明所述的行星式雙模油電混聯混合動力系統使用超級電容，能獲得更大的輸出功率，提高整車動力性，也能更有效的回收制動能量，明顯提高整車燃油經濟性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]下面結合附圖對本發明作進一步的說明:
[0027]圖1是本發明所述的行星式雙模油電混聯混合動力系統結構組成與工作原理的示意圖；
[0028]圖2是本發明所述的行星式雙模油電混聯混合動力系統中前行星排結構組成的主視圖；
[0029]圖3是本發明所述的行星式雙模油電混聯混合動力系統中前行星排拆去齒圈套后的右視圖；
[0030]圖4是本發明所述的行星式雙模油電混聯混合動力系統中后行星排結構組成的主視圖；
[0031]圖5是本發明所述的行星式雙模油電混聯混合動力系統中雙向離合器結構組成的主視圖；
[0032]圖6是本發明所述的行星式雙模油電混聯混合動力系統結構組成的主視圖；
[0033]圖7是說明本發明所述的行星式雙模油電混聯混合動力系統中發動機的萬有特性圖；
[0034]圖8是說明本發明所述的行星式雙模油電混聯混合動力系統中一號電機的萬有特性圖；
[0035]圖9是說明本發明所述的行星式雙模油電混聯混合動力系統中二號電機的萬有特性圖；
[0036]圖中:1.發動機,2.—號電機,3.—號逆變器,4.超級電容,5.前行星排齒圈，
6.二號逆變器，7.雙離合器,8.二號電機,9.后行星排齒圈，10.后行星排行星架，11.輸出軸，12后行星排太陽輪，13.前行星排行星架，14.前行星排太陽輪，15.發動機輸出軸，
16.一號墊片，17.前行星排行星輪，18.前行星排行星輪銷軸，19.一號銷軸套筒，20.—號軸瓦，21.前行星排行星架左側轉動盤，22.二號軸瓦，23.前行星排行星架左側轉動盤連接爪，24.二號墊片，25.后行星排行星輪，26.三號軸瓦，27.后行星排行星輪銷軸，28.二號銷軸套筒，29.后行星排行星架左側轉動盤，30.四號軸瓦，31.機殼，32.左壓盤，33.密封圈，34.主動摩擦片，35.從動摩擦片，36.右壓盤，37.左離合器轂，38.右離合器轂，39.軸套，A.一號進油孔，B.二號進油孔。
【具體實施方式】
[0037]下面結合附圖對本發明作詳細的描述:
[0038]本發明的目的是提供一種新型行星式雙模油電混聯混合動力系統，即提供一種以雙行星排作為機電耦合裝置的油電混聯式混合動力系統，以實現混聯式混合動力系統的電子無級變速功能，控制發動機工作在最佳燃油經濟區，提高整車燃油經濟性，實現超低排放，同時克服目前混聯混合動力汽車對電機依賴性大，需要大電機來提供足夠的驅動力的缺點，另外，本發明所述的行星式雙模油電混聯混合動力系統由于離合器的加入，能實現兩種模式的切換，滿足車輛不同的功率需求，以獲得更高的綜合傳動效率和燃油經濟性。
[0039]參閱圖1與圖6，本發明所述的新型行星式雙模油電混聯混合動力系統主要由發動機1、一號電機2、一號逆變器3、超級電容4、二號逆變器6、雙離合器7、二號電機8、輸出軸11、前行星排和后行星排組成。
[0040]前行星排套裝在發動機I的發動機輸出軸15的右端為轉動連接，前行星排中的前行星排齒圈5的右端套裝在輸出軸11的第一段軸上為轉動連接，雙離合器7套裝在輸出軸11的左端，雙離合器7中的左壓盤32的左端與前行星排齒圈5的右端為花鍵副連接，二號電機8安裝在雙離合器7右側的輸出軸11上為轉動連接，后行星排安裝在二號電機8右側的輸出軸11上，雙離合器7中的軸套39右端與二號電機8的空心軸的左端為花鍵副連接，二號電機8的空心軸的右端與后行星排中的后行星排太陽輪12的左端為花鍵副連接；一號電機2套裝在前行星排左側的發動機輸出軸15上為轉動連接，一號電機2的空心軸的右端與前行星排中的前行星排太陽輪14的左端為花鍵副連接。
[0041]參閱圖2、圖3與圖6，本發明所述的前行星排主要由前行星排齒圈5、前行星排太陽輪14、前行星排行星架13、8個結構相同的一號墊片16、4個結構相同的前行星排行星輪
17、4個結構相同的前行星排行星輪銷軸18、4個結構相同的一號銷軸套筒19、一號軸瓦20、前行星排行星架左側轉動盤21與二號軸瓦22組成。
[0042]4個結構相同的前行星排行星輪17分別采用前行星排行星輪銷軸18均勻地安裝在前行星排行星架13與前行星排行星架左側轉動盤21上，前行星排行星輪銷軸18的大頭端與前行星排行星架13的沉頭孔為過盈配合，4個結構相同的前行星排行星輪銷軸18的回轉軸線是在距前行星排行星架13與前行星排行星架左側轉動盤21回轉軸線等半徑的圓周上(前行星排行星架13與前行星排行星架左側轉動盤21的回轉軸線共線)，4個結構相同的前行星排行星輪銷軸18的回轉軸線和前行星排行星架13的回轉軸線相平行，4個結構相同的前行星排行星輪17與4個結構相同的前行星排行星輪銷軸18之間為轉動連接，為了減小兩者之間的摩擦，在兩者之間安裝有一號銷軸套筒19為轉動連接，安裝在前行星排行星架13上的4個結構相同的前行星排行星輪17的外側齒和前行星排齒圈5的內齒相嚙合，4個結構相同的前行星排行星輪17的內側齒和前行星排太陽輪14的齒相嚙合。前行星排齒圈5中心孔的右端通過滑動軸承與輸出軸11的左端連接，前行星排齒圈5的右端與雙離合器的左壓盤32左端采用花鍵副連接。所述的前行星排行星架是一組合件，它由左、右兩部分即由前行星排行星架13與前行星排行星架左側轉動盤21組成，前行星排行星架左側轉動盤21與前行星排行星架13通過前行星排行星架左側轉動盤的連接爪23焊接成為一體。在前行星排行星輪17與前行星排行星架13及前行星排行星輪17與前行星排行星架左側轉動盤21的配合處加裝一號墊片16，一號墊片16與前行星排星輪銷軸18為轉動連接。所述的安裝有4個結構相同的前行星排行星輪17的前行星排行星架13的中心通孔與發動機輸出軸15的右端大軸頸處為過盈配合，前行星排太陽輪14套裝在發動機輸出軸15的右端，前行星排太陽輪14內孔的兩端與發動機輸出軸15之間安裝有一號軸瓦20與二號軸瓦22。
[0043]參閱圖1、圖4與圖6，本發明所述的后行星排主要由后行星排齒圈9、后行星排行星架10、后行星排太陽輪12、八個結構相同的二號墊片24、4個結構相同的后行星排行星輪25、三號軸瓦26、4個結構相同的后行星排行星輪銷軸27、4個結構相同的二號銷軸套筒28、后行星排行星架左側轉動盤29、四號軸瓦30組成。
[0044]4個結構相同的后行星排行星輪銷軸27安裝在后行星排行星架10與后行星排行星架左側轉動盤29上，后行星排行星輪銷軸27的大頭端與后行星排行星架10的沉頭孔為過盈配合，4個結構相同的后行星排行星輪銷軸27的回轉軸線是在距后行星排行星架10與后行星排行星架左側轉動盤29回轉軸線等半徑的圓周上(后行星排行星架10與后行星排行星架左側轉動盤29的回轉軸線共線)，4個結構相同的后行星排行星輪銷軸27的回轉軸線和后行星排行星架10與后行星排行星架左側轉動盤29的回轉軸線相平行，4個結構相同的后行星排行星輪25套裝在后行星排行星輪銷軸27上，4個結構相同的后行星排行星輪25與4個結構相同的后行星排行星輪銷軸27之間為轉動連接，為了減小兩者之間的摩擦，在兩者之間安裝有二號銷軸套筒28為轉動連接，安裝在后行星排行星輪銷軸27上的4個結構相同的后行星排行星輪25的外側齒和后行星排齒圈9的內齒相嚙合，4個結構相同的后行星排行星輪25的內側齒和后行星排太陽輪12的齒相嚙合。后行星排太陽輪12套裝在輸出軸11的右端，后行星排太陽輪12的左端與二號電機8的空心軸的右端花鍵副連接，輸出軸11右端的花鍵軸即動力輸出端與驅動橋花鍵副連接。后行星排齒圈9通過焊接固連在機殼31上。所述的后行星排行星架為一組合件，它由左、右兩部分即由后行星排行星架10與后行星排行星架左側轉動盤29組成，后行星排行星架左側轉動盤29與后行星排行星架10通過后行星排行星架左側轉動盤的連接爪焊接成為一體。在后行星排行星輪25與后行星排行星架10及后行星排行星輪25與后行星排行星架左側轉動盤29的配合處加裝二號墊片24。后行星排太陽輪12左端與雙離合器右端通過花鍵連接。
[0045]參閱圖5與圖6，本發明所述的雙離合器7為包括有左離合器與右離合器的組合件，主要包括機殼31、左壓盤32、密封圈33、右壓盤36、6片結構相同的主動摩擦片34 (左離合器與右離合器各安裝三片)、6片結構相同的從動摩擦片35 (左離合器與右離合器各安裝三片)，左離合器轂37，右離合器轂38，軸套39。
[0046]所述的左壓盤32與右壓盤36安裝在機殼31內，左壓盤32與右壓盤36之間通過螺釘固連在一起，從而從結構上保證能夠實現聯動，離合器的動力從左壓盤32的左端輸入，左離合器轂37與右離合器轂38安裝在左壓盤32與右壓盤36之間的環形腔內。6片結構相同的主動摩擦片34、6片結構相同的從動摩擦片35相間放置并分成兩組，一組主動摩擦片34與從動摩擦片35布置在左壓盤32與左離合器轂37之間的環形腔內，另一組主動摩擦片34與從動摩擦片35布置在右離合器轂38與右壓盤36之間的環形腔內。6片結構相同的主動摩擦片34通過外花鍵與開在左壓盤32內環面兩端的內花鍵配合，實現動力從左壓盤32與右壓盤36傳給主動摩擦片34。6片結構相同的從動摩擦片35安裝在左離合器轂37與右離合器轂38上為花鍵副連接，實現動力從主動摩擦片34與從動摩擦片35傳遞給左離合器轂37或右離合器轂38。雙離合器7的摩擦片都是采用多片，主動摩擦片34與從動摩擦片35相間排列，通過左壓盤33和右壓盤36的軸向移動，壓緊主動摩擦片34與從動摩擦片35，在主動摩擦片34與從動摩擦片35之間產生摩擦力，從而使動力從主動摩擦片34傳遞給從動摩擦片35。左離合器依次通過左壓盤32、左離合器主動摩擦片34、左離合器從動摩擦片35將動力傳遞到左離合器轂37，再由左離合器轂37通過花鍵副與輸出軸11連接實現動力的輸出的第一條路徑；右離合器依次通過左壓盤32、與左壓盤32通過螺釘連接的右壓盤36、右離合器主動摩擦片34、右離合器從動摩擦片35將動力傳遞到右離合器轂38，再由右離合器轂38通過花鍵副分別與軸套39相連接實現動力的輸出的第二條路徑。
[0047]所述的輸出軸11設置為階梯軸式結構件。輸出軸11半徑最大的部分為軸肩結構，軸肩的左側為三段式階梯軸，從左至右依次為第一段軸、第二段軸和第三段軸，第一段軸、第二段軸和第三段軸的半徑依次增大；軸肩的右側為兩段式階梯軸，從左至右依次為光軸段與花鍵軸段，光軸段與花鍵軸段的半徑依次減小；前行星排齒圈5空套在輸出軸11的第一段軸上。前行星排齒圈5在輸出軸11上的軸向位置通過輸出軸11的第二段軸的左端面進行定位。輸出軸11上的第二段軸通過軸瓦與雙離合器中的左壓盤32連接，即雙離合器中的左壓盤32通過軸瓦套裝在輸出軸11上的第二段軸上，軸瓦與輸出軸11上的第二段軸為過盈配合，左壓盤32與軸瓦為間隙配合。輸出軸11上的第三段軸與離合器7中的左離合器轂37之間采用花鍵副連接。離合器7中的左離合器轂37與右離合器轂38在軸向皆通過軸肩進行定位。輸出軸11的軸肩右端首先通過滑動軸承與軸套39相連，即軸套39通過滑動軸承套裝在輸出軸11的軸肩右側的光軸上。軸套左端通過花鍵副與離合器7中的右離合器轂38連接，右端通過花鍵副與二號電機8的輸入軸連接。輸出軸11中的右端插入后行星排太陽輪12中為轉動連接，其右側與后行星排行星架10結合處為花鍵連接。為減小輸出軸11中的右端光軸與后行星排太陽輪12接觸表面的摩擦，在后行星排太陽輪12的兩端和輸出軸11的右端光軸之間加裝三號軸瓦26和四號軸瓦30。
[0048]所述的二號電機8套裝在輸出軸11的中段光軸上為轉動連接，即輸出軸11插入二號電機8的空心軸為轉動連接。輸出軸11的最右端連接整車驅動橋，用于將動力輸出。在輸出軸11的回轉軸線上從左到右加工一長盲孔，并在輸出軸11上，即和后行星排太陽輪12配裝部分沿徑向加工2-3個和中軸線上的長盲孔相通的徑向通孔，其作用是輸送潤滑油。
[0049]所述的發動機1、一號電機2、二號電機8和超級電容4都選用已有產品，具體選型需結合整車基本參數和設計要求，詳細說明參閱表I和表2。
[0050]表I整車基本參數
[0051]
整車總質量1 6500kg
整備質量1 42.20kg
整車表數風阻系數 =0.55
正午乂雙迎風面積__16_
軸距5875mm
_滾動阻力系數().0()65
[0052]
驅動橋速比6.17
輪胎滾動半徑丨 510mm —
[0053]表2設計要求
[0054]
最高車速>70km/h
動力性指標最大爬__> 20%_
加速時間 O ~ 5 Okm/h的加速時間< 21 s
[0055]所述的發動機I為整車的主要動力源，其功率大小需滿足在平直路面上以最高車速巡航的動力性要求，如式(I)所示:
[0056]Pe-7^-( Mgfr +\paCDAV；:+Mg?\(I)
I (X)O", V2)
[0057]式中，Pe為發動機I的需求功率，Va為行駛車速，n t為傳動效率，M為整車滿載質量，g為重力加速度，fr為車輛的滾動阻力系數，P a為空氣密度，Cd為空氣阻力系數，A為車輛的迎風面積，i為坡度。
[0058]參閱圖7，此外，所述的發動機I的功率還要求大于目標循環工況的平均功率，以保證在行駛過程中的電量平衡，避免超級電容深度放電。根據表I所示的整車基本參數和表2所示的設計要求，所選發動機產品的主要參數如表3所示。該發動機的萬有特性曲線圖如圖中所示。同時，根據發動機I的萬有特性曲線圖，選擇發動機工作在高效區，即IlOOrpm到 2200rpm。
[0059]表3發動機主要參數
[0060]
峰值扭矩|704Nm@1500rpm
峰值功率147kw@2200rpm
排量(ml)4980
怠速(rpm)900
最高轉速(rpm) 2500
[0061]參閱圖8,所述的一號電機2用于在不同工況下解稱發動機I和車輪之間的轉速，使發動機I的轉速獨立于車輪的轉速，配合二號電機8對發動機I和車輪之間的轉矩解耦，可以保證發動機I工作于高效區，以提高整車燃油經濟性。
[0062]首先，對于一號電機2的轉速關系，要求在車速為零，即前行星排行星架13的轉速為零時，一號電機2的最大轉速能夠平衡發動機的最大工作轉速，如式(2)所示:
[0063]ω MGl jiax ^ kj ω eexp(2)
[0064]式中，ωκ1_為一號電機2的最大轉速，ω_ρ為發動機I的最大工作轉速，為2200rpm,k1為前行星排的特征參數，為前行星排齒圈3的齒數與前行星排太陽輪14的齒數之比。
[0065]其次，一號電機2的轉矩與發動機I的轉矩應滿足如式(3)的關系，以保證一號電機2有足夠的能力調整發動機I的轉速。
[0066]Temax ( Ic1Tmgi _(3)
[0067]式中，Temax為發動機I的最大轉矩，Tmg1j13x為一號電機2最大轉速時的轉矩。
[0068]代入具體數值，所選一號電機2的主要參數如表4所示，其萬有特性曲線圖如圖8中所示。
[0069]表4 一號電機主要參數
[0070]
電機類型(交流/PM) Ipm~電機額定功率(kW)[TO~
電機額定轉矩(Nm)^ 334
電機峰值功率(kW) 140
電機峰值轉矩(Nm) 668
最高轉速(rpm)4000
最低穩定轉速(rpm) 500
[0071]參閱圖9，所述的二號電機8要求在極限加速工況中能夠提供峰值功率，以保證整車的動力性能。據此，在極限加速工況中，首先計算得到發動機克服空氣阻力、滾動阻力和爬坡阻力功率的剩余功率，如式(4)，
[_] p =(4)
[0073]其中4為發動機啟機時刻時間，ta為加速終了時刻的時間，Pdl為發動機通過EVT的機械路徑傳遞到車輪的功率，Pr為阻力功率(等于空氣阻力、滾動阻力之和爬坡阻力功率之和)。
[0074]此外，需計算得到加速阻力功率Pa。。，如式(5)所示。最終，二號電機8的功率等于加速阻力功率減去發動機剩余功率，如式(6)所示。
?δ.M.V」
[0075]& = 3600',.",.2.3.6(5)
[0076]Pffl = Pacc-Pe；a(6)
[0077]式(5)中:δ為旋轉質量換算系數，V為極限工況終了時刻的車速，為50km/h。
[0078]其次，二號電機8的最高轉速還應滿足整車最高車速的要求，如式(7)所示。式中，i2為后行星排所形成的固定速比，Vfflax為要求的最高車速，此處為70km/h，r為車輪滾動半徑，id為主減速器減速比。
[0079]Hm2 — , > ?.1d.(1 + 人2)( 7 )
j.0r π
[0080]k2為前行星排的特征參數，為后行星排齒圈9的齒數與后行星排太陽輪12的齒數之比。
[0081]最終，需根據車輛常運行的車速計算得到二號電機8的基速點，以保證二號電機常工作于效率較好的區域。綜上，可以得到二號電機8的主要參數如表5所示，其萬有特性曲線圖如圖9中所示。
[0082]表5 二號電機的主要參數
[0083]
電機類型(交流/PM) Ipm~電機額定功率(kW)[80~
電機額定轉矩(Nm)3U~
電機峰值功率(kW)160
電機峰值轉矩(Nm)622
最高轉速(rpm)7000
最低穩定轉速(rpm)500
[0084]所述的超級電容4在功率方面，要求應具有足夠的功率以滿足車輛動力性的要求，即在指定的加速時間內，發動機I和超級電容4的功率之和應能夠滿足車輛極限工況的總功率需求。在能量方面，要求在極限工況下，在指定的加速時間內，超級電容4在允許的SOC放電范圍內所能提供的能量應滿足整個全負荷加速工況對超級電容能量需求，S卩加速工況中，超級電容4的能量為二號電機8所需求的總能量減去一號電機2所能提供的電能總量。按照以上要求所得的超級電容4的主要參數如表6所示。
[0085]表6超級電容主要參數
[0086]
I碳基超級電容
總內阻58.3mohm
總容量20.27F
總節數148
電壓等級400V, 2 50V
單體參數2.W，3000F, 0.394mohm
[0087]參閱圖1與圖6,所述的一號電機2空套在發動機輸出軸15上,發動機輸出軸15穿過一號電機2的空心軸。所述的發動機輸出軸15插入前行星排太陽輪14為轉動連接，為減小連接表面的摩擦阻力，在前行星排太陽輪14的兩端分別加裝一號軸瓦20和二號軸瓦22。發動機輸出軸15的右端加工為大直徑軸，與前行星排行星架13的中心孔為過盈配合。在發動機輸出軸15的回轉軸線上從右到左加工一長盲孔,并在發動機輸出軸15上，即和前行星排太陽輪14配裝部分沿徑向加工2-3個和中軸線上的長盲孔相通的徑向通孔，其作用是輸送潤滑油。
[0088]此外，所述的一號逆變器3和二號逆變器6分別按照一號電機2和二號電機8的電壓等級選擇。所述的一號電機2的三個接頭分別通過電纜線連接逆變器3的三個交流電輸入/輸出接頭X、1、z，一號逆變器3和二號逆變器6的正負極接頭分別采用電纜線與超級電容4的正負極連接，二號電機8的三個接頭采用電纜線分別與逆變器4的另外三個交流電輸入/輸出接頭X’、y’、z’連接。
[0089]本發明所述的行星式雙模油電混聯混合動力系統的工作模式如下表中所示:
[0090]
工作模式I能量來源
純電動模式超級電容4
電子無級變速模式^發動機I和超級電容4
再生制動t吳式再生制動能量
[0091]1.純電動模式
[0092]純電動模式主要用于啟動車輛。此模式下，驅動車輛所需能量全部來自超級電容4，由二號電機8轉化為機械能，經后行星排的減速增扭作用后，輸出到整車驅動橋。
[0093]2.電子無級變速模式
[0094]電子無級變速模式又可分為發動機I單獨驅動和聯合驅動兩種子模式。這兩種子模式的共同特征是:此時雙離合器7與后行星排行星架接合，發動機I輸出功率一部分經過前行星排，由機械路徑輸出到整車驅動橋，另一部分經過前行星排，由一號電機2轉化為電功率，再由二號電機8轉化為機械功率輸出到整車驅動橋。兩種子模式的區別是:發動機I單獨驅動模式下，全部動力來自發動機1，而聯合驅動模式下，部分動力來自超級電容4。
[0095]兩種子模式的劃分主要是根據發動機I優化工作曲線的最大輸出功率。當整車需求功率小于發動機I優化工作曲線的最大功率時，處于發動機I單獨驅動模式，全部動力來自發動機1，并控制發動機I工作于優化工作曲線上，獲得較好的燃油經濟性；當整車需求功率大于發動機I優化工作曲線的最大功率時，發動機I工作在優化曲線最大功率點上，不足的整車需求功率由超級電容4補足。
[0096]3.再生制動模式
[0097]再生制動模式根據汽車的狀態，分為二號電機8制動和聯合制動兩種情況。
[0098]在非緊急制動的情況下，并且車速高于某一限定值時，進入再生制動模式。若此時的需求制動轉矩小于二號電機8所能提供的最大制動轉矩，便由二號電機8單獨制動，所回收的再生制動能量存儲于超級電容4中。若需求的制動轉矩大于二號電機8所能提供的最大制動轉矩，便由二號電機8和機械制動器聯合制動,一部分能量由二號電機8回收,儲存于超級電容中，另一部分能量由機械制動器以熱能的形式耗散。
[0099]行星式雙模油電混聯混合動力系統的原理特點:
[0100]1.根據車速及加速踏板的位置/節氣門的開度(也可以綜合考慮需求功率值)，將以保證發動機I工作在最佳效率區域，同時保證超級電容4中具有一定的能量儲備(為加速或急加速時使用)為前提，通過調整一號電機2轉速與二號電機8的輸出轉矩，在發動機I與二號電機8之間合理分配需求轉矩。
[0101]2.這里的一號電機2的功能為調整發動機I的轉速于最佳的轉速區域，即把發動機I的轉速和車輪的轉速相解耦，但值得注意的是，由于一號電機2的最高轉速的限制，只能在一定程度的解除車速對發動機轉速的限制。
[0102]3.二號電機8具有高轉矩輸出特性可以增加或補充整車驅動橋上來自于發動機I的轉矩以滿足路面轉矩需求，即把發動機I的轉矩輸出從路面需求轉矩中解耦出來，解除了發動機I與整車的驅動軸之間因為機械連接而引起的路面需求扭矩對發動機I轉矩的限制。
[0103]4.這種行星式雙模油電混聯混合動力系統能獲得較大的力矩傳動比，減小了轉矩解耦要求對二號電機8的轉矩要求，從而可以選擇峰值轉矩較小，即尺寸較小的二號電機8，更易于布置于整車。
[0104]5.根據車速的高低，選擇雙離合器7的左/右接合狀態。當雙離合器7與后行星排太陽輪接合時，該行星式雙模油電混聯混合動力系統可以實現對前排輸出進一步的減速增扭，保證了較大的扭矩輸出，可用于低速大扭矩的工況，如爬坡工況。
[0105]因此，在保證整車在足夠的動力性要求的前提下，發動機I可以運行于最佳效率的燃油經濟性區域，獲得更高的燃油經濟性和排放特性，而且這種行星式雙模混聯混合動力系統可以使整車對發動機最大扭矩或最大功率的需求降低，從而在整車動力總成參數設計時，減小了對發動機I的尺寸要求，使對發動機I的選擇和設計獲得了更大的自由度，此夕卜，雙離合器7的加入豐富了系統的工作模式，可以使系統在不同的運行工況下獲得最佳的綜合效率。
【權利要求】
1.一種行星式雙模油電混聯混合動力系統，包括發動機(I)、一號逆變器(3)、超級電容(4)、二號逆變器￠)，其特征在于，所述的行星式雙模油電混聯混合動力系統還包括有一號電機(2)、雙離合器(7)、二號電機(8)、輸出軸(11)、前行星排和后行星排； 前行星排套裝在發動機(I)的發動機輸出軸(15)的右端為轉動連接，前行星排中的前行星排齒圈(5)的右端套裝在輸出軸(11)的第一段軸上為轉動連接，雙離合器(7)套裝在前行星排套右側的輸出軸(11)上，雙離合器(X)中的左壓盤(32)的左端與前行星排齒圈(5)的右端為花鍵副連接，二號電機⑶安裝在雙離合器(7)右側的輸出軸(11)上為轉動連接，后行星排安裝在二號電機(8)右側的輸出軸(11)上，雙離合器(7)中的軸套(39)右端與二號電機(8)的空心軸的左端為花鍵副連接，二號電機(8)的空心軸的右端與后行星排中的后行星排太陽輪(12)的左端為花鍵副連接；一號電機(2)套裝在前行星排左側的發動機輸出軸(15)上為轉動連接，一號電機(2)的空心軸的右端與前行星排中的前行星排太陽輪(14)的左端為花鍵副連接。
2.按照權利要求1所述的行星式雙模油電混聯混合動力系統，其特征在于，所述的一號電機⑵的三個接頭分別通過電纜線連接一號逆變器⑶的三個交流電輸入/輸出接頭x、y、z，二號電機⑶的三個接頭采用電纜線分別與二號逆變器(6)的三個交流電輸入/輸出接頭x’、y’、z’連接，一號逆變器⑶和二號逆變器(6)的正負極接頭分別采用電纜線與超級電容(4)的正負極連接。
3.按照權利要求1所述的行星式雙模油電混聯混合動力系統，其特征在于，所述的雙離合器(7)還包括機殼(31)、右壓盤(36)、6片結構相同的主動摩擦片(34)、6片結構相同的從動摩擦片(35)、左離合器轂(37)、右離合器轂(38)與軸套(39)； 所述的左壓盤(32)與右壓盤(36)安裝在機殼(31)內，左壓盤(32)與右壓盤(36)之間通過螺釘固連在一起，左離合器轂(37)與右離合器轂(38)安裝在左壓盤(32)與右壓盤(36)之間的環形腔內，6片結構相同的主動摩擦片(34)與6片結構相同的從動摩擦片(35)相間排列并分成兩組，一組主動摩擦片(34)與從動摩擦片(35)布置在左壓盤(32)與左離合器轂(37)之間的環形腔內，另一組主動摩擦片(34)與從動摩擦片(35)布置在右離合器轂(38)與右壓盤(36)之間的環形腔內，6片結構相同的主動摩擦片(34)與左壓盤(32)內環面的兩端采用花鍵副連接，6片結構相同的從動摩擦片(35)和左離合器轂(37)與右離合器轂(38)的環形軸向凸臺的外環面采用花鍵副連接，左離合器轂(37)與右離合器轂(38)通過花鍵副依次和輸出軸(11)與軸套(39)相連接。
4.按照權利要求1或3所述的行星式雙模油電混聯混合動力系統，其特征在于，所述的軸套(39)套裝在輸出軸(11)軸肩右側的光軸上，軸套(39)的兩端與輸出軸(11)軸肩右側的光軸之間安裝有滑動軸承，軸套(39)的左端面與輸出軸(11)軸肩的右面為滑動連接，左壓盤(32)套裝在輸出軸(11)的第二段軸上，左壓盤(32)與輸出軸(11)的第二段軸之間安裝有軸瓦，軸瓦與輸出軸(11)的第二段軸為過盈配合，左壓盤(32)與軸瓦之間為間隙配合，左壓盤(32)與機殼(31)內環面相接觸的外圓柱面上設置有密封圈槽，密封圈槽內安裝有密封圈(33)。
5.按照權利要求1所述的行星式雙模油電混聯混合動力系統，其特征在于，所述的前行星排還包括前行星排行星架(13)、4個結構相同的前行星排行星輪(17)、4個結構相同的前行星排行星輪銷軸(18)與前行星排行星架左側轉動盤(21)； 4個結構相同的前行星排行星輪銷軸(18)安裝在前行星排行星架(13)與前行星排行星架左側轉動盤(21)上，4個結構相同的前行星排行星輪銷軸(18)的回轉軸線是在距前行星排行星架(13)與前行星排行星架左側轉動盤(21)的回轉軸線等半徑的圓周上，4個結構相同的前行星排行星輪(17)套裝在4個結構相同的前行星排行星輪銷軸(18)上為轉動連接，4個結構相同的前行星排行星輪(17)的外側齒和前行星排齒圈(5)嚙合連接，4個結構相同的前行星排行星輪(17)的內側齒和前行星排太陽輪(14)嚙合連接。
6.按照權利要求5所述的行星式雙模油電混聯混合動力系統，其特征在于，所述的4個結構相同的前行星排行星輪(17)與4個結構相同的前行星排行星輪銷軸(18)之間安裝有4個結構相同的一號銷軸套筒(19)，在前行星排行星架左側轉動盤(21)與4個結構相同的前行星排行星輪(17)之間的4個結構相同的前行星排行星輪銷軸(18)上套裝有4個結構相同的一號墊片(16)為接觸連接，在前行星排行星架(13)與4個結構相同的前行星排行星輪(17)之間的4個結構相同的前行星排行星輪銷軸(18)上套裝有另外4個結構相同的一號墊片(16)為接觸連接，前行星排太陽輪(14)內孔的兩端安裝有一號軸瓦(20)與二號軸瓦(22)。
7.按照權利要求1所述的行星式雙模油電混聯混合動力系統，其特征在于，所述的后行星排還包括后行星排齒圈(9)、后行星排行星架(10)、4個結構相同的后行星排行星輪(25)、4個結構相同的后行星排行星輪銷軸(27)與后行星排行星架左側轉動盤(29)； 4個結構相同的后行星排行星輪銷軸(27)安裝在后行星排行星架(10)與后行星排行星架左側轉動盤(29)上，4個結構相同的后行星排行星輪銷軸(27)的回轉軸線是在距后行星排行星架(10)與后行星排行星架左側轉動盤(29)回轉軸線等半徑的圓周上，4個結構相同的后行星排行星輪(25)套裝在4個結構相同的后行星排行星輪銷軸(27)上為轉動連接，4個結構相同的后行星排行星輪(25)的外側齒和后行星排齒圈(9)嚙合連接，4個結構相同的后行星排行星輪(25)的內側齒和后行星排太陽輪(12)嚙合連接。
8.按照權利要求7所述的行星式雙模油電混聯混合動力系統，其特征在于，所述的4個結構相同的后行星排行星輪(25)與4個結構相同的后行星排行星輪銷軸(27)之間安裝有4個結構相同的二號銷軸套筒(28)，在后行星排行星架左側轉動盤(29)與4個結構相同的后行星排行星輪(25)之間的4個結構相同的后行星排行星輪銷軸(27)上套裝有4個結構相同的二號墊片(24)為接觸連接，在后行星排行星架(10)與4個結構相同的后行星排行星輪(25)之間的4個結構相同的后行星排行星輪銷軸(27)上套裝有另外4個結構相同的二號墊片(24)為接觸連接，后行星排太陽輪(12)內孔的兩端安裝有三號軸瓦(26)與四號軸瓦(30)。
9.按照權利要求1所述的行星式雙模油電混聯混合動力系統，其特征在于，所述的輸出軸(11)為階梯軸式結構件，輸出軸(11)半徑最大的軸段為軸肩，軸肩的左側為三段式階梯軸，從左至右依次為第一段軸、第二段軸和第三段軸，第一段軸、第二段軸和第三段軸的半徑依次增大；軸肩的右側為兩段式階梯軸，從左至右依次為光軸段與花鍵軸段，光軸段與花鍵軸段的半徑依次減小；在輸出軸(11)的回轉軸線上從左到右加工一長盲孔，并在輸出軸(11)上即和后行星排太陽輪(12)的配裝部分沿徑向加工2?3個和中軸線上的長盲孔相通的徑向通孔。
【文檔編號】B60K6/365GK104191954SQ201410468230
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月13日 優先權日:2014年9月13日
【發明者】曾小華, 楊順, 王廣義, 楊南南, 朱志成, 李高志, 李相華, 王慶年, 彭宇君, 陳順瀟 申請人:吉林大學