本發(fā)明涉及汽車混合動力技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種集成雙電機(jī)和單排行星齒輪混合動力系統(tǒng)和控制方法。

背景技術(shù)：

隨著石油資源的日漸匱乏、人們環(huán)保意識的逐漸提高以及越來越嚴(yán)格的環(huán)保保護(hù)法規(guī)要求，迫切需要可節(jié)省能源和低排放甚至是零排放的綠色環(huán)保汽車。為此，世界各國政府以及各大汽車制造商都在加大力度開發(fā)各種不同類型的新能源汽車，新能源汽車與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車相比，使用了兩種或以上能源來源的車輛。

最為常見的油電混合動力汽車是指同時擁有發(fā)動機(jī)和電動機(jī)，依靠發(fā)動機(jī)消耗燃油，牽動電動機(jī)則消耗動力電池的電能。近年來，混合動力汽車的動力驅(qū)動系統(tǒng)以及工作模式已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)。

由于混合動力系統(tǒng)涉及傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)驅(qū)動以及電動機(jī)驅(qū)動，在結(jié)構(gòu)上往往比較復(fù)雜，占用空間比較大，會影響到車輛的其他部件布置。一方面，目前比較主流的電機(jī)并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)中，普遍技術(shù)中的電機(jī)是采用盤式結(jié)構(gòu)，安裝在發(fā)動機(jī)與變速器之間，占用一定軸向尺寸，造成動力總成軸向長度過大、整車布置困難。同時受到尺寸限制，電機(jī)功率一般不大，純電動下動力性能較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提出一種結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)省空間、方便布置的集成雙電機(jī)和單排行星齒輪混合動力系統(tǒng)，本發(fā)明還提出一種使用集成雙電機(jī)和單排行星齒輪混合動力系統(tǒng)的控制方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的一種集成雙電機(jī)和單排行星齒輪混合動力系統(tǒng)，包括發(fā)動機(jī)，所述發(fā)動機(jī)動力輸出端通過輸出軸與離合器一端相連，所述離合器另一端與傳動軸相連，所述傳動軸的另一端與第一電機(jī)的輸出端相連，所述傳動軸的中部固定連接有太陽輪，所述太陽輪與所述離合器之間設(shè)置有側(cè)面設(shè)有內(nèi)齒輪的齒圈套于所述傳動軸外周形成轉(zhuǎn)動副，所述太陽輪與所述齒圈之間設(shè)有行星齒輪分別與所述太陽輪的外齒輪以及所述齒圈的內(nèi)齒輪嚙合傳動，所述太陽輪與所述第一電機(jī)之間設(shè)有行星架套于所述傳動軸外周形成轉(zhuǎn)動副，所述行星架端部側(cè)面與所述行星齒輪中心相連形成轉(zhuǎn)動副；所述動力系統(tǒng)還包括第二電機(jī)，所述第二電機(jī)的動力輸出端向外依次設(shè)有第一齒輪和第二齒輪，所述第一齒輪與所述齒圈外齒輪嚙合傳動。

優(yōu)選地，所述第一電機(jī)和所述第二電機(jī)均與電池電連接。

優(yōu)選地，所述發(fā)動機(jī)與所述離合器之間設(shè)有減震器，所述減震器分別通過軸段與所述發(fā)動機(jī)以及所述離合器相連。

優(yōu)選地，所述第二齒輪與設(shè)置于兩個輪轂之間輪轂傳動軸中部的第三齒輪嚙合傳動。

優(yōu)選地，所述第三齒輪兩側(cè)均設(shè)有差速器與所述輪轂傳動軸相連。

本發(fā)明還提出一種使用所述集成雙電機(jī)和單排行星齒輪混合動力系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟：

1)判斷電池soc值與第一閾值的大小關(guān)系，或者同時判斷電池soc值與第一閾值的大小關(guān)系以及車速與第二閾值的大小關(guān)系；

2)當(dāng)電池的soc值高于第一閾值時，車輛進(jìn)入純電動模式；當(dāng)電池的soc值低于第一閾值且車速低于第二閾值時，車輛進(jìn)入增程模式或怠速模式；當(dāng)電池的soc值低于第一閾值且車速高于第二閾值時，車輛進(jìn)入混合動力模式；

3)車輛制動過程中，所述第一電機(jī)和所述第二電機(jī)產(chǎn)生制動力矩并產(chǎn)生感應(yīng)電流以向電池充電。

本發(fā)明技術(shù)方案中，發(fā)動機(jī)動力輸出端通過輸出軸與離合器一端相連，離合器另一端與傳動軸相連，傳動軸的另一端與第一電機(jī)的輸出端相連，傳動軸的中部固定連接有太陽輪，太陽輪與離合器之間設(shè)置有側(cè)面設(shè)有內(nèi)齒輪的齒圈套于傳動軸外周形成轉(zhuǎn)動副，太陽輪與齒圈之間設(shè)有行星齒輪分別與太陽輪的外齒輪以及齒圈的內(nèi)齒輪嚙合傳動，太陽輪與第一電機(jī)之間設(shè)有行星架套于傳動軸外周形成轉(zhuǎn)動副，行星架端部側(cè)面與行星齒輪中心相連形成轉(zhuǎn)動副；動力系統(tǒng)還包括第二電機(jī)，第二電機(jī)的動力輸出端向外依次設(shè)有同軸傳動的第一齒輪和第二齒輪，第一齒輪與齒圈外齒輪嚙合傳動。本發(fā)明技術(shù)方案中，發(fā)動機(jī)、第一電動機(jī)以及第二電動機(jī)通過對應(yīng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行配合動作，從而使得整個集成雙電機(jī)和單排行星齒輪混合動力系統(tǒng)中，當(dāng)電池的soc值高于第一閾值時，車輛進(jìn)入純電動模式；當(dāng)電池的soc值低于第一閾值且車速低于第二閾值時，車輛進(jìn)入增程模式或怠速模式；當(dāng)電池的soc值低于第一閾值且車速高于第二閾值時，車輛進(jìn)入混合動力模式。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明技術(shù)方案的結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)省空間、方便布置，能夠克服現(xiàn)有技術(shù)中并聯(lián)式混合動力汽車以及動力總成尺寸空間大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點(diǎn)。當(dāng)集成雙電機(jī)和單排行星齒輪混合動力系統(tǒng)處于純電動模式時，可以通過選擇不同的減速齒輪傳動比驅(qū)動，提高了低速下純電的動力性及高速時純電經(jīng)濟(jì)性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖示出的結(jié)構(gòu)獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明集成雙電機(jī)和單排行星齒輪混合動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明動力系統(tǒng)處于第一種純發(fā)動機(jī)模式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明動力系統(tǒng)處于第二種純發(fā)動機(jī)模式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明動力系統(tǒng)處于第三種純發(fā)動機(jī)模式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明動力系統(tǒng)處于增程模式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明動力系統(tǒng)處于怠速模式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明動力系統(tǒng)處于第一種混合動力模式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明動力系統(tǒng)處于第二種混合動力模式的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)號說明：

本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)、功能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實(shí)施例，參照附圖做進(jìn)一步說明。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

需要說明，若本發(fā)明實(shí)施例中有涉及方向性指示(諸如上、下、左、右、前、后……)，則該方向性指示僅用于解釋在某一特定姿態(tài)(如附圖所示)下各部件之間的相對位置關(guān)系、運(yùn)動情況等，如果該特定姿態(tài)發(fā)生改變時，則該方向性指示也相應(yīng)地隨之改變。

另外，若本發(fā)明實(shí)施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，則該“第一”、“第二”等的描述僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示其相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。另外，各個實(shí)施例之間的技術(shù)方案可以相互結(jié)合，但是必須是以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)為基礎(chǔ)，當(dāng)技術(shù)方案的結(jié)合出現(xiàn)相互矛盾或無法實(shí)現(xiàn)時應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這種技術(shù)方案的結(jié)合不存在，也不在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。

本發(fā)明提出一種集成雙電機(jī)和單排行星齒輪混合動力系統(tǒng)。

請參見圖1，本發(fā)明實(shí)施例中，集成雙電機(jī)和單排行星齒輪混合動力系統(tǒng)包括發(fā)動機(jī)1，發(fā)動機(jī)1的動力輸出軸4端與減震器2的一端相連，減震器2的另一端與離合器3的一端相連，離合器3的另一端與傳動軸9相連，傳動軸9的另一端與第一電機(jī)10的輸出端相連，傳動軸9的中部固定連接有太陽輪8，太陽輪8與離合器3之間設(shè)置有側(cè)面設(shè)有內(nèi)齒輪的齒圈5套于傳動軸9外周形成轉(zhuǎn)動副，太陽輪8與齒圈5之間設(shè)有行星齒輪6分別與太陽輪8的外齒輪以及齒圈5的內(nèi)齒輪嚙合傳動。太陽輪8與第一電機(jī)10之間設(shè)有行星架7套于傳動軸9外周形成轉(zhuǎn)動副，行星架7端部側(cè)面與行星齒輪6中心相連形成轉(zhuǎn)動副。本發(fā)明實(shí)施例的動力系統(tǒng)還包括第二電機(jī)11，第二電機(jī)11的動力輸出端向外依次設(shè)有同軸傳動的第一齒輪12和第二齒輪13，第二齒輪13與設(shè)置于兩個輪轂之間的輪轂傳動軸17中部的第三齒輪16嚙合傳動，第三齒輪16兩側(cè)均設(shè)有差速器15與輪轂傳動軸17相連。本發(fā)明實(shí)施例中，第一電機(jī)10和第二電機(jī)11均與電池電連接。

本發(fā)明的其他實(shí)施例中，減振器可為扭轉(zhuǎn)減振器或液力耦合器，離合器可為雙向離合器也可以是單向離合器。

本發(fā)明還提出一種使用集成雙電機(jī)和單排行星齒輪混合動力系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟：

1)判斷電池soc值與第一閾值的大小關(guān)系，或者同時判斷電池soc值與第一閾值的大小關(guān)系以及車速與第二閾值的大小關(guān)系；

2)當(dāng)電池的soc值高于第一閾值時，車輛進(jìn)入純電動模式；當(dāng)電池的soc值低于第一閾值且車速低于第二閾值時，車輛進(jìn)入增程模式或怠速模式；當(dāng)電池的soc值低于第一閾值且車速高于第二閾值時，車輛進(jìn)入混合動力模式；

3)車輛制動過程中，第一電機(jī)和第二電機(jī)產(chǎn)生制動力矩并產(chǎn)生感應(yīng)電流以向電池充電。

本發(fā)明實(shí)施例的集成雙電機(jī)和單排行星齒輪混合動力系統(tǒng)的工作模式包括純電動模式、增程模式或怠速模式以及混合動力模式。

當(dāng)電池的soc值高于第一閾值時，車輛進(jìn)入純電動模式。

請參見圖2，集成雙電機(jī)和單排行星齒輪混合動力系統(tǒng)處于第一種純電動模式的工作原理和過程：發(fā)動機(jī)1不進(jìn)行工作，離合器3處于斷開狀態(tài)，第二電機(jī)11向外輸出動力驅(qū)動第二齒輪13進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，第二齒輪13嚙合傳動第三齒輪16，相應(yīng)地，第三齒輪16對差速器15以及輪轂傳動軸17進(jìn)行傳動，使得輪胎14旋轉(zhuǎn)驅(qū)動車輛向前進(jìn)，具體動力路線可參照圖上虛線箭頭指示方向。

請參見圖3，集成雙電機(jī)和單排行星齒輪混合動力系統(tǒng)處于第二種純電動模式的工作原理和過程：發(fā)動機(jī)1不進(jìn)行工作，離合器3處于斷開狀態(tài)，第一電機(jī)10向外出輸出動力驅(qū)動傳動軸9旋轉(zhuǎn)，固定連接于傳動軸9中部的太陽輪8通過嚙合傳動行星齒輪6，行星齒輪6嚙合傳動齒圈5，齒圈5通過外齒輪嚙合傳動第一齒輪12，因?yàn)榈谝积X輪12和第二齒輪13為同軸傳動，因此第二齒輪13和第一齒輪12為同軸旋轉(zhuǎn)，第二齒輪13通過嚙合傳動第三齒輪16，相應(yīng)地，第三齒輪16對差速器15以及輪轂傳動軸17進(jìn)行傳動，使得輪胎14旋轉(zhuǎn)驅(qū)動車輛向前進(jìn)，具體動力路線可參照圖上虛線箭頭指示方向。

請參見圖4，集成雙電機(jī)和單排行星齒輪混合動力系統(tǒng)處于第三種純電動模式的工作原理和過程：發(fā)動機(jī)1不進(jìn)行工作，離合器3處于斷開狀態(tài)，第一電機(jī)10和第二電機(jī)11同時向外輸出動力。第一電機(jī)10向外出輸出動力驅(qū)動傳動軸9旋轉(zhuǎn)，固定連接于傳動軸9中部的太陽輪8通過嚙合傳動行星齒輪6，行星齒輪6嚙合傳動齒圈5，齒圈5通過外齒輪嚙合傳動第一齒輪12，因?yàn)榈谝积X輪12和第二齒輪13為同軸傳動，因此第二齒輪13和第一齒輪12為同軸旋轉(zhuǎn)，第二齒輪13通過嚙合傳動第三齒輪13，而第二電機(jī)11向外輸出動力驅(qū)動第二齒輪13進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，第二齒輪13嚙合傳動第三齒輪16。當(dāng)?shù)谝浑姍C(jī)10和第二電機(jī)11輸出的動力最終匯聚于第三齒輪時16，相應(yīng)地，第三齒輪16對差速器15以及輪轂傳動軸17進(jìn)行傳動，使得輪胎14旋轉(zhuǎn)驅(qū)動車輛向前進(jìn)，具體動力路線可參照圖上虛線箭頭指示方向。

當(dāng)電池的soc值低于第一閾值且車速低于第二閾值時，車輛進(jìn)入增程模式或怠速模式。

請參見圖5，當(dāng)集成雙電機(jī)和單排行星齒輪混合動力系統(tǒng)處于增程模式時，發(fā)動機(jī)1向外輸出動力，離合器3處于閉合狀態(tài)，從而使得發(fā)動機(jī)1驅(qū)動傳動軸9旋轉(zhuǎn)，相應(yīng)地，因?yàn)閭鲃虞S9與第一電機(jī)10的一端相連，從而使得傳動軸9驅(qū)動第一電機(jī)10進(jìn)行旋轉(zhuǎn)進(jìn)行發(fā)電，而第一電機(jī)10通過與電池相連的電路使得電池處于充電狀態(tài)，而電池被充入的電量可向第二電機(jī)11進(jìn)行供電，使得整個集成雙電機(jī)和單排行星齒輪混合動力系統(tǒng)的電池續(xù)航能力相應(yīng)地提高。與此同時，第二電機(jī)11向外輸出動力，使得第一齒輪12和第二齒輪13進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，第二齒輪13嚙合傳動第三齒輪16，相應(yīng)地，第三齒輪16對差速器15以及輪轂傳動軸17進(jìn)行傳動，使得輪胎14旋轉(zhuǎn)驅(qū)動車輛向前進(jìn)，具體動力路線可參照圖上虛線箭頭指示方向。

請參見圖6，當(dāng)集成雙電機(jī)和單排行星齒輪混合動力系統(tǒng)處于怠速模式時，發(fā)動機(jī)1向外輸出動力，離合器3處于閉合狀態(tài)，從而使得發(fā)動機(jī)1驅(qū)動傳動軸9旋轉(zhuǎn)，相應(yīng)地，因?yàn)閭鲃虞S9與第一電機(jī)10的一端相連，從而使得傳動軸9驅(qū)動第一電機(jī)10進(jìn)行旋轉(zhuǎn)進(jìn)行發(fā)電，而第一電機(jī)10通過與電池相連的電路使得電池處于充電狀態(tài)，而電池被充入的電量可向第二電機(jī)11進(jìn)行供電，使得整個集成雙電機(jī)和單排行星齒輪混合動力系統(tǒng)的電池續(xù)航能力相應(yīng)地提高。

當(dāng)電池的soc值低于第一閾值且車速高于第二閾值時，車輛進(jìn)入混合動力模式。

請參見圖7，第一種混合動力模式時，發(fā)動機(jī)1進(jìn)行工作，離合器3處于閉合狀態(tài)，發(fā)動機(jī)1通過離合器3驅(qū)動傳動軸9，傳動軸9進(jìn)而驅(qū)動第一電機(jī)10進(jìn)行發(fā)電。另外，發(fā)動機(jī)1通過驅(qū)動太陽輪8進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，太陽輪8嚙合傳動行星齒輪6旋轉(zhuǎn)，行星齒輪6嚙合傳動齒圈5進(jìn)行傳動，齒圈5的外齒輪嚙合傳動第一齒輪12，而第一齒輪12和第二齒輪13為同軸傳動，因此第一齒輪12驅(qū)動第二齒輪13進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。與此同時，第二電機(jī)11通過驅(qū)動第一齒輪12進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而使得第二齒輪13進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，第二齒輪13嚙合傳動第三齒輪16，相應(yīng)地，第三齒輪16對差速器15以及輪轂傳動軸17進(jìn)行傳動，使得輪胎14旋轉(zhuǎn)驅(qū)動車輛向前進(jìn)，具體動力路線可參照圖上虛線箭頭指示方向。

請參見圖8，第二種混合動力模式時，發(fā)動機(jī)1向外輸出動力，離合器3處于閉合狀態(tài)，第一電機(jī)10和第二電機(jī)11同時向外輸出動力。發(fā)動機(jī)1通過離合器3驅(qū)動傳動軸9，傳動軸9進(jìn)而驅(qū)動第一電機(jī)10進(jìn)行發(fā)電。另外，發(fā)動機(jī)1通過驅(qū)動太陽輪8進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，太陽輪8嚙合傳動行星齒輪6旋轉(zhuǎn)，行星齒輪6嚙合傳動齒圈5進(jìn)行傳動，齒圈5的外齒輪嚙合傳動第一齒輪12，而第一齒輪12和第二齒輪13為同軸傳動，因此第一齒輪12驅(qū)動第二齒輪13進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。同時，第二電機(jī)11向外輸出動力，使得第一齒輪12驅(qū)動第二齒輪13進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。進(jìn)而，第二齒輪13嚙合傳動第三齒輪16，相應(yīng)地，第三齒輪16對差速器15以及輪轂傳動軸17進(jìn)行傳動，使得輪胎14旋轉(zhuǎn)驅(qū)動車輛向前進(jìn)，具體動力路線可參照圖上虛線箭頭指示方向。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明技術(shù)方案結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)省空間、方便布置，能夠克服現(xiàn)有技術(shù)中并聯(lián)式混合動力汽車以及動力總成尺寸空間大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點(diǎn)。

當(dāng)集成雙電機(jī)和單排行星齒輪混合動力系統(tǒng)處于純電動模式時，可以通過選擇不同的減速齒輪傳動比驅(qū)動，提高了低速下純電的動力性及高速時純電經(jīng)濟(jì)性。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是在本發(fā)明的構(gòu)思下，利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，或直接/間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域均包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。