[發明專利]一種混合動力系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201410041212.4
• 申請日: 2014-01-28
• 公開（公告）號: CN103802663B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發明（設計）人: 劉延偉;趙克剛;黃向東;郭鐘寧
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B60K17/02
• 分類號: B60K17/02;B60K17/06;B60K6/26
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

本發明屬于機電復合傳動系統、特別是機動車輛的混合動力傳動技術領域，具體涉及一類具有雙向可控超越離合器、具有包括發動機在內的多個動力源和多級速比的混合動力系統及其控制方法。

背景技術??

混合動力系統是指兩個及兩個以上動力源，通過某種動力耦合裝置實現單獨或共同驅動車輛的系統。

現有技術普遍采用摩擦式離合器（包括干式和濕式）或者行星齒輪機構作為多動力源的耦合裝置。摩擦式離合器只具有通斷功能，主要應用在并聯式混動系統之中，具有控制難度大、要求高、易磨損的缺點，離合器頻繁通斷產生的滑摩也會帶來能量損失。行星齒輪機構應用于混聯式混動系統，不能實現速比可變，難以將發動機保持在最佳工作狀態。

單向超越離合器是一類廣泛應用于單一旋轉方向傳動的基礎件，有嚙合式、滾珠式、滾柱式、楔塊式等多種形式，通常具有外圈、內圈、結合件等基本部件，是可根據主、從動件（內、外圈）相對旋轉速度或方向的變化，自行實現結合（傳動）或分離（超越）的裝置。

現有的混合動力系統已有采用普通超越離合器的方案：CN101439665提出了在帶有起動機的發動機和電動機之間設有單向超越離合器的方案，該方案不設有變速器，極大地限制了系統的適用范圍，難以滿足一般車輛正常行駛的需要。CN101314325、CN101334076提出了在第一動力源（發動機連接第一電機）和第二動力源（第二電機）之間設置超越離合器的方案，該方案的問題在于，第一電機驅動或被反拖發電時必然拖動發動機，雖然這個問題可以通過在發動機和第一電機間增設摩擦式離合器來解決，但增設離合器增加了系統尺寸和控制難度，抵消了使用超越離合器所帶來的結構緊湊和操作簡化的優點，工程應用范圍和價值有限。

發明內容

本發明的目的在于提供一種無需摩擦式離合器、結構緊湊、效率高、生產繼承性好，且有利于降低控制難度和制造成本的混合動力系統。

本發明的另一目的在于提供一種控制簡單方便的混合動力系統的控制方法。

本發明的目的通過采取下述技術方案實現：本發明的混合動力系統，包括有發動機、雙向可控超越離合器、第一電機、第二電機、多級變速器、電池組，雙向可控超越離合器的一端與發動機的輸出軸連接，雙向可控超越離合器的另一端與第一電機的輸出軸連接，多級變速器的主動件與雙向可控超越離合器連接，多級變速器的從動件與第二電機的輸出軸連接，電池組供電至第一電機及第二電機，通過雙向可控超越離合器的模式和多級變速器的擋位切換，實現多動力源能夠部分或全部參與的多種驅動和能量回收模式。

所述發動機與雙向可控超越離合器的內圈相連，雙向可控超越離合器的外圈與多級變速器的輸入軸相連；或發動機與雙向可控超越離合器的外圈相連，雙向可控超越離合器的內圈與多級變速器的輸入軸相連。

所述第一電機通過齒輪副與多級變速器的輸入軸相連，第一電機通過輸入軸與雙向可控超越離合器外圈相連，多級變速器包括有1擋及2擋同步器、3擋同步器，通過控制1擋及2擋同步器、3擋同步器來實現相關擋位的介入或退出；第二電機通過齒輪副與多級變速器的輸出軸相連，輸出軸將動力通過主減速器、差速器傳遞至車輪，驅動車輛。

所述雙向可控超越離合器是基于超越離合器原理演變而成，部分或全部具有正向傳遞動力或超越、反向傳遞動力或超越、雙向超越分離、雙向傳遞動力四種工作模式；所述雙向可控超越離合器通過控制雙向可控超越離合器的保持架、外圈或內圈的相對運動在這些工作模式之間實現切換。

本發明混合動力系統的控制方法，根據混合動力系統狀態和汽車工況需求的不同具有以下驅動模式：

1）純電驅動模式

當電池組電量充足時，混合動力系統優選處于純電驅動模式，

11）第一電機單獨驅動

此模式下，雙向可控超越離合器優選被控于完全分離模式，發動機和第二電機不參與工作，變速器被控于1、2、3擋的中的一個擋位；

12）第二電機單獨驅動

此模式下，變速器被控于空擋，發動機和第一電機不參與工作；

13）雙電機并聯驅動

此模式下，第一單機和第二電機共同驅動車輛。雙向可控超越離合器優選被控于完全分離模式，發動機不參與工作，變速器被控于1、2、3擋位中的某一擋位；

2）發動機驅動模式