[發明專利]輸入合成型混合動力系統

有效

• 申請號: 201410230869.5
• 申請日: 2014-05-28
• 公開（公告）號: CN103978886A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 鄭萍;白金剛;程路明;許兵;張靜
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B60K6/44
• 分類號: B60K6/44;B60W20/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

技術領域

本發明涉及輸入合成型混合動力系統，屬于汽車動力裝置的技術領域。

背景技術

1997年，日本豐田公司推出了世界上第一輛量混合動力汽車Prius。豐田prius因其具有低能耗、低排放和良好的整車性能等優點，受到了很多汽車廠商和消費者的關注和青睞。截止2013年底，豐田prius的累計銷量已經突破300萬輛，是目前世界上最成功的一款混合動力汽車。

豐田Prius雖然經歷了幾代車型的改變，但是其內部的混合動力系統基本構成方式是相同的。豐田Prius的混合動力系統由發動機、電動/發電機1、電動/發電機2、行星齒輪機構、蓄電池/超級電容和減速器構成，其結構示意圖如圖1所示。圖中虛線表示電氣連接，實線表示機械連接。通過電動/發電機1和行星齒輪機構實現了發動機和車輪之間的轉速解耦，通過電動發電機2的轉矩調節作用實現了發動機和車輪之間的轉矩解耦。綜上可知，發動機工作的轉速、轉矩完全獨立于車輪負載的轉速、轉矩，因此發動機能夠始終工作在最優工作曲線上，從而使豐田Prius整車的油耗低、尾氣排放低。

然而豐田Prius的混合動力系統也存在一些問題。行星齒輪機構是純機械裝置，不可避免的存在傳動損耗、齒輪振動、噪聲、磨損以及定期維護等問題。

發明內容

本發明目的是為了解決豐田Prius的混合動力系統采用行星齒輪機構是純機械裝置，存在傳動損耗、齒輪振動、噪聲、磨損以及需要定期維護的問題，提供了一種輸入合成型混合動力系統。

本發明所述輸入合成型混合動力系統，它包括發動機、磁場調制型無刷雙轉子電機、保持機構、轉矩調節電機、主減速器和汽車控制部；

所述磁場調制型無刷雙轉子電機包括定子、調制環轉子和永磁轉子；

所述保持機構包括第一離合器、制動器和第二離合器；

發動機的輸出軸連接永磁轉子的轉子輸入軸，永磁轉子的轉子輸出軸通過第一離合器連接調制環轉子的轉子輸入軸，調制環轉子的轉子輸出軸連接制動器的輸入軸，制動器的輸出軸連接第二離合器的輸入軸，第二離合器的輸出軸連接轉矩調節電機的轉子輸入軸，轉矩調節電機的轉子輸出軸連接主減速器的輸入軸，主減速器的輸出軸連接汽車車輪；

汽車控制部包括蓄電池、第一速度傳感器、第二速度傳感器、第三速度傳感器、速度信號采集電路、ECU、雙轉子電機控制電路、轉矩調節電機控制電路和主控單元；第一速度傳感器設置在發動機的輸出軸上；第二速度傳感器設置在調制環轉子轉子輸出軸上；第三速度傳感器設置在轉矩調節電機的轉子輸出軸上；第一速度傳感器、第二速度傳感器和第三速度傳感器的速度信號輸出端均與速度信號采集電路的速度信號輸入端相連；速度信號采集電路速度信號輸出端與主控單元的速度反饋信號輸入端相連；

主控單元的發動機控制指令輸出端通過ECU與發動機的控制端相連；

主控單元的雙轉子電機控制指令輸出端與雙轉子電機控制電路的輸入端相連；主控單元的轉矩調制電機控制指令輸出端與轉矩調節電機控制電路的輸入端相連；主控單元的蓄電池控制指令輸出端與蓄電池的使能端相連；

蓄電池的第一電能輸入輸出端與雙轉子電機控制電路的第一直流電源輸入輸出端相連；雙轉子電機控制電路的交流電源輸入輸出端與磁場調制型無刷雙轉子電機的交流輸入輸出端相連；

蓄電池的第二電能輸入輸出端與轉矩調節電機控制電路的第一直流電源輸入輸出端相連；轉矩調節電機控制電路的交流電源輸入輸出端與轉矩調節電機的交流輸入輸出端相連；

雙轉子電機控制電路的第二直流電源輸入輸出端與轉矩調節電機控制電路的第二直流電源輸入輸出端相連。

本發明的優點：該混合動力系統和豐田“Prius”的混合動力系統異曲同工，不僅使發動機的轉矩和轉速得到同時控制，實現了車輛的無級變速功能，而且在汽車運行的各種工況下，使發動機能始終工作在最高效率區，從而達到了降低油耗和減少排放的控制目標。更重要的是，由于本發明中采用的磁場調制型無刷雙轉子電機2在功能上可以等效成行星齒輪機構和電機的集成效果，因此本發明完全可以做成與豐田Prius相同的混合動力系統而比豐田Prius混合動力系統結構上省去了行星齒輪機構。同時，通過該系統中保持機構的切換作用，可以使本系統工作在串聯、并聯、混聯、發動機自鎖防盜、容錯等多種工作模式。因此，本發明的整車結構更加簡化緊湊，其控制更加靈活，智能性更高，而且可以減少汽車自重，也降低了對蓄電池的容量和發動機的要求。

附圖說明

圖1是背景技術中涉及的Prius混合動力系統的結構示意圖；