[發明專利]一種混合動力系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201710481721.2
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN107379957B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 趙克剛;黃向東;楊勇;李罡;梁志豪
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B60K6/365
• 分類號: B60K6/365;B60K6/42
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡克永

1.一種混合動力系統的控制方法，其特征在于：基于混合動力系統；該混合動力系統包括發動機（100）、第一電機（200）、第二電機（300）、電池組（400）、第一行星排（501）、第二行星排（502）、第一齒輪副（601）、第二齒輪副（602）、第一輸入軸（701）、第二輸入軸（702）、第三輸入軸（703）、輸出軸（704）、第一嚙合套（801）以及第二嚙合套（802）；

發動機（100）與第一輸入軸（701）相連，第一電機（200）與第二輸入軸（702）相連，第二電機（300）與第三輸入軸（703）相連；

第二行星排（502）的太陽輪連接至第一電機（200），第二行星排（502）的行星架與第一行星排（501）的太陽輪相連并連接至發動機（100），第二行星排（502）的齒圈與第一行星排（501）的行星架相連；

第一齒輪副（601）的主動齒輪與第二電機（300）相連，第一齒輪副（601）的被動齒輪與輸出軸（704）相連，第二齒輪副（602）的主動齒輪與第二行星排（502）的齒圈相連，第二齒輪副（602）的被動齒輪與輸出軸（704）相連；

第一嚙合套（801）連接第一行星排（501）的齒圈與殼體，第二嚙合套（802）連接第二行星排（502）的太陽輪與行星架；電池組（400）、第一電機（200）和第二電機（300）互相之間電氣相連；

所述混合動力系統的控制方法包括如下步驟：

1）起步工況運行步驟：

車輛在中小載荷下起步時，電池組（400）向第二電機（300）供電，第二電機（300）輸出功率經第一齒輪副（601）傳遞到輸出軸（704），混合動力系統工作于純電動驅動模式；

車輛在大載荷下起步時，先啟動發動機（100），發動機（100）輸出功率經過第二行星排（502）分流，一部分通過第二齒輪副（602）傳遞到輸出軸（704），剩余部分經由第一電機（200）轉化為電能直接供給第二電機（300），第二電機（300）的輸出功率再經第一齒輪副（601）傳遞到輸出軸（704），此時混合動力系統工作于混聯驅動模式；

2）低速工況運行步驟：

車輛起步完成后，當車速增加到12km/h，此時第二齒輪副（602）的主動齒輪的轉速為400rpm時，調整發動機（100）和第一電機（200）的轉速，當第一行星排（501）的齒圈轉速等于零時，結合第一嚙合套（801），混合動力系統由純電動驅動模式或者混聯驅動模式切換到并聯驅動模式一；

在并聯驅動模式一中，發動機（100）和第一電機（200）均與輸出軸（704）存在固定速比關系，根據車輛的功率需求，發動機（100）、第一電機（200）和第二電機（300）可單獨或者組合驅動車輛；

設第一行星排（501）的太陽輪轉速為，第一行星排（501）的行星架轉速為，第一行星排（501）的齒圈轉速為，第二行星排（502）的太陽輪轉速為，第二行星排（502）的行星架轉速為，第二行星排（502）的齒圈轉速為，則由行星排的轉速關系有

當第二齒輪副（602）的主動齒輪的轉速為400rpm時，需要將第一行星排（501）的齒圈轉速調整至零，則此時發動機（100）的轉速為1200rpm，第一電機（200）的轉速為3280rpm；

3）中速工況運行步驟：

當車速增加到27km/h，此時第二齒輪副（602）的主動齒輪的轉速為900rpm時，由公式（1）可知，發動機（100）的轉速為2700rpm，第一電機（200）的轉速為7380rpm，此時退出第一嚙合套（801），第一行星排（501）由單自由度減速機構恢復為兩自由度三元件傳動裝置，混合動力系統由并聯驅動模式一切換到混聯驅動模式；

在混聯驅動模式中，發動機（100）輸出功率經過第二行星排（502）分流，一部分通過第二齒輪副（602）傳遞到輸出軸（704），剩余部分經由第一電機（200）轉化為電能直接供給第二電機（300），第二電機（300）的輸出功率再經第一齒輪副（601）傳遞到輸出軸（704）；

4）高速工況運行步驟：

當車速增加到90km/h，此時第二齒輪副（602）的主動齒輪的轉速為3000rpm時，調整發動機（100）和第一電機（200）的轉速至3000rpm，此時第二行星排（502）的太陽輪與行星架的轉速相等，結合第二嚙合套（802），混合動力系統由混聯驅動模式切換到并聯驅動模式二；

在并聯驅動模式二中，由行星排的轉速關系可知，第二行星排（502）的三個元件具有相同的轉速大小，此時發動機（100）相當于以直接檔的形式連接至動力輸出軸；

高速工況下發動機（100）以直接檔的形式驅動車輛，發動機（100）工作于高效率區間，有利于提高發動機的燃油經濟性；

若車輛的功率需求大于發動機（100）的最大功率，第一電機（200）和第二電機（300）可輔助發動機（100）來驅動車輛；當發動機（100）的轉速達到最高轉速6000rpm時，車輛可達到最高車速180km/h；

5）減速或制動工況運行步驟：

當車輛減速或制動時，第二電機（300）轉換為發電機，將制動時的動能轉化為電能，向電池組（400）充電，混合動力系統工作于能量回收模式。