[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

本發明公開了一種混合動力系統及其控制方法；包括第一電機、第二電機、電池組、第一行星排、第二行星排、第一齒輪副、第二齒輪副、第一輸入軸、第二輸入軸、第三輸入軸、第一嚙合套和第二嚙合套等。通過有序地連接及控制第一嚙合套和第二嚙合套的結合與退出，具有多種工作模式，包括純電動驅動模式、兩個并聯驅動模式、混聯驅動模式和能量回收模式，克服了純轉矩耦合方式下發動機工作效率較低、純轉速耦合方式下動力性不足的缺點，在保證燃油經濟性的同時兼顧動力性。本系統采用結構較為簡單的嚙合套，與采用摩擦離合器相比，混合動力系統的整體結構更為緊湊，同時可以避免摩擦離合器帶來的滑摩能量損失，有利于提高系統整體效率。

技術領域

本發明涉及機動車輛的混合動力傳動技術領域，尤其涉及一種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，通過動力耦合裝置實現單獨或者共同驅動車輛的系統。根據動力源的耦合方式，混合動力系統可分為串聯式、并聯式和混聯式。串聯式混合動力系統雖然結構簡單，但能量轉換環節較多，整體效率較低，一般用于增程式電動汽車中。并聯式混合動力系統中，發動機與車輪存在耦合關系，受制于車輪的轉速，發動機經常工作在最佳油耗轉速區間之外。混聯式混合動力系統兼備串聯式和并聯式的優點，控制策略靈活，整體效率較高，被廣泛應用到混合動力汽車當中。豐田Prius是混聯式混合動力汽車的典型，其混合動力系統包括發動機、雙電機以及單級行星排等部件，通過調節電機的轉速和轉矩可使發動機一直工作在高效率區域，從而提高燃油經濟性。

雖然Prius的混聯式結構燃油經濟性較好，但是受限于行星排動力學特性，三個元件的輸出轉矩成固定比例，無法提供較大的增距效果。另外，發動機的最高效率一般體現在高速工況，由于Prius的混聯式結構無法讓發動機直接驅動車輪，因此發動機在高速工況下的燃油經濟性仍有改善空間。為此，有必要提出一種新的混合動力系統，以解決或改善以上技術問題。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種混合動力系統及其控制方法。

本發明通過下述技術方案實現：

方案一：

一種混合動力系統，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。

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；