CN208216481U - 双电机混合动力驱动系统及车辆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及双电机混合动力驱动系统及车辆，双电机混合动力驱动系统包括储能电池、发动机、与发动机传动连接用于在车辆起步时启动发动机的第一电机、用于调速的第二电机以及与发动机传动连接用于耦合发动机与第二电机输出动力的行星排，所述第一电机和第二电机均与储能电池电连接，所述双电机混合动力驱动系统还包括用于控制第一电机的第一电机控制器和用于控制第二电机的第二电机控制器。第二电机可与发动机配合实现转速的连续输出且有较宽的变速比范围，提高了整车的动力性、行驶平顺性，减少了废气的排放；第一电机和第二电机均与储能电池电连接，可实现车辆的制动能量回收，从而降低了油耗，提高整车的燃油经济性。
Description
技术领域
本实用新型涉及双电机混合动力驱动系统及车辆。
背景技术
目前，由于能源减少和环境污染的问题，纯电动汽车逐渐发展起来，但纯电动汽车的续航是依赖于动力蓄电池技术的发展，由于动力电池技术未取得突破性进展，因此对动力蓄电池依赖程度相对较低的混合动力技术则成为目前发展的主流。
而不论是混合动力汽车还是传统的内燃机车辆，变速器作为其动力传动部件，对发动机特性的调节、车辆的驾驶性能的好坏起着至关重要的作用。在现有的多种动力传动系统中，液力机械式自动变速器具有不切断动力换挡、起步平顺、液力变矩器对阻力自适应等优点，但存在构造复杂、制造工艺要求高、液力变矩器传动效率低等缺点。电控机械式自动变速器具有传动效率高、功率容量较大的优点，但难以获得无级自动变速的完美传动特性。由于无级变速传动能够连续改变速比，使得汽车在任意工况下，都可以按照驾驶员的操作实现发动机和电动机工作点的最佳匹配，从而有效降低排放，提高整车的燃油经济性、动力性以及乘坐舒适性，因此，基于无级变速传动的混合动力车辆成为了主要研究方向。
但是目前存在的一些机械式无级变速器，由于都是基于摩擦传动的，存在传递转矩和功率的效率较低、可用的变速比范围有限等缺点，因而一般只适合于所需功率和速比范围不大的场合，比如小排量汽车或摩托车。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种双电机混合动力驱动系统，以解决现有技术中的机械式无级变速器在传动过程中存在的转矩和功率的效率较低、可用的变速比范围有限的问题；本实用新型的目的还在于提供一种使用该双电机混合动力驱动系统的车辆。
为实现上述目的，本实用新型双电机混合动力驱动系统的技术方案是：双电机混合动力驱动系统包括储能电池、发动机、与发动机传动连接用于在车辆起步时启动发动机的第一电机、用于调速的第二电机以及与发动机传动连接用于耦合发动机与第二电机输出动力的行星排，所述第一电机和第二电机均与储能电池电连接，所述双电机混合动力驱动系统还包括用于使第一电机在发动机带动下为储能电池充电并在起步时由储能电池供电控制第一电机驱动发动机启动的第一电机控制器，还包括用于控制第二电机使第二电机由储能电池供电向行星排输出动力并在制动时使第二电机向储能电池供电的第二电机控制器。在发动机的输出轴上传动连接第一电机，可通过第一电机实现发动机的启动且能够对发动机的输出轴上的动力进行分流，保证发动机动力的稳定性；第二电机可与发动机配合实现转速的连续输出且有较宽的变速比范围，提高了整车的动力性、行驶平顺性，减少了废气的排放；第一电机和第二电机均与储能电池电连接，可实现车辆的制动能量回收，从而降低了油耗，提高整车的燃油经济性。
为了降低能量损失，所述第一电机与第二电机电连接以在储能电池充满时由第一电机向第二电机提供电能驱动第二电机工作。第一电机以发动机作为动力源进行发电并对储能电池进行充电，当储能电池充满后，第一电机可以对第二电机提供电能，使第二电机作为动力源输出动力并与发动机通过行星排耦合，降低发动机的动力损失，提高了整车的燃油经济性。
所述发动机的输出轴的轴线、行星排太阳轮的轴线和第二电机的输出轴的轴线重合。结构简单、便于实现发动机与第二电机的动力耦合。
所述发动机与行星排的行星架传动连接，所述第二电机与行星排的太阳轮传动连接，所述行星排的动力输出轴设置在行星排的齿圈上。
所述发动机的输出轴上还设有用于调节发动机动力的变速器。
为实现上述目的，本实用新型车辆的技术方案是：车辆包括车架和安装在车架上的双电机混合动力驱动系统，所述双电机混合动力驱动系统包括储能电池、发动机、与发动机传动连接用于在车辆起步时启动发动机的第一电机、用于调速的第二电机以及与发动机传动连接用于耦合发动机与第二电机输出动力的行星排，所述第一电机和第二电机均与储能电池电连接，所述双电机混合动力驱动系统还包括用于使第一电机在发动机带动下为储能电池充电并在起步时由储能电池供电控制第一电机驱动发动机启动的第一电机控制器，还包括用于控制第二电机使第二电机由储能电池供电向行星排输出动力并在制动时使第二电机向储能电池供电的第二电机控制器。
为了降低能量损失，所述第一电机与第二电机电连接以在储能电池充满时由第一电机向第二电机提供电能驱动第二电机工作。第一电机以发动机作为动力源进行发电并对储能电池进行充电，当储能电池充满后，第一电机可以对第二电机提供电能，使第二电机作为动力源输出动力并与发动机通过行星排耦合，降低发动机的动力损失，提高了整车的燃油经济性。
所述发动机的输出轴的轴线、行星排太阳轮的轴线和第二电机的输出轴的轴线重合。结构简单、便于实现发动机与第二电机的动力耦合。
所述发动机与行星排的行星架传动连接，所述第二电机与行星排的太阳轮传动连接，所述行星排的动力输出轴设置在行星排的齿圈上。
所述发动机的输出轴上还设有用于调节发动机动力的变速器。
附图说明
图1为本实用新型的车辆的双电机混合动力驱动系统的示意图；
图2为图1中行星排的左视图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。
本实用新型的车辆的具体实施例，如图1至图2所示，车辆包括车架和安装在车架上的双电机混合动力驱动系统，双电机混合动力驱动系统包括发动机1和与发动机1传动连接的行星排，发动机1和行星排之间的发动机1的输出轴上传动连接有第一电机17，第一电机17电连接有第一电机控制器16，本实施例中，发动机1的输出轴上设有第一齿轮2，第一齿轮2传动连接有第二齿轮3，第二齿轮3与第一电机17传动连接，在其他实施例中，发动机的输出轴和第一电机通过行星排传动连接；行星排传动连接有第二电机11，第二电机11电连接有第二电机控制器12，双电机混合动力驱动系统还包括储能电池15，第一电机17和第二电机11分别通过第一电机控制器16和第二电机控制器12与储能电池15电连接，且第一电机17和第二电机11之间分别通过第一电机控制器16和第二电机控制器12电连接，第一电机以发动机作为动力源进行发电并对储能电池进行充电，当储能电池充满后，第一电机可以对第二电机提供电能，使第二电机作为动力源输出动力并与发动机通过行星排耦合，降低发动机的动力损失，提高了整车的燃油经济性；其中，发动机1的输出轴的轴线、行星排的太阳轮10的轴线、行星排的行星架6的轴线和第二电机11的输出轴的轴线重合，结构简单、便于实现发动机与第二电机的动力耦合。在发动机的输出轴上传动连接第一电机，可通过第一电机实现发动机的启动且能够对发动机的输出轴上的动力进行分流，保证发动机动力的稳定性；第二电机可与发动机配合实现转速的连续输出且有较宽的变速比范围，提高了整车的动力性、行驶平顺性，减少了废气的排放；第一电机和第二电机均与储能电池电连接，可实现车辆的制动能量回收，另外，发动机的输出轴的轴线、行星排太阳轮的轴线和第二电机的输出轴的轴线同轴设置，简化了结构，从而降低了油耗，提高整车的燃油经济性。
本实施例中，发动机1与行星排的行星架6传动连接，第二电机11与行星排的太阳轮10传动连接，行星排的齿圈8通过齿圈输出端9与车辆的车桥传动连接，齿圈8上还设有用于检测车速的车速检测端13。发动机的输出轴上还设有用于调节发动机1动力的变速器5，在其他实施例中，发动机的输出轴上可以不设置变速器。本实施例中的变速器5为电控机械变速器。在其他实施例中，变速器5可以为普通的变速器。发动机的输出轴上第一齿轮2和变速器5之间设有离合器4，本实施例中的离合器为电控离合器，在其他实施例中，离合器4可以为普通的离合器。
本实施例中，双电机混合动力驱动系统还包括车辆控制器14，车辆控制器14与储能电池15、第一电机控制器16、第二电机控制器12、离合器4、变速器5以及车速检测端13均为信号连接。
本实施例中，行星排的数学模型为：
w2＝(1+1/ig)w3-1/igw1
ig＝R2/R1
式中：R1为太阳轮半径，R2为齿圈半径，w1为太阳轮角速度，单位：rad/s，w2为齿圈角速度，单位：rad/s，w3为行星架角速度，单位：rad/s。
发动机1动力经第一齿轮2一分为二，一部分动力经离合器4、变速器5传至行星排的行星架6，并通过行星轮7传递给齿圈8，另一部分动力通过第二齿轮3传至第一电机17用于发电，第一电机17产生的电能供储能电池15充电及第二电机11消耗，第二电机11输出转速传至行星排的太阳轮10，并通过行星轮7传递给齿圈8，发动机1的输出转速和第二电机11的输出转速经行星排实现转速的耦合，由行星排的数学模型可知：行星排的齿圈8可输出连续的转速。
当车辆启动时，车辆控制器14发出指令，离合器4分离，储能电池15给电第一电机17提供电能，第一电机17处于电动机工作模式，通过第一齿轮2和第二齿轮3将动力传至发动机1，实现发动机1的启动。
当车辆减速或制动时，车辆控制器14发出指令，第二电机11处于发电模式，第二电机11发出电能为储能电池15充电，实现车辆的制动能量或减速能量回收。此时，离合器4处于分离状态。
当第一电机17处于发电状态，第二电机11在电动机模式工作时，通过行星排实现转速的连续输出，一路动力来自于第二电机11，一路动力来自变速器5。
当储能电池15的荷电状态低于其下限值时，车辆控制器14发出指令，第一电机17发电为储能电池15充电，若所发出电力仍有剩余，则直接传至第二电机11供其驱动所用。若此时车辆处于制动或减速模式，则第二电机11将工作于发电模式亦即制动/减速能量回收模式，发出电力为储能电池15充电。
当储能电池15的荷电状态高于其上限值时，则停止为储能电池15充电，第一电机17发出的电力全部用来供第二电机11使用。
本实用新型的双电机混合动力驱动系统的具体实施例，本实施例中的双电机混合动力驱动系统与上述车辆的具体实施例中的双电机混合动力驱动系统的结构相同，不予赘述。
Claims (10)
1.双电机混合动力驱动系统，其特征在于：包括储能电池、发动机、与发动机传动连接用于在车辆起步时启动发动机的第一电机、用于调速的第二电机以及与发动机传动连接用于耦合发动机与第二电机输出动力的行星排，所述第一电机和第二电机均与储能电池电连接，所述双电机混合动力驱动系统还包括用于使第一电机在发动机带动下为储能电池充电并在起步时由储能电池供电控制第一电机驱动发动机启动的第一电机控制器，还包括用于控制第二电机使第二电机由储能电池供电向行星排输出动力并在制动时使第二电机向储能电池供电的第二电机控制器。
2.根据权利要求1所述的双电机混合动力驱动系统，其特征在于：所述第一电机与第二电机电连接以在储能电池充满时由第一电机向第二电机提供电能驱动第二电机工作。
3.根据权利要求1或2所述的双电机混合动力驱动系统，其特征在于：所述发动机的输出轴的轴线、行星排太阳轮的轴线和第二电机的输出轴的轴线重合。
4.根据权利要求1或2所述的双电机混合动力驱动系统，其特征在于：所述发动机与行星排的行星架传动连接，所述第二电机与行星排的太阳轮传动连接，所述行星排的动力输出轴设置在行星排的齿圈上。
5.根据权利要求1或2所述的双电机混合动力驱动系统，其特征在于：所述发动机的输出轴上还设有用于调节发动机动力的变速器。
6.车辆，包括车架和安装在车架上的双电机混合动力驱动系统，其特征在于：所述双电机混合动力驱动系统包括储能电池、发动机、与发动机传动连接用于在车辆起步时启动发动机的第一电机、用于调速的第二电机以及与发动机传动连接用于耦合发动机与第二电机输出动力的行星排，所述第一电机和第二电机均与储能电池电连接，所述双电机混合动力驱动系统还包括用于使第一电机在发动机带动下为储能电池充电并在起步时由储能电池供电控制第一电机驱动发动机启动的第一电机控制器，还包括用于控制第二电机使第二电机由储能电池供电向行星排输出动力并在制动时使第二电机向储能电池供电的第二电机控制器。
7.根据权利要求6所述的车辆，其特征在于：所述第一电机与第二电机电连接以在储能电池充满时由第一电机向第二电机提供电能驱动第二电机工作。
8.根据权利要求6或7所述的车辆，其特征在于：所述发动机的输出轴轴线、行星排太阳轮的轴线和第二电机的输出轴轴线同轴设置。
9.根据权利要求6或7所述的车辆，其特征在于：所述发动机与行星排的行星架传动连接，所述第二电机与行星排的太阳轮传动连接，所述行星排的动力输出轴设置在行星排的齿圈上。
10.根据权利要求6或7所述的车辆，其特征在于：所述发动机的输出轴上还设有用于调节发动机动力的变速器。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN110254206A (zh) * | 2019-07-25 | 2019-09-20 | 浙江春风动力股份有限公司 | 一种全地形车混合动力结构以及全地形车 |
| CN110562242A (zh) * | 2019-09-26 | 2019-12-13 | 山东理工大学 | 一种约束活塞型机电混合动力系统的规则能量管理策略 |
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2018
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