一種采用行星齒輪兩檔變速器的增程式電動汽車動力系統技術方案

本發明專利技術涉及一種采用行星齒輪兩檔變速器的增程式電動汽車動力系統，其特征在于：內燃機的曲軸與雙離合傳動裝置的殼體連接，雙離合傳動裝置的第一離合器通過傳動軸與行星齒輪機構連接，第二離合器與第一電動機轉子連接，第二電動機轉子可與行星齒輪機構的太陽輪、行星架和齒圈等三個元件的其中任意一個元件連接，并由其中設定的第二元件輸出動力，通過控制其中第三元件的運動狀態實現兩個檔位。低速行駛時主要由第二電動機驅動車輛，避免發動機低速、低負荷工作，改善了整車經濟性和排放性；高速行駛時動力系統并聯工作驅動車輛，能量傳遞效率高，在保證整車動力性的基礎上，進一步延長了車輛的續駛里程。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種采用行星齒輪兩檔變速器的增程式電動汽車動力系統，特別涉及具有內燃機和兩個電動機，并能進行內燃機和電動機并聯驅動的增程式電動汽車動力系統。
技術介紹
在節能和環保成為汽車行業發展主題的今天，混合動力汽車已經成為各國汽車廠商重點研究的對象。混合動力汽車(Hybrid Electrical Vehicle,簡稱HEV)是指同時裝備兩種動力來源一熱動力源(由傳統的汽油機或者柴油機產生)與電動力源(動力電池與電動機)的汽車。混合動力汽車不需要外接充電，是以發動機為主要動力源的電動汽車，通過發動機怠速停機、制動能量回收、低速純電動行駛、行車發電、行車助力以及發動機單獨驅動等混合動力功能，使得發動機可以按照整車的實際運行工況靈活調控，保持在綜合性能`最佳的區域內工作，從而降低油耗與排放。與混合動力汽車相比，純電動汽車(Battery Electric vehicle,簡稱BEV)完全依靠電動機驅動車輛，其能量源來自電網，實現了零排放，能效高，噪音小。但是受目前動力電池技術水平限制，其能量密度還不能滿足車用需求，整車續駛里程有限，不能滿足用戶日常使用要求。為了延長純電動汽車的續駛里程，人們在電動車動力系統中增加了一個高效率內燃機，當動力電池電壓降低時，它可以驅動發電機提供動力，以此達到延長續駛里程的目的。這類電動車被稱為增程式電動汽車(Range-extended Electric Vehicle,簡稱REEV)。根據動力系統結構，目前存在的增程式電動汽車可以分為串聯增程式電動汽車和混聯增程式電動汽車。串聯增程式電動汽車在成本增加(與傳統車比較)方面優勢較大，在電量保持階段下動力性很難滿足車輛性能要求，高速行駛燃油經濟性也較差。混聯增程式電動汽車在電量保持階段下動力性和油耗均優于串聯增程式電動汽車，但動力系統復雜、成本較聞; (O由于傳統車(或混合動力汽車)的內燃機需要工作在低速擋以滿足加速需求，其負荷率低且負荷與轉速變化快，影響整車經濟性； (2)在現有的混合動力構型中，電機主要用來調節內燃機的工作區域，從而使內燃機盡量在最優經濟區間工作，驅動車輛需要的動力還是主要由內燃機提供，因此內燃機的功率很大，影響整車經濟性和排放性； (3)在現有的混合動力構型中，第一電動機形式一般有兩種，BSG(Belt StarterGenerator)和ISG (Integrated Starter Generator),它們通常與內燃機直接相連，內燃機工作時會一直帶動它們轉動，這不僅會產生機械摩擦損失，還會產生電磁損失，影響整車經濟性。(4)雖然純電動汽車能夠實現零耗油量和零排放，但是由于動力電池的體積和能量密度的限制，其續駛里程非常有限；(5)串聯增程式電動汽車，在增程模式下，存在能量二次轉換損失影響整車經濟性。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種采用行星齒輪兩檔變速器的增程式電動汽車動力系統，其采用一個小功率等級的內燃機和一個大功率等級的第二電動機；在內燃機驅動時防止帶動第一電動機旋轉，減少了第一電動機的摩擦與電磁損失，通過行星齒輪機構為第二電動機提供兩個速比，整車動力性需求由第二電動機滿足，降低了內燃機的功率，提高了內燃機的負荷率，改善了整車經濟性和排放性；在動力電池電量不足時，低速時串聯驅動車輛，由內燃機驅動第一電動機給動力電池充電，維持電量平衡；高速時并聯驅動車輛，能量傳遞效率高，在保證整車動力性的基礎上，進一步延長了車輛的續駛里程。本專利技術的技術方案是這樣實現的一種采用行星齒輪兩檔變速器的增程式電動汽車動力系統，由內燃機、第一電動機、第二電動機、雙離合傳動裝置、行星齒輪機構和換擋執行機構組成，其中換擋執行機構包括一個換擋離合器和一個換擋制動器；特征在于內燃機的曲軸與雙離合傳動裝置的殼體連接，雙離合傳動裝置的第一離合器通過傳動軸與行星齒輪機構連接，第二離合器與第一電動機轉子連接，第二電動機轉子可與行星齒輪機構的 太陽輪、行星架和齒圈等三個元件的其中任意一個元件連接，并由其中設定的第二元件輸出動力，通過控制其中第三元件的運動狀態實現兩個檔位。所述的內燃機是用來滿足車輛高速勻速行駛的驅動功率與電動附件消耗功率的需求。所述的第一電動機的功率用來起動內燃機，并滿足動力電池SOC平衡和電動附件電能需求。所述的第二電動機功率由整車動力性決定，行星齒輪機構的一檔滿足最大爬坡度要求，二檔滿足最高車速要求。所述的第二電動機轉子與行星齒輪機構的行星架相連，通過齒圈輸出動力，當鎖止太陽輪時，行星齒輪機構的傳動比大于O. 5且小于I即二檔；當使太陽輪和行星架鎖成一體時，行星齒輪機構的傳動比等于I即一檔。所述的第二電動機轉子與行星齒輪機構的齒圈相連，通過行星架輸出動力，當鎖止太陽輪時，行星齒輪機構的傳動比大于I小于2即一檔；當使太陽輪和行星架鎖成一體時，行星齒輪機構的傳動比等于I即二檔。所述的第二電動機轉子與行星齒輪機構的太陽輪相連，通過行星架輸出動力，當鎖止齒圈時，行星齒輪機構的傳動比大于2即一檔；當齒圈和行星架鎖成一體時，行星齒輪機構的傳動比等于I即二檔。所述的雙離合傳動裝置第一離合器結合，內燃機與第二電動機之間進行動力傳遞，雙離合傳動裝置第一離合器分離，內燃機與第二電動機之間動力傳遞斷開；所述的雙離合傳動裝置第二離合器結合，內燃機與第一電動機之間進行動力傳遞，雙離合傳動裝置第二離合器分離，內燃機與第一電動機之間動力傳遞斷開，也可取消第二離合器，第一電動機與雙離合傳動裝置的殼體成剛性連接。所述的動力系統包括以下工作模式a)在起動內燃機時，第一離合器分離，第二離合器結合，由第一電動機起動內燃機；b)在車輛起步時，第一離合器分離，內燃機與第二電動機之間動力傳遞斷開，第二電動機單獨正向驅動，動力系統以純電動模式工作； c)在車輛低速行駛或內燃機效率較低時，第一離合器分離，第二電動機單獨驅動車輛。根據動力電池剩余電量，可結合第二離合器，由內燃機驅動第一電動機發電，動力系統以串聯模式工作； d)在車輛急加速行駛時，第一離合器結合，第二離合器分離，內燃機和第二電動機同時驅動車輛，動力系統以并聯模式工作； e)在車輛勻速行駛且內燃機效率較高時，第一離合器結合，由內燃機驅動車輛。據動力電池剩余電量可結合第二離合器，由內燃機驅動第一電動機發電，實現動力電池能量平衡；也可分離第二離合器，第一電動機停止工作，減少第一電動機的摩擦損失與電磁損失； f)在車輛減速行駛或進行制動時，第一離合器分離，斷開內燃機與第二電動機之間動 力傳遞，第二電動機給動力電池充電； g)在車輛倒車行駛時，第一離合器分離，斷開內燃機與第二電動機之間動力傳遞，第二電動機單獨工作，反向旋轉驅動車輛。所述的內燃機、雙離合傳動裝置和第一電動機可以取消，動力系統一直在純電動模式下工作，為一種純電動汽車動力系統。本專利技術的積極效果是采用兩檔變速器，為第二電動機提供兩個傳動比，降低車輛對第二電動機扭矩需求，減小第二電動機體積；第一電動機、第二電動機、兩檔變速器集成化設計，使系統結構更加緊湊，實現動力系統的輕量化；相比同級別混合動力汽車，內燃機功率小，提高了車輛行駛時內燃機的負荷率；雙離合傳動裝置的第二離合器分離時，防止內燃機驅動時帶動第一電動機旋轉，減少了第一電動機本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種采用行星齒輪兩檔變速器的增程式電動汽車動力系統，由內燃機、第一電動機、第二電動機、雙離合傳動裝置、行星齒輪機構和換擋執行機構組成，其中換擋執行機構包括一個換擋離合器和一個換擋制動器；特征在于：內燃機的曲軸與雙離合傳動裝置的殼體連接，雙離合傳動裝置的第一離合器通過傳動軸與行星齒輪機構連接，第二離合器與第一電動機轉子連接，第二電動機轉子可與行星齒輪機構的太陽輪、行星架和齒圈等三個元件的其中任意一個元件連接，并由其中設定的第二元件輸出動力，通過控制其中第三元件的運動狀態實現兩個檔位。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李駿，劉明輝，趙子亮，楊興旺，李川，羅國鵬，劉建康，
申請(專利權)人：中國第一汽車股份有限公司，
類型：發明
國別省市：