[发明专利]一种机电混合变能装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种将机械能和电能综合的装置及其控制方法，能够将机械能和电能综合之后高效输出驱动车辆并实现车辆的自动无级调速功能，也能够将车辆减速或制动过程中的机械能量转化为电能回收储存以便再利用，属于一种高效传动装置。

背景技术

传统汽车使用造成能源紧张和环境污染问题，电动车可以使用非石油能源取代部分或全部石油能量作为能量源，能够很大程度上减轻石油能源紧张的局势，同时也可以有效解决传统汽车使用石油能源所造成的严重环境污染问题。由于电池技术发展的局限性，纯电动车的发展和广泛使用受到了限制，兼电动车和传统汽车优势的混合动力车技术得到了广泛应用。

混合动力技术发展的关键是实现混合动力的综合高效传输装置，充分发挥混合动力技术的优势，在保证车辆动力性能的前提下，提高车辆行驶的经济性能和环保性能。目前，车辆混合驱动技术的结构一般有串联式、并联式和混联式。串联式混合动力结构形式具有结构布置方便、控制简单的特点，主要应用于多轮驱动的轮式车辆，其发动机的工作与具体的路况没有直接的关联可以始终工作在经济工况下；缺陷是该结构形式要求动力部件的性能参数较大，能量转换经历化学能转化为机械能、机械能转化为电能、电能再转化为机械能的过程，所以能量转换效率较低。并联式混合动力结构形式和混联式混合动力结构形式则采用了电驱动和机械驱动的混合形式，一路为电驱动路径，另一路为机械驱动路径，这两路驱动路径共同汇入到综合传动装置，最后输出动力到车轮。其中，履带车辆结构更适用于采用混联式混合动力结构，关键技术在于实现混联技术的动力综合传输装置，但是现有的上述装置结构形式复杂，成本较高。

发明内容

本发明是一种机电混合变能装置及其控制方法，解决了现有的混联式混合动力结构形式复杂成本较高的问题，能够实现机械能和电能的综合高效输出；发动机始终工作在经济工况下；并能够实现自动无级调速功能；以及制动能量回收再利用功能；动力部件的性能参数要求较小，能量传递效率较高。

本发明所采用的技术方案如下：一种机电混合变能装置，其特征在于：主要包括一个行星排、离合结构和两个电机，所述行星排包括太阳轮、行星轮、齿圈、行星架；太阳轮的输入端通过离合结构与发动机的输出端连接，齿圈的转轴与第一电机的转轴连接，行星架与第二电机的转轴连接；行星排的转速确定如下：r₁*n₁+r₃*n₃＝(r₁+r₃)*n_H，其中，r₁、n₁分别是太阳轮的半径、转速，r₃、n₃分别是齿圈的半径、转速，n_H是行星架的转速；第二电机的转轴也是机电混合变能装置的动力输出端，动力综合输出到后续的传动装置再到达车辆的行动部分。

所述离合结构包括一个动力输入端、一个动力输出端、一个换档执行机构和壳体；所述换档执行机构有左、中、右三个档位可控制，当换档执行机构处于左档位时，换档执行机构与动力输入端啮合，同时换档执行机构与动力输出端啮合，则动力输入端和动力输出端实现连通；当换档执行机构处于中档位时，换档执行机构与动力输入端脱离，同时换档执行机构与动力输出端啮合，则动力输入端和动力输出端不连通且动力输出端为无约束转动状态；当换档执行机构处于右档位时，换档执行机构与壳体实现静摩擦制动，同时换档执行机构与动力输出端啮合，则动力输出端(受约束静止不转动。

一种机电混合变能装置的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

1)车辆起步加速工况：控制发动机首先启动，设定发动机转速方向为正方向，控制离合机构处于左档位置，控制第二电机处于电动模式，输出转矩为峰值转矩状态、转速从零递增正方向运行即车辆开始起步加速；控制第一电机处于发电状态，转速随动发电模式吸收存储多余能量；