[发明专利]一种混合动力系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种混合动力系统及其控制方法；包括第一电机、第二电机、电池组、第一行星排、第二行星排、第一齿轮副、第二齿轮副、第一输入轴、第二输入轴、第三输入轴、第一啮合套和第二啮合套等。通过有序地连接及控制第一啮合套和第二啮合套的结合与退出，具有多种工作模式，包括纯电动驱动模式、两个并联驱动模式、混联驱动模式和能量回收模式，克服了纯转矩耦合方式下发动机工作效率较低、纯转速耦合方式下动力性不足的缺点，在保证燃油经济性的同时兼顾动力性。本系统采用结构较为简单的啮合套，与采用摩擦离合器相比，混合动力系统的整体结构更为紧凑，同时可以避免摩擦离合器带来的滑摩能量损失，有利于提高系统整体效率。

技术领域

本发明涉及机动车辆的混合动力传动技术领域，尤其涉及一种混合动力系统及其控制方法。

背景技术

混合动力系统是指两个及两个以上动力源，通过动力耦合装置实现单独或者共同驱动车辆的系统。根据动力源的耦合方式，混合动力系统可分为串联式、并联式和混联式。串联式混合动力系统虽然结构简单，但能量转换环节较多，整体效率较低，一般用于增程式电动汽车中。并联式混合动力系统中，发动机与车轮存在耦合关系，受制于车轮的转速，发动机经常工作在最佳油耗转速区间之外。混联式混合动力系统兼备串联式和并联式的优点，控制策略灵活，整体效率较高，被广泛应用到混合动力汽车当中。丰田Prius是混联式混合动力汽车的典型，其混合动力系统包括发动机、双电机以及单级行星排等部件，通过调节电机的转速和转矩可使发动机一直工作在高效率区域，从而提高燃油经济性。

虽然Prius的混联式结构燃油经济性较好，但是受限于行星排动力学特性，三个元件的输出转矩成固定比例，无法提供较大的增距效果。另外，发动机的最高效率一般体现在高速工况，由于Prius的混联式结构无法让发动机直接驱动车轮，因此发动机在高速工况下的燃油经济性仍有改善空间。为此，有必要提出一种新的混合动力系统，以解决或改善以上技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种混合动力系统及其控制方法。

本发明通过下述技术方案实现：

方案一：

一种混合动力系统，包括发动机100、第一电机200、第二电机300、电池组400、第一行星排501、第二行星排502、第一齿轮副601、第二齿轮副602、第一输入轴701、第二输入轴702、第三输入轴703、输出轴704、第一啮合套801以及第二啮合套802；

发动机100与第一输入轴701相连，第一电机200与第二输入轴702相连，第二电机300与第三输入轴703相连；

第二行星排502的太阳轮连接至第一电机200，第二行星排502的行星架与第一行星排501的太阳轮相连并连接至发动机100，第二行星排502的齿圈与第一行星排501的行星架相连；

第一齿轮副601的主动齿轮与第二电机300相连，第一齿轮副601的被动齿轮与输出轴704相连，第二齿轮副602的主动齿轮与第二行星排502的齿圈相连，第二齿轮副602的被动齿轮与输出轴704相连；

第一啮合套801连接第一行星排501的齿圈与壳体，第二啮合套802连接第二行星排502的太阳轮与行星架；电池组400、第一电机200和第二电机300互相之间电气相连。

1)起步工况运行步骤

车辆在中小载荷下起步时，电池组400向第二电机300供电，第二电机300输出功率经第一齿轮副601传递到输出轴704，混合动力系统工作于纯电动驱动模式；

车辆在大载荷下起步时，先启动发动机100，发动机100输出功率经过第二行星排502分流，一部分通过第二齿轮副602传递到输出轴704，剩余部分经由第一电机200转化为电能直接供给第二电机300，第二电机300的输出功率再经第一齿轮副601传递到输出轴704，此时混合动力系统工作于混联驱动模式；