[发明专利]混合动力系统及具有其的车辆

说明书

本发明提供了一种混合动力系统及具有其的车辆，混合动力系统包括：发动机；发电机通过第一离合器与发动机连接，以使发电机与发动机之间可选择性地脱离或耦合；单行星排与发电机同轴设置，单行星排包括齿圈和行星架，齿圈通过第二离合器与发动机连接，以使齿圈与发动机之间可选择性地脱离或耦合，齿圈与行星架上的行星齿轮啮合，齿圈通过第三离合器与行星架可选择性地脱离或耦合，行星架可将动力传递至输出轴；单行星排还包括太阳轮，太阳轮与行星架上的行星齿轮啮合，太阳轮与单向离合器连接，单向离合器用于控制太阳轮仅沿预设方向旋转。本申请有效地解决了现有技术中的混动系统无法兼顾高车速工况的驱动效率不佳和高车速下的功率循环的问题。

技术领域

本发明涉及混合动力系统设计技术领域，具体而言，涉及一种混合动力系统及具有其的车辆。

背景技术

混合动力技术有效地解决了传统内燃机车辆较高的燃油消耗率和排放性差等缺点，逐渐被行业所认可。混合动力汽车驱动系统有串联、并联和混联三种形式。串联式混合动力系统具有布置方式容易、控制策略简单等优点，但是，串联式混合动力系统中因存在能量二次转换导致其在高初速时并不如发动机直接驱动效率高。并联式混合动力系统解决了高速工况下驱动系统地能量二次转换效率低的问题，但是，由于发动机最优效率点只能对应一个车速范围，因此并联式混合动力系统无法兼顾市区路段和高速公路两种工况。并联式混合动力系在低速工况中，其发动机的工作效率较低。混联式混合动力车型汇集了串联和并联两种构型的双重优势，多挡位的混联式混合动力系统解决了现有的驱动系统存在的高效车速范围较窄的问题，是最优的节能构型。

现有技术中，主流的混合动力系统包括丰田的THS系统和比亚迪的DMI系统。丰田THS系统存在如下缺点：1、高车速下的功率循环问题(发动机驱动，双电机一个在充电，另一个在同功率驱动)存在完全不必要的能量转换损失，效率低于发动机直驱工况，甚至不如传统动力；2、THS结构运用行星排结构，机械连接需要进行相关控制策略实现电机调速(比如纯电驱动，电机驱动的同时，另一个电机必须进行调速使发动机不运转)，控制上较复杂。BYD的单挡混联DM-i系统存在如下缺点：发动机直驱的挡位只有一种速比，发动机驱动时整车车速与发动机转速一一对应，发动机的最佳优化区只有一个范围，目前设计上让车速60～80km/h落在发动机最佳效率区，但是这样高速公路100～120km/h的车速范围内就无法保证发动机在高效区工作，对应的整车油耗甚至不如多挡变速器的传统车。

因此，市场上主流的动力分流式的THS系统和单挡混合式的DMI系统均无法兼顾高车速工况的驱动效率最佳和高车速下的功率循环问题。针对现有技术中的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种混合动力系统及具有其的车辆，以解决现有技术中的混动系统无法兼顾高车速工况的驱动效率不佳和高车速下的功率循环的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种混合动力系统，包括：发动机；发电机，发电机通过第一离合器与发动机连接，以使发电机与发动机之间可选择性地脱离或耦合；单行星排，单行星排与发电机同轴设置，单行星排包括齿圈和行星架，齿圈通过第二离合器与发动机连接，以使齿圈与发动机之间可选择性地脱离或耦合，齿圈与行星架上的行星齿轮啮合，齿圈通过第三离合器与行星架可选择性地脱离或耦合，行星架可将动力传递至输出轴；单行星排还包括太阳轮，太阳轮与行星架上的行星齿轮啮合，太阳轮与单向离合器连接，单向离合器用于控制太阳轮仅沿预设方向旋转。

进一步地，混合动力系统还包括：第四离合器，第四离合器与太阳轮连接，第四离合器具有与太阳轮连接的工作状态，以及第四离合器具有与太阳轮脱离的脱离状态，第四离合器位于工作状态时，太阳轮保持静止。

进一步地，混合动力系统具有发动机低挡位驱动模式，混合动力系统位于发动机低挡驱动模式时，第一离合器处于断开状态，第二离合器处于结合状态，第三离合器处于断开状态，第四离合器处于断开状态。