[发明专利]一种采用行星齿轮变速器的增程式电动汽车动力系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用行星齿轮变速器的增程式电动汽车动力系统，特别涉及具有内燃机和两个电动机，并能进行内燃机和电动机并联驱动的增程式电动汽车动力系统。

背景技术

在节能和环保成为汽车行业发展主题的今天，混合动力汽车已经成为各国汽车厂商重点研究的对象。混合动力汽车（Hybrid Electrical Vehicle, 简称HEV) 是指同时装备两种动力来源—热动力源（由传统的汽油机或者柴油机产生）与电动力源（动力电池与电动机）的汽车。混合动力汽车不需要外接充电，是以发动机为主要动力源的电动汽车，通过发动机怠速停机、制动能量回收、低速纯电动行驶、行车发电、行车助力以及发动机单独驱动等混合动力功能，使得发动机可以按照整车的实际运行工况灵活调控，保持在综合性能最佳的区域内工作，从而降低油耗与排放。

与混合动力汽车相比，纯电动汽车(Battery Electric vehicle,简称BEV)完全依靠电动机驱动车辆，其能量源来自电网，实现了零排放，能效高，噪音小。但是受目前动力电池技术水平限制，其能量密度还不能满足车用需求，整车续驶里程有限，不能满足用户日常使用要求。

为了延长纯电动汽车的续驶里程，人们在电动车动力系统中增加了一个高效率内燃机，当动力电池电压降低时，它可以驱动发电机提供动力，以此达到延长续驶里程的目的。这类电动车被称为增程式电动汽车 （Range-extended Electric Vehicle，简称REEV）。根据动力系统结构，目前存在的增程式电动汽车可以分为串联增程式电动汽车和混联增程式电动汽车。串联增程式电动汽车在成本增加（与传统车比较）方面优势较大，在电量保持阶段下动力性很难满足车辆性能要求，高速行驶燃油经济性也较差。混联增程式电动汽车在电量保持阶段下动力性和油耗均优于串联增程式电动汽车，但动力系统复杂、成本较高。存在以下问题：

（1）由于传统车（或混合动力汽车）的内燃机需要工作在低速挡以满足加速需求，其负荷率低且负荷与转速变化快，影响整车经济性；

（2）在现有的混合动力构型中，电机主要用来调节内燃机的工作区域，从而使内燃机尽量在最优经济区间工作，驱动车辆需要的动力还是主要由内燃机提供，因此内燃机的功率很大，影响整车经济性和排放性；

（3）在现有的混合动力构型中，第一电动机形式一般有两种，BSG（Belt Starter Generator）和ISG(Integrated Starter Generator)，它们通常与内燃机直接相连，内燃机工作时会一直带动它们转动，这不仅会产生机械摩擦损失，还会产生电磁损失，影响整车经济性；

（4）虽然纯电动汽车能够实现零耗油量和零排放，但是由于动力电池的体积和能量密度的限制，其续驶里程非常有限；

（5）串联增程式电动汽车，在增程模式下，存在能量二次转换损失，燃油经济性低。

发明内容

  本发明的目的在于提供一种一种采用行星齿轮变速器的增程式电动汽车动力系统，其采用一个小功率等级的内燃机和一个大功率等级的第二电动机，在内燃机驱动时防止带动第一电动机旋转，减少了第一电动机的摩擦与电磁损失。通过行星齿轮机构为第二电动机提供两个速比，整车动力性需求由第二电动机满足，降低了内燃机的功率，提高了内燃机的负荷率，改善了整车燃油经济性和排放性。在动力电池电量不足时，低速时串联驱动车辆，由内燃机驱动第一电动机给动力电池充电，维持电量平衡；高速时并联驱动车辆，能量传递效率高，在保证车辆动力性的基础上，进一步延长了车辆的续驶里程。

本发明的技术方案是这样实现的：一种采用行星齿轮变速器的增程式电动汽车动力系统，由内燃机、第一电动机、第二电动机、双离合传动装置、行星齿轮机构和换挡执行机构组成，其中换挡执行机构包括一个换挡离合器和一个换挡制动器，其特征在于：内燃机的曲轴与双离合传动装置的壳体连接，双离合传动装置的第一离合器通过传动轴与行星齿轮机构连接，第二离合器与第一电动机转子连接，第二电动机转子可与行星齿轮机构的太阳轮、行星架和齿圈等三个元件的其中任意一个元件连接，并由其中设定的第二元件输出动力，通过控制其中第三元件的运动状态实现两个档位。

所述的内燃机用来满足车辆高速匀速行驶的驱动功率与电动附件消耗功率的需求。

所述的第一电动机的功率用来起动内燃机，并满足动力电池SOC平衡和电动附件电能需求。

所述的第二电动机功率由整车动力性决定，行星齿轮机构的一档满足最大爬坡度要求，二档满足最高车速要求。