一种单齿圈双行星排混合动力耦合结构及其控制方法与流程

本发明涉及混动，具体涉及一种单齿圈双行星排混合动力耦合结构及其控制方法。

背景技术：

1、混合动力汽车的关键系统是混合动力系统，现有的双电机混合动力系统通常区分发电机和驱动电机，发电机只用于发电，供给车辆动力电池，不参与驱动车辆，纯电驱动状态只有单电机用于驱动，对驱动电机功率要求较高。

2、中国专利（公开号：cn110077219b）中公开了一种双行星排混合动力系统及控制方法，前行星排的前排齿圈和后行星排的后行星架相连，第一电机输出端与前行星排的前排太阳轮相连，第二电机的输出端与后行星排的后排太阳轮相连，并且设置有飞轮总成，飞轮总成通过第二模式离合器与前排齿圈相连，采用了双行星排并增加飞轮储能系统，实现物理储能效果，发动机能够长时间高效工作，第一电机和第二电机功率可适当降低；其采用相互独立的双齿圈结构，通过离合器实现功率分流，需要额外布置多个制动器和离合器，导致结构较为复杂，成本较高，所采用的双电机仍然是一个isg电机用于发电、一个tm电机用于驱动，在纯电驱动状态下只有单个电机用于驱动，仍然存在对驱动电机功率需求较高的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种单齿圈双行星排混合动力耦合结构及其控制方法，采用双行星排双电机的结构，第一行星排和第二行星排共用齿圈，第一行星排的太阳轮和第二行星排的太阳轮分别连接有电机，在切换工作状态时通过对行星排的工作状态进行变换来实现，减少制动器和离合器的使用，并且能够在纯电驱动时实现双电机同时输出，提高纯电驱动状态下的输出功率，降低对电机的功率需求。

2、本发明的第一目的是提供一种单齿圈双行星排混合动力耦合结构，采用以下方案：

3、包括发动机、第一行星排、第二行星排、第一电机和第二电机，第一行星排包括第一太阳轮、第一行星轮、第一行星架和齿圈，第二行星排包括第二太阳轮、第二行星轮、第二行星架和齿圈，第一行星排和第二行星排共用同一齿圈；发动机的输出端通过输入轴连接第一行星架，第一电机的输入输出端与第一太阳轮相连，第二电机的输入输出端与第二太阳轮相连，第二行星架连接有输出轴。

4、进一步地，所述齿圈一端设有第一内齿环，另一端设有第二内齿环，第一行星轮与第一内齿环啮合，第二行星轮与第二内齿环啮合。

5、进一步地，以齿圈轴向中点的垂直平分面为基准面，所述第一内齿环和第二内齿环相对于基准面对称分布，且第一内齿环和第二内齿环同步转动。

6、进一步地，所述第一电机和第二电机均为发电电动机。

7、进一步地，所述输入轴与发动机的输出端之间连接有扭转减振器，输出轴通过差速器连接轮端。

8、本发明的第二目的是提供一种一种单齿圈双行星排混合动力耦合结构的控制方法，应用于如第一目的所述的一种单齿圈双行星排混合动力耦合结构，包括：

9、原地充电时，发动机参与工作，发动机驱动第一电机和第二电机分别发电，并将所发电能储存于动力电池；

10、纯电运行时，发动机不参与工作，第一电机和/或第二电机工作，驱动输出轴进行输出；

11、混联运行时，发动机参与工作，发动机将功率分流至第一电机进行发电和输出轴进行输出，第二电机工作并协同电动机驱动输出轴。

12、进一步地，直驱运行时，发动机独立工作带动输出轴进行输出，第一电机和第二电机不工作；

13、混合运行时，发动机参与工作，发动机、第一电机和第二电机协同工作，共同驱动输出轴；

14、能量回收时，发动机不参与工作，输出轴反拖第二电机发电，并将所发电能储存于动力电池。

15、进一步地，当车辆速度不为零且低于第一设定速度时，获取车辆运行状态；

16、若车辆为加速状态，则第一电机和第二电机协同工作，驱动输出轴；

17、若车辆为匀速状态，则第一电机或第二电机工作，驱动输出轴；

18、若车辆为减速状态，则执行能量回收。

19、进一步地，当车辆速度不低于第一设定速度且不高于第二设定速度时，执行混联运行，发动机参与工作并处于满足设定燃油经济性的工况，驱动输出轴运行，第二电机作为辅助动力，辅助驱动输出轴运行。

20、进一步地，当车辆速度高于第二设定速度时，获取车辆运行状态，

21、若车辆为加速状态，则执行混合运行，发动机、第一电机和第二电机协同工作，驱动输出轴；

22、若车辆为匀速状态，则执行直驱运行，发动机工作，驱动输出轴；

23、若车辆为减速状态，则执行能量回收。

24、与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：

25、（1）针对目前混合动力驱动系统中对驱动电机功率要求较高的问题，采用双行星排双电机的结构，前行星排和后行星排共用齿圈，前行星排的太阳轮和后行星排的太阳轮分别连接有电机，在切换工作状态时通过对行星排的工作状态进行变换来实现，减少制动器和离合器的使用，并且能够在纯电驱动时实现双电机同时输出，提高纯电驱动状态下的输出功率，降低对电机的功率需求。

26、（2）充分利用发动机和电机的特点，采用单齿圈双行星排双电机对称结构布置，能够利用双电机实现驱动和发电，并能够根据需求实现双电机同时驱动或分别驱动，实现混联运行或混动运行，提高混合动力输出的灵活性。

27、（3）利用双电机协同发动机的运行，在处于相对较高的车速时，发动机能够保持在燃油经济性较佳的工况，对于车辆速度的变化可以通过电机辅助驱动来实现，降低发动机的运行油耗，保证车辆的运行动力。

28、（4）发动机、第一电机和第二电机三个输入端的不同模式和状态的组合可以产生多种不同的工作模式，第一电机和第二电机能够进行发电和驱动输出，纯电双电机输出模式，电机功率利用率高，加速性能好，同时也降低了电机的设计要求，优化了传动装置的布局，两电机可以采用相同配置的电机，有效降低批量采购成本，且第一电机可替代启动电机用于启动发动机，简化结构，降低成本，并且发动机可直驱，动力直接输出，传动效率高，可达到最优性能及油耗驱动车辆。

技术特征：

1.一种单齿圈双行星排混合动力耦合结构，其特征在于，包括发动机、第一行星排、第二行星排、第一电机和第二电机，第一行星排包括第一太阳轮、第一行星轮、第一行星架和齿圈，第二行星排包括第二太阳轮、第二行星轮、第二行星架和齿圈，第一行星排和第二行星排共用同一齿圈；发动机的输出端通过输入轴连接第一行星架，第一电机的输入输出端与第一太阳轮相连，第二电机的输入输出端与第二太阳轮相连，第二行星架连接有输出轴。

2.如权利要求1所述的一种单齿圈双行星排混合动力耦合结构，其特征在于，所述齿圈一端设有第一内齿环，另一端设有第二内齿环，第一行星轮与第一内齿环啮合，第二行星轮与第二内齿环啮合。

3.如权利要求2所述的一种单齿圈双行星排混合动力耦合结构，其特征在于，以齿圈轴向中点的垂直平分面为基准面，所述第一内齿环和第二内齿环相对于基准面对称分布，且第一内齿环和第二内齿环同步转动。

4.如权利要求1所述的一种单齿圈双行星排混合动力耦合结构，其特征在于，所述第一电机和第二电机均为发电电动机。

5.如权利要求1所述的一种单齿圈双行星排混合动力耦合结构，其特征在于，所述输入轴与发动机的输出端之间连接有扭转减振器，输出轴通过差速器连接轮端。

6.一种单齿圈双行星排混合动力耦合结构的控制方法，应用于如权利要求1-5中任一项所述一种单齿圈双行星排混合动力耦合结构，其特征在于，包括：

7.如权利要求6所述的单齿圈双行星排混合动力耦合结构的控制方法，其特征在于，直驱运行时，发动机独立工作带动输出轴进行输出，第一电机和第二电机不工作；

8.如权利要求7所述的单齿圈双行星排混合动力耦合结构的控制方法，其特征在于，当车辆速度不为零且低于第一设定速度时，获取车辆运行状态；

9.如权利要求7所述的单齿圈双行星排混合动力耦合结构的控制方法，其特征在于，当车辆速度不低于第一设定速度且不高于第二设定速度时，执行混联运行，发动机参与工作并处于满足设定燃油经济性的工况，驱动输出轴运行，第二电机作为辅助动力，辅助驱动输出轴运行。

10.如权利要求7所述的单齿圈双行星排混合动力耦合结构的控制方法，其特征在于，当车辆速度高于第二设定速度时，获取车辆运行状态，

技术总结本发明提供一种单齿圈双行星排混合动力耦合结构及其控制方法，涉及混动技术领域，针对目前混合动力驱动系统中对驱动电机功率要求较高的问题，采用双行星排双电机的结构，前行星排和后行星排共用齿圈，前行星排的太阳轮和后行星排的太阳轮分别连接有电机，在切换工作状态时通过对行星排的工作状态进行变换来实现，减少制动器和离合器的使用，并且能够在纯电驱动时实现双电机同时输出，提高纯电驱动状态下的输出功率，降低对电机的功率需求。技术研发人员：李卫民,邵壮,叶亮受保护的技术使用者：山东中科先进技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/20