[发明专利]机电式混合动力系统

说明书

一种车辆传动系统技术领域的机电式混合动力系统，包括发动机和设置在壳体内的第一电动机、第二电动机、第一行星排、第二行星排、第一机械换挡机构、第二机械换挡机构、第三机械换挡机构，其中，第一机械换挡机构设有第一齿套，第二机械换挡机构设有第二齿套，第三机械换挡机构设有一个或两个齿套。本发明采用行星排进行多动力源动力耦合传动，并且采用机械换挡机构控制离合和制动，结构简单，系统效率高。

技术领域

本发明涉及的是一种车辆传动系统领域的技术，具体是一种机电式混合动力系统。

背景技术

以内燃机为动力的汽车在发展过程中面临着不断减少污染物排放的挑战，汽车动力正向着可再生、清洁能源的方向发展。混合动力技术是一种将内燃机动力和电动机动力以一定方式耦合以驱动汽车的技术，它是汽车动力走向完全摆脱对化石燃料依赖、百分之百依靠清洁能源之前的一种中间过渡技术。

与传统的内燃机动力技术相比，混合动力技术可以显著提高能量利用效率，降低排放。由于储能技术尚待完善，车载清洁能源还存在着价格昂贵或者能量密度小的不足，混合动力技术在一定程度上可以弥补目前清洁能源驱动技术的短板，使整车在排放方面满足政府不断变得严苛的法规要求，而在续驶里程方面则可以满足汽车用户的使用要求，避免出现里程焦虑。

现有技术主要包括两大类。一类是采用行星齿轮系作为耦合装置的技术，通常采用1到3个行星齿轮系以不同的方式与输入的多个动力源连接起来，其中典型的代表性专利包括美国专利US3566717、USB35B264以及中国专利CN2008100B2B20.7、CN201110185854.8。

另一大类是采用平行轴(Layshaft)式齿轮系作为耦合装置的技术，例如专利CN200B301C1069.1、CN200910199960.4等。

为了进一步提高混合动力系统的效率，目前趋向于增加混合动力系统的挡位数量。在采用上述行星齿轮系的混合动力系统中，通常采用多片湿式离合器或多片湿式制动器等液压换挡系统对行星齿轮进行控制，而在上述平行轴式齿轮系的混合动力系统中，通常采用机电换挡系统进行换挡。

上述第一类行星齿轮系耦合装置技术的缺点主要为：

1)采用的多片湿式离合器工作时需要活塞腔内的液压油保持高压以向活塞提供足够的压力，因此需要高压油泵持续供油，从而提高了动力系统的损耗，并对控制器和整车线束有更高的要求；

2)每一个执行元件均需要一个控制油路，因此离合器或制动器的数量增加的同时，会直接增加液压油路的复杂程度，从而提高了动力总成的成本；

3)在纯电动工况运行时，由于发动机不参与驱动，通过行星齿轮系与其高度耦合的发动机控制电动机(即发电动机)无法参与驱动，限制了整个装置的动力性能；

4)在纯电动工况下，仅以主驱动电动机驱动时，只能以固定传动比运行，无法保证电动机经常在高效区运行，系统效率不高；

5)当车速较低时，在混合动力模式下，发动机参与驱动时发动机控制电动机只能以发电动机模式运行，发出的电供给主驱动电动机使用，这一工作方式使发动机提供的一部分动力经历了机械能到电能、再由电能到机械能的转换，效率不高；

6)当车速较高时，在混合动力模式下，发动机参与驱动时发动机控制电动机只能以电动机模式运行，而主驱动电动机将以发电动机模式运行，发出的电供给发动机控制电动机使用，这一工作方式也使发动机提供的一部分动力经历了机械能到电能、再由电能到机械能的转换，效率不高；

7)发动机驱动发电动机给电池充电时，发动机和发电动机的工作点受到整车运行工作点的牵制，选取工作点的自由度较小，使发电效率受到影响；

8)在滑行工况下，仅主驱动电动机能够参与能量的回收，而发动机控制电动机处于空转状态，使制动能量回馈的效果受到负面影响；