[发明专利]三行星排混合动力系统、混动方法及混合动力汽车

说明书

本发明涉及汽车技术领域，公开了一种三行星排混合动力系统、混动方法及混合动力汽车，该三行星排混合动力系统通过行星排机械结构的合理布局提供了一种基于3个行星排构型并结合两个离合器、两个制动器、两个电机和发动机的混合动力系统，并通过各操作元件的不同组合以实现多种工作模式，该利用三行星排混合动力系统的混动方法通过具体地各操作元件的启闭组合及其对发动机、电机的控制实现了四个纯电驱动模式、两个ECVT混动模式、四个发动机直驱/并联驱动模式和四个制动能量回收模式；从而进一步地提高了变速箱的系统性能，进一步获得了更高的传动效率。该混合动力汽车具有了更高的传递效率，具备了更优良的混合动力性能(动力性和经济性)。

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及一种三行星排混合动力系统、混动方法及混合动力汽车。

背景技术

目前，混合动力汽车(含PHEV)的驱动系统主要包含串联、并联和混联(功率分流型)三种基本形式。串联形式下发动机与输出轴之间无机械连接，可实现转速/转矩的最优控制，但是其全部能量都需经过两次机械功率/电功率之间的转换才能传递到输出轴，能量损失较大；并联形式的传动效率高，但发动机与输出轴之间为机械连接，不能保证发动机始终处于较优的工作区域内，通常用于中高速的场合；混联形式结合了串联和并联的优点，既能实现发动机的优化控制、又能实现中高速的高效控制，但车辆起步时，对电机的极限功率要求较高，而且传动效率较低。综上分析，理想驱动方案是基于混联式动力驱动系统，实现纯电起步、中低速功率分流、中高速发动机直驱或并联驱动等功能。

混联式混合动力系统主要采用行星机构作为功率分流装置，根据电机、发动机在机构中的位置分为分速汇矩、分速汇速、分矩汇速、分矩汇矩四种基本形式。当前主流的行星混合动力系统，一是丰田THS(HSD)单ECVT(电气无极变速)模式混动系统，用于搭载丰田普锐斯、卡罗拉、雷凌、凯美瑞、Lexus HS250h和汉兰达，以及福特Escape等车型；二是通用单ECVT模式和双ECVT模式系统，用于搭载沃蓝达、凯雷德、奔驰ML450等车型。丰田混动系统可实现纯电、ECVT混动模式、再生制动等模式。根据其搭载车型级别不同，分为单行星排和三行星排系统，其目的通过新增一个行星排构造减速比(1+k)增加驱动电机端传递扭矩，降低对驱动电机转矩的需求(特别是纯电起步工况)，从而减小驱动电机体积和重量。通用单模式系统可实现纯电、串联增程、ECVT混动、再生制动等模式，包含1个行星排、2个离合器和1个制动构件。该系统虽较THS多1个串联增程模式，但此模式系统效率偏低，且系统动力和经济性不高，而且操纵元件数量较多，结构复杂。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种可实现纯电驱动模式、ECVT混动模式、发动机直驱/并联驱动模式和制动能量回收模式的三行星排混合动力系统，以保证在整个车速范围内均具有较高的系统性能(动力性和经济性)；

本发明的目的之二是提供一种利用上述的三行星排混合动力系统的混动方法，以实现多个纯电驱动模式、多个ECVT混动模式、多个发动机直驱/并联驱动模式和多个制动能量回收模式，从而进一步提高混合动力系统的动力性和经济性需求；

本发明的目的之三是提供一种包括上述三行星排混合动力系统的混合动力汽车；

为了实现上述目的之一，本发明实施例提供了一种三行星排混合动力系统，包括发动机、第一电机、第二电机、三个行星排、第一离合器、第二离合器、第一制动器、第二制动器、用于传递所述发动机扭矩的动力输入构件和将所述系统的动力传出的动力输出构件，所述三个行星排分别为第一行星排、第二行星排和第三行星排，每一个所述行星排均包括太阳轮、行星轮、行星架和齿圈；