混合動力系統(tǒng)及混合動力系統(tǒng)的工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電動汽車技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種混合動力系統(tǒng)及混合動力系統(tǒng)的工作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，混合動力汽車同時配備電動機(jī)和發(fā)動機(jī)，來改善低速動力輸出和燃油消耗。混合動力系統(tǒng)包括串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)、并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)和混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)。
[0003]串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)一般由內(nèi)燃機(jī)直接帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，產(chǎn)生的電能通過控制單元傳到電池，再由電池傳輸給電機(jī)轉(zhuǎn)化為動能，最后通過變速機(jī)構(gòu)來驅(qū)動汽車。串聯(lián)式混合動力汽車控制簡單，發(fā)動機(jī)長期工作在最優(yōu)燃料消耗區(qū)域，汽車在城市運(yùn)行時能顯著降低油耗，適合城市運(yùn)行。但是，由于燃料經(jīng)過發(fā)電后再驅(qū)動車輛，效率較低，在整車高速工況時，效率低下，反而費(fèi)油。
[0004]并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)包括兩套驅(qū)動系統(tǒng):傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)和電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。兩個系統(tǒng)既可以同時協(xié)調(diào)工作，也可以各自單獨(dú)工作驅(qū)動汽車。并聯(lián)式系統(tǒng)發(fā)動機(jī)經(jīng)常運(yùn)行于不同工況，經(jīng)濟(jì)性差。另外，變速器承受發(fā)動機(jī)和電動機(jī)的扭矩總和，對大扭矩自動變速器要求較高，國內(nèi)沒有相關(guān)變速器，增加成本。
[0005]混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)的特點(diǎn)在于內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)和電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)各有一套機(jī)械變速機(jī)構(gòu)，兩套機(jī)構(gòu)通過齒輪系或行星輪式結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起，從而綜合調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)與電動機(jī)之間的轉(zhuǎn)速關(guān)系?；炻?lián)式動力系統(tǒng)技術(shù)復(fù)雜，成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的主要目的在于提供一種混合動力系統(tǒng)及混合動力系統(tǒng)的工作方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中混合動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種混合動力系統(tǒng)，包括:發(fā)動機(jī)；發(fā)電機(jī)，與發(fā)動機(jī)同軸連接；動力輸出軸，動力輸出軸通過尚合器與發(fā)電機(jī)的輸出軸連接，動力輸出軸的軸線與發(fā)電機(jī)的輸出軸的軸線重合；電動機(jī)，電動機(jī)的輸出軸與動力輸出軸傳動連接，電動機(jī)與發(fā)電機(jī)電連接；其中，發(fā)電機(jī)的輸出軸與動力輸出軸通過離合器結(jié)合或分離。
[0008]進(jìn)一步地，發(fā)電機(jī)的輸出軸具有與動力輸出軸分離的第一位置，發(fā)動機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能控制電動機(jī)的輸出軸轉(zhuǎn)動，電動機(jī)帶動動力輸出軸轉(zhuǎn)動，動力輸出軸輸出動力，混合動力系統(tǒng)形成串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)。
[0009]進(jìn)一步地，發(fā)電機(jī)的輸出軸具有與動力輸出軸結(jié)合的第二位置，發(fā)動機(jī)和電動機(jī)的動力通過動力輸出軸輸出，混合動力系統(tǒng)形成并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)。
[0010]進(jìn)一步地，發(fā)電機(jī)的輸出軸具有與動力輸出軸分尚的第一位置，電動機(jī)的動力通過動力輸出軸輸出，混合動力系統(tǒng)處于電動機(jī)單獨(dú)驅(qū)動的工作模式。
[0011]進(jìn)一步地，發(fā)電機(jī)的輸出軸具有與動力輸出軸結(jié)合的第二位置，發(fā)動機(jī)的動力通過發(fā)電機(jī)的輸出軸和動力輸出軸輸出，混合動力系統(tǒng)處于發(fā)動機(jī)單獨(dú)驅(qū)動的工作模式。
[0012]進(jìn)一步地，電動機(jī)的輸出軸與發(fā)電機(jī)的輸出軸平行設(shè)置。
[0013]進(jìn)一步地，發(fā)動機(jī)與發(fā)電機(jī)通過動力連接機(jī)構(gòu)連接。
[0014]進(jìn)一步地，電動機(jī)的輸出軸與動力輸出軸通過齒輪傳動機(jī)構(gòu)連接。
[0015]進(jìn)一步地，齒輪傳動機(jī)構(gòu)包括相互嚙合的第一齒輪和第二齒輪，第一齒輪設(shè)置在電動機(jī)的輸出軸上，第二齒輪設(shè)置在動力輸出軸上。
[0016]進(jìn)一步地，尚合器包括主動部、從動部和操縱機(jī)構(gòu)，主動部設(shè)置在發(fā)電機(jī)的輸出軸上，從動部設(shè)置在動力輸出軸上，操縱機(jī)構(gòu)驅(qū)動主動部和從動部結(jié)合或分離。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種混合動力系統(tǒng)的工作方法，使用上述的混合動力系統(tǒng)，混合動力系統(tǒng)的工作模式包括以下任意一種:發(fā)動機(jī)和電動機(jī)串聯(lián)驅(qū)動、發(fā)動機(jī)和電動機(jī)并聯(lián)驅(qū)動、電動機(jī)單獨(dú)驅(qū)動、發(fā)動機(jī)單獨(dú)驅(qū)動及制動回饋，混合動力系統(tǒng)的工作方法包括:
[0018]在發(fā)動機(jī)和電動機(jī)串聯(lián)驅(qū)動的工作模式下，混合動力系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)的輸出軸與混合動力系統(tǒng)的動力輸出軸分離，發(fā)動機(jī)帶動混合動力系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)發(fā)電，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能控制電動機(jī)的輸出軸轉(zhuǎn)動，電動機(jī)帶動動力輸出軸轉(zhuǎn)動，動力輸出軸輸出動力；或
[0019]在發(fā)動機(jī)和電動機(jī)并聯(lián)驅(qū)動的工作模式下，發(fā)電機(jī)的輸出軸與動力輸出軸結(jié)合，發(fā)動機(jī)和電動機(jī)的動力通過動力輸出軸輸出；或
[0020]在電動機(jī)單獨(dú)驅(qū)動的工作模式下，發(fā)電機(jī)的輸出軸與動力輸出軸分尚，電動機(jī)的動力通過動力輸出軸輸出；或
[0021]在發(fā)動機(jī)單獨(dú)驅(qū)動的工作模式下，發(fā)電機(jī)的輸出軸與動力輸出軸結(jié)合，發(fā)動機(jī)的動力通過發(fā)電機(jī)的輸出軸和動力輸出軸輸出；或
[0022]在制動回饋的工作模式下，電動機(jī)處于發(fā)電機(jī)模式，電動機(jī)回收電動汽車的制動動能。
[0023]應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，發(fā)動機(jī)與發(fā)電機(jī)同軸連接且與動力輸出軸同軸，采用一個離合器實現(xiàn)發(fā)電機(jī)的輸出軸與動力輸出軸之間的動力連接或分離，從而實現(xiàn)混合動力系統(tǒng)的串聯(lián)和并聯(lián)。這樣可以根據(jù)實際車輛運(yùn)行狀態(tài)主動切換串聯(lián)運(yùn)行和并聯(lián)運(yùn)行，使發(fā)動機(jī)一直運(yùn)行在最優(yōu)經(jīng)濟(jì)區(qū)域，從而有效降低能耗，提高混合動力汽車燃油經(jīng)濟(jì)性。上述結(jié)構(gòu)簡單，布置方便，成本低廉。
【附圖說明】
[0024]構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0025]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的混合動力系統(tǒng)的實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記:
[0027]10、發(fā)動機(jī)；20、發(fā)電機(jī)；30、動力輸出軸；40、電動機(jī)；50、動力連接機(jī)構(gòu)；60、齒輪傳動機(jī)構(gòu)；61、第一齒輪；62、第二齒輪；70、離合器；71、主動部；72、從動部；73、操縱機(jī)構(gòu)。
【具體實施方式】
[0028]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0029]如圖1所示，本實施例的混合動力系統(tǒng)包括發(fā)動機(jī)10、發(fā)電機(jī)20、動力輸出軸30和電動機(jī)40。發(fā)電機(jī)20與發(fā)動機(jī)10同軸連接，動力輸出軸30通過離合器70與發(fā)電機(jī)20的輸出軸連接，動力輸出軸30的軸線與發(fā)電機(jī)20的輸出軸的軸線重合，電動機(jī)40的輸出軸與動力輸出軸30傳動連接，電動機(jī)40與發(fā)電機(jī)20電連接。其中，發(fā)電機(jī)20的輸出軸與動力輸出軸30通過離合器70結(jié)合或分離。
[0030]應(yīng)用本實施例的混合動力系統(tǒng)，發(fā)動機(jī)10與發(fā)電機(jī)20同軸連接且與動力輸出軸30同軸，采用一個離合器70實現(xiàn)發(fā)電機(jī)20的輸出軸與動力輸出軸30之間的動力連接或分離，實現(xiàn)發(fā)動機(jī)10與電動機(jī)40串聯(lián)驅(qū)動或并聯(lián)驅(qū)動，從而實現(xiàn)混合動力系統(tǒng)的串聯(lián)和并聯(lián)。這樣可以根據(jù)實際車輛運(yùn)行狀態(tài)主動切換串聯(lián)運(yùn)行和并聯(lián)運(yùn)行，使發(fā)動機(jī)一直運(yùn)行在最優(yōu)經(jīng)濟(jì)區(qū)域，從而有效降低能耗，提高混合動力汽車燃油經(jīng)濟(jì)性。上述結(jié)構(gòu)簡單，布置方便，成本低廉。
[0031]可選地，發(fā)電機(jī)20的輸出軸具有與動力輸出軸30分尚的第一位置，發(fā)動機(jī)10帶動發(fā)電機(jī)20發(fā)電，發(fā)電機(jī)20產(chǎn)生的電能控制電動機(jī)40的輸出軸轉(zhuǎn)動，電動機(jī)40帶動動力輸出軸30轉(zhuǎn)動，動力輸出軸30輸出動力，混合動力系統(tǒng)形成串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)。也就是說，在串聯(lián)模式驅(qū)動方式下，發(fā)電機(jī)20的輸出軸與動力輸出軸30之間沒有動力傳遞，發(fā)動機(jī)10工作，發(fā)電機(jī)20以發(fā)電的方式工作，電動機(jī)40以電動方式工作，電動機(jī)40的輸出軸轉(zhuǎn)動帶動動力輸出軸30轉(zhuǎn)動，動力輸出軸30輸出動力。
[0032]可選地，發(fā)電機(jī)20的輸出軸具有與動力輸出軸30結(jié)合的第二位置，發(fā)動機(jī)10和電動機(jī)40的動力通過動力輸出軸30輸出，混合動力系統(tǒng)形成并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)。也就是說，在并聯(lián)模式驅(qū)動方式下，發(fā)電機(jī)20的輸出軸與動力輸出軸30結(jié)合，發(fā)電機(jī)20的輸出軸與動力輸出軸30以同轉(zhuǎn)速方式運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)動機(jī)10工作，發(fā)電機(jī)20不工作，電動機(jī)40以電動方式工作，發(fā)動機(jī)10的動力和電動機(jī)40的動力通過動力輸出軸30輸出。
[0033]可選地，發(fā)電機(jī)20的輸出軸具有與動力輸出軸30分尚的第一位置，電動機(jī)40的動力通過動力輸出軸30輸出，混合動力系統(tǒng)處于電動機(jī)單獨(dú)驅(qū)動的工作模式。也就是說，在純電動驅(qū)動方式下，發(fā)電機(jī)20的輸出軸與動力輸出軸30之間沒有動力傳遞，發(fā)動機(jī)10、發(fā)電機(jī)20不工作，電動機(jī)40以電動方式工作，電動機(jī)40的輸出軸轉(zhuǎn)動帶動動力輸出軸30轉(zhuǎn)動，動力輸出軸30輸出動力。
[0034]可選地，發(fā)電機(jī)20的輸出軸具有與動力輸出軸30結(jié)合的第二位置，發(fā)動機(jī)10的動力通過發(fā)電機(jī)20的輸出軸和動力輸出軸30輸出，混合動力系統(tǒng)處于發(fā)動機(jī)單獨(dú)驅(qū)動的工作模式。也就是說，在發(fā)動機(jī)單獨(dú)驅(qū)動方式下，發(fā)電機(jī)20的輸出軸與動力輸出軸30結(jié)合，發(fā)電機(jī)20的輸出軸與動力輸出軸30以同轉(zhuǎn)速方式運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)動機(jī)10工作，發(fā)電機(jī)20不工作，電動機(jī)40不工作，發(fā)動機(jī)10的動力直接通過動力輸出軸30輸出。
[0035]可選地，電動機(jī)40的輸出軸與發(fā)電機(jī)20的輸出軸平行設(shè)置。這樣使得電動機(jī)40與發(fā)動機(jī)10不同軸布置，電動機(jī)40的布置更加容易，結(jié)構(gòu)簡單，安裝簡便，降低操作人員的勞動強(qiáng)度。
[0036]可選地，發(fā)動機(jī)10與發(fā)電機(jī)20通過動力連接機(jī)構(gòu)50連接。動力連接機(jī)構(gòu)50可以方便將發(fā)動機(jī)10的輸出軸通過動力連接機(jī)構(gòu)50連接在發(fā)電機(jī)20的輸出軸上，結(jié)構(gòu)簡單，連接方便。優(yōu)選地，動力連接機(jī)構(gòu)為扭轉(zhuǎn)減震器或雙質(zhì)量風(fēng)輪。
[0037]可選地，電動機(jī)40的輸出軸與動力輸出軸30通過齒輪傳動機(jī)構(gòu)60連接。齒輪傳動機(jī)構(gòu)60的結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，成本低廉?？蛇x地，齒輪傳動機(jī)構(gòu)60包括相互嚙合的第一齒輪61和第二齒輪62，第一齒輪61設(shè)置在電動機(jī)40的輸出軸上，第二齒輪62設(shè)置在動力輸出軸30上。采用兩個齒輪的齒輪傳動機(jī)構(gòu)60結(jié)構(gòu)簡單，布置緊湊。優(yōu)選地，齒輪傳動機(jī)構(gòu)為固定速比齒輪傳動機(jī)構(gòu)或變速齒輪傳動機(jī)構(gòu)。通過調(diào)節(jié)齒輪傳動機(jī)構(gòu)的速比，可以優(yōu)化發(fā)動機(jī)直驅(qū)時整車的燃油經(jīng)濟(jì)性。
[0038]可選地，離合器70包括主動部71、從動部72和操縱機(jī)構(gòu)73，主動部71設(shè)置在發(fā)電機(jī)20的輸出軸上，從動部72設(shè)置在動力輸出軸30上，操縱機(jī)構(gòu)73驅(qū)動主動部71和從動部72結(jié)合或分離。通過驅(qū)動操縱機(jī)構(gòu)73使得主動部71與從動部72結(jié)合或分離，