动力耦合装置、动力系统及其控制方法转让专利
申请号 : CN202011112419.8
文献号 : CN112172506B
文献日 : 2022-07-08
发明人 : 谷孝娟 , 李丽
申请人 : 北京未来智酷汽车科技有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种动力耦合装置,其特征在于,所述动力耦合装置应用于混合动力车,包括第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮、沿所述第一齿轮的旋转轴延伸的第一输入轴、沿所述第二齿轮的旋转轴延伸的第二输入轴、沿所述第三齿轮的旋转轴延伸的输出轴、以及第一离合器,其中,所述第一齿轮和所述第二齿轮分别与所述第三齿轮啮合;
所述第一输入轴的一端连接所述第一齿轮,所述第一输入轴的另一端用于连接第一动力装置,所述第一动力装置包括第一电机,具体为所述第一电机与所述第一输入轴连接;
所述第二输入轴的一端通过所述第一离合器连接所述第二齿轮,所述第二输入轴的另一端用于连接第二动力装置,所述第二动力装置包括发动机、飞轮和扭矩减震器,具体为所述发动机通过所述飞轮和所述扭矩减震器与所述第二输入轴连接;
所述输出轴的一端连接所述第三齿轮,所述输出轴的另一端用于连接负载;
还包括第四齿轮、沿所述第四齿轮的旋转轴延伸的第三输入轴、以及第二离合器,其中,
所述第四齿轮与所述第三齿轮啮合;
所述第三输入轴的一端通过所述第二离合器连接所述第四齿轮,所述第三输入轴的另一端用于连接第三动力装置,所述第三动力装置包括第二电机,具体为所述第二电机与所述第三输入轴连接;
当第二齿轮的转速小于发动机的怠速转速或预设的启动转速且电池电量大于第一门限值时或者当扭矩需求不大于预设扭矩门限值时,所述第一离合器被配置为断开,所述第一电机被配置为输出全部所需扭矩值;
当第二齿轮的轮转速大于发动机的高效工作区或大于发动机最高转速时,所述第一离合器被配置为断开,所述第一电机被配置为输出全部所需扭矩值;
当第二齿轮的转速小于发动机的怠速转速或预设的启动转速且电池电量不大于第一门限值时或者当扭矩需求大于预设扭矩门限值时,所述发动机被配置为启动;
当第四齿轮的转速介于第二电机的高效区间或小于最低转速阈值时,所述第二电机处于调速模式,转速目标为第四齿轮转速,当第二电机的转速和第四齿轮的转速之差小于预设的转速差阈值时,所述第二离合器被配置为闭合,所述第二电机被配置为进入扭矩状态,根据扭矩指令输出扭矩;
当第二齿轮的转速小于第一转速阈值时,所述第一电机和所述第二电机被配置为同时输出扭矩,80%的扭矩分配给第二电机;
当第四齿轮的转速大于预设转速阈值时,所述第二电机被配置为零扭矩输出,所述第二离合器被配置为断开,所述发动机被配置为根据当前转速和发动机万有特性曲线,确定发动机扭矩值介于最高效区,第一电机的扭矩值等于需求扭矩值和发动机扭矩值之差。
2.根据权利要求1所述的动力耦合装置,其特征在于,所述第三齿轮的齿数与所述第四齿轮的齿数之比介于1‑7之间。
3.根据权利要求1所述的动力耦合装置,其特征在于,还包括与所述输出轴刚性连接的输出法兰,所述输出轴的输出端通过所述输出法兰与所述负载连接。
4.根据权利要求1所述的动力耦合装置,其特征在于,所述第三齿轮的齿数与所述第一齿轮的齿数之比介于1‑5之间,所述第三齿轮的齿数与所述第二齿轮的齿数之比介于1‑5之间,所述第一齿轮的齿数与所述第二齿轮的齿数之比介于0.5‑1之间。
5.根据权利要求1所述的动力耦合装置,其特征在于,还包括耦合器箱体,所述第一齿轮、所述第二齿轮、所述第三齿轮和所述第四齿轮位于所述耦合器箱体内部,所述第一齿轮通过所述第一输入轴、所述第二齿轮通过所述第二输入轴、所述第三齿轮通过所述输出轴以及所述第四齿轮通过所述第三输入轴分别配合套置于各轴上的各对应轴承而与所述耦合器箱体连接;
所述第一输入轴用于连接所述第一动力装置的一端、所述第二输入轴用于连接所述第二动力装置的一端、所述输出轴用于连接所述负载的一端、以及所述第三输入轴用于连接所述第三动力装置的一端露在所述耦合器箱体外部。
6.一种动力系统,其特征在于,所述动力系统应用于混合动力车,包括如权利要求1‑5中任一项所述的动力耦合装置、所述第一动力装置、所述第二动力装置和所述第三动力装置。
7.一种用于权利要求6所述的动力系统的控制方法,其特征在于,所述动力系统的控制方法应用于混合动力车,包括:当第二齿轮的转速小于发动机的怠速转速或预设的启动转速且电池电量大于第一门限值时或者当扭矩需求不大于预设扭矩门限值时,第一离合器断开,第一电机输出全部所需扭矩值;
当第二齿的轮转速大于发动机的高效工作区或大于发动机最高转速时,第一离合器断开,第一电机输出全部所需扭矩值;
当第二齿轮的转速小于发动机的怠速转速或预设的启动转速且电池电量不大于第一门限值时或者当扭矩需求大于预设扭矩门限值时,发动机启动;
当第四齿轮的转速介于第二电机的高效区间或小于最低转速阈值时,第二电机处于调速模式,转速目标为第四齿轮转速,第二电机调速,当第二电机的转速和第四齿轮的转速之差小于预设的转速差阈值时,第二离合器闭合,第二电机进入扭矩状态,根据扭矩指令输出扭矩;
当第二齿轮的转速小于第一转速阈值时,第一电机和第二电机同时输出扭矩,80%的扭矩分配给第二电机;
当第四齿轮的转速大于预设转速阈值时,第二电机零扭矩输出,第二离合器断开,发动机根据当前转速和发动机万有特性曲线,确定发动机扭矩值介于最高效区,第一电机的扭矩值等于需求扭矩值和发动机扭矩值之差。
说明书 :
动力耦合装置、动力系统及其控制方法
技术领域
背景技术
混合动力车能够实现一次性投入低,经济性好,无续航里程的忧虑,市场前景好。
发明内容
所述第二齿轮的旋转轴延伸的第二输入轴、沿所述第三齿轮的旋转轴延伸的输出轴、以及
第一离合器,其中,所述第一齿轮和所述第二齿轮分别与所述第三齿轮啮合;所述第一输入
轴的一端连接所述第一齿轮,所述第一输入轴的另一端用于连接第一动力装置;所述第二
输入轴的一端通过所述第一离合器连接所述第二齿轮,所述第二输入轴的另一端用于连接
第二动力装置;所述输出轴的一端连接所述第三齿轮,所述输出轴的另一端用于连接负载。
的一端通过所述第二离合器连接所述第四齿轮,所述第三输入轴的另一端用于连接第三动
力装置。
一齿轮的齿数与所述第二齿轮的齿数之比介于0.5‑1之间。
述输出轴配合分别套置于所述各轴上的各对应轴承而与所述耦合器箱体连接;所述第一输
入轴用于连接所述第一动力装置的一端、所述第二输入轴用于连接所述第二动力装置的一
端、以及所述输出轴用于连接所述负载的一端露在所述耦合器箱体外部。
括第一电机,所述第一电机与所述第一输入轴连接;所述第二动力装置包括发动机、飞轮和
扭矩减震器,所述发动机通过所述飞轮和所述扭矩减震器与所述第二输入轴连接。
装置,其中,所述第三动力装置包括第二电机,所述第二电机与所述第三输入轴连接。
量大于第一门限值时或者当扭矩需求不大于预设扭矩门限值时,第一离合器断开,第一电
机输出全部所需扭矩值;当第二齿的轮转速大于发动机的高效工作区或大于发动机最高转
速时,第一离合器断开,第一电机输出全部所需扭矩值;当第二齿轮的转速小于发动机的怠
速转速或预设的启动转速且电池电量不大于第一门限值时或者当扭矩需求大于预设扭矩
门限值时,发动机启动。
转速介于第二电机的高效区间或小于最低转速阈值时,第二电机处于调速模式,转速目标
为第四齿轮转速,第二电机调速,当第二电机的转速和第四齿轮的转速之差小于预设的转
速差阈值时,第二离合器闭合,第二电机进入扭矩状态,根据扭矩指令输出扭矩;当第二齿
轮的转速小于第一转速阈值时,第一电机和第二电机同时输出扭矩,80%的扭矩分配给第
二电机;当第四齿轮的转速大于预设转速阈值时,第二电机零扭矩输出,第二离合器断开,
发动机根据当前转速和发动机万有特性曲线,确定发动机扭矩值介于最高效区,第一电机
的扭矩值等于需求扭矩值和发动机扭矩值之差。
劳动强度和降低了换挡技能要求,系统可靠,简单,成本低。另外,灵活的速比配置和合理的
扭矩分配方案使系统工作在高效区,使用成本低。
附图说明
具体实施方式
轴延伸的第一输入轴140、沿第二齿轮120的旋转轴延伸的第二输入轴150、沿第三齿轮130
的旋转轴延伸的输出轴160、以及第一离合器170。第一齿轮110和第二齿轮120分别与第三
齿轮130啮合。第一输入轴140的一端连接第一齿轮110,第一输入轴140的另一端用于连接
第一动力装置。第二输入轴150的一端通过第一离合器170连接第二齿轮120,第二输入轴
150的另一端用于连接第二动力装置。输出轴160的一端连接第三齿轮130,输出轴160的另
一端用于连接负载。齿轮可以使用斜齿轮,也可以选用直齿轮。第一齿轮110、第二齿轮120
和第三齿轮130的旋转轴平行但不重合。
比和电机的最高转速相关,同时需要兼顾最大爬坡度对动力的需求,例如第三齿轮130的齿
数Z3与第一齿轮110的齿数Z1之比为4。第三齿轮130的齿数Z3与第二齿轮120的齿数Z2之比
可以介于1‑5之间,优选为介于4‑5之间。第三齿轮130的齿数Z3与第二齿轮120的齿数Z2之
比与车辆的最高车速、主减速比和电机的最高转速相关,同时需要兼顾最大爬坡度对动力
的需求,例如第三齿轮130的齿数Z3与第二齿轮120的齿数Z2之比为5。第一齿轮110的齿数
Z1与第二齿轮的齿数Z2之比可以介于0.5‑1之间。
齿轮110、第二齿轮120和第三齿轮130位于耦合器箱体100内部,分别通过第一输入轴140、
第二输入轴150和输出轴160配合分别套置于各个轴上的相应各个轴承而与耦合器箱体100
连接。第一输入轴140用于连接第一动力装置的一端、第二输入轴150用于连接第二动力装
置的一端、以及输出轴160用于连接负载的一端露在耦合器箱体100外部。作为一种可选实
施方式,第一输入轴140和第二输入轴150在耦合器箱体100的同一侧,而输出轴160在耦合
器箱体100的另一侧。作为另一种可选实施方式,可以根据需要将第一输入轴140、第二输入
轴150和输出轴160都布置在耦合器箱体100同一侧,也可以根据需要布置成第一输入轴140
和输出轴160在耦合器箱体100同一侧而第二输入轴150在另一侧或者布置成第二输入轴
150和输出轴160在耦合器箱体100同一侧而第一输入轴140在另一侧。
与第一输入轴140连接,第一电机的壳体相对于耦合器箱体100固定。第二动力装置可以包
括发动机、飞轮和扭矩减震器,发动机的输出轴通过飞轮和扭矩减震器与第二输入轴150连
接,发动机的缸体和动力耦合装置的耦合器箱体100相对固定。动力耦合装置的输出轴160
可以通过输出法兰180与负载连接。电机和发动机可以共同工作,解决续航里程忧虑。
者当扭矩需求不大于预设扭矩门限值时,第一离合器170断开,第一电机输出全部所需扭矩
值;当第二齿轮120的转速大于发动机的高效工作区或大于发动机最高转速时,第一离合器
170断开,第一电机输出全部所需扭矩值;当第二齿轮120的转速小于发动机的怠速转速或
预设的启动转速且电池电量不大于第一门限值时或者当扭矩需求大于预设扭矩门限值时,
第一离合器170闭合,发动机启动。
域扭矩低、油耗大的缺点,同时,避开了发动机高转速时噪声大的缺点,发挥第一电机的速
度范围大的优势;当发动机符合启动条件或需求扭矩大于一定值时,启动发动机,发动机和
第一电机同时工作。
增加了第四齿轮340、沿第四齿轮的旋转轴延伸的第三输入轴350、以及第二离合器360。第
四齿轮340与第三齿轮130啮合。第三输入轴350的一端通过第二离合器360连接第四齿轮
340,第三输入轴350的另一端用于连接第三动力装置。
齿轮110、第二齿轮120、第三齿轮130和第四齿轮340位于耦合器箱体200内部,分别通过第
一输入轴140、第二输入轴150、输出轴160和第三输入轴350配合套置于各个轴上的各个轴
承而与耦合器箱体200连接。第一输入轴140用于连接第一动力装置的一端、第二输入轴150
用于连接第二动力装置的一端、输出轴160用于连接负载的一端、以及第三输入轴350用于
连接第三动力系统的一端露在耦合器箱体200外部。作为一种可选实施方式,第一输入轴
140、第二输入轴150和第三输入轴350在耦合器箱体200的同一侧,而输出轴160在耦合器箱
体200的另一侧。
的结构和连接关系与实施例2的动力系统类似,第三动力装置可以包括第二电机,第二电机
与第三输入轴350连接。该实施例的动力系统增加了第三动力源,系统的可靠性提高,合理
的速比能够优化低速动力性。
者当扭矩需求不大于预设扭矩门限值时,第一离合器170断开,第一电机输出全部所需扭矩
值;当第二齿轮120的转速大于发动机的高效工作区或大于发动机最高转速时,第一离合器
170断开,第一电机输出全部所需扭矩值;当第二齿轮120的转速小于发动机的怠速转速或
预设的启动转速且电池电量不大于第一门限值时或者当扭矩需求大于预设扭矩门限值时,
第一离合器170闭合,发动机启动。当第四齿轮340的转速介于第二电机的高效区间或小于
最低转速阈值时,第二电机处于调速模式,转速目标为第四齿轮转速,第二电机调速,当第
二电机的转速和第四齿轮的转速之差小于预设的转速差阈值时,第二离合器360闭合,第二
电机进入扭矩状态,根据扭矩指令输出扭矩;当第二齿轮120的转速低于第一转速阈值时,
第一电机和第二电机同时输出扭矩,80%的扭矩分配给第二电机;当第四齿轮340的转速大
于预设转速阈值时,第二电机零扭矩输出,第二离合器360断开,发动机根据当前转速和发
动机万有特性曲线,确定发动机扭矩值T1介于最高效区,第一电机的扭矩值T2等于需求扭
矩值T3和发动机扭矩值T1之差。
效区范围或转速范围时,第二电机脱离工作。该实施例的动力系统的控制方法能够满足恶
劣路况的起步和爬坡需求,同时提高车辆的中间速度段的加速性能。
况需求。同时降低了驾驶员频繁换挡的劳动强度。
部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员
而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示
意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特
点可以在至少一个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领
域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征
进行结合和组合。
隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三
个等,除非另有明确具体的限定。