CN201371736Y - 一种基于机电耦合结构的混联plug-in混合动力系统 - Google Patents

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蒋元广
何泽民
孙文凯
郭永斌
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Abstract

本实用新型涉及一种混合动力汽车的驱动系统，尤其是一种基于机电耦合结构的混联PLUG－IN混合动力系统，包括发动机、电机、机电耦合机构、触摸屏系统、整车控制系统、动力电池组、变速齿轮组和驱动桥，所述发动机的曲轴与机电耦合机构的输入轴连接，所述电机的输出端与机电耦合机构的另一输入轴连接，其特征在于：所述机电耦合机构的输出端与变速齿轮组的输入端连接，所述变速齿轮组的输出端与驱动桥连接，所述整车控制系统通过CAN总线与发动机控制系统、电机控制器和机电耦合机构控制器电连接，所述动力电池组的输出端与电机电连接。本实用新型的有益效果是结构简单，体积小，成本低，适用于中小型汽车。

Description

一种基于机电耦合结构的混联PLUG-IN混合动力系统
技术领域
本实用新型涉及一种混合动力汽车的驱动系统，尤其是一种基于机电耦合结构的混联PLUG-IN混合动力系统。
背景技术
近年来，全球性的石油危机和环境污染使汽车的环保和节能性能能受到广泛重视。尽管目前技术在一定程度上能够改善内燃机的经济性和废气排放，但是单纯使用内燃机技术发展汽车工业将会给我国的能源和环境造成巨大的压力。实现整车的快速启停、纯电动行驶以及发动机的快速起停控制、再生制动能量回收成为降低整车油耗的主要措施，因此高效、节能、环保的混合动力汽车就成为汽车工业的发展趋势。目前，混合动力汽车的研究主要集中在大型客车和轿车上，中小型汽车的研究还较少。据申请人资料统计，混合动力汽车通常使用汽油机，油电混合动力系统主要集中在发动机与电机通过简单定速比齿轮实现动力耦合，这种结构不能保证混合动力系统动力耦合传递的平顺性。具有代表性的丰田混合动力系统中通过行星轮系实现发动机与电机动力的耦合，虽然能够保证整车动力性和动力传递的平顺性，但是该系统结构复杂，控制困难，体积大，制造成本高。另外，该混合动力系统只能利用内燃机剩余的能量通过发电机向动力电池充电。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决现有技术的上述缺点而提供一种结构简单、控制方便的基于机电耦合结构的混联PLUG-IN混合动力系统。
本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：
一种基于机电耦合结构的混联PLUG-IN混合动力系统，包括发动机、电机、机电耦合机构、触摸屏系统、整车控制系统、动力电池组、变速齿轮组和驱动桥，所述发动机的曲轴与机电耦合机构的输入轴连接，所述电机的输出端与机电耦合机构的另一输入轴连接，其特征在于：所述机电耦合机构的输出端与变速齿轮组的输入端连接，所述变速齿轮组的输出端与驱动桥连接，所述整车控制系统通过CAN总线与发动机控制系统、电机控制器和机电耦合机构控制器电连接，所述动力电池组的输出端与电机电连接。
本实用新型的有益效果是具有两个动力输出源，通过离合器和锁止制动器能够控制两种动力输出源的耦合，从而满足多种路况的行驶要求，采用智能化控制体系，便于管理，另外，本实用新型结构简单，体积小，成本低，适用于中小型汽车。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
图1为本实用新型的功能图。
图2为本实用新型一个实施例的结构框图。
图3为另一个实施例的结构框图。
具体实施方式
实施例一
本实施例为一种基于机电耦合结构的混联PLUG-IN混合动力系统，结构如图1所示，包括发动机5、电机15、机电耦合机构12、触摸屏系统3、整车控制系统2、动力电池组18、变速齿轮组11和驱动桥13，动力电池组18的输出端与电机15电连接。其中机电耦合机构12包括离合器7、中间轮10、行星齿轮组8和锁止制动器9，锁止制动器9与行星齿轮组8连接。行星齿轮组8包括行星轮，安装行星轮的行星轮架，与行星轮相啮合的太阳轮、齿圈，太阳轮与行星轮架之间固定连接锁止制动器9。发动机5的曲轴与离合器7的输入端固定连接，离合器7的输出端与太阳轮的输入端连接，电机15的输出端与中间轮10的输入端连接，中间轮10的输出端与齿圈的输入端连接。发动机5输出的动力通过离合器7以摩擦力的形式传给机电耦合机构12，电机15输出的动力通过中间轮10传给机电耦合机构12，机电耦合机构12的行星齿轮组8将两种动力耦合，耦合后的动力经行星轮架传给变速齿轮组11，变速齿轮组11将动力变速变扭后传给驱动桥13。整车控制系统2通过控制器局域网即CAN总线1分别与发动机控制系统4、电机控制器14和机电耦合机构控制器6电连接，发动机控制系统4的输出端与发动机电连接，电击控制器14的输出端与电机电连接，机电耦合机构控制器的输出端与机电耦合机构电连接，整车控制系统2通过CAN总线1接收当前状态信号并向发动机控制系统4、电机控制器14和机电耦合机构控制器6传送控制指令，发动机控制系统4和电机控制器14对接收到的指令进行分析后分别控制发动机5和电机15的动力输出，机电耦合机构12收到指令后控制离合器7与锁止制动器9的离合以实现发动机动力与电机动力的耦合，同时控制实现变速齿轮组11的速比。
另外，整车控制系统2通过CAN总线1与电池管理系统19、触摸屏系统3和逆变器系统17电连接。逆变器系统17的输出端与动力电池组18电连接，动力电池组18的输入端连接外接电源，在停机状态下，若动力电池组18电量不足，电池管理系统19先向整车控制系统2传送信号，经分析后整车控制系统2向逆变器系统17发出指令，然后通过Plug-In系统利用家用普通电源为动力电池组18充电。
当汽车起步或小负荷并且动力电池组18电量充足时，采用电机15单独驱动模式，实现零排放，整车控制系统2向电机控制器14发送电机15当前目标功率，并向机电耦合机构控制器6发送机电耦合机构12工作状态指令，使得离合器7分离，锁止制动器9结合。离合器7分离，发动机5动力输出断开；锁止制动器9结合，行星轮、行星轮架、太阳轮、齿圈结合为一整体，动力电池组18发出的电能经转换器、电机15转为机械能，再经行星齿轮组8传至变速齿轮组11，机电耦合机构控制器6控制变速齿轮组11相应齿轮的结合以实现预期速比，机械能经变速齿轮组11变速变扭后传给驱动桥13。
当汽车正常行驶时，采用发动机单独驱动模式，整车控制系统2向发动机控制系统4发送发动机5当前目标功率，并向机电耦合机构控制器6发送机电耦合机构12工作状态指令，使得离合器7结合，锁止制动器9结合，发动机5输出的动力经离合器7、太阳轮、行星轮架传递给变速齿轮组11，最后传给驱动桥13。汽车正常行驶过程中，当功率需求较低并且动力电池组18电量不足时，采用行车发电模式，发动机5的一部分动力经行星齿轮组8传给驱动桥13，另一部分动力经太阳轮传递给齿圈，再经中间轮10传给电机15，实现电机15发电并给动力电池组18充电。
当汽车大负荷时，采用发动机和电机混合驱动模式，整车控制系统2根据功率需求分配目标动力指令给发动机控制系统4和电机控制器14，控制发动机5和电机15输出的目标功率。离合器7结合，锁止制动器9断开，经太阳轮输入的发动机5动力和经齿圈输入的电机15动力先在行星轮处耦合，再经行星轮架输出，耦合动力由变速齿轮组11变速变扭后传给驱动桥13。
汽车减速或制动时，采用再生制动模式，离合器7分离，锁止制动器9结合，汽车的惯性力带动电机15发电，并为动力电池组18充电。
实施例二
本实施例的基于机电耦合结构的混联PLUG-IN混合动力系统与实施例一不同的是，发动机5输出端与ISG电机20的输入端连接，ISG电机20的输出端与离合器7的输入端连接，ISG电机20与ISG电机控制器21的输出端电连接，ISG电机控制器21通过CAN总线与整车控制系统2电连接，以实现发动机5的快速启动，并且可在功率需求不大时，使本实施例的混合动力系统按串联形式运行，极大地提高了发动机5的运行效率，从而提高混合动力系统的整体运行效率。
除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于机电耦合结构的混联PLUG-IN混合动力系统，包括发动机、电机、机电耦合机构、触摸屏系统、整车控制系统、动力电池组、变速齿轮组和驱动桥，所述发动机的曲轴与机电耦合机构的输入轴连接，所述电机的输出端与机电耦合机构的另一输入轴连接，其特征在于：所述机电耦合机构的输出端与变速齿轮组的输入端连接，所述变速齿轮组的输出端与驱动桥连接，所述整车控制系统通过CAN总线与发动机控制系统、电机控制器和机电耦合机构控制器电连接，所述动力电池组的输出端与电机电连接。
2.根据权利要求1所述一种基于机电耦合结构的混联PLUG-IN混合动力系统，其特征在于：所述发动机控制系统的输出端与发动机电连接；所述电机控制器的输出端与电机电连接；所述机电耦合机构控制器的输出端与机电耦合机构电连接。
3.根据权利要求1所述一种基于机电耦合结构的混联PLUG-IN混合动力系统，其特征在于：所述机电耦合机构包括离合器、中间轮、行星齿轮组和锁止制动器，所述离合器的输入端连接发动机，所述中间轮的输入端连接电机。
4.根据权利要求3所述一种基于机电耦合结构的混联PLUG-IN混合动力系统，其特征在于：所述行星齿轮组包括行星轮、安装行星轮的行星轮架、与行星轮相啮合的太阳轮和齿圈，所述太阳轮与离合器连接，所述齿圈与中间轮连接，所述太阳轮与行星轮架之间固定连接锁止制动器，所述行星轮架的输出端连接变速齿轮组。
5.根据权利要求1所述一种基于机电耦合结构的混联PLUG-IN混合动力系统，其特征在于：所述整车控制系统通过CAN总线与电池管理系统、触摸屏系统和逆变器系统电连接。
6.根据权利要求1或5所述一种基于机电耦合结构的混联PLUG-IN混合动力系统，其特征在于：所述动力电池组的输入端与外接电源连接，所述逆变器系统的输出端与动力电池组电连接。
7.根据权利要求1所述一种基于机电耦合结构的混联PLUG-IN混合动力系统，其特征在于：所述发动机的输出端与ISG电机的输入端连接，所述ISG电机的输出端与离合器的输入端连接，所述ISG电机与ISG电机控制器的输出端电连接，所述ISG电机控制器通过CAN总线与整车控制系统电连接。
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