[发明专利]一种采用双转子电机的混合动力系统及其实现方法

说明书

技术领域

本申请涉及一种混合动力汽车的动力系统。

背景技术

混合动力汽车是指使用两种以上能量来源的车辆。最常见的油电混合动力汽车（Hybrid electric vehicle，简称HEV）具有发动机和电动机，发动机消耗燃油，电动机消耗动力电池的电能。

HEV主要有串联式（Series Hybrid）、并联式（Parallel Hybrid）和混联式（Combined Hybrid或Series-Parallel Hybrid或Parallel-Series Hybrid）三种混合动力系统。

串联式混合动力系统仅以电动机作为驱动装置，发动机仅作为发电机为动力电池充电及为电动机供电。由于发动机不直接参与车辆驱动，同时受到电动机功率大小的限制，整车动力性能普遍较差。

并联式混合动力系统采用发动机和/或电动机共同驱动车辆。与串联式混合动力系统相比，整车动力性能有所提高，但发动机不能始终工作在最佳工作区域，燃油经济性较差。

混联式混合动力系统采用发动机和/或电动机共同驱动车辆，另增一台集成式起动/发电机（integrated starter/generator，简称ISG）。该ISG既作为发动机的起动电机，又作为发动机运转后的发电机。混联式混合动力系统兼具串联式和并联式的功能及特性，但结构较为复杂，体积较大，且成本较高。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种混联式混合动力系统，采用双转子电机实现混联式混合动力系统的各种功能。为此，本申请还要提供所述混联式混合动力系统的实现方法。

为解决上述技术问题，本申请采用双转子电机的混合动力系统包括：

——双转子电机，其中具有一个内转子电机和一个外转子电机；内转子电机轴受到同步器的控制而与一挡齿轮组接合、或与二挡齿轮组接合、或与一挡齿轮组和二挡齿轮组均不接合；外转子电机输出轴连接减速齿轮组；一挡齿轮组、二挡齿轮组和减速齿轮组均连接动力输出轴；

——双电机控制器，分别连接着内转子电机的定子和外转子电机的定子，对内转子电机和外转子电机进行相互独立的控制；双电机控制器还连接着动力电池；

——发动机，其输出轴直接连接或通过离合器间接连接着内转子电机轴。

本申请采用双转子电机的混合动力系统的实现方法提供了如下11种工作模式：

纯电动行驶模式下，双电机控制器驱动外转子电机运转，外转子电机再通过减速齿轮组驱动车辆行驶；

制动能量回收模式下，外转子电机通过减速齿轮组将制动时的动能转化为电能，再通过双电机控制器给动力电池充电；

发动机单独驱动模式下，发动机的动力通过内转子电机轴、一挡齿轮组或二挡齿轮组传递给动力输出轴，驱动车辆以相应挡位行驶；

发动机和外转子电机共同驱动模式下，发动机的动力通过内转子电机轴、一挡齿轮组或二挡齿轮组传递给动力输出轴；双电机控制器驱动外转子电机运转，外转子电机的动力再通过减速齿轮组传递给动力输出轴；来自于发动机和外转子电机的动力共同驱动车辆行驶；

发动机和内转子电机和外转子电机共同驱动模式下，发动机的动力通过内转子电机轴、一挡齿轮组或二挡齿轮组传递给动力输出轴；双电机控制器驱动外转子电机和内转子电机运转，外转子电机的动力再通过减速齿轮组传递给动力输出轴，内转子电机的动力也通过内转子电机轴、一挡齿轮组传递给动力输出轴；来自于发动机和外转子电机和内转子电机的动力共同驱动车辆行驶；

增程驱动模式下，发动机驱动内转子电机运转，内转子电机作为发电机将能量转换为电能，再通过双电机控制器为动力电池充电以及为外转子电机提供能量；所提供给外转子电机的能量通过双电机控制器驱动外转子电机运转，外转子电机再通过减速齿轮组驱动车辆行驶；

驻车充电模式下，发动机驱动内转子电机运转，内转子电机作为发电机将能量转换为电能，再通过双电机控制器为动力电池充电；

发动机起动模式下，双电机控制器驱动内转子电机运转，内转子电机带动发动机起动。

本申请采用双转子电机的混合动力系统及其实现方法具有结构紧凑、系统高度集成、整车工作效率高、燃油经济性好的特点。

附图说明

图1是本申请采用的双转子电机的结构示意图；

图2是本申请采用双转子电机的混合动力系统的第一实施例的结构示意图；

图3～图13是本申请采用双转子电机的混合动力系统的第一实施例的各种工作模式的能量传递路径示意图；