一種與飛輪電池一體化的功率分流式油電混合動力系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種與飛輪電池一體化的功率分流式油電混合動力系統(tǒng)，包括初級行星架，初級行星架和內燃發(fā)動機的輸出軸連接，次級行星架通過第一離合器與末級行星輪、末級行星架連接，末級內齒圈通過第二離合器與外界固定端連接，次級內齒圈與飛輪電池單元中的電機轉子連接，電機轉子內側為電機定子，電機轉子通過磁粉離合器與飛輪連接；初級太陽輪、次級太陽輪和末級太陽輪依次安裝在第二伺服電機的輸出軸上，行星耦合裝置中的末級行星架是動力的輸出端口，本發(fā)明具有輸入分流和復合分流兩種模式，并且將飛輪電池融入功率分流式混合動力系統(tǒng)，保證混合動力系統(tǒng)在全速比范圍內具有很高的傳動效率。
【專利說明】
一種與飛輪電池一體化的功率分流式油電混合動力系統(tǒng)
技術領域
[0001 ]本發(fā)明屬于汽車油電混動動力技術領域，具體涉及一種與飛輪電池一體化的功率分流式油電混合動力系統(tǒng)?！颈尘凹夹g】
[0002]行星耦合式功率分流無級傳動系統(tǒng)是指利用行星機構將發(fā)動機所傳遞出的功率分流為機械和電氣兩條路徑進行傳遞，并最終匯流驅動汽車的變速裝置。該系統(tǒng)實現了發(fā)動機和負載的解耦，既保證發(fā)動機工作在效率較高的區(qū)域，又充分利用機械功率流傳遞效率、可靠性高的優(yōu)點。行星耦合式功率分流混合動力系統(tǒng)可分為輸入式、輸出式和復合式三種，三種結構分別有各自不同的使用速比范圍。具體的，輸入分流式系統(tǒng)和輸出分流式系統(tǒng)分別在高速時和低速時會功率循環(huán)，效率較低;復合分流系統(tǒng)的高效速比范圍也不足以覆蓋車輛正常行駛時需要的傳動比區(qū)間。
[0003]飛輪儲能系統(tǒng)的基本原理是:充電時外界輸入電能，飛輪轉子在電動機驅動下將電能轉化為高速轉動的飛輪轉子的動能儲存起來;放電時高速旋轉的飛輪轉子帶動發(fā)電機發(fā)電，電能經過電力電子系統(tǒng)變換后提供穩(wěn)定電壓供給外部負載。
[0004]目前飛輪電池用于電動汽車領域主要用于長時間穩(wěn)定儲能的場合，這就對降低飛輪電池的摩擦損耗及風損提出了很高的要求，因此常需配備磁懸浮軸承、真空室等造價很高的部件。
【發(fā)明內容】

[0005]為了克服上述現有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種與飛輪電池一體化的功率分流式油電混合動力系統(tǒng)，具有輸入分流和復合分流兩種模式，并且將飛輪電池融入功率分流式混合動力系統(tǒng)，將其作為短時間高效的儲能單元，可保證混合動力系統(tǒng)在全速比范圍內具有很高的傳動效率。
[0006]為了實現上述目的，本發(fā)明采取的技術方案為:
[0007]—種與飛輪電池一體化的功率分流式油電混合動力系統(tǒng)，包括初級行星架6，初級行星架6和內燃發(fā)動機1的輸出軸連接，初級行星架6上對稱安裝四個初級行星輪8，初級行星輪8內、外側分別與初級太陽輪7、初級內齒圈9配合，初級內齒圈9上對稱安裝四個次級行星輪11，次級行星輪11內、外側分別與次級太陽輪10、次級內齒圈12配合，次級行星輪11安裝在次級行星架13上，次級行星架13通過第一離合器14與末級行星輪17、末級行星架18連接，末級行星輪17內、外側分別與末級太陽輪19、末級內齒圈16連接，末級內齒圈16通過第二離合器15與外界固定端連接；
[0008]次級內齒圈12與飛輪電池單元中的電機轉子4連接，電機轉子4內側為電機定子5， 電機定子5和電機轉子4構成第一伺服電機，電機轉子4通過磁粉離合器3與飛輪2連接；
[0009]初級太陽輪7、次級太陽輪10和末級太陽輪19依次安裝在第二伺服電機20的輸出軸上，行星耦合裝置中的末級行星架18是動力的輸出端口。
[0010]所述的與飛輪電池一體化的功率分流式油電混合動力系統(tǒng)具有輸入分流和復合分流兩種工作模式，在復合分流工作模式時，第一離合器14連接，第二離合器15斷開;在輸入分流工作模式時，第一離合器14斷開，第二離合器15連接;車輛正在行駛時，磁粉離合器3 斷開，第一伺服電機作為調速電機參與混合動力系統(tǒng)的運行；當車輛處于減速制動或起步場合時，磁粉離合器3連接，第一伺服電機的電機轉子4與飛輪2連接為一體作為能量儲存單元或能量釋放單元。
[0011]所述的末級行星架18作為輸出端口，根據需要選擇齒輪、鏈輪或帶輪。
[0012]本發(fā)明的有益效果:采用伺服電機與行星耦合裝置集成設計，機電一體化程度高， 結構緊湊，可通過控制第一離合器14和第二離合器15的狀態(tài)實現輸入分流和復合分流兩種模式，使得裝置共有三個機械點，混合動力系統(tǒng)在全速比范圍內具有很高的效率;將飛輪電池與功率分流式混合動力系統(tǒng)一體化設計，充分利用飛輪系統(tǒng)短時能量儲存的高效性和快速性，大大提高車輛的動力性能，并在車輛制動時回收盡可能多的能量。【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的結構示意圖?！揪唧w實施方式】
[0014]下面結合附圖對本發(fā)明做詳細描述。
[0015]如圖1所示，一種與飛輪電池一體化的功率分流式油電混合動力系統(tǒng)，包括行星耦合裝置，行星耦合裝置包含三級行星齒輪傳動機構，行星耦合裝置的初級行星架6和內燃發(fā)動機1的輸出軸連接，初級行星架6上對稱安裝四個初級行星輪8，初級行星輪8內、外側分別與初級太陽輪7、初級內齒圈9配合，初級內齒圈9上對稱安裝四個次級行星輪11，次級行星輪11內、外側分別與次級太陽輪10、次級內齒圈12配合，次級行星輪11安裝在次級行星架13 上，次級行星架13通過第一離合器14與末級行星輪17、末級行星架18連接，末級行星輪17 內、外側分別與末級太陽輪19、末級內齒圈16連接，末級內齒圈16通過第二離合器15與外界固定端連接；
[0016]次級內齒圈12與飛輪電池單元中的電機轉子4連接，電機轉子4內側為電機定子5， 電機定子5和電機轉子4構成第一伺服電機，電機轉子4通過磁粉離合器3與飛輪2連接；
[0017]初級太陽輪7、次級太陽輪10和末級太陽輪19依次安裝在第二伺服電機20的輸出軸上，行星耦合裝置中的末級行星架18是動力的輸出端口。
[0018]所述的與飛輪電池一體化的功率分流式油電混合動力系統(tǒng)具有輸入分流和復合分流兩種工作模式，在復合分流工作模式時，第一離合器14連接，第二離合器15斷開;在輸入分流工作模式時，第一離合器14斷開，第二離合器15連接;車輛正在行駛時，磁粉離合器3 斷開，第一伺服電機作為調速電機參與混合動力系統(tǒng)的運行；當車輛處于減速制動或起步場合時，磁粉離合器3連接，第一伺服電機的電機轉子4與飛輪2連接為一體作為能量儲存單元或能量釋放單元。
[0019]所述的末級行星架18作為輸出端口根據需要選擇齒輪、鏈輪或帶輪。
[0020]本發(fā)明的工作原理為:
[0021]車輛在低速運行時，系統(tǒng)工作在輸入分流工作模式時，第一離合器14斷開，第二離合器15連接，磁粉離合器3斷開，第一伺服電機作為伺服調速裝置與次級內齒圈12連接;車輛速度超過模式切換點時，第一離合器14連接，第二離合器15斷開，磁粉離合器3保持斷開狀態(tài)，系統(tǒng)切換至復合分流工作模式；當車輛需減速制動時，磁粉離合器3連接，第一伺服電機的電機轉子4與飛輪2柔性連接直至轉速相同，飛輪電池單元工作在儲能模式；當車輛由靜止起步時，飛輪電池單元工作在能量釋放模式，提供的能量一部分以機械能方式輸出加速車輛，另一部分發(fā)電以電能的形式驅動第二伺服電機20或儲存，直至系統(tǒng)不再需要飛輪儲能系統(tǒng)提供能量或飛輪電池能量釋放完，磁粉離合器3斷開，系統(tǒng)繼續(xù)以輸入分流模式運行。
【主權項】
1.一種與飛輪電池一體化的功率分流式油電混合動力系統(tǒng)，包括初級行星架(6)，其特 征在于:初級行星架(6)和內燃發(fā)動機(1)的輸出軸連接，初級行星架(6)上對稱安裝四個初 級行星輪(8)，初級行星輪(8)內、外側分別與初級太陽輪(7)、初級內齒圈(9)配合，初級內 齒圈(9)上對稱安裝四個次級行星輪(11)，次級行星輪(11)內、外側分別與次級太陽輪 (10)、次級內齒圈(12)配合，次級行星輪(11)安裝在次級行星架(13)上，次級行星架(13)通 過第一離合器(14)與末級行星輪(17)、末級行星架(18)連接，末級行星輪(17)內、外側分別 與末級太陽輪(19)、末級內齒圈(16)連接，末級內齒圈(16)通過第二離合器(15)與外界固 定端連接；次級內齒圈(12)與飛輪電池單元中的電機轉子(4)連接，電機轉子(4)內側為電機定子 (5)，電機定子(5)和電機轉子(4)構成第一伺服電機，電機轉子(4)通過磁粉離合器(3)與飛 輪(2)連接；初級太陽輪(7)、次級太陽輪(10)和末級太陽輪(19)依次安裝在第二伺服電機(20)的 輸出軸上，行星耦合裝置中的末級行星架(18)是動力的輸出端口。2.根據權利要求1所述的一種與飛輪電池一體化的功率分流式油電混合動力系統(tǒng)，其 特征在于:所述的與飛輪電池一體化的功率分流式油電混合動力系統(tǒng)具有輸入分流和復合 分流兩種工作模式，在復合分流工作模式時，第一離合器(14)連接，第二離合器(15)斷開； 在輸入分流工作模式時，第一離合器(14)斷開，第二離合器(15)連接;車輛正在行駛時，磁 粉離合器(3)斷開，第一伺服電機作為調速電機參與混合動力系統(tǒng)的運行；當車輛處于減速 制動或起步場合時，磁粉離合器(3)連接，第一伺服電機的電機轉子(4)與飛輪(2)連接為一 體作為能量儲存單元或能量釋放單元。3.根據權利要求1所述的一種與飛輪電池一體化的功率分流式油電混合動力系統(tǒng)，其 特征在于:所述的末級行星架(18)作為輸出端口，根據需要選擇齒輪、鏈輪或帶輪。
【文檔編號】B60K6/42GK105946543SQ201610421309
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月14日
【發(fā)明人】趙升噸, 楊雪松, 高家明, 楊元元, 楊紅偉
【申請人】西安交通大學