本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于摩托車的混合動力系統(tǒng)，特別是一種基于行星齒輪功率分流機(jī)構(gòu)的混合動力摩托車動力系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
1、摩托車作為一種重要的交通工具，具有靈活、便捷、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，在世界范圍內(nèi)擁有龐大的用戶群體。但傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)摩托車存在燃油消耗高、排放污染嚴(yán)重、噪音大等問題。而純電動摩托車雖然零排放、噪音低，但受限于電池技術(shù)和充電基礎(chǔ)設(shè)施，存在續(xù)航里程短、充電時間長等缺點(diǎn)。
2、混合動力技術(shù)被認(rèn)為是當(dāng)前解決摩托車節(jié)能環(huán)保問題的有效途徑。現(xiàn)有的摩托車混合動力技術(shù)主要分為并聯(lián)式、串聯(lián)式和混聯(lián)式三種。并聯(lián)式混合動力結(jié)構(gòu)簡單，但無法實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)與驅(qū)動輪的完全解耦；串聯(lián)式混合動力可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)工作在最優(yōu)工況，但能量轉(zhuǎn)換效率低；混聯(lián)式結(jié)合了前兩者的優(yōu)點(diǎn)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高。
3、專利cn101450663a公開了一種混合動力摩托車，采用電機(jī)與發(fā)動機(jī)并聯(lián)的結(jié)構(gòu)，但未解決發(fā)動機(jī)與車輪的轉(zhuǎn)速耦合問題。專利cn102303591a公開了一種混合動力摩托車用行星齒輪傳動裝置，但采用的是單電機(jī)結(jié)構(gòu)，無法實(shí)現(xiàn)功率分流和多種工作模式的靈活切換。因此，需要一種專門為摩托車設(shè)計(jì)的、結(jié)構(gòu)緊湊、成本合理、效率高的混合動力系統(tǒng)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對上述問題，本發(fā)明旨在提供一種基于行星齒輪功率分流的混合動力摩托車動力系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中混合動力摩托車結(jié)構(gòu)復(fù)雜、效率不高、模式單一、成本高昂等問題。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
3、一種基于行星齒輪功率分流的混合動力摩托車動力系統(tǒng)，包括發(fā)動機(jī)、行星齒輪機(jī)構(gòu)、驅(qū)動電機(jī)、發(fā)電電機(jī)、車輪、動力電池和整車控制器；所述行星齒輪機(jī)構(gòu)為一單排單級行星齒輪系結(jié)構(gòu)，其包括位于中心的太陽輪，太陽輪外面沿周向間隔設(shè)有若干嚙合連接的行星輪，各行星輪外側(cè)與內(nèi)齒圈嚙合連接，整個內(nèi)齒圈活動安裝在車輪的輪轂內(nèi)，各行星輪通過轉(zhuǎn)軸固定在行星架上，行星架與所述車輪的輪轂側(cè)板固連為一體；
4、所述發(fā)動機(jī)的輸出軸與內(nèi)齒圈傳動連接；
5、所述驅(qū)動電機(jī)的輸出軸與太陽輪傳動連接；
6、所述行星架構(gòu)成動力輸出端；
7、所述發(fā)電電機(jī)與發(fā)動機(jī)曲軸同軸剛性連接；
8、所述動力電池，分別與所述驅(qū)動電機(jī)和發(fā)電電機(jī)電連接；
9、所述驅(qū)動電機(jī)和發(fā)電電機(jī)電連接；
10、所述整車控制器，用于協(xié)調(diào)控制發(fā)動機(jī)、驅(qū)動電機(jī)和發(fā)電電機(jī)的工作狀態(tài)。
11、進(jìn)一步的，上述行星齒輪機(jī)構(gòu)中內(nèi)齒圈齒數(shù)與太陽輪齒數(shù)的比值zr/zs的范圍為2.5~4.0。
12、進(jìn)一步的，上述行星齒輪機(jī)構(gòu)中內(nèi)齒圈齒數(shù)與太陽輪齒數(shù)的比值zr/zs的最佳值為3.0。
13、進(jìn)一步的，上述系統(tǒng)具有以下幾種工作模式，其分別為：
14、純電動模式，發(fā)電電機(jī)通過鎖止發(fā)動機(jī)曲軸并鎖止發(fā)動機(jī)的輸出軸，進(jìn)而鎖止內(nèi)齒圈，動力電池為驅(qū)動電機(jī)供電，驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動太陽輪，動力經(jīng)行星輪傳遞至行星架，最終驅(qū)動車輪；
15、并聯(lián)驅(qū)動模式，發(fā)動機(jī)啟動，發(fā)動機(jī)的輸出軸直接驅(qū)動內(nèi)齒圈，同時發(fā)動機(jī)曲軸帶動發(fā)電電機(jī)工作，發(fā)電電機(jī)產(chǎn)生的電量為動力電池補(bǔ)能或直接供給驅(qū)動電機(jī)，驅(qū)動電機(jī)同時工作驅(qū)動太陽輪，所述內(nèi)齒圈、太陽輪經(jīng)行星輪構(gòu)成雙動力在行星架匯合輸出以驅(qū)動車輪；
16、最大動力模式，動力電池同時為驅(qū)動電機(jī)和發(fā)電電機(jī)供電，發(fā)電電機(jī)構(gòu)成第三動力，其輸出動力和發(fā)動機(jī)動力一起經(jīng)輸出軸驅(qū)動內(nèi)齒圈，同時驅(qū)動電機(jī)工作驅(qū)動太陽輪，所述內(nèi)齒圈、太陽輪經(jīng)行星輪構(gòu)成三動力在行星架匯合輸出以驅(qū)動車輪。
17、功率分流模式，發(fā)動機(jī)的輸出軸驅(qū)動內(nèi)齒圈，動力經(jīng)行星輪傳遞至行星架來驅(qū)動車輪，同時發(fā)動機(jī)的曲軸驅(qū)動發(fā)電電機(jī)，發(fā)電電機(jī)產(chǎn)生的電能存入動力電池；
18、能量回收模式：發(fā)動機(jī)不工作，車輪反拖行星架，動力經(jīng)行星輪、太陽輪使驅(qū)動電機(jī)反向轉(zhuǎn)動形成發(fā)電機(jī)工作模式，并將發(fā)電存入動力電池，以回收制動能量。
19、進(jìn)一步的，上述整車控制器根據(jù)車速、動力電池電量、加速踏板位置和制動踏板位置，按照以下邏輯選擇工作模式：
20、當(dāng)動力電池電量高于閾值且需求功率低于驅(qū)動電機(jī)最大功率時，進(jìn)入純電動模式；
21、當(dāng)需求功率超過驅(qū)動電機(jī)最大功率，進(jìn)入并聯(lián)驅(qū)動模式；
22、當(dāng)摩托車進(jìn)入急加速時，進(jìn)入最大動力模式；
23、當(dāng)中高速巡航且發(fā)動機(jī)處于高效區(qū)或動力電池電量低于閾值時，進(jìn)入功率分流模式；
24、當(dāng)檢測到制動或下坡時，進(jìn)入能量回收模式。
25、進(jìn)一步的，上述電池電量的預(yù)設(shè)閾值的較佳值為總電量的30%。
26、進(jìn)一步的，上述動力電池為鋰離子電池組，額定電壓的設(shè)定范圍為48v-96v，容量設(shè)定范圍為20ah-60ah。
27、進(jìn)一步的，動力電池為鋰離子電池組，其規(guī)格優(yōu)選為72v?45ah。
28、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在：
29、1、結(jié)構(gòu)緊湊、布局合理：將行星齒輪機(jī)構(gòu)和驅(qū)動電機(jī)高度集成，充分利用摩托車有限的空間，解決了混合動力系統(tǒng)在摩托車上布置困難的問題。
30、2、傳動效率高：通過行星齒輪機(jī)構(gòu)的功率分流特性，實(shí)現(xiàn)了發(fā)動機(jī)與驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速解耦，使發(fā)動機(jī)始終工作在高效區(qū)，顯著提高了燃油經(jīng)濟(jì)性。
31、3、工作模式豐富：提供了多種工作模式，能夠適應(yīng)各種行駛工況，在保證動力性的同時最大限度地降低能耗。
32、4、成本控制良好：采用成熟的gy6發(fā)動機(jī)平臺和標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)，在保證性能的同時控制了成本。
33、5、駕駛體驗(yàn)優(yōu)越：模式切換平順無沖擊，純電動模式下安靜舒適，混合動力模式下動力充沛，能量回收模式提高了能量利用率。
34、6、可靠性高：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對簡單，采用成熟可靠的部件，維護(hù)方便，使用壽命長。
35、7、擴(kuò)展性強(qiáng)：該架構(gòu)可以方便地?cái)U(kuò)展為插電式混合動力或增程式混合動力，適應(yīng)不同市場需求。
1.一種基于行星齒輪功率分流的混合動力摩托車動力系統(tǒng)，包括發(fā)動機(jī)（1）、行星齒輪機(jī)構(gòu)（2）、驅(qū)動電機(jī)（3）、發(fā)電電機(jī)（4）、車輪（6）、動力電池（7）和整車控制器；所述行星齒輪機(jī)構(gòu)（2）為一單排單級行星齒輪系結(jié)構(gòu)，其包括位于中心的太陽輪（21），太陽輪（21）外面沿周向間隔設(shè)有若干嚙合連接的行星輪（22），各行星輪（22）外側(cè)與內(nèi)齒圈（24）嚙合連接，整個內(nèi)齒圈（24）活動安裝在車輪（6）的輪轂（61）內(nèi)，各行星輪（22）通過轉(zhuǎn)軸（221）固定在行星架（23）上，行星架（23）與所述車輪（6）的輪轂側(cè)板（611）固連為一體；
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于行星齒輪功率分流的混合動力摩托車動力系統(tǒng)，其特征在于：所述行星齒輪機(jī)構(gòu)中內(nèi)齒圈（24）齒數(shù)與太陽輪（21）齒數(shù)的比值zr/zs的范圍為2.5~4.0。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于行星齒輪功率分流的混合動力摩托車動力系統(tǒng)，其特征在于：所述行星齒輪機(jī)構(gòu)中內(nèi)齒圈（24）齒數(shù)與太陽輪（21）齒數(shù)的比值zr/zs的最佳值為3.0。
4.如權(quán)利要求1-3任一權(quán)利要求所述的一種基于行星齒輪功率分流的混合動力摩托車動力系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)具有以下幾種工作模式，其分別為：
5.如權(quán)利要求4所述的一種基于行星齒輪功率分流的混合動力摩托車動力系統(tǒng)，其特征在于：所述整車控制器根據(jù)車速、動力電池（7）電量、加速踏板位置和制動踏板位置，按照以下邏輯選擇工作模式：
6.如權(quán)利要求5所述的一種基于行星齒輪功率分流的混合動力摩托車動力系統(tǒng)，其特征在于：所述動力電池（7）電量的閾值的較佳值為總電量的30%。
7.如權(quán)利要求1-3任一權(quán)利要求所述的一種基于行星齒輪功率分流的混合動力摩托車動力系統(tǒng)，其特征在于：所述動力電池（7）為鋰離子電池組，額定電壓的設(shè)定范圍為48v-96v，容量設(shè)定范圍為20ah-60ah。