一种发动机-飞轮动力耦合系统的驱动方法

1.本发明属于新能源汽车工程领域中的混合动力技术，涉及一种发动机-飞轮动力耦合系统的驱动方法。


背景技术：

2.随着汽车产业的飞速发展，混合动力车辆具备节能、低排放等优点，并成为汽车研究开发的一个重点。现有的混合动力汽车，大多采用油电混合的形式，存在着成本高、动力不足、高速及匀速行驶时燃油效率不高等诸多问题。飞轮储能系统结合先进变速箱控制技术，充分发挥飞轮的高比功率的优点，不仅能够有效地解决现有新能源汽车中的因电驱动系统功率限制而造成的动力与节能效果不足的问题，而且飞轮的机械式动力传动系统还可以大大提高车辆的再生制动效率及加速性能。
3.尽管飞轮储能具有成本低、寿命长、可靠性高等优点，但由于常规飞轮混合动力系统通常使用两个变速箱，一个连接于发动机，另一个联接于飞轮，导致系统总体成本较高、包装复杂等问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提出一种发动机-飞轮动力耦合系统的驱动方法，能够实现在大速度范围内都能提供完全的混合动力功能，从而实现较高的燃油经济性和加速性能。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
6.一种发动机-飞轮动力耦合系统的驱动方法，所述发动机-飞轮动力耦合系统包括：发动机、功率分流系统、无级变速系统和飞轮储能系统，
7.所述功率分流系统包括三组行星齿轮机构，分别是第一行星齿轮机构、第二行星齿轮机构和第三行星齿轮机构，其中，所述第一行星齿轮机构与第二行星齿轮机构共用第一齿圈，第一太阳轮、第二太阳轮与第三太阳轮同轴连接；
8.第一行星架与发动机固定连接，第二行星架与增速齿轮啮合传动，第三行星架为动力耦合系统的动力输出端，与主减速器固定连接，将动力传递至车轮；
9.飞轮储能系统与增速齿轮固定连接；
10.无级变速系统输入齿轮与第一齿圈啮合传动，无级变速系统输出齿轮与第二齿圈啮合传动；
11.所述驱动方法包括以下工作模式之一：
12.发动机驱动，飞轮储能模式：
13.当无级变速系统的传动比τ满足时，第三行星架节点c3位于第一行星架节点c1与第一齿圈节点r1之间，第三行星架的转速由第一行星架的转速与第二行星架的转速共同确定，主减速器的功率由发动机的功率与飞轮储能系统的功率共同确定，发动机输出的功率经三组行星齿轮机构耦合后分配至飞轮储能系统和主减速器；
14.飞轮中立，发动机驱动模式：当无级变速系统的传动比τ满足时，第三行星架节点c3与第一行星架节点c1重合，第三行星架的转速由第一行星架的转速确定，与第二行星架的转速无关，主减速器的功率完全由发动机的功率确定，与飞轮储能系统的功率无关；
15.发动机关闭，飞轮独立驱动模式：当无级变速系统的传动比τ满足时，第三行星架节点c3位于第一行星架节点c1与第二行星架节点c2之间，第三行星架的转速由第一行星架的转速与第二行星架的转速共同确定，为提高发动机的燃油经济性，发动机关闭，主减速器的功率由飞轮储能系统的功率单独确定；
16.飞轮关闭，发动机独立驱动模式：当无级变速系统的传动比τ满足时，第三行星架节点c3位于第一行星架节点c1与第二行星架节点c2之间，第三行星架14的转速由第一行星架2的转速与第二行星架7的转速共同确定，飞轮储能系统关闭，主减速器的功率由发动机的功率单独确定；
17.飞轮辅助驱动模式：当无级变速系统的传动比τ满足时，第三行星架节点c3位于第一行星架节点c1与第二行星架节点c2之间，第三行星架的转速由第一行星架的转速与第二行星架的转速共同确定，主减速器的功率由发动机的功率与飞轮储能系统的功率共同确定；发动机输出的功率与飞轮储能系统输出的功率经三组行星齿轮机构进行耦合后传递至主减速器，驱动车辆行驶；
18.发动机中立，飞轮驱动模式：当无级变速系统的传动比τ满足时，第三行星架节点c3与第二行星架节点c2重合，第三行星架的转速由第二行星架的转速确定，与第一行星架的转速无关，即系统动力输出端的功率完全由飞轮储能系统的功率确定，与发动机的功率无关；
19.k1为第一行星齿轮机构中第一齿圈与第一太阳轮的齿数比，k2为第二行星齿轮机构中第一齿圈与第二太阳轮的齿数比，k3为第三行星齿轮机构中第二齿圈与第三太阳轮的齿数比。
20.所述第一行星齿轮机构包括：第一行星架、第一行星轮、第一齿圈和第一太阳轮；
21.所述第二行星齿轮机构包括第二行星架、第二行星轮、第一齿圈和第二太阳轮；
22.所述第三行星齿轮机构包括第三行星架、第三行星轮、第二齿圈和第三太阳轮。
23.所述无级变速系统包括：
24.主动带轮、传动带以及从动带轮，其中，主动带轮与无级变速系统输入齿轮同轴安装，从动带轮与无级变速系统输出齿轮同轴安装，传动带连接在所述主动带轮与从动带轮之间。
25.所述发动机驱动，飞轮储能模式：
26.发动机输出的一部分功率依次经第一行星架、第一行星轮、第一太阳轮，第二太阳轮、第二行星轮、第二行星架、增速齿轮传递至飞轮储能系统，飞轮储能系统处于储存能量状态；发动机输出的另一部分功率依次经第一行星架、第一行星轮、第一齿圈、无级变速系统输入齿轮、无级变速系统输出齿轮、第二齿圈、第三行星轮、第三行星架、主减速器传递至车轮，驱动车辆行驶。
27.所述飞轮中立，发动机驱动模式：
28.发动机输出的功率依次经第一行星架、第一行星轮、第一齿圈、无级变速系统输入齿轮、无级变速系统输出齿轮、第二齿圈、第三行星轮、第三行星架、主减速器传递至车轮，驱动车辆行驶。
29.所述发动机关闭，飞轮独立驱动模式：
30.飞轮储能系统输出的功率依次经增速齿轮、第二行星架、第二行星轮、第一齿圈、无级变速系统输入齿轮、无级变速系统输出齿轮、第二齿圈、第三行星轮、第三行星架、主减速器传递至车轮，驱动车辆行驶；当车辆制动时，系统按照飞轮储能系统输出功率的逆向路径进行动能回收，完成再生制动。
31.所述飞轮关闭，发动机独立驱动模式：
32.发动机输出的功率依次经第一行星架、第一行星轮、第一齿圈、无级变速系统输入齿轮、无级变速系统输出齿轮、第二齿圈、第三行星轮、第三行星架、主减速器传递至车轮，驱动车辆行驶。
33.所述飞轮辅助驱动模式：
34.发动机输出的功率依次经第一行星架、第一行星轮、第一齿圈、无级变速系统输入齿轮、主动带轮、传动带、从动带轮、无级变速系统输出齿轮、第二齿圈、第三行星轮、第三行星架、主减速器传递至车轮，驱动车辆行驶；
35.飞轮储能系统输出的功率依次经增速齿轮、第二行星架、第二行星轮、第一齿圈、无级变速系统输入齿轮、无级变速系统输出齿轮、第二齿圈、第三行星轮、第三行星架、主减速器传递至车轮，驱动车辆行驶。
36.发动机中立，飞轮驱动模式：
37.飞轮储能系统输出的功率依次经增速齿轮、第二行星架、第二行星轮、第一齿圈、无级变速系统输入齿轮、无级变速系统输出齿轮、第二齿圈、第三行星轮、第三行星架、主减速器传递至车轮，驱动车辆行驶；
38.当车辆制动时，系统按照飞轮储能系统输出功率的逆向路径进行动能回收，完成再生制动。
39.本发明提出的技术方案的有益效果是：
40.第一，本方案的发动机-飞轮动力耦合系统的驱动方法，运行时可实现多驱动模式切换，在大速度范围内都能提供完全的混合动力功能，拓宽发动机的高效率运行区域，从而实现较高的燃油经济性；
41.第二，本方案的发动机-飞轮动力耦合系统没有离合器，制动器等附加执行机构，全部通过无级变速器的速比调整实现驱动模式的切换，结构简单紧凑，减少附加执行机构带来的系统能量耗散，进而提高整体能量利用率；
42.第三，本方案的发动机-飞轮动力耦合系统中飞轮储能系统为机械式连接，直接以动能的形式实现能量的输入与输出，与现有电驱式车载飞轮系统结构不同，不存在能量形式的二次转换，可满足车辆加速或爬坡的瞬时大功率需求，有效提高整车动力性。
附图说明
43.下面结合附图对本发明作进一步详细说明：
44.图1是本发明一种发动机-飞轮动力耦合系统的结构示意图；
45.图2是本发明一种发动机-飞轮动力耦合系统的杠杆类比图；
46.图3是本发明一种发动机-飞轮动力耦合系统的单杠杆类比图；
47.图4是本发明一种发动机-飞轮动力耦合系统的发动机驱动，飞轮储能模式功率路径图；
48.图5是本发明一种发动机-飞轮动力耦合系统的飞轮中立，发动机驱动模式功率路径图；
49.图6是本发明一种发动机-飞轮动力耦合系统的发动机关闭，飞轮独立驱动模式功率路径图；
50.图7是本发明一种发动机-飞轮动力耦合系统的飞轮关闭，发动机独立驱动模式功率路径图；
51.图8是本发明一种发动机-飞轮动力耦合系统的飞轮辅助驱动模式功率路径图；
52.图9是本发明一种发动机-飞轮动力耦合系统的发动机中立，飞轮独立驱动模式功率路径图；
53.图1中，1为发动机，2为第一行星架，3为第一行星轮，4为第一齿圈，5为第二行星轮，6为无级变速系统输入齿轮，7为第二行星架，8为主动带轮，9为传动带，10为从动带轮，11为无级变速系统输出齿轮，12为第二齿圈，13为第三行星轮，14为第三行星架，15为主减速器，16为车轮，17为第三太阳轮，18为第二太阳轮，19为增速齿轮，20为第一太阳轮，21为飞轮储能系统；
54.图2中，22为第一行星齿轮机构与第二行星齿轮机构组合杠杆，23为无级变速系统，24为第三行星齿轮机构杠杆，s为太阳轮节点，r1为第一齿圈节点，c1为第一行星架节点，c2为第二行星架节点，r2为第二齿圈节点，c3为第三行星架节点，k1为第一行星齿轮机构中第一齿圈与第一太阳轮的齿数比，k2为第二行星齿轮机构中第一齿圈与第二太阳轮的齿数比，k3为第三行星齿轮机构中第二齿圈与第三太阳轮的齿数比。
具体实施方式
55.下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
56.如图1所示，本发明所述的一种发动机-飞轮动力耦合系统，由发动机1，功率分流系统，无级变速系统23和飞轮储能系统16组成；功率分流系统由三组行星齿轮机构组成，第一行星齿轮机构由第一行星架2，第一行星轮3，第一齿圈4和第一太阳轮20构成；第二行星齿轮机构由第二行星架7，第二行星轮5，第一齿圈4和第二太阳轮18构成；第三行星齿轮机构由第三行星架14，第三行星轮13，第二齿圈12和第三太阳轮17构成；第一行星齿轮机构与第二行星齿轮机构共用第一齿圈4；第一太阳轮20，第二太阳轮18与第三太阳轮17同轴连
接；第一行星架2与发动机1固定连接；第二行星架7与增速齿轮19啮合传动；第三行星架14为混合动力系统的动力输出端，与主减速器15固定连接，将动力传递至车轮16，驱动车辆行驶；飞轮储能系统21与增速齿轮19固定连接；
57.无级变速系统23由主动带轮8、传动带9、从动带轮10构成，主动带轮8与无级变速系统输入齿轮6同轴安装，从动带轮10与无级变速系统输出齿轮11同轴安装；无级变速系统输入齿轮6与第一齿圈4啮合传动；无级变速系统输出齿轮11与第二齿圈12啮合传动；
58.如图1，图2所示，本发明所述的一种发动机-飞轮动力耦合系统的工作原理杠杆类比图，第一行星齿轮机构与第二行星齿轮机构组合杠杆22为一个4节点杠杆，太阳轮节点s为第一太阳轮20，第二太阳轮18与第三太阳轮17的共用节点，第一齿圈节点r1为第一行星齿轮机构齿圈与第二行星齿轮机构齿圈的共用节点，k1为第一行星齿轮机构中第一齿圈4与第一太阳轮20的齿数比，k2为第二行星齿轮机构中第一齿圈4与第二太阳轮18的齿数比，k3为第三行星齿轮机构中第二齿圈12与第三太阳轮17的齿数比；太阳轮节点s到第一行星架节点c1的力臂与第一齿圈节点r1到第一行星架节点c1的力臂之比等于第一齿圈4与第一太阳轮20的齿数比k1；太阳轮节点s到第二行星架节点c2的力臂与第一齿圈节点r1到第二行星架节点c2的力臂之比等于第一齿圈4与第二太阳轮18的齿数比k2，太阳轮节点s到第三行星架节点c3的力臂与第二齿圈节点r2到第三行星架节点c3的力臂之比等于第二齿圈12与第三太阳轮17的齿数比k3。
59.如图1，图3所示，本发明所述的一种发动机-飞轮动力耦合系统的工作原理的单杠杆合成类比图，第一行星架节点c1与发动机1连接，第二行星架节点c2与飞轮储能系统21连接，第三行星架节点c3与主减速器15连接；第一齿圈节点r1与无级变速系统23的主动带轮8连接，第二齿圈节点r2与无级变速系统23的从动带轮10连接，第一行星架节点c1与第二行星架节点c2为系统动力输入端，第三行星架节点c3为系统动力输出端；三组行星齿轮机构的几何尺寸确定后，第一行星齿轮机构结构参数k1，第二行星齿轮机构结构参数k2及第三行星齿轮机构结构参数k3也随之确定，因此，太阳轮节点s，第一行星架节点c1，第二行星架节点c2及第一齿圈节点r1在杠杆上视为固定节点；第一齿圈4与第二齿圈12通过传动比可变的无级变速系统23连接，因此，第三行星齿轮机构中第二齿圈节点r2及第三行星架节点c3在杠杆上视为自由节点，第二齿圈节点r2及第三行星架节点c3在杠杆上的位置可根据无级变速系统23传动比进行调整。
60.本发明所述的一种发动机-飞轮动力耦合系统系统在平衡状态下，三组行星齿轮机构各构件的转速关系满足公式(1)
[0061][0062]
式(1)中，为第一太阳轮20的转速，为第二太阳轮18的转速，为第三太阳轮17的转速，为第一齿圈4的转速，为第二齿圈12的转速，为第一行星架2的转速，为第二行星架7的转速，为第三行星架14的转速。
[0063]
由于第一太阳轮20，第二太阳轮18与第三太阳轮17同轴连接，因此，三者之间的转
速满足公式(2)
[0064][0065]
主动带轮8与无级变速系统输入齿轮6同轴安装，从动带轮10与无级变速系统输出齿轮11同轴安装，无级变速系统输入齿轮6与第一齿圈4啮合传动，无级变速系统输出齿轮11与第二齿圈12啮合传动，因此，第一齿圈4与第二齿圈12的转速满足公式(3)
[0066][0067]
式(3)中，τ为无级变速系统23的传动比。联立公式(1)，(2)和(3)，可获得三组行星齿轮机构中行星架的转速关系满足公式(4)
[0068][0069]
由公式(4)可知，第三行星架14的转速由第一行星架2的转速和第二行星架7的转速耦合构成，由于k1，k2，k3为三组行星机构几何尺寸所确定的固定参数，因此，第一行星架2的转速和第二行星架7的转速在耦合过程中所占的比例可根据无级变速系统23的传动比τ确定。无级变速系统23的传动比τ的变化导致三组行星齿轮机构杠杆中各节点之间的相对位置发生变化，本发明所述的一种发动机-飞轮动力耦合系统的转矩传递路径亦会发生变化，转矩传递路径的变化导致功率流路径的变化，进而产生不同的混合动力系统驱动模式。
[0070]
如图4所示，本发明所述的一种发动机-飞轮动力耦合系统的发动机驱动，飞轮储能模式功率路径图，结合图1，图3所示，当无级变速系统23的传动比τ满足时，第三行星架节点c3位于第一行星架节点c1与第一齿圈节点r1之间，第三行星架14的转速由第一行星架2的转速与第二行星架7的转速共同确定，主减速器15的功率由发动机1的功率与飞轮储能系统21的功率共同确定，发动机1输出的功率经三组行星齿轮机构耦合后分配至飞轮储能系统21和主减速器15；发动机1输出的一部分功率依次经第一行星架2、第一行星轮3、第一太阳轮20，第二太阳轮18、第二行星轮5、第二行星架7、增速齿轮19传递至飞轮储能系统21，飞轮储能系统21处于储存能量状态；发动机1输出的另一部分功率依次经第一行星架2、第一行星轮3、第一齿圈4、无级变速系统输入齿轮6、主动带轮8、传动带9、从动带轮10、无级变速系统输出齿轮11、第二齿圈12、第三行星轮13、第三行星架14、主减速器15传递至车轮16，驱动车辆行驶。
[0071]
如图5所示，本发明所述的一种发动机-飞轮动力耦合系统的飞轮中立驱动模式功率路径图，结合图1，图3所示，当无级变速系统23的传动比τ满足时，第三行星架节点c3与第一行星架节点c1重合，第三行星架14的转速由第一行星架2的转速确定，与第二行星架7的转速无关，主减速器15的功率完全由发动机1的功率确定，与飞轮储能系统21的功率无关；发动机1输出的功率依次经第一行星架2、第一行星轮3、第一齿圈4、无级变速系统输入齿轮6、主动带轮8、传动带9、从动带轮10、无级变速系统输出齿轮11、第二齿
圈12、第三行星轮13、第三行星架14、主减速器15传递至车轮16，驱动车辆行驶。
[0072]
如图6所示，本发明所述的一种发动机-飞轮动力耦合系统的发动机关闭，飞轮独立驱动模式功率路径图，结合图1，图3所示，当无级变速系统23的传动比τ满足时，第三行星架节点c3位于第一行星架节点c1与第二行星架节点c2之间，第三行星架14的转速由第一行星架2的转速与第二行星架7的转速共同确定，为提高发动机1的燃油经济性，发动机1关闭，这种情况下，主减速器15的功率由飞轮储能系统21的功率单独确定；飞轮储能系统21输出的功率依次经增速齿轮19、第二行星架7、第二行星轮5、第一齿圈4、无级变速系统输入齿轮6、主动带轮8、传动带9、从动带轮10、无级变速系统输出齿轮11、第二齿圈12、第三行星轮13、第三行星架14、主减速器15传递至车轮16，驱动车辆行驶。当车辆制动时，系统按照飞轮储能系统21输出功率的逆向路径进行动能回收，完成再生制动。
[0073]
如图7所示，本发明所述的一种发动机-飞轮动力耦合系统的飞轮关闭，发动机独立驱动模式功率路径图，结合图1，图3所示，当无级变速系统23的传动比τ满足时，第三行星架节点c3位于第一行星架节点c1与第二行星架节点c2之间，第三行星架14的转速由第一行星架2的转速与第二行星架7的转速共同确定，为提高飞轮储能系统21的使用寿命，飞轮储能系统21关闭，这种情况下，主减速器15的功率由发动机1的功率单独确定；发动机1输出的功率依次经第一行星架2、第一行星轮3、第一齿圈4、无级变速系统输入齿轮6、主动带轮8、传动带9、从动带轮10、无级变速系统输出齿轮11、第二齿圈12、第三行星轮13、第三行星架14、主减速器15传递至车轮16，驱动车辆行驶。
[0074]
如图8所示，本发明所述的一种发动机-飞轮动力耦合系统的飞轮辅助驱动模式功率路径图，结合图1，图3所示，当无级变速系统23的传动比τ满足时，第三行星架节点c3位于第一行星架节点c1与第二行星架节点c2之间，第三行星架14的转速由第一行星架2的转速与第二行星架7的转速共同确定，主减速器15的功率由发动机1的功率与飞轮储能系统21的功率共同确定；发动机1输出的功率与飞轮储能系统21输出的功率经三组行星齿轮机构进行耦合后传递至主减速器15，驱动车辆行驶。发动机1输出的功率依次经第一行星架2、第一行星轮3、第一齿圈4、无级变速系统输入齿轮6、主动带轮8、传动带9、从动带轮10、无级变速系统输出齿轮11、第二齿圈12、第三行星轮13、第三行星架14、主减速器15传递至车轮16，驱动车辆行驶。飞轮储能系统21输出的功率依次经增速齿轮19、第二行星架7、第二行星轮5、第一齿圈4、无级变速系统输入齿轮6、主动带轮8、传动带9、从动带轮10、无级变速系统输出齿轮11、第二齿圈12、第三行星轮13、第三行星架14、主减速器15传递至车轮16，驱动车辆行驶。
[0075]
如图9所示，本发明所述的一种发动机-飞轮动力耦合系统的发动机中立，飞轮驱动模式功率路径图，结合图1，图3所示，当无级变速系统23的传动比τ满足时，第三行星架节点c3与第二行星架节点c2重合，第三行星架14的转速由第二行星架7的转速
确定，与第一行星架2的转速无关，即系统动力输出端的功率完全由飞轮储能系统21的功率确定，与发动机1的功率无关；飞轮储能系统21输出的功率依次经增速齿轮19、第二行星架7、第二行星轮5、第一齿圈4、无级变速系统输入齿轮6、主动带轮8、传动带9、从动带轮10、无级变速系统输出齿轮11、第二齿圈12、第三行星轮13、第三行星架14、主减速器15传递至车轮16，驱动车辆行驶。当车辆制动时，系统按照飞轮储能系统21输出功率的逆向路径进行动能回收，完成再生制动。
[0076]
应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

技术特征：
1.一种发动机-飞轮动力耦合系统的驱动方法，其特征在于，所述发动机-飞轮动力耦合系统包括：发动机、功率分流系统、无级变速系统和飞轮储能系统，所述功率分流系统包括三组行星齿轮机构，分别是第一行星齿轮机构、第二行星齿轮机构和第三行星齿轮机构，其中，所述第一行星齿轮机构与第二行星齿轮机构共用第一齿圈，第一太阳轮、第二太阳轮与第三太阳轮同轴连接；第一行星架与发动机固定连接，第二行星架与增速齿轮啮合传动，第三行星架为动力耦合系统的动力输出端，与主减速器固定连接，将动力传递至车轮；飞轮储能系统与增速齿轮固定连接；无级变速系统输入齿轮与第一齿圈啮合传动，无级变速系统输出齿轮与第二齿圈啮合传动；所述驱动方法包括以下工作模式之一：发动机驱动，飞轮储能模式：当无级变速系统的传动比τ满足时，第三行星架节点c3位于第一行星架节点c1与第一齿圈节点r1之间，第三行星架的转速由第一行星架的转速与第二行星架的转速共同确定，主减速器的功率由发动机的功率与飞轮储能系统的功率共同确定，发动机输出的功率经三组行星齿轮机构耦合后分配至飞轮储能系统和主减速器；飞轮中立，发动机驱动模式：当无级变速系统的传动比τ满足时，第三行星架节点c3与第一行星架节点c1重合，第三行星架的转速由第一行星架的转速确定，与第二行星架的转速无关，主减速器的功率完全由发动机的功率确定，与飞轮储能系统的功率无关；发动机关闭，飞轮独立驱动模式：当无级变速系统的传动比τ满足时，第三行星架节点c3位于第一行星架节点c1与第二行星架节点c2之间，第三行星架的转速由第一行星架的转速与第二行星架的转速共同确定，为提高发动机的燃油经济性，发动机关闭，主减速器的功率由飞轮储能系统的功率单独确定；飞轮关闭，发动机独立驱动模式：当无级变速系统的传动比τ满足时，第三行星架节点c3位于第一行星架节点c1与第二行星架节点c2之间，第三行星架的转速由第一行星架的转速与第二行星架的转速共同确定，飞轮储能系统关闭，主减速器的功率由发动机的功率单独确定；飞轮辅助驱动模式：当无级变速系统的传动比τ满足时，第三行星架节点c3位于第一行星架节点c1与第二行星架节点c2之间，第三行星架的转速由第一行星架的转速与第二行星架的转速共同确定，主减速器的功率由发动机的功率与飞轮储能系
统的功率共同确定；发动机输出的功率与飞轮储能系统输出的功率经三组行星齿轮机构进行耦合后传递至主减速器，驱动车辆行驶；发动机中立，飞轮驱动模式：当无级变速系统的传动比τ满足时，第三行星架节点c3与第二行星架节点c2重合，第三行星架的转速由第二行星架的转速确定，与第一行星架的转速无关，即系统动力输出端的功率完全由飞轮储能系统的功率确定，与发动机的功率无关；k1为第一行星齿轮机构中第一齿圈与第一太阳轮的齿数比，k2为第二行星齿轮机构中第一齿圈与第二太阳轮的齿数比，k3为第三行星齿轮机构中第二齿圈与第三太阳轮的齿数比。2.根据权利要求1所述的发动机-飞轮动力耦合系统的驱动方法，其特征在于，所述第一行星齿轮机构包括：第一行星架、第一行星轮、第一齿圈和第一太阳轮；所述第二行星齿轮机构包括第二行星架、第二行星轮、第一齿圈和第二太阳轮；所述第三行星齿轮机构包括第三行星架、第三行星轮、第二齿圈和第三太阳轮。3.根据权利要求1所述的发动机-飞轮动力耦合系统的驱动方法，其特征在于，所述无级变速系统包括：主动带轮、传动带以及从动带轮，其中，主动带轮与无级变速系统输入齿轮同轴安装，从动带轮与无级变速系统输出齿轮同轴安装，传动带连接在所述主动带轮与从动带轮之间。4.根据权利要求1所述的发动机-飞轮动力耦合系统的驱动方法，其特征在于，所述发动机驱动，飞轮储能模式：发动机输出的一部分功率依次经第一行星架、第一行星轮、第一太阳轮，第二太阳轮、第二行星轮、第二行星架、增速齿轮传递至飞轮储能系统，飞轮储能系统处于储存能量状态；发动机输出的另一部分功率依次经第一行星架、第一行星轮、第一齿圈、无级变速系统输入齿轮、无级变速系统输出齿轮、第二齿圈、第三行星轮、第三行星架、主减速器传递至车轮，驱动车辆行驶。5.根据权利要求1所述的发动机-飞轮动力耦合系统的驱动方法，其特征在于，所述飞轮中立，发动机驱动模式：发动机输出的功率依次经第一行星架、第一行星轮、第一齿圈、无级变速系统输入齿轮、无级变速系统输出齿轮、第二齿圈、第三行星轮、第三行星架、主减速器传递至车轮，驱动车辆行驶。6.根据权利要求1所述的发动机-飞轮动力耦合系统的驱动方法，其特征在于，所述发动机关闭，飞轮独立驱动模式：飞轮储能系统输出的功率依次经增速齿轮、第二行星架、第二行星轮、第一齿圈、无级变速系统输入齿轮、无级变速系统输出齿轮、第二齿圈、第三行星轮、第三行星架、主减速器传递至车轮，驱动车辆行驶；当车辆制动时，系统按照飞轮储能系统输出功率的逆向路径进行动能回收，完成再生制动。7.根据权利要求1所述的发动机-飞轮动力耦合系统的驱动方法，其特征在于，所述飞
轮关闭，发动机独立驱动模式：发动机输出的功率依次经第一行星架、第一行星轮、第一齿圈、无级变速系统输入齿轮、无级变速系统输出齿轮、第二齿圈、第三行星轮、第三行星架、主减速器传递至车轮，驱动车辆行驶。8.根据权利要求1所述的发动机-飞轮动力耦合系统的驱动方法，其特征在于，所述飞轮辅助驱动模式：发动机输出的功率依次经第一行星架、第一行星轮、第一齿圈、无级变速系统输入齿轮、主动带轮、传动带、从动带轮、无级变速系统输出齿轮、第二齿圈、第三行星轮、第三行星架、主减速器传递至车轮，驱动车辆行驶；飞轮储能系统输出的功率依次经增速齿轮、第二行星架、第二行星轮、第一齿圈、无级变速系统输入齿轮、无级变速系统输出齿轮、第二齿圈、第三行星轮、第三行星架、主减速器传递至车轮，驱动车辆行驶。9.根据权利要求1所述的发动机-飞轮动力耦合系统的驱动方法，其特征在于，发动机中立，飞轮驱动模式：飞轮储能系统输出的功率依次经增速齿轮、第二行星架、第二行星轮、第一齿圈、无级变速系统输入齿轮、无级变速系统输出齿轮、第二齿圈、第三行星轮、第三行星架、主减速器传递至车轮，驱动车辆行驶；当车辆制动时，系统按照飞轮储能系统输出功率的逆向路径进行动能回收，完成再生制动。

技术总结
本发明公开了一种发动机-飞轮动力耦合系统的驱动方法，系统包括发动机、功率分流系统、无级变速系统和飞轮储能系统，所述功率分流系统包括三组行星齿轮机构，由于多组行星齿轮机构耦合输出，通过改变无级变速系统的传动比控制发动机转速和飞轮转速与主减速器转速之间的耦合关系，进而调整发动机功率，飞轮储能系统功率与主减速器功率之间的功率分配，最终实现混合动力系统驱动模式的切换。本发明发动机-飞轮动力耦合系统能够实现在大速度范围内都能提供完全的混合动力功能，从而实现较高的燃油经济性和加速性能。燃油经济性和加速性能。燃油经济性和加速性能。


技术研发人员：李洪亮 王钰明 王涛 邱将杰 吕先洋 花一凡 黄思仁
受保护的技术使用者：南通大学
技术研发日：2022.03.21
技术公布日：2022/5/25