CN103332102A - 基于双离合器自动变速器的单电机混合动力驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于双离合器自动变速器的单电机混合动力驱动系统，包括发动机、电动机和与安装在汽车车轮转轴上的差速器相连的双离合器自动变速器，双离合器自动变速器包括与发动机相连的输入轴、与电动机相连的内输入轴、旋转配合套装在内输入轴上的外输入轴、以及用于输出动力的第一输出轴和第二输出轴；内输入轴和外输入轴与输入轴之间分别设有第一离合器和第二离合器，第一输出轴与内输入轴和外输入轴之间、以及第二输出轴与内输入轴和外输入轴之间均设有齿轮档位结构；内输入轴和外输入轴之间设有用于驱动内输入轴和外输入轴同步转动的轴间同步器。该混合动力驱动系统结构简单、控制容易，在保证动力性能的同时，可以选用较小功率的电机。

Description

基于双离合器自动变速器的单电机混合动力驱动系统

技术领域

本发明涉及一种混合动力驱动系统，具体涉及一种基于双离合器自动变速器的单电机混合动力驱动系统。

背景技术

混合动力驱动系统具备多种运行工况，能够实现纯电动驱动、发动机单独驱动、混合驱动、再生制动等多种驱动模式。混合动力驱动系统的关键技术在于能够实现不同驱动模式之间的切换，同时降低切换控制过程的实现难度。

混合动力驱动系统中必须依靠自动变速器来实现换挡过程，因为混合动力汽车包含多个动力源，要实现对不同动力源进行合理的能量管理，需要依靠电控系统的指令来完成车辆在不同运行工况下的选换挡过程。自动变速器中的双离合器自动变速器结合了手动变速器和传统的液力机械式自动变速器的优点，使得车辆拥有了与液力机械式变速器车辆一样的驾驶方便性与舒适性，并且具有比液力机械式变速器更好的燃油经济性，与其它类型的自动变速器相比，传动效率高，制造成本低。将双离合器自动变速器与ISG电机组合在一起构成混合动力驱动系统同时兼有二者的优点，且驱动系统结构紧凑，控制简单，利于实现混合动力驱动系统的产业化。

现有的混合动力耦合机构大多采用行星轮系方案，需要控制多个离合器部件才能实现多动力源之间的耦合，且多采用双电动机，控制复杂、成本高。在实际应用中，比亚迪汽车公司进行了搭载双离合器自动变速器的混合动力汽车的研发，并采用了第二代DM双模技术，所搭载的混合动力系统由1.5T发动机和110kW高速电机组成，实现了纯电动驱动模式与混合动力驱动模式。该电机置于DCT变速箱之后，具有对传统双离合器自动变速轿车改动小、布置方便等优点，但是，由于电机后置，需要的电机功率以及电池容量较大，同时，电机仅通过一对固定速比齿轮输出动力，无法通过变速器对电机进行调速来提高效率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于双离合器自动变速器的单电机混合动力驱动系统，该混合动力驱动系统结构简单、控制容易，在保证动力性能的同时，可以选用较小功率的电机。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于双离合器自动变速器的单电机混合动力驱动系统，包括发动机、电动机和与安装在汽车车轮转轴上的差速器相连的双离合器自动变速器，所述双离合器自动变速器包括与所述发动机相连的输入轴、与所述电动机相连的内输入轴、旋转配合套装在所述内输入轴上的外输入轴、以及用于输出动力的第一输出轴和第二输出轴；所述内输入轴和外输入轴与所述输入轴之间分别设有第一离合器和第二离合器，所述第一输出轴与所述内输入轴和外输入轴之间、以及所述第二输出轴与所述内输入轴和外输入轴之间均设有齿轮档位结构；所述内输入轴和外输入轴之间设有用于驱动内输入轴和外输入轴同步转动的轴间同步器。

进一步，所述电动机固定安装在所述内输入轴上并与所述双离合器自动变速器集成为一体。

进一步，所述电动机为ISG电机。

进一步，还包括与所述ISG电机相连的蓄电池。

进一步，所述第一输出轴和第二输出轴与所述外输入轴之间分别设有至少两级偶数齿轮档位结构，所述第一输出轴和第二输出轴与所述内输入轴之间分别设有至少两级奇数齿轮档位结构，设置在同一根输出轴上的相邻两级所述偶数齿轮档位结构之间、以及设置在同一根输出轴上的相邻两级所述奇数齿轮档位结构之间均设有档位同步器。

进一步，所述第二输出轴上设有用于与所述差速器相连的齿轮啮合机构。

本发明的有益效果在于：

本发明基于双离合器自动变速器的单电机混合动力驱动系统，通过在双离合器自动变速器的内输入轴和外输入轴之间设置轴间同步器，并将电动机与内输入轴相连，通过改变电动机的工作状态和轴间同步器的接合状态，可以实现混合动力驱动系统多种驱动模式：

1）纯电动模式：发动机待机，第一离合器、第二离合器均处于分离状态，当轴间同步器分离时，电动机可以通过设置在内输入轴上的奇数齿轮档位结构输出动力；当轴间同步器接合时，电动机可以通过设置在外输入轴上的偶数齿轮档位结构输出动力（此时设置在内输入轴上的奇数齿轮档位结构均处于分离状态，其档位齿轮空转）；

2）发动机单独驱动模式：电动机断电，轴间同步器分离，选挡、换挡的控制过程与现有的装备双离合器自动变速器的车辆一致；

3）功率辅助模式（行车中启动发动机模式）：当轴间同步器处于分离状态，电动机在奇数挡驱动车辆，接合第一离合器，发动机启动；当轴间同步器处于接合状态，电动机通过偶数档输出动力，只需要将第二离合器接合就可以启动发动机；

4）再生制动模式：减速或制动时，第一离合器、第二离合器均处于分离状态，电动机处于发电模式，在奇数挡或偶数档均可实现制动能量回收。

本发明基于双离合器自动变速器的单电机混合动力驱动系统还取得了以下有益效果：

1）纯电动模式、再生制动模式下，多档的双离合器自动变速器可对电动机进行调速来提高效率；

2）与现有混合动机驱动系统相比，要实现同样的动力性能指标，电动机的功率可以较小；同理，蓄电池也可以选用较小的容量；

3）多档的双离合器自动变速器可以拓宽电动机的调速范围，而不必采用高速电机；

4）对传动系的结构、布置影响较小，仅将内输入轴末端固定连接一个电动机并在两输入轴之间增加一轴间同步器，方案简单可行。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明基于双离合器自动变速器的单电机混合动力驱动系统实施例的结构原理框图；

图2为本实施例基于双离合器自动变速器的单电机混合动力驱动系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

如图1和图2所示，为本发明基于双离合器自动变速器的单电机混合动力驱动系统实施例的结构示意图。本实施例基于双离合器自动变速器的单电机混合动力驱动系统，包括发动机1、电动机2和与安装在汽车车轮转轴上的差速器3相连的双离合器自动变速器。双离合器自动变速器13包括与发动机相连的输入轴4、与电动机2相连的内输入轴5、旋转配合套装在内输入轴5上的外输入轴6、以及用于输出动力的第一输出轴7和第二输出轴8。内输入轴5和外输入轴6与输入轴4之间分别设有第一离合器9和第二离合器10，第一输出轴7与内输入轴5和外输入轴6之间、以及第二输出轴8与内输入轴5和外输入轴6之间均设有齿轮档位结构。内输入轴5和外输入轴6之间设有用于驱动内输入轴5和外输入轴6同步转动的轴间同步器11。

优选的，电动机2固定安装在内输入轴5上并与双离合器自动变速器13集成为一体，结构更加紧凑。优选的，电动机2为ISG电机，并设有与其相连的蓄电池14，通过设置蓄电池14，能够为电动机2提供电能。

进一步，第一输出轴7和第二输出轴8与外输入轴6之间分别设有至少两级偶数齿轮档位结构，第一输出轴7和第二输出轴8与内输入轴5之间分别设有至少两级奇数齿轮档位结构，设置在同一根输出轴上的相邻两级偶数齿轮档位结构之间、以及设置在同一根输出轴上的相邻两级奇数齿轮档位结构之间均设有档位同步器12。本实施例的第一输出轴7与内输入轴5之间设有第三档齿轮档位结构，第二输出轴8与内输入轴5之间设有第一档和第五档齿轮档位结构；本实施例的第一输出轴7与外输入轴6之间设有第四档和R档齿轮档位结构，第二输出轴8与外输入轴6之间设有第二档和第六档齿轮档位结构，第一档和第五档齿轮档位结构之间、第四档和R档齿轮档位结构之间、第二档和第六档齿轮档位结构之间以及第三档与第四档齿轮档位结构之间分别设有档位同步器12。另外，第二输出轴8上设有用于与差速器3相连的齿轮啮合机构，即差速器3与第二输出轴8相连。

本实施例基于双离合器自动变速器的单电机混合动力驱动系统，通过在双离合器自动变速器的内输入轴5和外输入轴6之间设置轴间同步器11，并将电动机2与内输入轴5相连，通过改变电动机2的工作状态和轴间同步器11的接合状态，可以实现混合动力驱动系统多种驱动模式：

1）纯电动模式：发动机1待机，第一离合器9、第二离合器10均处于分离状态，当轴间同步器11分离时，电动机2可以通过设置在内输入轴5上的奇数齿轮档位结构输出动力；当轴间同步器11接合时，电动机2可以通过设置在外输入轴6上的偶数齿轮档位结构输出动力（此时设置在内输入轴5上的奇数齿轮档位结构均处于分离状态，其档位齿轮空转）；

2）发动机单独驱动模式：电动机2断电，轴间同步器11分离，选挡、换挡的控制过程与现有的装备双离合器自动变速器的车辆一致，不再累述；

3）功率辅助模式（行车中启动发动机模式）：当轴间同步器11处于分离状态，电动机2在奇数挡驱动车辆，接合第一离合器9，发动机1启动；当轴间同步器11处于接合状态，电动机2通过偶数档输出动力，只需要将第二离合器10接合就可以启动发动机1；

4）再生制动模式：减速或制动时，第一离合器9、第二离合器10均处于分离状态，电动机2处于发电模式，在奇数挡或偶数档均可实现制动能量回收。

本实施例基于双离合器自动变速器的单电机混合动力驱动系统还取得了以下有益效果：

1）纯电动模式、再生制动模式下，多档的双离合器自动变速器可对电动机2进行调速来提高效率；

2）与现有混合动机驱动系统相比，要实现同样的动力性能指标，电动机2的功率可以较小；同理，蓄电池也可以选用较小的容量；

3）多档的双离合器自动变速器可以拓宽电动机2的调速范围，而不必采用高速电机；

4）对传动系的结构、布置影响较小，仅将内输入轴末端固定连接一个电动机2并在两输入轴之间增加一轴间同步器11，方案简单可行。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种基于双离合器自动变速器的单电机混合动力驱动系统，包括发动机、电动机和与安装在汽车车轮转轴上的差速器相连的双离合器自动变速器，其特征在于：所述双离合器自动变速器包括与所述发动机相连的输入轴、与所述电动机相连的内输入轴、旋转配合套装在所述内输入轴上的外输入轴、以及用于输出动力的第一输出轴和第二输出轴；所述内输入轴和外输入轴与所述输入轴之间分别设有第一离合器和第二离合器，所述第一输出轴与所述内输入轴和外输入轴之间、以及所述第二输出轴与所述内输入轴和外输入轴之间均设有齿轮档位结构；所述内输入轴和外输入轴之间设有用于驱动内输入轴和外输入轴同步转动的轴间同步器。

2.根据权利要求1所述的基于双离合器自动变速器的单电机混合动力驱动系统，其特征在于：所述电动机固定安装在所述内输入轴上并与所述双离合器自动变速器集成为一体。

3.根据权利要求2所述的基于双离合器自动变速器的单电机混合动力驱动系统，其特征在于：所述电动机为ISG电机。

4.根据权利要求3所述的基于双离合器自动变速器的单电机混合动力驱动系统，其特征在于：还包括与所述ISG电机相连的蓄电池。

5.根据权利要求1-4任一项所述的基于双离合器自动变速器的单电机混合动力驱动系统，其特征在于：所述第一输出轴和第二输出轴与所述外输入轴之间分别设有至少两级偶数齿轮档位结构，所述第一输出轴和第二输出轴与所述内输入轴之间分别设有至少两级奇数齿轮档位结构，设置在同一根输出轴上的相邻两级所述偶数齿轮档位结构之间、以及设置在同一根输出轴上的相邻两级所述奇数齿轮档位结构之间均设有档位同步器。

6.根据权利要求5所述的基于双离合器自动变速器的单电机混合动力驱动系统，其特征在于：所述第二输出轴上设有用于与所述差速器相连的齿轮啮合机构。

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