CN106114190A - 基于改进型辛普森行星齿轮机构的机电动力耦合装置 - Google Patents

基于改进型辛普森行星齿轮机构的机电动力耦合装置 Download PDF

Info

Publication number
CN106114190A
CN106114190A CN201610550597.6A CN201610550597A CN106114190A CN 106114190 A CN106114190 A CN 106114190A CN 201610550597 A CN201610550597 A CN 201610550597A CN 106114190 A CN106114190 A CN 106114190A
Authority
CN
China
Prior art keywords
brake
clutch
planet
planetary
row
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610550597.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106114190B (zh
Inventor
殷承良
张勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Yiji New Energy Technology Co Ltd
Zhang Jianlong
Original Assignee
Shanghai Di Kun Electromechanical Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Di Kun Electromechanical Technology Co Ltd filed Critical Shanghai Di Kun Electromechanical Technology Co Ltd
Priority to CN201610550597.6A priority Critical patent/CN106114190B/zh
Publication of CN106114190A publication Critical patent/CN106114190A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106114190B publication Critical patent/CN106114190B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/36—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the transmission gearings
    • B60K6/365—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the transmission gearings with the gears having orbital motion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/44—Series-parallel type
    • B60K6/445—Differential gearing distribution type
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)
  • Structure Of Transmissions (AREA)

Abstract

本发明提供了一种基于改进型辛普森行星齿轮机构的机电动力耦合装置，包括第一离合器、第二离合器、第一制动器、第二制动器，前排行星齿轮组以及后排行星齿轮组，其中，第一离合器的主动端与发动机的输出轴相连，从动端连接前排行星齿轮组；第一制动器用于前排行星齿轮组的一个输入端的制动，第二制动器用于前排行星齿轮组的另一个输入端的制动；本发明通过机构创新和控制策略的优化设计，在辛普森式行星齿轮机构的基础上，将电机和发动机的动力耦合在一起，仅使用单驱动电机和少量的执行元件就可实现多种工作模式、启动模式，能实现电能的最大利用，避免发动机工作点落在低速低效区，降低了燃油消耗。

Description

基于改进型辛普森行星齿轮机构的机电动力耦合装置
技术领域
本发明涉及混合动力机动车辆的动力总成系统，具体地，涉及一种基于改进型辛普森行星齿轮机构的机电动力耦合装置。
背景技术
纵观国内外混合动力驱动系统架构，按照联结方式，可分为串联式、并联式和混联式。按照驱动电机个数可分为多电机方案和单电机方案。双排行星齿轮机电耦合装置相较于定轴传动和单排行星齿轮传动，具有传动比大、承载能力大、传动平稳等优点，紧凑的结构使得质量和体积能更小，驱动系统有更高的功率密度，是一种先进的混合动力汽车驱动装置。
在公开号为CN205086666U的专利中公开了一种混合动力系统及混合动力车辆，该动力系统由两个电机和一组单排行星齿轮机构组成，其中，第一电机与前、后驱动轴中的一个连接，第二电机与前、后驱动轴的另外一个连接。该技术方案可以实现纯电独立四驱、纯电全时四驱、纯电前驱、纯电后驱、并联前驱、并联后驱、并联独立四驱、并联全时四驱及串联前驱等多种工作模式。但该方案没有发动机到动力输出轴的直接机械路径，传动效率不高，而且双电机的电驱动系统结构复杂，轴向尺寸大，加大了制造及布置的难度，成本过高。
在公开号为CN105128647A的专利中公开了一种多模混合动力传动驱动装置，包括内燃机、两个电动机、三组行星齿轮机构、两个离合器和一个制动器。该传动驱动装置最突出的优点在于具备发动机启动倒挡模式，在车辆电池耗尽之后，仍能实现倒车功能。但是双电机驱动方案及三排行星机构会导致系统的机械结构复杂、控制难度增大，而且电池亏电；可通过对控制策略设定避免SOC(电池荷电状态)过低，此外，若驱动系统具备驻车发电模式，可从根本上避免此现象的出现。
现有的混合动力驱动系统中，采用双电机方案的驱动系统结构复杂，不紧凑，且生产和制造成本较高。单电机驱动方案由于只采用一套电驱动系统，能从原理上减少机械能与电能转换过程的能量损失，同时系统结构大大简化，制造成本降低。而为了克服基于传统自动变速器的单电机方案只能实现单自由度调节的局限性，通常采用多个离合器、制动器等元件的联动来实现无级调速模式，如何使用尽可能少的执行元件实现纯电动、发动机单独驱动、含EVT模式的混合驱动以及制动能量回馈，是衡量机电耦合系统方案是否合理的关键问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于改进型辛普森行星齿轮机构的机电动力耦合装置。本发明结构紧凑，在控制的复杂度以及对驱动电机性能的要求方面相对较低，可实现性强。本发明在传统辛普森式行星齿轮机构的基础上，通过巧妙的机械结构设计，利用单个驱动电机和离合器与制动器的状态组合，实现了诸多工作模式。同时，本发明在纯电机驱动模式下具有两个速比，能够更有效地优化电机的高效工作区。
根据本发明提供的基于改进型辛普森行星齿轮机构的机电动力耦合装置，包括：第一离合器、第二离合器、第一制动器、第二制动器，前排行星齿轮组以及后排行星齿轮组，
其中，第一离合器的主动端与发动机的输出轴相连，从动端连接前排行星齿轮组；第一制动器用于前排行星齿轮组的一个输入端的制动，第二制动器用于前排行星齿轮组的另一个输入端的制动；
第二离合器的主动端与发动机的输出轴相连，第二离合器的从动端和电机的输出轴连接到后排行星齿轮组，后排行星齿轮组的输出端与动力输出轴相连接，用于输出动力到车轮。
优选地，所述前排行星齿轮组包括前行星排太阳轮、前行星排行星架和前行星排齿圈；
其中，第一离合器的从动端与前行星排行星架连接，前行星排齿圈连接到后排行星齿轮组的后行星排行星架；
所述第一制动器用于对前行星排行星架制动；第二制动器相用于对前行星排太阳轮进行制动。
优选地，所述后排行星齿轮组包括后行星排太阳轮、后行星排行星架和后行星排齿圈；
其中，后行星排太阳轮、电机的输出轴与第二离合器的从动盘相连接，后行星排齿圈连接到前行星排行星架，后行星排行星架与后行星排齿圈、后行星排太阳轮啮合，用于通过主减速器和差速器总成将动力输出到车轮。
优选地，所述第一制动器、所述第二制动器、所述第一离合器、所述第二离合器、前排行星齿轮组的前行星排太阳轮、后排行星齿轮组的后行星排太阳轮、所述电机同轴设置。
优选地，所述前排行星齿轮组中前行星排太阳轮的输入端是凸出端，第二制动器用于前行星排太阳轮的输入端的制动；
所述前排行星齿轮组中前行星排行星架的前端为凸出端，呈包络状并形成后行星排齿圈，前端的延伸端通过第一离合器与发动机的输入轴连接，第一制动器用于前行星排行星架的前端制动；
所述前排行星齿轮组中前行星排齿圈由后行星排行星架包络形成。
优选地，所述后排行星齿轮组中后行星排太阳轮的输出端为凸出端且与电机的输出轴连接；
所述后排行星齿轮组中后行星排行星架的前端、后端均是凸出端，前端呈包络状并形成前行星排齿圈，后端通过内花键与主减速器和差速器总成连接；
所述后排行星齿轮组中后行星排齿圈由前行星排行星架包络形成。
本发明装置包括以下多种工作模式：
(1)启动模式：按照启动后发动机是否运行，分为发动机起步和纯电动起步两种情况。
发动机起步时，第二离合器接合，第一离合器、第一制动器、第二制动器均松开，驾驶员将车制动在原地，电机做启动机运行，其动力经后行星排太阳轮和第二离合器传递至发动机，瞬间带动发动机至怠速以上，实现发动机启动。
纯电动起步时根据速比又可以分为一档起步和二挡起步两种工作模式。在处于所述一档起步模式时，第一制动器接合，第一离合器、第二离合器、第二制动器均松开，电机的动力经过后行星排的太阳轮和行星架传递至动力输出轴，此时的速比为1+Rb；在处于所述二挡起步模式时，第二制动器接合，第一离合器、第二离合器、第一制动器均松开，电机的动力经过后行星排的太阳轮和行星架传递至动力输出轴，此时速比为Ra为前排行星齿轮组的特征参数，Rb为后排行星齿轮组的特征参数为。
(2)纯电动驱动模式：电动机驱动模式(轻度负荷)，指在车速低于某个限定值且电池的SOC值高于下限时，车辆的驱动力矩由电机单独提供。按照速比可以分为一档纯电驱动和二挡纯电驱动两种模式。
在处于所述一档纯电驱动模式下，第一制动器接合，第一离合器、第二离合器、第二制动器均松开，发动机静止，电机的动力经过后行星排的太阳轮和行星架传递至动力输出轴，此时的速比为1+Rb；在处于所述二挡纯电驱动模式时，第二制动器接合，第一离合器、第二离合器和第一制动器均松开，发动机静止，电机的动力经过后行星排太阳轮和后行星排行星架传递至动力输出轴，此时速比为
(3)纯发动机驱动模式：发动机单独驱动模式，指汽车中低速行驶时，汽车的需求转矩低于某个限定值，车辆的驱动力矩由发动机单独提供。按照速比可以分为一档纯发动机驱动、二挡纯发动机驱动、三挡纯发动机驱动和四挡纯发动机驱动四种模式。
在处于所述一档纯发动机驱动模式下，第一制动器接合，第二离合器接合，第一离合器和第二制动器均松开，发动机提供汽车运行所需的驱动力矩，动力经后行星排太阳轮和行星架传递到动力输出轴，电机自由旋转，此时的速比为1+Rb；在处于所述二档纯发动机驱动模式下，第二制动器接合，第二离合器接合，第一离合器和第一制动器均松开，发动机提供汽车运行所需的驱动力矩，动力经后行星排太阳轮和后行星排行星架传递到输出轴，电机自由旋转，此时的速比为在处于所述三档纯发动机驱动模式下，第一离合器和第二离合器接合，第一制动器和第二制动器均松开，发动机提供汽车运行所需的驱动力矩，其动力输出的一部分经第一离合器分流，部分经前行星排行星架、前行星排齿圈传递到后行星排行星架，部分经后行星排齿圈传递到后行星排行星架，发动机动力输出的另一部分经后行星排太阳轮传递到后行星排行星架与前述动力流汇流传递到动力输出轴，此时电机自由旋转，传动机构速比为1；在处于所述四档纯发动机驱动模式下，第一离合器接合，第二制动器接合，第二离合器和第一制动器均松开，发动机提供汽车运行所需的驱动力矩，发动机的动力经第一离合器分流，一部分经后行星排齿圈传递至后行星排行星架，另一部分经前行星排行星架、前行星排齿圈传递至后行星排行星架与前述动力流汇流将动力传递至动力输出轴，此时电机自由旋转，速比为
(4)复合驱动模式：在负荷较大和一些特殊情况下(行车发电)，为了使发动机工作点落在高效区内，需要利用电机来共同驱动车辆，按照离合器和制动器的状态组合可以分为复合驱动1模式、复合驱动2模式、复合驱动3模式、复合驱动4模式和复合驱动5模式。
在处于所述复合驱动1模式下，第一制动器接合，第二离合器接合，第一离合器和第二制动器均松开；在处于所述复合驱动2模式下，第二制动器接合，第二离合器接合，第一离合器和第一制动器均松开；在处于所述复合驱动3模式下，第一离合器和第二离合器接合，两个制动器均松开；在处于所述复合驱动4模式下，第一离合器接合，第二制动器接合，第二离合器和第一制动器均松开；在处于复合驱动5模式下，第一离合器接合，第二离合器、制动器以及第二制动器均松开，值得注意的是，此时车辆进入EVT模式，即动力输出轴的转速由电机和发动机转速共同确定。
(5)制动模式：制动模式根据车的状态，分为纯电制动和联合制动两种情况：
纯电制动，指在中低车速以及制动力要求不高的情况下，发动机静止，第一离合器和第二离合器均松开，第一制动器和第二制动器中的一个接合，另一个松开,电机单独制动，克服地面摩擦阻力矩，做发电机运行，回收制动能量，并对电池充电。
联合制动，指在高速、制动力要求较高或者紧急制动情况下，同时进行液压制动和电机制动。按照离合器和制动器的状态组合又可以分为联合制动1模式、联合制动2模式和联合制动3模式。
在前述联合制动1模式下，第一离合器接合，第二制动器接合，第二离合器和第一制动器均松开，发动机和电机参与制动，制动力不足部分由液压制动补足，电机做发电机运行，回收制动能量，并对电池充电。在前述联合制动2模式下，第二离合器接合，第一制动器接合，第一离合器和第二制动器均松开，发动机和电机参与制动，制动力不足部分由液压制动补足，电机做发电机运行，回收制动能量，并对电池充电。在前述联合制动3模式下，第二离合器接合，第二制动器接合，第一离合器和第一制动器均松开，发动机和电机参与制动，制动力不足部分由液压制动补足，电机做发电机运行，回收制动能量，并对电池充电。
(6)驻车发电模式：当电池的SOC低于下限值时，可以在车辆静止时利用发动机驱动电机，第二离合器接合，第一离合器、第一制动器和第二制动器均松开，电机做发电机运行，通过逆变器和电池管理系统给动力电池充电。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明通过机构创新和控制策略的优化设计，在辛普森式行星齿轮机构的基础上，将电机和发动机的动力耦合在一起，仅使用单驱动电机和少量的执行元件就可实现多种工作模式、启动模式，能实现电能的最大利用，避免发动机工作点落在低速低效区，降低了燃油消耗；复合驱动模式，通过对控制策略的优化能实现电机和发动机的最优控制，在不影响整车动力性的前提下提高燃油经济性；驻车发电模式能有效避免蓄电池亏电现象的出现，降低趴车的风险；制动模式，能在满足制动要求的前提下，更高效的实现能量回收；
2、本发明布置简单，结构紧凑，避免了双驱动电机方案布置复杂、成本高的问题。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明中基于改进型辛普森行星齿轮机构的机电动力耦合装置的机械连接示意图；
图2为本发明中基于改进型辛普森行星齿轮机构的机电动力耦合装置的结构示意图。
图中：1-发动机，2-第一离合器，3-第一制动器，4－前行星排齿圈，5-前行星排行星架，6-后行星排齿圈，7-后行星排行星架，8-输出轴，9-电机，10-后行星排太阳轮，11-前行星排太阳轮，12-第二制动器，13-第二离合器，14-主减速器和差速器总成。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1和图2所示，本发明提供的基于改进型辛普森行星齿轮机构的机电动力耦合装置，包括：第一离合器2、第二离合器13、第一制动器3、第二制动器12，前排行星齿轮组以及后排行星齿轮组，
其中，第一离合器2的主动端与发动机1的输出轴相连，从动端连接前排行星齿轮组；第一制动器3用于前排行星齿轮组的一个输入端的制动，第二制动器12用于前排行星齿轮组的另一个输入端的制动；
第二离合器13的主动端与发动机1的输出轴相连，第二离合器13的从动端和电机9的输出轴连接到后排行星齿轮组，后排行星齿轮组的输出端与动力输出轴相连接，用于输出动力到车轮。
所述前排行星齿轮组包括前行星排太阳轮11、前行星排行星架5和前行星排齿圈4；
其中，第一离合器2的从动端与前行星排行星架5连接，前行星排齿圈4连接到后排行星齿轮组的后行星排行星架7；
所述第一制动器3用于对前行星排行星架5制动；第二制动器相12用于对前行星排太阳轮11进行制动。
所述后排行星齿轮组包括后行星排太阳轮10、后行星排行星架7和后行星排齿圈6；
其中，后行星排太阳轮10、电机9的输出轴与第二离合器13的从动盘相连接，后行星排齿圈6连接到前行星排行星架5，后行星排行星架7与后行星排齿圈6、后行星排太阳轮10啮合，用于通过主减速器和差速器总成14将动力输出到车轮。
所述第一制动器3、所述第二制动器12、所述第一离合器2、所述第二离合器13、前排行星齿轮组的前行星排太阳轮11、后排行星齿轮组的后行星排太阳轮10、所述电机同轴设置。
所述前排行星齿轮组中前行星排太阳轮11的输入端是凸出端，第二制动器12用于前行星排太阳轮11的输入端的制动；
所述前排行星齿轮组中前行星排行星架5的前端为凸出端，呈包络状并形成后行星排齿圈6，前端的延伸端通过第一离合器2与发动机1的输入轴连接，第一制动器3用于前行星排行星架5的前端制动；
所述前排行星齿轮组中前行星排齿圈4由后行星排行星架7包络形成。
所述后排行星齿轮组中后行星排太阳轮10的输出端为凸出端且与电机9的输出轴连接；所述后排行星齿轮组中后行星排行星架7的前端、后端均是凸出端，前端呈包络状并形成前行星排齿圈4，后端通过内花键与主减速器和差速器总成连接；所述后排行星齿轮组中后行星排齿圈6由前行星排行星架5包络形成。
在本实施例中，发动机1可以为汽油或柴油发动机，电机9可以为外绕组内永磁体的永磁同步电机，第一离合器2、第二离合器13为空心轴式多片离合器，第一制动器3可以为钳盘式制动器或电磁制动器，第二制动器12为液压摩擦片式制动器，前排行星齿轮机构、后排行星齿轮机构为高强度、低噪音、适当修形的齿轮，主减速器和差速器总成14可以为敞开式差速减速器，动力输出轴8可以为高效率、低振动的等速驱动轴。
本发明提供的基于改进型辛普森行星齿轮机构的机电动力耦合装置可以使动力驱动系统具有启动模式、纯电动驱动模式、纯发动机驱动模式、复合驱动模式、制动模式及驻车发电模式，以下对本发明提供的驱动系统在各个工作模式中的工作方式进行描述。
本实施例在发动机起步模式下，第二离合器13接合，驾驶员将车制动在原地，电机9做启动机运行，其动力经后行星排太阳轮10和第二离合器13传递至发动机1，实现发动机1启动。
在纯电动一档起步模式时，第一制动器3接合，电机9的动力经过后行星排太阳轮10和后行星排行星架7传递到主减速器和差速器总成14、动力输出轴8
在纯电动二挡起步模式时，第二制动器12接合，电机9的动力经过后行星排太阳轮10和后行星排行星架7传递到主减速器和差速器总成14、动力输出轴8。
在一档纯电驱动模式下，第一制动器3接合，发动机1停机或怠速运转，电机9的动力经过后行星排太阳轮10和后行星排行星架7传递至主减速器和差速器总成14、动力输出轴8；
在二挡纯电驱动模式时，第二制动器12接合，发动机1停机或怠速运转，电机9的动力经过后行星排太阳轮10和后行星排行星架7传递至主减速器和差速器总成14、动力输出轴8。
在一档纯发动机驱动模式下，第一制动器3接合，第二离合器13接合，第一离合器2和第二制动器12均松开，发动机1提供汽车运行所需的驱动力矩，动力经后行星排太阳轮10和后行星排行星架7传递到主减速器和差速器总成14、动力输出轴8，电机9自由旋转；
在二档纯发动机驱动模式下，第二制动器12接合，第二离合器13接合，第一离合器2和第一制动器3均松开，发动机1提供汽车运行所需的驱动力矩，动力经后行星排太阳轮10和后行星排行星架7传递到主减速器和差速器总成14、动力输出轴8，电机9自由旋转；
在三档纯发动机驱动模式下，第一离合器2和第二离合器13接合，第一制动器3、第二制动器12均松开，发动机1提供汽车运行所需的驱动力矩，其动力输出的一部分经第一离合器2分流，部分经前行星排行星架5、前行星排齿圈4传递到后行星排行星架7，部分经后行星排齿圈6传递到后行星排行星架7，发动机1动力输出的另一部分经后行星排太阳轮10传递到后行星排行星架7与前述动力流汇流传递到主减速器和差速器总成14、动力输出轴8，此时电机9自由旋转；
在四档纯发动机驱动模式下，第一离合器2接合，第二制动器12接合，第二离合器13和第一制动器3均松开，发动机1提供汽车运行所需的驱动力矩，发动机的动力经第一离合器2分流，一部分经后行星排齿圈6传递至后行星排行星架7，另一部分经前行星排行星架5、前行星排齿圈4传递至后行星排行星架7与前述动力流汇流将动力传递至主减速器和差速器总成14、动力输出轴8，此时电机9自由旋转。
在复合驱动1模式下，第一制动器3接合，第二离合器13接合，第一离合器2和第二制动器12均松开，发动机1和电机9共同驱动车辆(其中，电机9可以根据动力需求和SOC高低选择发电机模式或电动机模式)，发动机1和电机9的动力在后行星排太阳轮10处耦合后经后行星排行星架7传递到主减速器和差速器总成14、动力输出轴8。
在复合驱动2模式下，第二制动器12接合，第二离合器13接合，第一离合器2和第一制动器3均松开，发动机1和电机9共同驱动车辆。发动机1和电机9的动力在后行星排太阳轮10处耦合后经后行星排行星架7传递到主减速器和差速器总成14、动力输出轴8；
在复合驱动3模式下，第一离合器2和第二离合器13均接合，第一制动器3、第二制动器12均松开，发动机1和电机9共同驱动车辆。发动机1输出的动力一部分在后行星排太阳轮10处与电机9输出的动力耦合传递到后行星排行星架7，发动机1输出动力的另一部分经第一离合器2、前行星排行星架5、前行星排齿圈4传递到后行星排行星架7与前述动力流汇流，动力经主减速器和差速器总成14传递到动力输出轴8；
在复合驱动4模式下，第一离合器2接合，第二制动器12接合，第二离合器13和第一制动器3均松开，发动机1和电机9共同驱动车辆。发动机1输出的动力经第一离合器2后分流，一部分经后行星排齿圈6传递到后行星排行星架7，另一部分经前行星排行星架5、前行星排齿圈4传递到后行星排行星架7，电机9的动力经后行星排太阳轮10传递到后行星排行星架7与前述发动机的动力汇流，动力经主减速器和差速器总成14传递到动力输出轴8。
在复合驱动5模式下，第一离合器2接合，第二离合器13与第一制动器3、第二制动器12均松开，值得注意的是，此时车辆进入EVT模式，发动机1和电机9共同驱动车辆。发动机1输出的动力经第一离合器2后分流，一部分经后行星排齿圈6传递到后行星排行星架7，另一部分经前行星排行星架5、前行星排齿圈4传递到后行星排行星架7，电机9的动力经后行星排太阳轮10传递到后行星排行星架7与前述发动机的动力汇流，动力经主减速器和差速器总成14传递到动力输出轴8。
在纯电制动模式下，发动机1静止，第一离合器2和第二离合器13松开，第一制动器3和第二制动器12中的一个接合，另一个松开,发动机1停机或怠速运转，电机9单独制动。来自车轮的车轮动能依次通过后行星排行星架7、后行星排太阳轮10后到达电机9，使之做发电机运行，回收制动能量，通过逆变器和电池管理系统对动力电池充电。
在联合制动1模式下，第一离合器2接合，第二制动器12接合，第二离合器13和第一制动器3松开，液压系统，发动机1和电机9进行联合制动。由发动机1和电机9制动的车辆动能，一部分，通过后行星排行星架7、后行星排太阳轮后到达电机9，使之做发电机运行，回收制动能量，并对动力电池充电；另一部分在后行星排行星架7处分流，一条动力传递的路径是经后行星排行星架7、后行星排齿圈6传递到第一离合器2，另一条动力传递的路径是经后行星排行星架7、前行星排齿圈4、前行星排行星架5传递到第一离合器2处，动力汇流后传递至发动机1，有发动机1的摩擦阻力太平衡。
在联合制动2模式下，第二离合器13接合，第一制动器3接合，第一离合器2和第二制动器12松开，液压系统，发动机1和电机9进行联合制动。由发动机1和电机9制动的车辆动能，一部分经后行星排行星架7、后行星排太阳轮10传递至电机9，使之做发电机运行，回收制动能量，并对动力电池充电；另一部分经后行星排行星架7、后行星排太阳轮10，经第二离合器13传递至发动机1，由发动机1的摩擦阻力来平衡。
在联合制动3模式下，第二离合器13接合，第二制动器12接合，第一离合器2和第一制动器3均松开，液压系统，发动机1和电机9进行联合制动。由发动机1和电机9制动的车辆动能，一部分经后行星排行星架7、后行星排太阳轮10传递至电机9，使之做发电机运行，回收制动能量，并对动力电池充电；另一部分经后行星排行星架7、后行星排太阳轮10，经第二离合器13传递至发动机1，由发动机1的摩擦阻力来平衡。
在驻车发电模式下：当电池的SOC低于下限值时，可以在车辆静止时利用发动机1驱动电机9，第二离合器13接合，第一离合器2和第一制动器3、第二制动器12均松开，发动机的动力经第二离合器13、后行星排太阳轮10传递到电机9，使之做发电机运行，通过逆变器和电池管理系统给动力电池充电。
在本实施例中的技术效果为：对丰田普锐斯“THS-Ⅱ”的双排行星齿轮耦合机构和本实施例的基于改进型辛普森行星齿轮机构的机电动力耦合装置进行燃油经济性对比分析，在NEDC的循环工况下，仿真得到丰田普锐斯“THS-Ⅱ”的等效燃油消耗为每百公里3.903升，本实施例的基于改进型辛普森行星齿轮机构的机电动力耦合装置的等效燃油消耗为每百公里3.805升，节油率达到2.5％。在考虑到仿真参数的设置、误差以及控制策略能进一步优化的前提下，该基于改进型辛普森行星齿轮机构的机电动力耦合装置具有很好的应用前景。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (6)

1.一种基于改进型辛普森行星齿轮机构的机电动力耦合装置，其特征在于，包括：第一离合器(2)、第二离合器(13)、第一制动器(3)、第二制动器(12)，前排行星齿轮组以及后排行星齿轮组，
其中，第一离合器(2)的主动端与发动机(1)的输出轴相连，从动端连接前排行星齿轮组；第一制动器(3)用于前排行星齿轮组的一个输入端的制动，第二制动器(12)用于前排行星齿轮组的另一个输入端的制动；
第二离合器(13)的主动端与发动机(1)的输出轴相连，第二离合器(13)的从动端和电机(9)的输出轴连接到后排行星齿轮组，后排行星齿轮组的输出端与动力输出轴相连接，用于输出动力到车轮。
2.根据权利要求1所述的基于改进型辛普森行星齿轮机构的机电动力耦合装置，其特征在于，所述前排行星齿轮组包括前行星排太阳轮(11)、前行星排行星架(5)和前行星排齿圈(4)；
其中，第一离合器(2)的从动端与前行星排行星架(5)连接，前行星排齿圈(4)连接到后排行星齿轮组的后行星排行星架(7)；
所述第一制动器(3)用于对前行星排行星架(5)制动；第二制动器相(12)用于对前行星排太阳轮(11)进行制动。
3.根据权利要求1所述的基于改进型辛普森行星齿轮机构的机电动力耦合装置，其特征在于，所述后排行星齿轮组包括后行星排太阳轮(10)、后行星排行星架(7)和后行星排齿圈(6)；
其中，后行星排太阳轮(10)、电机(9)的输出轴与第二离合器(13)的从动盘相连接，后行星排齿圈(6)连接到前行星排行星架(5)，后行星排行星架(7)与后行星排齿圈(6)、后行星排太阳轮(10)啮合，用于通过主减速器和差速器总成(14)将动力输出到车轮。
4.根据权利要求1所述的基于改进型辛普森行星齿轮机构的机电动力耦合装置，其特征在于，所述第一制动器(3)、所述第二制动器(12)、所述第一离合器(2)、所述第二离合器(13)、前排行星齿轮组的前行星排太阳轮(11)、后排行星齿轮组的后行星排太阳轮(10)、所述电机同轴设置。
5.根据权利要求1或2所述的基于改进型辛普森行星齿轮机构的机电动力耦合装置，其特征在于，所述前排行星齿轮组中前行星排太阳轮(11)的输入端是凸出端，第二制动器(12)用于前行星排太阳轮(11)的输入端的制动；
所述前排行星齿轮组中前行星排行星架(5)的前端为凸出端，呈包络状并形成后行星排齿圈(6)，前端的延伸端通过第一离合器(2)与发动机(1)的输入轴连接，第一制动器(3)用于前行星排行星架(5)的前端制动；
所述前排行星齿轮组中前行星排齿圈(4)由后行星排行星架(7)包络形成。
6.根据权利要求1或3所述的基于改进型辛普森行星齿轮机构的机电动力耦合装置，其特征在于，所述后排行星齿轮组中后行星排太阳轮(10)的输出端为凸出端且与电机(9)的输出轴连接；
所述后排行星齿轮组中后行星排行星架(7)的前端、后端均是凸出端，前端呈包络状并形成前行星排齿圈(4)，后端通过内花键与主减速器和差速器总成连接；
所述后排行星齿轮组中后行星排齿圈(6)由前行星排行星架(5)包络形成。
CN201610550597.6A 2016-07-13 2016-07-13 基于改进型辛普森行星齿轮机构的机电动力耦合装置 Expired - Fee Related CN106114190B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610550597.6A CN106114190B (zh) 2016-07-13 2016-07-13 基于改进型辛普森行星齿轮机构的机电动力耦合装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610550597.6A CN106114190B (zh) 2016-07-13 2016-07-13 基于改进型辛普森行星齿轮机构的机电动力耦合装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106114190A true CN106114190A (zh) 2016-11-16
CN106114190B CN106114190B (zh) 2018-11-16

Family

ID=57283663

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610550597.6A Expired - Fee Related CN106114190B (zh) 2016-07-13 2016-07-13 基于改进型辛普森行星齿轮机构的机电动力耦合装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106114190B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108297670A (zh) * 2017-10-24 2018-07-20 广西玉柴机器股份有限公司 带跛行系统的平行轴式双电机双行星排两档混合动力总成
CN108730436A (zh) * 2017-04-21 2018-11-02 舍弗勒技术股份两合公司 辛普森式混合动力变速箱及汽车
CN112009231A (zh) * 2020-09-16 2020-12-01 山东科技大学 一种基于双排行星系统的单电机混动耦合装置
CN113085519A (zh) * 2021-05-06 2021-07-09 华中科技大学 一种双电机电动汽车驱动系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101194114A (zh) * 2005-02-18 2008-06-04 通用汽车环球科技运作公司 具有两个行星齿轮组连同一个互连部件和离合器联接输入部件的电动变速器
CN101495773A (zh) * 2006-03-17 2009-07-29 通用汽车环球科技动作公司 具有两个行星齿轮组和离合输入的电气可变式变速器
CN101628541A (zh) * 2009-08-27 2010-01-20 上海交通大学 混合动力汽车的双排行星齿轮机电动力耦合装置
JP2010052518A (ja) * 2008-08-27 2010-03-11 Toyota Motor Corp ハイブリッド車両の駆動装置
CN102086932A (zh) * 2009-12-04 2011-06-08 现代自动车株式会社 用于混合动力车辆的传力系的液压控制系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101194114A (zh) * 2005-02-18 2008-06-04 通用汽车环球科技运作公司 具有两个行星齿轮组连同一个互连部件和离合器联接输入部件的电动变速器
CN101495773A (zh) * 2006-03-17 2009-07-29 通用汽车环球科技动作公司 具有两个行星齿轮组和离合输入的电气可变式变速器
JP2010052518A (ja) * 2008-08-27 2010-03-11 Toyota Motor Corp ハイブリッド車両の駆動装置
CN101628541A (zh) * 2009-08-27 2010-01-20 上海交通大学 混合动力汽车的双排行星齿轮机电动力耦合装置
CN102086932A (zh) * 2009-12-04 2011-06-08 现代自动车株式会社 用于混合动力车辆的传力系的液压控制系统

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108730436A (zh) * 2017-04-21 2018-11-02 舍弗勒技术股份两合公司 辛普森式混合动力变速箱及汽车
CN108297670A (zh) * 2017-10-24 2018-07-20 广西玉柴机器股份有限公司 带跛行系统的平行轴式双电机双行星排两档混合动力总成
CN112009231A (zh) * 2020-09-16 2020-12-01 山东科技大学 一种基于双排行星系统的单电机混动耦合装置
CN113085519A (zh) * 2021-05-06 2021-07-09 华中科技大学 一种双电机电动汽车驱动系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN106114190B (zh) 2018-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102085795B (zh) 一种车用离合器动力藕合同步器换档混合动力驱动系统
CN101445047B (zh) 一种全轮驱动混合动力汽车驱动系统
CN105128647B (zh) 一种多模混合动力传动驱动装置
CN206781518U (zh) 一种行星式多模混合动力耦合装置
CN105299216B (zh) 一种混合动力变速器
CN106976390B (zh) 一种行星混联式双模混合动力车辆驱动系统
CN101293478A (zh) 插电式集成起动发电机混合动力轿车驱动系统
CN104648115A (zh) 集成式单驱动电机的插电式混合动力汽车的两挡变速驱动系统
CN201633523U (zh) 混合动力驱动系统
CN107599823A (zh) 差动多模混合动力车辆驱动系统
CN106183784B (zh) 一种油电混合动力自动变速器及其工作方法
CN107160994A (zh) 一种混合动力电子无级驱动系统及汽车
CN102922982A (zh) 双行星轮系动力耦合传动系统
CN111546871A (zh) 一种基于复合行星轮系的电驱动和混合动力传动装置
CN106114190A (zh) 基于改进型辛普森行星齿轮机构的机电动力耦合装置
CN111731089A (zh) 两种适用于商用车的混联式油电混合动力驱动装置
CN109228842A (zh) 一种混合动力汽车驱动系统
CN202080112U (zh) 多动力源耦合传动系统
CN106608177A (zh) 基于行星齿轮机构的混合动力电动汽车驱动系统
CN111688470B (zh) 一种串并联构型插电式混合动力系统及其控制方法
CN201587317U (zh) 一种单行星排的混合动力总成装置
CN206734048U (zh) 双行星排多模混合动力车辆驱动系统
CN106114195B (zh) 一种多模四驱混合动力传动驱动装置
CN205970820U (zh) 一种油电混合动力自动变速器
CN107599821B (zh) 双模六速比混合动力车辆驱动系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20190412

Address after: No. 90, Lane 768, Ruili Road, Minhang District, Shanghai, 200240

Co-patentee after: Shanghai Yiji New Energy Technology Co., Ltd.

Patentee after: Zhang Jianlong

Address before: Room 417, Building 5, 1088 Fanghe Road, Minhang District, Shanghai, 200240

Patentee before: Shanghai Di Kun Electromechanical Technology Co. Ltd.

TR01 Transfer of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20181116

Termination date: 20210713

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee