CN106882032B - 前驱车双模式混合动力传动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于混合动力汽车技术领域，特别涉及混合动力传动装置。一种前驱车双模式混合动力传动装置，其技术方案是：它包括：发动机输入轴，扭转减震器，双行星机构，第一齿轮，第二齿轮，第一电机，第一制动器，第三齿轮，第一离合器，第二电机，第一输出轴，差速器，第二输出轴，第五齿轮，第六齿轮，第二离合器，第七齿轮，单向离合器；本发明结构紧凑，通过两个离合器进行模式切换，离合器布置在另一轴上，可缩短整体的轴向长度。采用双行星机构进行功率分流，配合两个切换离合器可实现双模式功率分流，可降低两台电机的转矩和功率需求。

Description

前驱车双模式混合动力传动装置
技术领域
本发明属于混合动力汽车技术领域，特别涉及动力传动装置。
背景技术
混合动力传动装置是国家新能源汽车战略中各厂商的研发重点，各大汽车公司都积极研发混合动力传动装置，其中功率分流(power split)形式的深度混合动力传动装置节能效果更明显，最具代表性产品是丰田公司的THS。THS采用单行星排的单模式分速汇矩功率分流(output split)形式，结构简单，但所需的电机转矩及功率较大，对电机的转速要求较高。当处于高速混动工况，传动装置的速比大于机械点速比时，行星排出现功率循环，影响传动效率。
科力远公司的CN106042890公布了一种单模式分速汇速功率分流(compoundsplit)形式、多电动挡位的混合动力传动装置，可用于深度混合和插电混合动力传动装置。CN105172570 A公布了一种双模式混合动力传动装置，两台电机不同轴布置。
通用公司发展了3个行星排组成的双模式纵置混合动力传动系统，采用双模式分速汇矩、分速汇速功率分流(output split、compound split)形式，减小了电机功率和转矩，两种分流模式分别适用于低速和高速工况，每个模式都不存在功率循环，提高了传动效率。US005931757A公布了3个行星排双模式混合动力传动装置，只有1个固定挡位。US2005/0137042 A1也公布了3个行星排双模式混合动力传动装置，可通过离合器、制动器等模式切换元件实现4个固定挡位。通用公司也发展了2个行星排双模式横置混合动力传动系统，采用双行星排布局，用于第二代Volt，较3个行星排的布置方式，缩短了轴向长度，便于前驱车发动机横置布局。
双模式功率分流形式混合动力传动装置具备低速、高速两种模式，并可降低电机的转矩及功率需求，有利于提高混合动力传动装置的效率。
发明内容
本发明的目的是：提供一种具有高传动效率，两个机械挡位，适用于前驱车的混合动力传动装置。
本发明的技术方案是：一种前驱车双模式混合动力传动装置，它包括：发动机输入轴，扭转减震器，双行星机构，第一齿轮，第二齿轮，第一电机，第一制动器，第三齿轮，第一离合器，第二电机，第一输出轴，差速器，第二输出轴，第五齿轮，第六齿轮，第二离合器，第七齿轮，单向离合器；
第一电机和第二电机同轴布置，即第二电机的输出轴同轴空套在第一电机的输出轴外，两个电机的定子均与传动装置壳体固连；
双行星机构包括：相互连接的第一行星架与第二行星架，安装在第一行星架上的第一太阳轮、第一齿圈以及安装在第二行星架上的第二齿圈、第二太阳轮；第一太阳轮与第二齿圈连接；在第二行星架上设有第一齿轮；
发动机的动力通过发动机输入轴和扭转减震器，传递给用于防止发动机反转的单向离合器，单向离合器与第一齿圈连接；第二太阳轮与第二齿轮设置在第二电机的输出轴上；第一太阳轮与第一电机的输出轴连接；第一电机的转子与第二齿圈相连，第一制动器与第二齿圈连接，第二电机的转子与第二太阳轮连接；
第一离合器、第二离合器与第一电机、第二电机不同轴，其主动端均设置在第六齿轮的齿轮轴上；第一离合器被动端与第三齿轮相连接，第三齿轮和第二齿轮相啮合；第二离合器被动端与第七齿轮相连接，第七齿轮与第一齿轮相啮合；
第六齿轮与差速器的第五齿轮相啮合，差速器分别通过第一输出轴、第二输出轴将动力输出到两侧车轮。
一种前驱车双模式混合动力传动装置，它包括：发动机输入轴，扭转减震器，双行星机构，第一齿轮，第二齿轮，第一电机，第一制动器，第三齿轮，第一离合器，第四齿轮，第二电机，第一输出轴，差速器，第二输出轴，第五齿轮，第六齿轮，第二离合器，第七齿轮，单向离合器；
第一电机和第二电机不同轴布置；两个电机的定子均与传动装置壳体固连；
双行星机构包括：相互连接的第一行星架与第二行星架，安装在第一行星架上的第一太阳轮、第一齿圈以及安装在第二行星架上的第二齿圈、第二太阳轮；第一太阳轮与第二齿圈连接；在第二行星架上设有第一齿轮；
发动机的动力通过发动机输入轴和扭转减震器，传递给用于防止发动机反转的单向离合器，单向离合器与第一齿圈连接；第二太阳轮与第二齿轮连接；第一太阳轮与第一电机的输出轴连接；第一电机的输出轴与第二齿圈、第一制动器连接，第二电机的输出轴与第四齿轮连接，第四齿轮与第三齿轮相啮合；
第一离合器、第二离合器的主动端设置在第六齿轮的齿轮轴上；第一离合器被动端与第三齿轮相连接，第三齿轮和第二齿轮相啮合；第二离合器被动端与第七齿轮相连接，第七齿轮与第一齿轮相啮合；
第六齿轮与差速器的第五齿轮相啮合，差速器分别通过第一输出轴、第二输出轴将动力输出到两侧车轮。
有益效果：本发明结构紧凑，通过两个离合器进行模式切换，离合器布置在另一轴上，可缩短整体的轴向长度。采用双行星机构进行功率分流，配合两个切换离合器可实现双模式功率分流，可降低两台电机的转矩和功率需求。第一模式适用车辆的起步及低速行驶，第二模式适用于高速工况。双模式可实现较宽的传动比范围，传动效率高。可实现两个机械挡位，一个用于低速重载工况，降低了第二电机的转矩要求；另一个用于高速巡航工况，发动机直接驱动，减小了一次能量转化过程，传动效率高。设置单向离合器，防止发动机反转，在纯电动工况下，可利用两个电机的功率同时驱动车辆。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构原理图；
图2为本发明实施例2的结构原理图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1：参见附图1，一种前驱车双模式混合动力传动装置，它包括：发动机输入轴1，扭转减震器2，双行星机构，第一齿轮6，第二齿轮7，第一电机E1，第一制动器12，第三齿轮13，第一离合器14，第二电机E2，第一输出轴17，差速器18，第二输出轴19，第五齿轮20，第六齿轮21，第二离合器22，第七齿轮23，单向离合器24；
第一电机E1和第二电机E2同轴布置，即第二电机E2的输出轴同轴空套在第一电机E1的输出轴外，两个电机的定子均与传动装置壳体固连；
双行星机构包括：相互连接的第一行星架5与第二行星架8，安装在第一行星架5上的第一太阳轮3、第一齿圈4以及安装在第二行星架8上的第二齿圈9、第二太阳轮11；第一太阳轮3与第二齿圈9连接；在第二行星架8上设有第一齿轮6；
发动机的动力通过发动机输入轴1和扭转减震器2，传递给用于防止发动机反转的单向离合器24，单向离合器24与第一齿圈4连接；第二太阳轮11与第二齿轮7设置在第二电机E2的输出轴上；第一太阳轮3与第一电机E1的输出轴连接；第一电机E1的转子10与第二齿圈9连接，第一制动器12与第二齿圈9连接。
第一离合器14、第二离合器22与所述第一电机E1和第二电机E2不同轴，其主动端均设置在第六齿轮21的齿轮轴上；第一离合器14被动端与第三齿轮13相连接，第三齿轮13和第二齿轮7相啮合；第二离合器22被动端与第七齿轮23相连接，第七齿轮23与第一齿轮6相啮合；
第六齿轮21与差速器18的第五齿轮20相啮合，差速器18将动力分别通过第一输出轴17和第二输出轴19输出到两侧车轮。
本发明采用双行星排进行功率分流，实现双模式混合驱动，并可实现纯电驱动工况，两个机械挡位、制动能量回收等功能，适合于前驱车的布置形式。较单模式混合驱动，扩大了传动比范围，降低了电机的功率和转矩需求，并提高了传动效率。
起步，采用纯电动起步方式，所述第一制动器12分离，所述第二离合器22分离，所述第一离合器14接合，此时第三齿轮13能够将动力传递至第六齿轮21，所述第二电机E2驱动车辆。当纯电动车速较高或者所述第二电机E2电机功率不足时，所述第一电机E1参与，此时，单向离合器24防止发动机反转，两台电机共同驱动车辆。
第一模式为分速汇矩形式的功率分流模式，第一电机E1作为发电机，第二电机E2电机作为电动机，双行星机构实现发动机功率的分流。在该模式下，第一离合器14接合，第二离合器22分离；发动机功率经过扭转减震器2后，输入到第一齿圈4，然后发动机功率分成两路，一路机械路，这路功率一部分依次通过行第一行星架5、第一齿轮6、第二行星架8、第二太阳轮11，另一部分通过第一太阳轮3、第二齿圈9、第二太阳轮11，然后两部分汇集到第二齿轮7输出；另一路功率通过第二齿圈9传递至第一电机E1，此时第一电机E1工作在发电机工况，把此路发动机功率转化为电功率，传递给第二电机E2。第二电机E2工作在电动机工况，由于第一离合器14接合，第二电机E2的功率与发动机的功率在第二齿轮7汇合后依次经过第三齿轮13、第一离合器14，第六齿轮21、第五齿轮20传递到差速器18。该模式适用于车辆的起步及低速行驶，功率分流形式与丰田公司的THS相同。
第二模式为分速汇速形式的功率分流模式，发动机功率经过扭转减震器2后，输入到第一齿圈4，在该模式下，第一离合器14分离，第二离合器22接合。发动机功率分成两路，一路直接通过双行星机构的第一行星架5、第一齿轮6输出；另一路功率依次经过第一太阳轮3、第二齿圈9、第二太阳轮11传递给第二电机E2，第二电机E2在将这部分功率转化为电能传递给第一电机E1，第一电机E1为电动机工况，其功率分流至双行星机构的第二齿圈9、第一太阳轮3，最后动力经双行星机构的第一行星架5、第二行星架8，在第一齿轮6汇流后，依次通过第七齿轮23、第二离合器22、第六齿轮21、第五齿轮20、差速器18，输出到两侧车轮。在该模式下，第一离合器14分离，第二离合器22接合，第二电机E2工作在发电机工况，第一电机E1工作在电动机工况，电功率从第二电机E2传递到第一电机E1。该模式适合于车辆的中高速工况，传递效率高，功率分流形式与通用公司的双模式混合动力传动系统的第二模式相同。
本传动装置可实现两个机械挡位，第一个机械挡位在第一模式和第二模式切换点，第一离合器14和第二离合器22同时接合；该机械挡位可应对在低速重载工况，降低了第二电机E2的转矩要求，并且第二电机E2可进行大功率的发电。第二个机械挡位在第一电机E1的转速为零时，接合第一制动器12；此时双行星结构传动比小于1，为增速工况，用于高速巡航工况，发动机直接驱动车辆，减小了能量转换次数，传动效率高。
倒挡，第一离合器14接合，第二离合器22分离，采用第二电机E2反转完成低速倒车。
可根据整车的要求，设置单向离合器24，防止发动机反转，在纯电动工况下，可利用第一电机E1反转或者第二电机E2正转，实现纯电动工况，此时单向离合器24制动发动机输入轴。如本传动系统配置在插电式混动动力车辆，还可同时利用第一电机E1和第二电机E2同时驱动车辆，可增大电驱动功率。
制动能量回收，第一模式时，可直接采用第二电机E2进行制动能量回收；第二模式时，可利用第一电机E1和第二电机E2的转矩协调控制，完成制动能量回收。
本实施例的传动状态如下表所示：
其中，C1为第一离合器14，C2为第二离合器22，B1为第一制动器12。
实施例2：参见附图2，一种前驱车双模式混合动力传动装置，它包括：发动机输入轴1，扭转减震器2，双行星机构，第一齿轮6，第二齿轮7，第一电机E1，第一制动器12，第三齿轮13，第一离合器14，第四齿轮15，第二电机E2，第一输出轴17，差速器18，第二输出轴19，第五齿轮20，第六齿轮21，第二离合器22，第七齿轮23，单向离合器24；
第一电机E1和第二电机E2不同轴布置；两个电机的定子均与传动装置壳体固连；
双行星机构包括：相互连接的第一行星架5与第二行星架8，安装在第一行星架5上的第一太阳轮3、第一齿圈4以及安装在第二行星架8上的第二齿圈9、第二太阳轮11；第一太阳轮3与第二齿圈9连接；在第二行星架8上设有第一齿轮6；
发动机的动力通过发动机输入轴1和扭转减震器2，传递给用于防止发动机反转的单向离合器24，单向离合器24与第一齿圈4连接；第二太阳轮11与第二齿轮7连接；第一太阳轮3与第一电机E1的输出轴连接；第一电机E1的输出轴与第二齿圈9、第一制动器12连接，第二电机E2的输出轴与第四齿轮15连接，第四齿轮15与第三齿轮13相啮合；
第一离合器14、第二离合器22的主动端设置在第六齿轮21的齿轮轴上；第一离合器14被动端与第三齿轮13相连接，第三齿轮13和第二齿轮7相啮合；第二离合器22被动端与第七齿轮23相连接，第七齿轮23与第一齿轮6相啮合；
第六齿轮21与差速器18的第五齿轮20相啮合，差速器18分别通过第一输出轴17和第二输出轴19将动力输出到两侧车轮。
本实施例的传动状态如下表所示：
其中，C1为第一离合器14，C2为第二离合器22，B1为第一制动器12。
综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种前驱车双模式混合动力传动装置，其特征是：它包括：发动机输入轴(1)，扭转减震器(2)，双行星机构，第一齿轮(6)，第二齿轮(7)，第一电机(E1)，第一制动器(12)，第三齿轮(13)，第一离合器(14)，第二电机(E2)，第一输出轴(17)，差速器(18)，第二输出轴(19)，第五齿轮(20)，第六齿轮(21)，第二离合器(22)，第七齿轮(23)，单向离合器(24)；
所述第一电机(E1)和所述第二电机(E2)同轴布置，即所述第二电机(E2)的输出轴同轴空套在所述第一电机(E1)的输出轴外，两个电机的定子均与传动装置壳体固连；
所述双行星机构包括：相互连接的第一行星架(5)与第二行星架(8)，安装在所述第一行星架(5)上的第一太阳轮(3)、第一齿圈(4)以及安装在所述第二行星架(8)上的第二齿圈(9)、第二太阳轮(11)；所述第一太阳轮(3)与所述第二齿圈(9)连接；在所述第二行星架(8)上设有所述第一齿轮(6)；
发动机的动力通过所述发动机输入轴(1)和所述扭转减震器(2)，传递给用于防止发动机反转的所述单向离合器(24)，所述单向离合器(24)与所述第一齿圈(4)连接；所述第二太阳轮(11)与所述第二齿轮(7)设置在所述第二电机(E2)的输出轴上；所述第一太阳轮(3)与所述第一电机(E1)的输出轴连接；所述第一电机(E1)的转子(10)与所述第二齿圈(9)相连，所述第一制动器(12)与所述第二齿圈(9)连接，所述第二电机(E2)的转子与所述第二太阳轮(11)连接；
所述第一离合器(14)、所述第二离合器(22)与所述第一电机(E1)、所述第二电机(E2)不同轴，其主动端均设置在所述第六齿轮(21)的齿轮轴上；所述第一离合器(14)被动端与所述第三齿轮(13)相连接，所述第三齿轮(13)和所述第二齿轮(7)相啮合；所述第二离合器(22)被动端与所述第七齿轮(23)相连接，所述第七齿轮(23)与第一齿轮(6)相啮合；
所述第六齿轮(21)与所述差速器(18)的第五齿轮(20)相啮合，所述差速器(18)分别通过所述第一输出轴(17)、所述第二输出轴(19)将动力输出到两侧车轮。
2.一种前驱车双模式混合动力传动装置，其特征是：它包括：发动机输入轴(1)，扭转减震器(2)，双行星机构，第一齿轮(6)，第二齿轮(7)，第一电机(E1)，第一制动器(12)，第三齿轮(13)，第一离合器(14)，第四齿轮(15)，第二电机(E2)，第一输出轴(17)，差速器(18)，第二输出轴(19)，第五齿轮(20)，第六齿轮(21)，第二离合器(22)，第七齿轮(23)，单向离合器(24)；
所述第一电机(E1)和所述第二电机(E2)不同轴布置；两个电机的定子均与传动装置壳体固连；
所述双行星机构包括：相互连接的第一行星架(5)与第二行星架(8)，安装在所述第一行星架(5)上的第一太阳轮(3)、第一齿圈(4)以及安装在所述第二行星架(8)上的第二齿圈(9)、第二太阳轮(11)；所述第一太阳轮(3)与所述第二齿圈(9)连接；在所述第二行星架(8)上设有所述第一齿轮(6)；
发动机的动力通过所述发动机输入轴(1)和所述扭转减震器(2)，传递给用于防止发动机反转的所述单向离合器(24)，所述单向离合器(24)与所述第一齿圈(4)连接；所述第二太阳轮(11)与所述第二齿轮(7)连接；所述第一太阳轮(3)与所述第一电机(E1)的输出轴连接；所述第一电机(E1)的输出轴与所述第二齿圈(9)、所述第一制动器(12)连接，所述第二电机(E2)的输出轴与所述第四齿轮(15)连接，所述第四齿轮(15)与所述第三齿轮(13)相啮合；
所述第一离合器(14)、所述第二离合器(22)的主动端设置在所述第六齿轮(21)的齿轮轴上；所述第一离合器(14)被动端与所述第三齿轮(13)相连接，所述第三齿轮(13)和所述第二齿轮(7)相啮合；所述第二离合器(22)被动端与所述第七齿轮(23)相连接，所述第七齿轮(23)与第一齿轮(6)相啮合；
所述第六齿轮(21)与所述差速器(18)的第五齿轮(20)相啮合，所述差速器(18)分别通过所述第一输出轴(17)、所述第二输出轴(19)将动力输出到两侧车轮。
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