CN107839464A - 一种混合动力自动变速器驱动系统 - Google Patents

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Abstract

一种混合动力自动变速器驱动系统，属于自动变速器技术领域。本发明的技术要点：A1外齿圈和C2行星架及输出齿轮依次固定连接；S2太阳轮与电机固定连接，并且S2太阳轮通过UD离合器与发动机进行连接；S1太阳轮通过REV离合器与发动机进行连接，并且S1太阳轮与2ND制动器进行连接；C1行星架通过OD离合器与发动机进行连接，并且C1行星架与A2外齿圈固定连接，C1行星架还与LR制动器以及单向离合器的内圈连接。本发明满足发动机和电机同时工作时，驱动车辆正常行驶；通过控制电机工作，可以调节发动机的工况点，降低发动机油耗；在车辆行驶过程中，通过工作模式的切换，能够有效地节省汽车燃油消耗。

Description

一种混合动力自动变速器驱动系统
技术领域
本发明涉及一种自动变速器驱动系统，具体涉及一种混合动力自动变速器驱动系统，属于自动变速器技术领域。
背景技术
混合动力汽车因其具有低排放的优点，成为竞相研发的新型车辆。混合动力传动系统按联结方式一般分为串联、并联和混联三种形式。按电机布置位置，行业内普遍又分为P0、P1、P2、P3、P4等结构。混合动力主要通过电机的协调工作可以使发动机运行在高效率区，从而提高整个系统的效率，并且低成本、轻量化、结构紧凑。
但是，现有的变速器驱动系统无法实现多种工作模式切换，存在耗油问题。
发明内容
在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的弊端，提供一种混合动力自动变速器驱动系统，其在发动机不提供动力时，依靠电池提供电能驱动电机单独工作，并通过变速机构实现车辆的正常行驶；在发动机单独工作时，变速器结构可以正常传递动力，驱动车辆整车行驶；同时满足发动机和电机同时工作时，驱动车辆正常行驶；通过控制电机工作，可以调节发动机的工况点，降低发动机油耗；在车辆行驶过程中，通过以上几种工作模式的切换，能够有效地节省汽车燃油消耗。
本发明所采取的方案为：一种混合动力自动变速器驱动系统，包括第一行星轮系和第二行星轮系，所述第一行星轮系包括A1外齿圈、C1行星架和S1太阳轮，所述第二行星轮系包括A2外齿圈、C2行星架和S2太阳轮；
一种混合动力自动变速器驱动系统还包括三个离合器和两个制动器，三个离合器分别是UD离合器、OD离合器和REV离合器；两个制动器分别是LR制动器和2ND制动器，所述两个制动器与变速箱壳体相连；
一种混合动力自动变速器驱动系统还包括一个单向离合器和一个电机，单向离合器外圈与变速箱壳体连接；
所述A1外齿圈和C2行星架及输出齿轮依次固定连接；S2太阳轮与电机固定连接，并且S2太阳轮通过UD离合器与发动机进行连接；S1太阳轮通过REV离合器与发动机进行连接，并且S1太阳轮与2ND制动器进行连接；C1行星架通过OD离合器与发动机进行连接，并且C1行星架与A2外齿圈固定连接，C1行星架还与LR制动器以及单向离合器的内圈连接。
进一步地：所述A1外齿圈和S1太阳轮齿轮齿数分别是ZA1和ZS1，第一行星轮系齿数比A2外齿圈和S2太阳轮齿轮齿数分别是ZA2和ZS2；第二行星轮系齿数比
本发明所达到的效果为：
本发明结构简单、设计合理，利用成熟双行星排结构，进行结构改进升级，增加电机以改善发动机工况，可以有效地降低油耗。从整车角度油耗会降低，实现新能源汽车目标，达到节能减排，满足逐步加严的排放法规。此结构具有结构简合理、装配简单、成本低廉的优点。
附图说明
图1为本发明的一种混合动力自动变速器驱动系统的结构示意图。
具体实施方式
为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本发明公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。
在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在申请文件中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
具体实施方式一：本实施方式的一种混合动力自动变速器驱动系统，包括第一行星轮系和第二行星轮系，所述第一行星轮系包括A1外齿圈13、C1行星架14和S1太阳轮15，所述第二行星轮系包括A2外齿圈10、C2行星架11和S2太阳轮12；
一种混合动力自动变速器驱动系统还包括三个离合器和两个制动器，三个离合器分别是UD离合器4、OD离合器8和REV离合器9；两个制动器分别是LR制动器5和2ND制动器7，所述两个制动器与变速箱壳体相连；
一种混合动力自动变速器驱动系统还包括一个单向离合器6和一个电机2，单向离合器6外圈与变速箱壳体连接；
所述A1外齿圈13和C2行星架11及输出齿轮3依次固定连接；S2太阳轮12与电机2固定连接，并且S2太阳轮12通过UD离合器4与发动机1进行连接；S1太阳轮15通过REV离合器9与发动机1进行连接，并且S1太阳轮15与2ND制动器7进行连接；C1行星架14通过OD离合器8与发动机1进行连接，并且C1行星架14与A2外齿圈10固定连接，C1行星架14还与LR制动器5以及单向离合器6的内圈连接。
结合附图说明工作方式：
1、纯电动模式
纯电动模式1档：当发动机1不工作，电机2工作时，控制LR制动器5进行工作，将使A2外齿圈10固定不转动。电机提供的动力通过S2太阳轮12传递给C2行星架11，即传递到输出齿轮3；动力由S2太阳轮12和C2行星架11这组行星架系进行传递，并且速比大于1，起到减速增扭的作用。由于C2行星架11与A1外齿圈13固定连接，A1外齿圈13会发生转动，C1行星架14与A2外齿圈10固定连接，但是S1太阳轮15未与其他机构固定连接，所以S1太阳轮15处于空转。
纯电动模式2档：当发动机1不工作，电机2工作时，控制2ND制动器7进行工作，将使S1太阳轮15固定不转动。电机2提供的一部分动力通过S2太阳轮12传递给C2行星架11，并且输出齿轮3与C2行星架11固定连接，动力直接传递给输出齿轮3。电机提供的另一部分动力通过S2太阳轮12传递给C2行星架11，A1外齿圈13与C2行星架11固定连接；由于S1太阳轮15固定，A1外齿圈13的动力传递到C1行星架14，C1行星架14与A2外齿圈10固定连接，动力通过A2外齿圈10传递到C2行星架11，动力进行回流到输出齿轮3。相对于纯电动1档模式，主要区别在于改变了电机2到输出齿轮3的速比关系。纯电动2档要小于纯电动1档的传动比。
由于纯电动模式采用电机2驱动，而通过电机控制方式变化可以改变电机2的正反转，所以纯电模式可以用于车辆的起步，并且可以实现倒档功能。
2、并联以及发动机单独工作模式
1档：分别控制UD离合器4和LR制动器5进行工作；使A2外齿圈10和C1行星架14固定不转动；发动机1进行工作，由于UD离合器4结合，发动机1与电机2直接连接；此时根据整车电池电量和驾驶情况综合判断电机2是给系统提供动力或者发电。如果电池电量过低，电机可以进行发电存储到电池中。如果车辆需要急加速，电机2与发动机1共同向S2太阳轮12提供动力。动力传递的通过S2太阳轮12传递给C2行星架11，并且输出齿轮3与C2行星架11固定连接。此时与电动1档情况类似。
2档：分别控制UD离合器4和2ND制动器7进行工作；使S1太阳轮15固定不转动；发动机进行工作，由于UD离合器4结合，发动机1与电机2直接连接；此时根据整车电池电量和驾驶情况综合判断电机2是给系统提供动力或者发电。如果电池电量过低，电机2可以进行发电存储到电池中。如果车辆需要急加速，电机2与发动机1共同向S2太阳轮12提供动力。发动机1和电机2提供的一部分动力通过S2太阳轮12传递给C2行星架11，并且输出齿轮3与C2行星架11固定连接，动力直接传递给输出齿轮3。发动机1和电机2提供的另一部分动力通过S2太阳轮12传递给C2行星架11，A1外齿圈13与C2行星架11固定连接；由于S1太阳轮15固定，A1外齿圈13的动力传递到C1行星架14，C1行星架14与A2外齿圈10固定连接，动力通过A2外齿圈10传递到C2行星架11，即传递给输出齿轮3。与电动2档情况类似。
3档：分别控制UD离合器4和OD离合器8进行工作；发动机进行工作，由于UD离合器4结合，发动机1与电机2直接连接；此时根据整车电池电量和驾驶情况综合判断电机2是给系统提供动力或者发电。如果电池电量过低，电机2可以进行发电存储到电池中。如果车辆需要急加速，电机2与发动机1共同向S2太阳轮12提供动力。发动机1和电机2提供的一部分动力通过S2太阳轮12传递给C2行星架11，并且输出齿轮3与C2行星架11固定连接，动力直接传递给输出齿轮3。发动机1另一部分动力直接传递到C1行星架14，即A2外齿圈10；通过A2外齿圈10将动力传递给C2行星架11，即输出齿轮3。
4档：分别控制OD离合器8和2ND制动器7进行工作；使S1太阳轮15固定不转动；由于OD离合器8结合，发动机1与C1行星架14及A2外齿圈10连接，发动机1一部分动力通过C1行星架14传递给A1外齿圈13即C2行星架11和输出齿轮3。根据A1外齿圈13、C1行星架14，S1太阳轮15关系，可以推导计算A1外齿圈13转速，即C2行星架11转速。另A2外齿圈10与发动机1直接相连，S2太阳轮12转速情况可以推导。
此时根据整车电池电量和驾驶情况综合判断电机2是给系统提供动力或者发电。如果电池电量过低，电机2可以进行发电存储到电池中。如果车辆需要急加速，电机2向S2太阳轮12提供动力。
倒档：分别控制REV离合器9和LR制动器5进行工作；使A2外齿圈10和C1行星架14固定不转动；由于REV离合器9结合，发动机与S1太阳轮15连接；动力由S1太阳轮15传递给A1外齿圈13，即C2行星架11和输出齿轮3；由于A2外齿圈10固定不转，C2行星架11与S2太阳轮12速比关系固定，此时根据整车电池电量和驾驶情况综合判断电机2是给系统提供动力或者发电。如果电池电量过低，电机2可以进行发电存储到电池中。如果车辆需要急加速，电机2向S2太阳轮12提供动力。
并联模式下，根据整车电量情况以及整车工作情况等进行综合分析，对电机2进行控制，选择电机工作模式提供动力或者发电。如果提供动力，对于变速器是发动机1和电机2共同提供动力，改善发动机工作情况；如果电池电量低，选择发电，相对发动机负荷较大，但通过控制也可以处于相对较好的油耗工作区，电能储备可以为其他工况下提供电能驱动；综合总工况，是对发动机1工况点选择是进行改善，能够有效地节油降耗。
关于功能，可以实现发动机单独工作功能；可以实现行车发电功能；并且拥有机械倒档功能，在整车馈电时，电机不能起步时，可以应用发动机起步。
停车发电：在车辆停驶时，可以通过结合UD离合器4，使发动机1与电机2直接连接，进行发电。
3、各位档位速比关系
A1外齿圈(13)和S1太阳轮(15)齿轮齿数分别是ZA1和ZS1，第一行星轮系齿数比A2外齿圈(10)和S2太阳轮(12)齿轮齿数分别是ZA2和ZS2；第二行星轮系齿数比
纯电动1档速比为：K1＝a+1；
纯电动2档速比为：K2＝(a+1+b)/(1+a)；
并联1档速比为：λ1＝a+1；
并联2档速比为：λ2＝(a+1+b)/(1+a)；
并联3档速比为：λ3＝1；
并联4档速比为：λ4＝a/(1+a)；
并联倒档速比为：λ倒＝a。
虽然本发明所揭示的实施方式如上，但其内容只是为了便于理解本发明的技术方案而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭示的核心技术方案的前提下，可以在实施的形式和细节上做任何修改与变化，但本发明所限定的保护范围，仍须以所附的权利要求书限定的范围为准。

Claims (2)

1.一种混合动力自动变速器驱动系统，其特征在于：包括第一行星轮系和第二行星轮系，所述第一行星轮系包括A1外齿圈(13)、C1行星架(14)和S1太阳轮(15)，所述第二行星轮系包括A2外齿圈(10)、C2行星架(11)和S2太阳轮(12)；
一种混合动力自动变速器驱动系统还包括三个离合器和两个制动器，三个离合器分别是UD离合器(4)、OD离合器(8)和REV离合器(9)；两个制动器分别是LR制动器(5)和2ND制动器(7)，所述两个制动器与变速箱壳体相连；
一种混合动力自动变速器驱动系统还包括一个单向离合器(6)和一个电机(2)，单向离合器(6)外圈与变速箱壳体连接；
所述A1外齿圈(13)和C2行星架(11)及输出齿轮(3)依次固定连接；S2太阳轮(12)与电机(2)固定连接，并且S2太阳轮(12)通过UD离合器(4)与发动机(1)进行连接；S1太阳轮(15)通过REV离合器(9)与发动机(1)进行连接，并且S1太阳轮(15)与2ND制动器(7)进行连接；C1行星架(14)通过OD离合器(8)与发动机(1)进行连接，并且C1行星架(14)与A2外齿圈(10)固定连接，C1行星架(14)还与LR制动器(5)以及单向离合器(6)的内圈连接。
2.根据权利要求1所述的一种混合动力自动变速器驱动系统，其特征在于：所述A1外齿圈(13)和S1太阳轮(15)齿轮齿数分别是ZA1和ZS1，第一行星轮系齿数比A2外齿圈(10)和S2太阳轮(12)齿轮齿数分别是ZA2和ZS2；第二行星轮系齿数比
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