CN108045215A - 一种适用于混合动力公交的双行星排驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及汽车技术领域，具体涉及一种适用于混合动力公交的双行星排驱动装置，包括发动机、第一电机、第二电机、第一行星排、第二行星排、第一离合器、第二离合器、输出轴和制动器；所述第一行星排包括连接在一起的齿圈、行星架、第一太阳轮和第一行星轮；所述第二行星排包括连接在一起的第二太阳轮和第二行星轮；所述第一行星排的齿圈作为第二行星排的行星架；所述第一行星排的行星架作为第二行星排的齿圈；所述第一行星排和第二行星排相互连接；所述发动机通过第一离合器和第一行星排的行星架连接；本发明的有益效果在于：结构设计简单，设计成本低，不仅能够提高车辆的舒适性还能具备较高节油率。
Description
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，具体涉及一种适用于混合动力公交的双行星排驱动装置。
背景技术
随着新能源汽车技术的不断发展，混合动力公交车的市场需求也不断的提升，从原来一线城市的使用，不断的延伸到二、三线城市，甚至城郊乡镇等，使用的工况越来越复杂，对混合动力公交车的驱动系统技术要求也越来越高，从最早的BSG系统，到后来的ISG系统，再到现在市场上很多应用的AMT系统。
不断提升的驱动系统方案主要是为了提高公交车的道路适应性，车辆舒适性，车辆轻量化，减低系统成本，并且有效的提高车辆的节油率。目前市场上混合动力公交车的驱动系统中，直驱的ISG系统，结构简单，由于没有变速箱，所以系统的道路适应性受到很大的限制。AMT系统增加了变速箱能够较好的适应各种道路工况，但是变速箱在换单过程中，存在着系统动力中断，换挡冲击的问题，车辆的舒适性比较差。从节油率和成本来说，直驱系统和AMT的系统都无法做到最好的兼容性，要有较高的节油率，就同样需要较高的成本，较复杂的系统架构。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是：提供一种结构设计简单，设计成本低，不仅能够提高车辆的舒适性还能具备较高节油率的适用于混合动力公交的双行星排驱动装置。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种适用于混合动力公交的双行星排驱动装置，包括发动机、第一电机、第二电机、第一行星排、第二行星排、第一离合器、第二离合器、输出轴和制动器；
所述第一行星排包括连接在一起的齿圈、行星架、第一太阳轮和第一行星轮；
所述第二行星排包括连接在一起的第二太阳轮和第二行星轮；
所述第一行星排的齿圈作为第二行星排的行星架；所述第一行星排的行星架作为第二行星排的齿圈；
所述第一行星排和第二行星排相互连接；
所述发动机通过第一离合器和第一行星排的行星架连接；所述第一离合器连接着第二离合器，所述发动机通过第二离合器和第二电机连接；所述第一行星排的第一太阳轮和第一电机连接；
所述第二行星排的第二太阳轮和第二电机连接；所述第二行星排的行星架连接着输出轴；
所述制动器和行星架连接。
进一步的，所述第一离合器和第二电机不在同一水平线上，所述第二离合器和第二电机设置在同一水平线上。
进一步的，所述第一行星排的第一太阳轮和第一电机之间还设置有第一减速齿轮组。
进一步的，所述第二行星排的第二太阳轮和第二电机之间还设置有第二减速齿轮组。
进一步的，所述第一离合器和第二离合器之间还设置有第三减速齿轮组。
进一步的，所述发动机和第一离合器之间还设置有扭转减震器。
进一步的，还包括驱动桥和轮子，所述驱动桥和输出轴连接，所述轮子设置在驱动桥上。
本发明的有益效果在于：通过将第一行星排的齿圈作为第二行星排的行星架，第一行星排的行星架作为第二行星排的齿圈，将原有的两个独立的行星排整合成一个双行星排系统，机械结构设计更加紧凑，大大的减少了安装空间，减少设计成本，而且整合而成的双行星排系统相对于两个独立的行星排，其性能更好更可靠。通过第一离合器可实现发动机与整车传动系统之间的动力解耦，减小启停过程中对整车的抖动影响；通过第二离合器，发动机可在行星排外部和第二电机进行扭矩叠加，起到助力的作用，通过制动器能够锁住第一行星排的行星架，控制制动器的的锁止与断开可以提供两种纯电动模式，可根据工况赋予电机更自由的转速工作空间；本发明通过增加两个离合器和一个制动器，增强了双行星排驱动装置的灵活性，通过离合器的和制动器的配合实现更多的工作模式，降低控制难度，通过增加硬件，降低系统控制策略及算法难度，能够使整个双行星排驱动装置更适用于混合动力公交车，提高整个系统的效率，从而提高整车的节油率；通过调节各行星排各原件的转速，使整个行星排系统像无级变速器一样工作，整个驱动过程没有换挡的过程，没有动力丢失和冲击，加减速过程平稳舒适。
附图说明
图1为本发明具体实施方式的一种适用于混合动力公交的双行星排驱动装置的结构示意图；
图2为本发明具体实施方式的一种适用于混合动力公交的双行星排驱动装置的第一行星排和第二行星排的结构示意图；
标号说明：
1、发动机；2、第一电机；3、第二电机；
4、第一行星排；41、齿圈；42、行星架；43、第一太阳轮；44、第一行星轮；
5、第二行星排；51、第二太阳轮；52、第二行星轮；
6、第一离合器；7、第二离合器；8、输出轴；9、制动器；
10、第一减速齿轮组；11、第二减速齿轮组；12、第三减速齿轮组；
13、扭转减震器；14、驱动桥；15、轮子。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于：通过增加两个离合器和一个制动器，增强了双行星排驱动装置的灵活性，通过离合器的和制动器的配合实现更多的工作模式，提高整个系统的效率，从而提高整车的节油率；同时整合第一行星排和第二行星排为一个双行星排系统，机械结构设计紧凑、减少设计成本，提高使用性能。
请参照图1和图2所示，一种适用于混合动力公交的双行星排驱动装置，包括发动机1、第一电机2、第二电机3、第一行星排4、第二行星排5、第一离合器6、第二离合器7、输出轴8和制动器9；
所述第一行星排4包括连接在一起的齿圈41、行星架42、第一太阳轮43和第一行星轮44；
所述第二行星排5包括连接在一起的第二太阳轮51和第二行星轮52；
所述第一行星排4的齿圈41作为第二行星排5的行星架42；所述第一行星排4的行星架42作为第二行星排5的齿圈41；
所述第一行星排4和第二行星排5相互连接；
所述发动机1通过第一离合器6和第一行星排4的行星架42连接；所述第一离合器6连接着第二离合器7，所述发动机1通过第二离合器7和第二电机3连接；所述第一行星排4的第一太阳轮43和第一电机2连接；
所述第二行星排5的第二太阳轮51和第二电机3连接；所述第二行星排5的行星架42连接着输出轴8；
所述制动器9和行星架42连接。
上述的一种适用于混合动力公交的双行星排驱动装置的设计过程为：针对目前市场上的混合动力公交车使用的一种驱动系统，以丰田系统为代表的双行星排设计是没有离合器和制动器9的，因此结合市场上目前各种驱动系统的不足，设计出来的一种新的驱动系统。本发明的双行星排驱动装置，靠近发动机1的一组行星排为第一行星排4，靠近输出轴8的行星排为第二行星排5，通过将第一行星排4的齿圈41作为第二行星排5的行星架42，第一行星排4的行星架42作为第二行星排5的齿圈41，即第一行星排4的齿圈41是第二行星排5的行星架42，第一行星排4的行星架42是第二行星排5的齿圈41，将原有的两个独立的行星排整合成一个双行星排系统，第一行星排4的第一太阳轮43连接着第一电机2，行星架42连接着发动机1，第二行星排5的第二太阳轮51连接这第二电机3，第二行星排5的行星架42连接着输出轴8，发动机1和第一行星排4的行星架42之间连接着第一离合器6，发动机1通过第二离合器7和第二电机3相连，第一行星排4的行星架42上连接着制动器9。
当公交车需要纯电动运行时，第一离合器6打开，制动器9关闭，发动机1熄火，第一电机2和第一太阳轮43连接、第二电机3和第二太阳轮51，提高电机转速，相同功率需求时，降低电机扭矩，减小电机的体积和重量，根据不同的输出转速，可以调整两个电机的转速，使两个电机工作始终保持在高效区。
当公交车需要混动运行并且扭矩需求较小时，第一离合器6闭合，制动器9打开，第二离合器7打开，发动机1启动。此时可以通过调整第一电机2和第二电机3的转速，使发动机1始终工作在高效区，提高整车的节油率和排放。当公交车需要混动运行并且扭矩需求较大时，第一离合器6闭合，制动器9打开，第二离合器7闭合，发动机1启动，此时发动机1通过第二离合器7可以和第二电机3一起输入，也可以通过第一行星排4的行星架42输入，提供较大的输入扭矩，可以用于大坡度的坡道起步。
本发明的双行星排驱动装置的第一电机2、第二电机3和发动机1通过双行星排动力耦合之后能够保证车辆满足各种行驶工况，由于行星排系统内部各个部件的扭矩控制精度要求比较高，因此要求各个部件能够准确时时的反馈各自的输出扭矩；而且本发明的双行星排驱动装置包括第一电机2、第二电机3、发动机1和输出轴8，总共三个输入轴和一个输出轴8，是一个四轴传动的系统，整个双行星排驱动装置可以通过调节第一电机2和第二电机3的转速及扭矩，即车速在中高速时，一般在20km/h以上，此时第一离合器6闭合，第二离合器7打开，制动器9打开，此时发动机1会根据车速的不同工作在较为经济的转速区间，第一电机2通过转矩控制，一直处于发电状态，其作用是将发动机1的功率分流输出到输出轴8，主要起到杠杆平衡的作用，第二电机3则根据整车需求进行切入，使发动机1一直处于高效率区，通过合理的控制策略能够有效提高系统的节油率。
上述的一种适用于混合动力公交的双行星排驱动装置的有益效果在于：通过将第一行星排4的齿圈41作为第二行星排5的行星架42，第一行星排4的行星架42作为第二行星排5的齿圈41，将原有的两个独立的行星排整合成一个双行星排系统，机械结构设计更加紧凑，大大的减少了安装空间，减少设计成本，而且整合而成的双行星排系统相对于两个独立的行星排，其性能更好更可靠。通过第一离合器6可实现发动机1与整车传动系统之间的动力解耦，减小启停过程中对整车的抖动影响；通过第二离合器7，发动机1可在行星排外部和第二电机3进行扭矩叠加，起到助力的作用，通过制动器9能够锁住第一行星排4的行星架42，控制制动器9的锁止与断开可以提供两种纯电动模式，可根据工况赋予电机更自由的转速工作空间；本发明通过增加两个离合器和一个制动器9，增强了双行星排驱动装置的灵活性，通过离合器的和制动器9的配合实现更多的工作模式，降低控制难度，通过增加硬件，降低系统控制策略及算法难度，能够使整个双行星排驱动装置更适用于混合动力公交车，提高整个系统的效率，从而提高整车的节油率；通过调节各行星排各原件的转速，使整个行星排系统像无级变速器一样工作，整个驱动过程没有换挡的过程，没有动力丢失和冲击，加减速过程平稳舒适。
进一步的，所述第一离合器6和第二电机3不在同一水平线上，所述第二离合器7和第二电机3设置在同一水平线上。
由上述描述可知，第一离合器6和第二电机3不在同一水平线上，不能直接相连，通过第一离合器6的作用可以改变第二电机3的动力输入方向，在第一离合器6闭合的时候，闭合第二离合器7可以控制行星排以固定速比输出，在第一离合器6断开，第二离合器7闭合的时候，可以将发动机1的扭矩和第二电机3的扭矩在轮系外叠加，从而为整车提供更大的驱动力。
进一步的，所述第一行星排4的第一太阳轮43和第一电机2之间还设置有第一减速齿轮组10。
由上述描述可知，通过在第一行星排4的第一太阳轮43和第一电机2之间设置第一减速齿轮组10，可进一步提高第一电机2的转速。
进一步的，所述第二行星排5的第二太阳轮51和第二电机3之间还设置有第二减速齿轮组11。
由上述描述可知，通过在第二行星排5的第二太阳轮51和第二电机3之间设置第二减速齿轮组11，可进一步提高第二电机3的转速。
进一步的，所述第一离合器6和第二离合器7之间还设置有第三减速齿轮组12。
由上述描述可知，通过在第一离合器6和第二离合器7之间设置第三减速齿轮组12，控制离合器和第三减速齿轮组12的连接和分离，可以实现从低速到高速或者从高速到低速的平滑过渡，实现无级变速，减轻速度变化过大而带来的冲击。
进一步的，所述发动机1和第一离合器6之间还设置有扭转减震器13。
由上述描述可知，通过在发动机1和第一离合器6之间设置扭转减震器13，可提高传动效率，提高舒适性，增强驾车体验。
进一步的，还包括驱动桥14和轮子15，所述驱动桥14和输出轴8连接，所述轮子15设置在驱动桥14上。
请参照图1和图2所示，本发明的实施例一为：
一种适用于混合动力公交的双行星排驱动装置，包括发动机1、第一电机2、第二电机3、第一行星排4、第二行星排5、第一离合器6、第二离合器7、输出轴8和制动器9；
所述第一行星排4包括连接在一起的齿圈41、行星架42、第一太阳轮43和第一行星轮44；
所述第二行星排5包括连接在一起的第二太阳轮51和第二行星轮52；
所述第一行星排4的齿圈41作为第二行星排5的行星架42；所述第一行星排4的行星架42作为第二行星排5的齿圈41；
所述第一行星排4和第二行星排5相互连接；
所述发动机1通过第一离合器6和第一行星排4的行星架42连接；所述第一离合器6连接着第二离合器7，所述发动机1通过第二离合器7和第二电机3连接；所述第一行星排4的第一太阳轮43和第一电机2连接；
所述第二行星排5的第二太阳轮51和第二电机3连接；所述第二行星排5的行星架42连接着输出轴8；
所述制动器9和行星架42连接。
所述第一离合器6和第二电机3不在同一水平线上，所述第二离合器7和第二电机3设置在同一水平线上。
所述第一行星排4的第一太阳轮43和第一电机2之间还设置有第一减速齿轮组10。
所述第二行星排5的第二太阳轮51和第二电机3之间还设置有第二减速齿轮组11。
所述第一离合器6和第二离合器7之间还设置有第三减速齿轮组12。
所述发动机1和第一离合器6之间还设置有扭转减震器13。
还包括驱动桥14和轮子15，所述驱动桥14和输出轴8连接，所述轮子15设置在驱动桥14上。
综上所述，本发明提供的一种适用于混合动力公交的双行星排驱动装置，通过将第一行星排的齿圈作为第二行星排的行星架，第一行星排的行星架作为第二行星排的齿圈，将原有的两个独立的行星排整合成一个双行星排系统，机械结构设计更加紧凑，大大的减少了安装空间，减少设计成本，而且整合而成的双行星排系统相对于两个独立的行星排，其性能更好更可靠。通过第一离合器可实现发动机与整车传动系统之间的动力解耦，减小启停过程中对整车的抖动影响；通过第二离合器，发动机可在行星排外部和第二电机进行扭矩叠加，起到助力的作用，通过制动器能够锁住第一行星排的行星架，控制制动器的的锁止与断开可以提供两种纯电动模式，可根据工况赋予电机更自由的转速工作空间；本发明通过增加两个离合器和一个制动器，增强了双行星排驱动装置的灵活性，通过离合器的和制动器的配合实现更多的工作模式，降低控制难度，通过增加硬件，降低系统控制策略及算法难度，能够使整个双行星排驱动装置更适用于混合动力公交车，提高整个系统的效率，从而提高整车的节油率；通过调节各行星排各原件的转速，使整个行星排系统像无级变速器一样工作，整个驱动过程没有换挡的过程，没有动力丢失和冲击，加减速过程平稳舒适。
第一离合器和第二电机不在同一水平线上，不能直接相连，通过第一离合器的作用可以改变第二电机的动力输入方向，在第一离合器闭合的时候，闭合第二离合器可以控制行星排以固定速比输出，在第一离合器断开，第二离合器闭合的时候，可以将发动机的扭矩和第二电机的扭矩在轮系外叠加，从而为整车提供更大的驱动力。
通过在第一行星排的第一太阳轮和第一电机之间设置第一减速齿轮组，可进一步提高第一电机的转速。
通过在第二行星排的第二太阳轮和第二电机之间设置第二减速齿轮组，可进一步提高第二电机的转速。
通过在第一离合器和第二离合器之间设置第三减速齿轮组，控制离合器和第三减速齿轮组的连接和分离，可以实现从低速到高速或者从高速到低速的平滑过渡，实现无级变速，减轻速度变化过大而带来的冲击。
通过在发动机和第一离合器之间设置扭转减震器，可提高传动效率，提高舒适性，增强驾车体验。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种适用于混合动力公交的双行星排驱动装置，其特征在于，包括发动机、第一电机、第二电机、第一行星排、第二行星排、第一离合器、第二离合器、输出轴和制动器；
所述第一行星排包括连接在一起的齿圈、行星架、第一太阳轮和第一行星轮；
所述第二行星排包括连接在一起的第二太阳轮和第二行星轮；
所述第一行星排的齿圈作为第二行星排的行星架；所述第一行星排的行星架作为第二行星排的齿圈；
所述第一行星排和第二行星排相互连接；
所述发动机通过第一离合器和第一行星排的行星架连接；所述第一离合器连接着第二离合器，所述发动机通过第二离合器和第二电机连接；所述第一行星排的第一太阳轮和第一电机连接；
所述第二行星排的第二太阳轮和第二电机连接；所述第二行星排的行星架连接着输出轴；
所述制动器和行星架连接。
2.根据权利要求1所述的适用于混合动力公交的双行星排驱动装置，其特征在于，所述第一离合器和第二电机不在同一水平线上，所述第二离合器和第二电机设置在同一水平线上。
3.根据权利要求1所述的适用于混合动力公交的双行星排驱动装置，其特征在于，所述第一行星排的第一太阳轮和第一电机之间还设置有第一减速齿轮组。
4.根据权利要求1所述的适用于混合动力公交的双行星排驱动装置，其特征在于，所述第二行星排的第二太阳轮和第二电机之间还设置有第二减速齿轮组。
5.根据权利要求1所述的适用于混合动力公交的双行星排驱动装置，其特征在于，所述第一离合器和第二离合器之间还设置有第三减速齿轮组。
6.根据权利要求1所述的适用于混合动力公交的双行星排驱动装置，其特征在于，所述发动机和第一离合器之间还设置有扭转减震器。
7.根据权利要求1所述的适用于混合动力公交的双行星排驱动装置，其特征在于，还包括驱动桥和轮子，所述驱动桥和输出轴连接，所述轮子设置在驱动桥上。
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