CN108340763B - 基于双行星排的混合动力汽车动力驱动总成 - Google Patents

基于双行星排的混合动力汽车动力驱动总成 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于双行星排的混合动力汽车动力驱动总成，属于混合动力汽车领域，包括设置在输出轴上的主减速齿轮和差速器、与该主减速齿轮传动连接的减速齿轮机构、与该减速齿轮机构传动连接的双行星排齿轮机构以及与双行星排齿轮机构同轴布置且分设于双行星排齿轮机构两侧的第一动力源与第二动力源和第三动力源。本发明能够在整个运行车速区间提高传动系统运行效率，改善整车燃油经济性。

Description

基于双行星排的混合动力汽车动力驱动总成
技术领域
本发明属于混合动力汽车技术领域，涉及汽车动力总成，尤其是一种用于混合动力汽车的双排多模混合动力汽车动力总成。
背景技术
混合动力汽车的动力驱动系统有串/并联、行星排功率分流等系统，其中由于行星排式功率分流装置通过电机的调速能力具有使发动机转速与车轮转速解耦的功能，使具有较好的燃油经济性。同时，随着电池技术的发展和国家政策对纯电动行驶里程的重视，纯电模式下具有更远行驶里程的插电式混合动力汽车越来越受到各大厂家的关注。因此，研发具有多挡纯电动行驶模式且具有高效率混合动力E-CVT模式的动力总成成为了发展趋势。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是在于对混合动力总成系统功率分流动力耦合机构进行改进和优化设计，提出可具有输入、复合、输出、串联、并联等多种模式，适应低速、中速、高速全工况的动力传动系统。
为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：
本发明提供一种基于双行星排的混合动力汽车动力驱动总成，包括设置在输出轴上的主减速齿轮和差速器、与该主减速齿轮传动连接的减速齿轮机构以及与该减速齿轮机构传动连接的双行星排齿轮机构，还包括与双行星排齿轮机构同轴布置且分设于双行星排齿轮机构两侧的第一动力源与第二动力源和第三动力源；所述双行星排齿轮机构的前排行星架与第一动力源输出端通过第一传动轴相连接、前排齿圈啮合传动有第一齿轮、后排行星架设有与减速齿轮机构啮合传动的第二齿轮、后排太阳轮与第二动力源输出端通过第二传动轴相连接、前排太阳轮与第三动力源输出端通过第三传动轴相连接、后排齿圈与第三传动轴通过第一离合器相结合、前排行星轮与前排齿圈和前排太阳轮相啮合、后排行星轮与后排齿圈和后排太阳轮相啮合；第一传动轴上设有第一制动器；第二传动轴上设有第四齿轮；与第四齿轮啮合传动的第三齿轮通过第四传动轴连接于第一齿轮；第三传动轴上设有第二制动器。
进一步，所述第一动力源为发动机，所述第二动力源和第三动力源为电机。
进一步，所述第一制动器、第二制动器为湿式或干式制动器。
进一步，所述第一传动轴上还设有扭转减振器。
进一步，所述第四传动轴上设有第二离合器。
进一步，所述前排齿圈与前排行星架通过第三离合器相结合。
进一步，所述第一离合器、第二离合器、第三离合器为湿式或干式离合器。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明的动力驱动总成通过两排行星齿轮机构实现了E-CVT混合驱动下分别适应低速、中速、高速的输入、复合、输出三种功率分流模式，且具有可用于增大纯电动续驶里程的串联模式。能够在整个运行车速区间提高传动系统运行效率，改善整车燃油经济性。
2、本发明中两电机安装在双行星排齿轮机构的一侧，并远离发动机进行布置以减少发动机散热温度对电机的影响，还可简化电机冷却系统的结构和控制进行集成优化设计，提高系统的效率。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明实施例一的结构示意图；
图2为本发明实施例二的结构示意图；
图3为本发明实施例三的结构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一：
请参阅图1，附图中的元件标号分别表示：第一动力源1、第一传动轴2、第一制动器3、前排行星架4、前排齿圈5、第一齿轮6、第四传动轴7、后排齿圈8、后排行星轮9、第二齿轮10、第三齿轮11、后排太阳轮12、第二动力源13、第三动力源14、第二制动器15、第二传动轴16、第三传动轴17、第四齿轮18、减速齿轮机构19、输出轴20、主减速齿轮21、差速器22、后排行星架23、第一离合器24、前排行星轮25、前排太阳轮26、扭转减振器27。
本实施例基本如附图1所示：本基于双行星排的混合动力汽车动力驱动总成，包括设置在输出轴20上的主减速齿轮21和差速器22、与该主减速齿轮21传动连接的减速齿轮机构19、与该减速齿轮机构19传动连接的双行星排齿轮机构，以及与双行星排齿轮机构同轴布置且分设于双行星排齿轮机构两侧的第一动力源1与第二动力源13和第三动力源14；所述双行星排齿轮机构的前排行星架4与第一动力源1输出端通过第一传动轴2相连接、前排齿圈5啮合传动有第一齿轮6、后排行星架23设有与减速齿轮机构19啮合传动的第二齿轮10、后排太阳轮12与第二动力源13输出端通过第二传动轴16相连接、前排太阳轮26与第三动力源14输出端通过第三传动轴17相连接、后排齿圈8与第三传动轴17通过第一离合器24相结合、前排行星轮25与前排齿圈5和前排太阳轮26相啮合、后排行星轮9与后排齿圈8和后排太阳轮12相啮合；第一传动轴2上设有第一制动器3；第二传动轴16上设有第四齿轮18；与第四齿轮18啮合传动的第三齿轮11通过第四传动轴7连接于第一齿轮6；第三传动轴17上设有第二制动器15；第一动力源1采用发动机，所述第一动力源13和第二动力源14采用电机。
采用上述方案，本发明的多动力源多模动力耦合装置通过两排行星齿轮机构实现了纯电动模式、E-CVT混合驱动下的输入/复合功率分流模式、并联混合驱动模式；还将两电机安装在双行星排齿轮机构的一侧，并远离发动机布置以减少发动机散热温度对电机的影响，可简化电机冷却系统的结构和控制进行集成优化设计，提高系统的效率。
本实施例中的第一制动器3、第二制动器15可以采用湿式制动器，也可以采用干式制动器。
本实施例中的第一离合器24采用湿式的，通过电控液压系统实现其结合与分离功能。当然在不同的实施例中还可以采用干式离合器。
本实施例中的第一传动轴2上还设有扭转减振器27，可减少发动机的转矩波动对动力耦合机构的影响，以减少系统冲击振动。
下面针对本发明的工作模式具备的纯电动模式(单电机驱动、双电机驱动)、E-CVT混合驱动模式、并联混合驱动模式等做如下描述。现具体阐述下各工作模式的实现方式：并见表1，其中，CL1代表第一离合器24，B1代表第一制动器3，B2代表第二制动器15，并令离合器和制动器状态分别是：0为分离状态，1为结合状态；电机Ⅰ代表第二动力源13，电机Ⅱ代表第三动力源14，发动机代表第一动力源1；
表1典型工作模式
Figure BDA0001576070380000041
(一)、纯电动模式
纯电动模式1：当CL1第一离合器24分离，且B1第一制动器3、B2第二制动器15结合，则发动机由B1锁止，电机Ⅰ和电机Ⅱ转矩耦合一挡驱动；
纯电动模式2：当B2第二制动器15分离，且CL1第一离合器24、B1第一制动器3结合，则发动机由B1锁止，电机Ⅰ和电机Ⅱ转矩耦合二挡驱动。
(二)、输入功率分流模式
输入功率分流模式：CL1第一离合器24、B1第一制动器3分离，且B2第二制动器15结合，为E-CVT混合驱动模式一，提高低速时传动系统的效率，改善整车燃油经济性。
(三)、复合功率分流模式
复合功率分流模式：B1第一制动器3、B2第二制动器15分离，且CL1第一离合器24结合，为E-CVT混合驱动模式二，提高中高速时传动系统的效率，改善整车燃油经济性。
(四)、并联混合驱动模式
并联混合驱动模式：当B1第一制动器3分离，且CL1第一离合器24、B2第二制动器15结合，电机Ⅱ被B2锁止，发动机和电机Ⅰ转矩耦合驱动。
实施例二：
请参阅图2，附图中的元件标号分别表示：第二离合器28。
本实施例与实施例1不同之处在于：在第四传动轴7上设有第二离合器28。可得一种双行星排多模混合动力驱动系统拓扑构型，多增加两个纯电动模式；其工作模式如表2所示。其中：CL2代表第二离合器28，并令其状态分别是：0为分离状态，1为结合状态；
表2典型工作模式
Figure BDA0001576070380000042
Figure BDA0001576070380000051
(一)、纯电动模式
纯电动模式1：当B1第一制动器3、CL1第一离合器24、CL2第二离合器28分离，且B2第二制动器15结合，则发动机和电机Ⅱ静止，仅电机Ⅰ驱动；
纯电动模式2：当CL1第一离合器24分离，且CL2第二离合器28、B1第一制动器3、B2第二制动器15结合，则发动机由B1锁止，电机Ⅰ和电机Ⅱ转矩耦合一挡驱动；
纯电动模式3：当B2第二制动器15、CL1第一离合器24、CL2第二离合器28分离，且B1第一制动器3结合，电机Ⅰ和电机Ⅱ转矩耦合二挡驱动；
纯电动模式4：当B2第二制动器15、CL2第二离合器28分离，且CL1第一离合器24、B1第一制动器3结合，则发动机由B1锁止，电机Ⅰ和电机Ⅱ转速耦合驱动。
(二)、输入功率分流模式
输入功率分流模式：CL1第一离合器24、B1第一制动器3分离，且B2第二制动器15、CL2第二离合器28结合，为E-CVT混合驱动模式一，提高低速时传动系统的效率，改善整车燃油经济性。
(三)、复合功率分流模式
复合功率分流模式：B1第一制动器3、B2第二制动器15分离，且CL1第一离合器24、CL2第二离合器28结合，为E-CVT混合驱动模式二，提高中高速时传动系统的效率，改善整车燃油经济性。
(四)、并联混合驱动模式
并联混合驱动模式：当B1第一制动器3分离，且CL1第一离合器24、CL2第二离合器28、B2第二制动器15结合，电机Ⅱ被B2锁止，发动机和电机Ⅰ转矩耦合驱动。
实施例三：
请参阅图3，附图中的元件标号分别表示：第三离合器29。
本实施例与实施例2不同之处在于：双行星排齿轮机构的前排齿圈5与前排行星架4通过第三离合器29相结合。可得一种双行星排多模混合动力驱动系统拓扑构型，多增加一个串联模式、一个输出功率分流模式和两个并联混合驱动模式；其工作模式如表3所示。其中：CL3代表第二离合器29，并令其状态分别是：0为分离状态，1为结合状态；
表3典型工作模式
Figure BDA0001576070380000061
(一)、纯电动模式
纯电动模式1：当CL1第一离合器、CL2第二离合器、CL3第三离合器、B1第一制动器分离，且B2第二制动器结合，则发动机和电机Ⅱ静止，仅电机Ⅰ驱动；
纯电动模式2：当CL1第一离合器、CL3第三离合器分离，且CL2第二离合器、B1第一制动器、B2第二制动器结合，则发动机由B1锁止，电机Ⅰ和电机Ⅱ转矩耦合一挡驱动；
纯电动模式3：当B2第二制动器、CL3第三离合器分离，且CL1第一离合器、CL2第二离合器、B1第一制动器结合，则发动机由B1锁止，电机Ⅰ和电机Ⅱ转矩耦合二挡驱动；
纯电动模式4：当CL2第二离合器、CL3第三离合器、B2第二制动器分离，且CL1第一离合器、B1第一制动器结合，则发动机由B1锁止，电机Ⅰ和电机Ⅱ转速耦合驱动。
(二)、串联模式
串联模式：当CL1第一离合器、CL2第二离合器、B1第一制动器分离，且CL3第三离合器、B2第二制动器结合，则发动机使电机Ⅱ发电，仅电机Ⅰ驱动，增加整车纯电动续驶里程。
(三)、输入功率分流模式
输入功率分流模式：CL1第一离合器、CL3第三离合器、B1第一制动器分离，且CL2第二离合器、B2第二制动器结合，为E-CVT混合驱动模式一，提高低速时传动系统的效率，改善整车燃油经济性。
(四)、复合功率分流模式
复合功率分流模式：CL3第三离合器、B1第一制动器、B2第二制动器分离，且CL1第一离合器、CL2第二离合器结合，为E-CVT混合驱动模式二，提高中速时传动系统的效率，改善整车燃油经济性。
(五)、输出功率分流模式
输出功率分流模式：当CL2第二离合器、B1第一制动器、B2第二制动器分离，且CL1第一离合器、CL3第三离合器结合，为E-CVT混合驱动模式三，提高高速时传动系统的效率，改善整车燃油经济性。
(五)、并联混合驱动模式
并联混合驱动模式1：当B1第一制动器、CL3第三离合器分离，且CL1第一离合器、CL2第二离合器、B2第二制动器结合，电机Ⅱ被B2锁止，发动机和电机Ⅰ转矩耦合驱动；
并联混合驱动模式2：当B1第一制动器、CL1第一离合器分离，且CL3第三离合器、CL2第二离合器、B2第二制动器结合，发动机、电机Ⅰ和电机Ⅱ转矩耦合一挡驱动；
并联混合驱动模式3：当B1第一制动器、B2第二制动器结合分离，且CL1第一离合器、CL2第二离合器、CL3第三离合器结合，发动机、电机Ⅰ和电机Ⅱ转矩耦合二挡驱动。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.基于双行星排的混合动力汽车动力驱动总成，包括设置在输出轴(20)上的主减速齿轮(21)和差速器(22)、与该主减速齿轮传动连接的减速齿轮机构(19)以及与该减速齿轮机构传动连接的双行星排齿轮机构，其特征在于，还包括与双行星排齿轮机构同轴布置且分设于双行星排齿轮机构两侧的第一动力源(1)与第二动力源(13)和第三动力源(14)；所述双行星排齿轮机构的前排行星架(4)与第一动力源输出端通过第一传动轴(2)相连接、前排齿圈(5)啮合传动有第一齿轮(6)、后排行星架(23)设有与减速齿轮机构啮合传动的第二齿轮(10)、后排太阳轮(12)与第二动力源输出端通过第二传动轴(16)相连接、前排太阳轮(26)与第三动力源输出端通过第三传动轴(17)相连接、后排齿圈(8)与第三传动轴通过第一离合器(24)相结合、前排行星轮(25)与前排齿圈和前排太阳轮相啮合、后排行星轮(9)与后排齿圈和后排太阳轮相啮合；第一传动轴上设有第一制动器(3)；第二传动轴上设有第四齿轮(18)；与第四齿轮啮合传动的第三齿轮(11)通过第四传动轴(7)连接于第一齿轮；第三传动轴上设有第二制动器(15)。
2.根据权利要求1所述的基于双行星排的混合动力汽车动力驱动总成，其特征在于，所述第一动力源(1)为发动机，所述第二动力源(13)和第三动力源(14)为电机。
3.根据权利要求1所述的基于双行星排的混合动力汽车动力驱动总成，其特征在于，所述第一制动器(3)、第二制动器(15)为湿式或干式制动器。
4.根据权利要求1-3任一项所述的基于双行星排的混合动力汽车动力驱动总成，其特征在于，所述第一传动轴(2)上还设有扭转减振器(27)。
5.根据权利要求4所述的基于双行星排的混合动力汽车动力驱动总成，其特征在于，所述第四传动轴(7)上设有第二离合器(28)。
6.根据权利要求5所述的基于双行星排的混合动力汽车动力驱动总成，其特征在于，所述前排齿圈(5)与前排行星架(4)通过第三离合器(29)相结合。
7.根据权利要求6所述的基于双行星排的混合动力汽车动力驱动总成，其特征在于，所述第一离合器(24)、第二离合器(28)、第三离合器(29)为湿式或干式离合器。
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