CN108422851A - 一种多模式多档位四驱混合动力传动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多模式多档位四驱混合动力传动系统，包括前驱系统和后驱系统，前驱系统包括发动机、前驱电机、行星排、变速器，后驱系统包括后驱电机；前驱电机和后驱电机与动力电池组电连接。本发明结构紧凑，系统集成度高，其通过不同的控制策略可实现多种工作模式，能有效改善车辆在复杂工况下的动力性和燃油经济性。

Description

一种多模式多档位四驱混合动力传动系统
技术领域
本发明涉及一种多模式混合动力传动装置，属于汽车动力传动装置技术领域，具体涉及一种多模式多档位四驱混合动力传动系统。
背景技术
在能源与环境的压力下，新能源汽车和其它常规汽车取得了发展与进步，诸多新能源汽车研发中，混合动力汽车最具有实用价值。目前混合动力汽车传动系统有多种不同方案，每种方案各有其优缺点，总体上来说现有方案集成度较低，传动系统的重量及布置所需空间较大，并且运行模式较少，难以适应复杂工况，燃油及电能使用效率低，不利于改善车辆的动力性和燃油经济性。
发明内容
本发明为克服上述现有技术方案存在的不足，提供一种结构紧凑、重量轻便、可实现多种工作模式的多模式多档位四驱混合动力传动系统，以提高传动系统的集成度，改善车辆在复杂工况下的动力性和燃油经济性。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
本发明多模式多档位四驱混合动力传动系统包括前驱系统和后驱系统，其结构特点是：
所述前驱系统包括发动机、前驱电机、行星排、变速器、主减主动轮、前桥差速器、左前轮和右前轮；所述行星排包括太阳轮、行星轮、齿圈、第一离合器和行星架；所述变速器包括第二离合器、第三离合器、一档主动轮、一档从动轮、二档主动轮、二档从动轮、三档主动轮、三档从动轮和同步器；
所述后驱系统包括后驱电机、后驱电机输出齿轮、中间轴齿轮、后桥差速器、左后轮和右后轮；
在所述前驱系统中，所述发动机的转轴与所述行星排中的所述太阳轮连接，所述前驱电机的转子与所述齿圈连接，在所述行星架与所述齿圈之间设置所述第一离合器，在所述行星架与所述主动轴之间设置所述第二离合器，在所述行星架与所述二档主动轮之间设置所述第三离合器；由所述第二离合器和所述第三离合器构成双离合器；在所述主动轴上分别固定设置所述一档主动轮和所述三档主动轮，所述一档主动轮、所述二档主动轮和所述三档主动轮一一对应与所述一档从动轮、所述二档从动轮及所述三档从动轮相啮合；所述一档从动轴轮与所述三档从动轮可分别通过所述同步器与所述从动轴连接，在所述从动轴上分别固定设置所述二档从动轮和所述主减主动轮，所述主减主动轮与所述前桥差速器相啮合，利用所述前桥差速器对所述左前轮和所述右前轮进行驱动；在所述发动机转轴上设置有锁止制动器，用于锁止所述发动机的转轴转动；
在所述后驱系统中，由所述后驱电机驱动的所述后驱电机输出齿轮与所述中间轴齿轮啮合，所述中间轴齿轮与所述后桥差速器啮合，利用所述后桥差速器对所述左后轮和所述右后轮进行驱动；所述前驱电机和所述后驱电机与动力电池组电连接。
本发明多模式多档位四驱混合动力传动系统的结构特点也在于：
所述多模式包括：关闭后驱电机，使前驱系统分别实现如下各工作模式：
发动机单独驱动模式：关闭前驱电机，开启所述发动机，分离锁止制动器，闭合第一离合器；
纯电动模式：开启前驱电机，关闭发动机，闭合锁止制动器，闭合第一离合器；
并联模式：开启前驱电机，开启发动机，分离锁止制动器，闭合第一离合器；
功率分流模式：开启前驱电机，开启发动机，分离锁止制动器，分离第一离合器；
所述多模式还包括：开启后驱电机，使整车系统分别实现如下各工作模式：
串联模式：开启后驱电机驱动，开启前驱电机发电，开启发动机，分离锁止制动器，闭合第一离合器，分离第二离合器，分离第三离合器；
再生制动模式：开启后驱电机发电，开启前驱电机发电，关闭发动机，闭合锁止制动器，闭合第一离合器；
纯电动驱动模式：关闭前驱电机，关闭发动机。
本发明多模式多档位四驱混合动力传动系统的结构特点也在于：所述变速器按如下方式设置各档位：
一档：闭合第二离合器，分离第三离合器，拨动同步器使一档从动轮与从动轴相连接；
二档：分离第二离合器，闭合第三离合器，拨动同步器使其处于中间位置，一档从动轮和三档从动轮均与从动轴脱离；
三档：闭合第二离合器，分离第三离合器，拨动同步器使三档从动轮与从动轴相连接；
空档：分离第二离合器，分离第三离合器，变速器处于空档位置。
本发明多模式多档位四驱混合动力传动系统的结构特点也在于：当前驱系统工作在发动机单独驱动模式、纯电动模式、并联模式和功率分流模式的任一模式下，开启后驱电机，使整车系统工作在四驱模式。
与已有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明在行星架上设置有第一离合器，通过控制第一离合器实现行星架与齿圈的连接与闭合，可实现多种运行模式，提高了汽车的动力性和经济性。
2、本发明行星架同主动轴、二档主动轮间分别设置有第二离合器、第三离合器，系统集成度高，有效地提高了模式切换与换档的平顺性。
3、本发明采用结构集成设计，将行星排设置在前驱电机的转子空腔内，实现了发动机、行星排与电机的高度一体化设计与应用，电驱动系统的集成化和一体化更加明显。
4、本发明设置有三档位变速器，有效地优化了发动机与前驱电机的转矩工作区间。
5、本发明设置有后驱动系统，提高了复杂工况下车辆的稳定性、动力性与经济性。
附图说明
图1为本发明系统机构示意图：
图中标号1发动机，2锁止制动器，3太阳轮，4行星轮，5齿圈，6前驱电机，7第一离合器，8行星架，9第二离合器，10第三离合器，11二档主动轮，12三档主动轮，13主动轴，14一档主动轮，15从动轴，16主减主动轮，17右前轮，18前桥差速器，19动力电池组，20右后轮，21后驱电机，22后驱电机输出齿轮，23中间轴齿轮，24后桥差速器，25左后轮，26左前轮，27行星排，28双离合器，29变速器，30二档从动轮，31三档从动轮，32同步器，33一档从动轮。
具体实施方式
本实施例中多模式多档位四驱混合动力传动系统，包括前驱系统和后驱系统。
如图1所示：前驱系统包括发动机1、前驱电机6、行星排27、变速器29、主减主动轮16、前桥差速器18、左前轮26和右前轮17；行星排27包括太阳轮3、行星轮4、齿圈5、第一离合器7和行星架8；变速器29包括第二离合器9、第三离合器10、一档主动轮14、一档从动轮33、二档主动轮11、二档从动轮30、三档主动轮12、三档从动轮31和同步器32；后驱系统包括后驱电机21、后驱电机输出齿轮22、中间轴齿轮23、后桥差速器24、左后轮25和右后轮20。
图1所示，在前驱系统中，发动机1的转轴与行星排27中的太阳轮3连接，前驱电机6的转子与齿圈5连接，在行星架8与齿圈5之间设置第一离合器7，在行星架8与主动轴13之间设置第二离合器9，在行星架8与二档主动轮11之间设置第三离合器10；由第二离合器9和第三离合器9构成双离合器28；在主动轴13上分别固定设置一档主动轮14和三档主动轮12，一档主动轮14、二档主动轮11和三档主动轮12一一对应与一档从动轮33、二档从动轮30及三档从动轮31相啮合；一档从动轴轮33与三档从动轮31可分别通过同步器32与从动轴15连接，在从动轴15上分别固定设置二档从动轮30和主减主动轮16，主减主动轮16与前桥差速器18相啮合，利用前桥差速器18对左前轮26和右前轮17进行驱动；在发动机1转轴上设置有锁止制动器2，用于锁止发动机1的转轴转动。
图1所示，在后驱系统中，由后驱电机21驱动的后驱电机输出齿轮22与中间轴齿轮23啮合，中间轴齿轮23与后桥差速器24啮合，利用后桥差速器24对左后轮25和右后轮20进行驱动；前驱电机6和后驱电机21与动力电池组19电连接。
本实施例中多模式多档位四驱混合动力传动系统的工作模式包括：
关闭后驱电机21，使前驱系统分别实现如下各工作模式：
发动机单独驱动模式：关闭前驱电机6，开启发动机1，分离锁止制动器2，闭合第一离合器7。由发动机1将转矩传递至太阳轮3，太阳轮3与行星轮4啮合将转矩传递至行星架8，行星架8依次通过变速器29、主减主动轮16和前桥差速器18将转矩传递至左前轮26和右前轮17。
纯电动模式：开启前驱电机6，关闭发动机1，闭合锁止制动器2，闭合第一离合器7。前驱电机6直接将转矩传递至行星架8，行星架8依次通过变速器29、主减主动轮16和前桥差速器18将转矩传递至左前轮26和右前轮17。
并联模式：开启前驱电机6，开启发动机1，分离锁止制动器2，闭合第一离合器7。前驱电机6直接将转矩传递至行星架8，发动机1将转矩传递至太阳轮3，太阳轮3与行星轮4啮合将转矩传递至行星架8，实现前驱电机6与发动机1的在行星架8上的动力耦合，耦合动力依次通过变速器29、主减主动轮16和前桥差速器18将转矩传递至左前轮26和右前轮17。
功率分流模式：开启前驱电机6，开启发动机1，分离锁止制动器2，分离第一离合器7。前驱电机6将转矩传递至齿圈5，齿圈5与行星轮4啮合将转矩传递至行星架8；发动机1将转矩传递至太阳轮3，太阳轮3与行星轮4啮合将转矩传递至行星架8，实现前驱电机6与发动机1在行星架8上的动力耦合，耦合动力依次通过变速器29、主减主动轮16和前桥差速器18将转矩传递至左前轮26和右前轮17。
本实施例中多模式多档位四驱混合动力传动系统的工作模式包括：
开启后驱电机21，使整车系统分别实现如下各工作模式：
串联模式：开启后驱电机21驱动，开启前驱电机6发电，开启发动机1，分离锁止制动器2，闭合第一离合器7，分离第二离合器9，分离第三离合器9。发动机1将转矩传递至太阳轮3，太阳轮3与行星轮4啮合带动齿圈5转动，齿圈5转动带动前驱电机6发电并将电能储存在动力电池组中，后驱电机21依靠动力电池组的电能带动后驱电机输出齿轮22转动，并依次通过中间轴齿轮23和后桥差速器24将转矩传递至左后轮25和右后轮20，带动车辆运行。
再生制动模式：开启后驱电机21发电，开启前驱电机6发电，关闭发动机1，闭合锁止制动器2，闭合第一离合器7。当车辆滑行或者制动时，动力系统给车辆提供反向力矩，设置变速器不处于空档，则前桥的反向力矩依次经主减主动轮16、变速器29和行星架8传递至齿圈5，齿圈5的转动带动前驱电机6发电；后桥的反向力矩经中间轴齿轮23传递至后驱电机输出齿轮22，后驱电机输出齿轮22的转动带动后驱电机21发电。
纯电动驱动模式：关闭前驱电机6，关闭发动机1。后驱电机21依靠动力电池组的电能带动后驱电机输出齿轮22转动，并依次通过中间轴齿轮23、后桥差速器24将转矩传递至左后轮25和右后轮20，带动车辆运行。
在有转矩经行星架8传递至双离合器时，系统中变速器29按如下方式设置各档位：
一档：闭合第二离合器9，分离第三离合器10，拨动同步器32使一档从动轮33与从动轴15相连接；此时，变速器29工作在一档，传递至双离合器28上的转矩带动主动轴13转动，一档主档轮14与一档从档轮33相啮合，并通过同步器32将转矩传递至从动轴15，进而由主减主动轮16啮合前桥差速器18将转矩传递至前轮。
二档：分离第二离合器9，闭合第三离合器10，拨动同步器32使其处于中间位置，一档从动轮33和三档从动轮31均与从动轴15脱离；此时，变速器29工作在二档，传递至双离合器28上的转矩带动主动轴13转动，二档主档轮11与二档从档轮30相啮合，将转矩传递至从动轴15，进而由主减主动轮16啮合前桥差速器18将转矩传递至前轮。
三档：闭合第二离合器9，分离第三离合器10，拨动同步器32使三档从动轮31与从动轴15相连接；此时，变速器29工作在三档，传递至双离合器28上的转矩带动主动轴13转动，三档主档轮12与三档从动轮31相啮合，并通过同步器32将转矩传递至从动轴15，进而由主减主动轮16啮合前桥差速器18将转矩传递至前轮。
空档：分离第二离合器9，分离第三离合器10，变速器处于空档位置；此时传递至双离合器28上的转矩无法传递至前轮。
当前驱系统工作在发动机单独驱动模式、纯电动模式、并联模式和功率分流模式的任一模式下，开启后驱电机21，即可使整车系统工作在四驱模式；此时前驱系统的输出转矩通过行星排、变速器、主减速器主动轮、前桥差速器最终传递至前轮，而后驱系统的输出转矩通过后驱电机输出齿轮、中间轴齿轮、后桥差速器传递至后轮，实现四驱运行。

Claims (4)

1.一种多模式多档位四驱混合动力传动系统，包括前驱系统和后驱系统，其特征在于：
所述前驱系统包括发动机(1)、前驱电机(6)、行星排(27)、变速器(29)、主减主动轮(16)、前桥差速器(18)、左前轮(26)和右前轮(17)；所述行星排(27)包括太阳轮(3)、行星轮(4)、齿圈(5)、第一离合器(7)和行星架(8)；所述变速器(29)包括第二离合器(9)、第三离合器(10)、一档主动轮(14)、一档从动轮(33)、二档主动轮(11)、二档从动轮(30)、三档主动轮(12)、三档从动轮(31)和同步器(32)；
所述后驱系统包括后驱电机(21)、后驱电机输出齿轮(22)、中间轴齿轮(23)、后桥差速器(24)、左后轮(25)和右后轮(20)；
在所述前驱系统中，所述发动机(1)的转轴与所述行星排(27)中的所述太阳轮(3)连接，所述前驱电机(6)的转子与所述齿圈(5)连接，在所述行星架(8)与所述齿圈(5)之间设置所述第一离合器(7)，在所述行星架(8)与所述主动轴(13)之间设置所述第二离合器(9)，在所述行星架(8)与所述二档主动轮(11)之间设置所述第三离合器(10)；由所述第二离合器(9)和所述第三离合器(9)构成双离合器(28)；在所述主动轴(13)上分别固定设置所述一档主动轮(14)和所述三档主动轮(12)，所述一档主动轮(14)、所述二档主动轮(11)和所述三档主动轮(12)一一对应与所述一档从动轮(33)、所述二档从动轮(30)及所述三档从动轮(31)相啮合；所述一档从动轴轮(33)与所述三档从动轮(31)可分别通过所述同步器(32)与所述从动轴(15)连接，在所述从动轴(15)上分别固定设置所述二档从动轮(30)和所述主减主动轮(16)，所述主减主动轮(16)与所述前桥差速器(18)相啮合，利用所述前桥差速器(18)对所述左前轮(26)和所述右前轮(17)进行驱动；在所述发动机(1)转轴上设置有锁止制动器(2)，用于锁止所述发动机(1)的转轴转动；
在所述后驱系统中，由所述后驱电机(21)驱动的所述后驱电机输出齿轮(22)与所述中间轴齿轮(23)啮合，所述中间轴齿轮(23)与所述后桥差速器(24)啮合，利用所述后桥差速器(24)对所述左后轮(25)和所述右后轮(20)进行驱动；所述前驱电机(6)和所述后驱电机(21)与动力电池组(19)电连接。
2.根据权利要求1所述的多模式多档位四驱混合动力传动系统，其特征是：
所述多模式包括：关闭后驱电机(21)，使前驱系统分别实现如下各工作模式：
发动机单独驱动模式：关闭前驱电机(6)，开启所述发动机(1)，分离锁止制动器(2)，闭合第一离合器(7)；
纯电动模式：开启前驱电机(6)，关闭发动机(1)，闭合锁止制动器(2)，闭合第一离合器(7)；
并联模式：开启前驱电机(6)，开启发动机(1)，分离锁止制动器(2)，闭合第一离合器(7)；
功率分流模式：开启前驱电机(6)，开启发动机(1)，分离锁止制动器(2)，分离第一离合器(7)；
所述多模式还包括：开启后驱电机(21)，使整车系统分别实现如下各工作模式：
串联模式：开启后驱电机(21)驱动，开启前驱电机(6)发电，开启发动机(1)，分离锁止制动器(2)，闭合第一离合器(7)，分离第二离合器(9)，分离第三离合器(9)；
再生制动模式：开启后驱电机(21)发电，开启前驱电机(6)发电，关闭发动机(1)，闭合锁止制动器(2)，闭合第一离合器(7)；
纯电动驱动模式：关闭前驱电机(6)，关闭发动机(1)。
3.根据权利要求1所述的多模式多档位四驱混合动力传动系统，其特征是：所述变速器(29)按如下方式设置各档位：
一档：闭合第二离合器(9)，分离第三离合器(10)，拨动同步器(32)使一档从动轮(33)与从动轴(15)相连接；
二档：分离第二离合器(9)，闭合第三离合器(10)，拨动同步器(32)使其处于中间位置，一档从动轮(33)和三档从动轮(31)均与从动轴(15)脱离；
三档：闭合第二离合器(9)，分离第三离合器(10)，拨动同步器(32)使三档从动轮(31)与从动轴(15)相连接；
空档：分离第二离合器(9)，分离第三离合器(10)，变速器处于空档位置。
4.根据权利要求1所述的多模式多档位四驱混合动力传动系统，其特征是：当前驱系统工作在发动机单独驱动模式、纯电动模式、并联模式和功率分流模式的任一模式下，开启后驱电机(21)，使整车系统工作在四驱模式。
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