CN109795309A - 一种双离合耦合混合动力系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双离合耦合混合动力系统,包括内燃机、行星轮系、减速器、差速器，还包括双离合器、第一电机、第二电机，内燃机输出轴与双离合器壳体固定连接，双离合器的第一摩擦片与一个主轴相连接，双离合器的第二摩擦片与行星轮系的齿圈相固接，第一电机的转子与行星轮系的系杆固接，行星轮系的太阳轮固定在主轴上；减速器设置在主轴上且位于行星轮系和差速器之间，第二电机的输出轴通过离合器与减速器的输入端相连接，减速器的输出端与差速器的输入端相固定连接，差速器的左右两端分别设有左输出轴和右输出轴，用于实现动力输出。本发明相比现有技术具有以下优点：实现了不同动力源的高效耦合，显著提高车辆的经济性和动力性。

Description

一种双离合耦合混合动力系统

技术领域

本发明属于混合动力汽车的动力耦合系统技术领域，尤其涉及一种双离合耦合混合动力系统。

背景技术

传统燃油汽车对环境造成不可逆转的危害，同时能源短缺的问题也愈加严重。为缓解这一局面，近年来新能源汽车的发展受到广泛关注，并成为汽车领域一大研究热点，以锂电池为能源的纯电动汽车续航里程较短，补充能量较慢，难以满足人们全部需求，而集效率高、排放低、使用便利等一系列优点于一身的混合动力汽车能够将化石燃料与电能结合起来使用，克服了锂电池纯电动汽车的缺点，是从传统燃油汽车到电动汽车的最优过渡形式。

现有技术提供的混合动力驱动系统，在进入发动机和电机共同工作的模式时，离合器接合，发动机的转速随车轮转速的变化而变化，使得发动机无法一直处于燃油效率最高的转速区域内运行，进而造成燃油消耗增多，整体运行效率下降。。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种双离合耦合混合动力系统，以期提高混合动力汽车的经济性和动力性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种双离合耦合混合动力系统,包括内燃机、行星轮系、减速器、差速器，所述动力系统还包括双离合器、第一电机、第二电机，所述双离合器包括双离合器壳体以及安装于双离合器壳体内部的第一摩擦片和第二摩擦片，所述行星轮系包括齿圈、行星轮、太阳轮和系杆，所述内燃机输出轴与双离合器壳体固定连接，所述双离合器的第一摩擦片与一个主轴相连接，所述双离合器的第二摩擦片与所述行星轮系的齿圈相固接，所述第一电机的转子与所述行星轮系的系杆固接，所述行星轮系的太阳轮固定在主轴上；所述减速器设置在主轴上且位于行星轮系和差速器之间，所述第二电机的输出轴通过离合器与减速器的输入端相连接，所述减速器的输出端与差速器的输入端相固定连接，所述差速器的左右两端分别设有左输出轴和右输出轴，用于实现动力输出。

进一步的，所述减速器为两级减速器，所述两级减速器包括相互啮合的第一级减速器小齿轮、第一级减速器大齿轮以及相互啮合的第二级减速器小齿轮、第二级减速器大齿轮，所述第二电机通过所述离合器连接到所述第一级减速器小齿轮，所述第一级减速器大齿轮和所述第二级减速器小齿轮都固连在主轴上，所述第二级减速器大齿轮连接所述差速器的输入端并空套在左输出轴之外。

进一步的，所述行星轮系的行星轮为多个，多个行星轮同时与所述齿圈和所述太阳轮啮合，多个行星轮均匀环绕所述太阳轮排布，所述行星轮转动连接在所述系杆上，所述系杆空套在主轴上。

本发明相比现有技术具有以下优点：

1.本发明提供的一种双离合耦合混合动力系统，在内燃机和行星轮系之间设置有双离合器，用于选择模式切换，较现有的车辆的混合动力系统相比，具有更多的模式可供选择，且采用双离合器的实现方式更加简单高效、稳定可靠，成本也较低。将双离合器和行星轮系集成到一起，可以进一步降低混合动力系统的尺寸，将不限于将动力系统纵置，可采用横置的方式，增大车辆使用空间，降低生产制造成本。

2.本发明提供的一种双离合耦合混合动力系统，第一电机的转子与行星轮系的系杆固定在一起，使得第一电机与行星轮系结构更紧凑，实现了双离合、行星轮系和第一电机的高度一体化，跟现有的混合动力耦合装置相比，有效地减少了动力系统的质量与体积，结构更紧凑，减少了传统动力系统中一些传动轴和齿轮的排布，提高整车的可用空间，实现轻量化的同时降低了生产复杂程度与成本。

3.本发明提供的一种双离合耦合混合动力系统，舍弃了传统动力传动系统中的变速器，通过离合器传递内燃机和第二电动机的动力输出，使用行星轮系将内燃机和第一电机的动力进行耦合，再在上与第二电机的动力进行耦合，利用电机的特性进行调速，使得内燃机可以始终处于最佳工作状况，这种结构还降低了整体质量且避免了换挡造成的冲击，在保证动力性的同时提高舒适性。

4.本发明提供的一种双离合耦合混合动力系统，变速系统方面采用电机调速，二级减速轮系和行星轮系耦合的方式。目前，高功率密度、高转速电机是未来电机的发展趋势，通过合理地选择各齿轮齿数，本动力系统中的二级减速轮系可以很好地达到减速增扭的要求，因为只用了一排行星轮系，所以在占用空间、制造和维修成本等方面都具备较大的优势。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中标号：1内燃机；2第一摩擦片；3第二摩擦片；4双离合器壳体；5双离合器；6齿圈；7行星轮；8第一电机；9太阳轮；10第一级减速小齿轮；11离合器；12第二电机；13第二级减速小齿轮；14左输出轴；15差速器；16右输出轴；17系杆；18第一级减速大齿轮；19第二级减速大齿轮，20行星轮系；21减速器；22主轴。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

参见图1，本实施例提供了一种双离合耦合混合动力系统,包括内燃机1、行星轮系20、减速器21、差速器15，动力系统还包括双离合器5、第一电机8、第二电机12，双离合器5包括双离合器壳体4以及安装于双离合器壳体4内部的第一摩擦片2和第二摩擦片3，行星轮系20包括齿圈6、行星轮7、太阳轮9和系杆17，内燃机1输出轴与双离合器壳体4之间通过螺栓固定连接，双离合器5的第一摩擦片2与一个主轴22相连接，双离合器5的第二摩擦片3与行星轮系20的齿圈6之间可通过螺栓固定连接，第一电机8的转子与行星轮系20的系杆17固接，行星轮系20的太阳轮9固定在主轴22上；减速器21设置在主轴22上且位于行星轮系20和差速器15之间，第二电机12的输出轴通过离合器11与减速器21的输入端相连接，减速器21的输出端与差速器15的输入端相固定连接，差速器15的左右两端分别设有左输出轴14和右输出轴16，用于实现动力输出。

其中，减速器21为两级减速器，两级减速器包括相互啮合的第一级减速器小齿轮10、第一级减速器大齿轮18以及相互啮合的第二级减速器小齿轮13、第二级减速器大齿轮19，第二电机12通过离合器11连接到第一级减速器小齿轮10，第一级减速器大齿轮18和第二级减速器小齿轮13都固连在主轴22上，第二级减速器大齿轮19连接差速器15的输入端并空套在左输出轴14之外。减速器21的各齿轮的齿数，模数及传动比由输入输出扭矩大小、整体设计尺寸及内燃机1及第二电机12转速等决定。

行星轮系20的行星轮7为多个，多个行星轮7同时与齿圈6和太阳轮9啮合，多个行星轮7均匀环绕太阳轮9排布，行星轮7转动连接在系杆17上，系杆17空套在主轴22上。

本实施例提供的动力传动系统的工作原理如下：

单电机模式：双离合器5处于分离状态，离合器11接合；第一电机8不工作，第二电机12工作。第二电机12的转矩通过接合的离合器11传递至第一级减速小齿轮10，小齿轮转速与第二电机12转速一致，与第一级减速大齿轮18啮合，转速减小，转矩增大，传递至主轴22，实现一级减速。继而传递至第二级减速小齿轮13，第二级减速小齿轮13与第二级减速大齿轮19，进一步减速增矩，实现二级减速，通过两级减速后传递至减速器16，再通过差速器16将动力分配到左输出轴14、右输出轴16，实现动力输出。

单电机模式切换至内燃机+单电机模式：启动内燃机1，待内燃机1转速增至最佳燃油效率转速，接合双离合器5中第一摩擦片2，在主轴22上实现转矩耦合。

内燃机+单电机模式：双离合器5中第一摩擦片2与离合器11均处于接合状态；内燃机1与第二电机12同时工作且控制两者转速始终同步，两者输出的转矩在主轴22上耦合，主轴22上传递的转矩为内燃机1和第二电机12输出转矩之和，相对于单电机模式，增加了输出转矩。保持内燃机1的输出效率最高，始终处于高效率区间，第二电机12辅助调速，在必要时作为发电机储存多余的能量。

内燃机+单电机模式切换至内燃机+双电机模式：双离合器5中第一摩擦片2松开，双离合器5中第二摩擦片3接合，启动第一电机8，在行星轮系20上实现内燃机1与第一电机8的转矩耦合，在主轴22上实现三个动力源的耦合。

内燃机+双电机模式：双离合器5中第一摩擦片3与离合器11均处于接合状态；内燃机1可始终保持最佳工作区间，通过与第一电机8耦合，从太阳轮9输出转矩至主轴22，第二电机12的转矩通过减速器传递至主轴22，最终三个动力源在主轴22上实现耦合，继而传递至减速器16，再通过差速器16将动力分配到左输出轴14、右输出轴16，实现动力输出。采用三个动力源同时在主轴22上耦合，实现动力的最大输出。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种双离合耦合混合动力系统,包括内燃机(1)、行星轮系(20)、减速器(21)、差速器(15)，其特征在于：所述动力系统还包括双离合器(5)、第一电机(8)、第二电机(12)，所述双离合器(5)包括双离合器壳体(4)以及安装于双离合器壳体(4)内部的第一摩擦片(2)和第二摩擦片(3)，所述行星轮系(20)包括齿圈(6)、行星轮(7)、太阳轮(9)和系杆(17)，所述内燃机(1)输出轴与双离合器壳体(4)固定连接，所述双离合器(5)的第一摩擦片(2)与一个主轴(22)相连接，所述双离合器(5)的第二摩擦片(3)与所述行星轮系(20)的齿圈(6)相固接，所述第一电机(8)的转子与所述行星轮系(20)的系杆(17)固接，所述行星轮系(20)的太阳轮(9)固定在主轴(22)上；所述减速器(21)设置在主轴(22)上且位于行星轮系(20)和差速器(15)之间，所述第二电机(12)的输出轴通过离合器(11)与减速器(21)的输入端相连接，所述减速器(21)的输出端与差速器(15)的输入端相固定连接，所述差速器(15)的左右两端分别设有左输出轴(14)和右输出轴(16)，用于实现动力输出。

2.如权利要求1所述的一种双离合耦合混合动力系统,其特征在于：所述减速器(21)为两级减速器，所述两级减速器包括相互啮合的第一级减速器小齿轮(10)、第一级减速器大齿轮(18)以及相互啮合的第二级减速器小齿轮(13)、第二级减速器大齿轮(19)，所述第二电机(12)通过所述离合器(11)连接到所述第一级减速器小齿轮(10)，所述第一级减速器大齿轮(18)和所述第二级减速器小齿轮(13)都固连在主轴(22)上，所述第二级减速器大齿轮(19)连接所述差速器(15)的输入端并空套在左输出轴(14)之外。

3.如权利要求1所述的一种双离合耦合混合动力系统,其特征在于：所述行星轮系(20)的行星轮(7)为多个，多个行星轮(7)同时与所述齿圈(6)和所述太阳轮(9)啮合，多个行星轮(7)均匀环绕所述太阳轮(9)排布，所述行星轮(7)转动连接在所述系杆(17)上，所述系杆(17)空套在主轴(22)上。