CN112224012B

CN112224012B - 一种多模混合动力车辆的驱动系统

Info

Publication number: CN112224012B
Application number: CN202011149542.7A
Authority: CN
Inventors: 严军; 肖腾飞; 南婧雯; 李超; 阮先鄂
Original assignee: Dongfeng Motor Corp
Current assignee: Dongfeng Motor Corp
Priority date: 2020-10-23
Filing date: 2020-10-23
Publication date: 2022-03-01
Anticipated expiration: 2040-10-23
Also published as: CN112224012A

Abstract

本发明提出一种多模混合动力车辆的驱动系统，包括发动机、输入轴、输出轴、电机、电机轴、差速器、副输入轴和中间轴，发动机通过扭转减振器与输入轴相连，输入轴上依次设有第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮；输出轴上依次设有第四齿轮、第五齿轮、第六齿轮和第七齿轮，副输入轴上依次设有第八齿轮和第九齿轮，电机轴上设有第十齿轮，中间轴上设有第十一齿轮，差速器上设有差速器齿轮，第六齿轮和第七齿轮分别与第二齿轮和第三齿轮及第八齿轮和第九齿轮相啮合，第十一齿轮分别与第十齿轮及第四齿轮相啮合，第四齿轮与第一齿轮相啮合，差速器齿轮与所述第五齿轮相啮合，本发明结构紧凑，在保证结构紧凑的同时，实现了传动系统的多种驱动模式。

Description

一种多模混合动力车辆的驱动系统

技术领域

本发明属于混合动力汽车的技术领域，尤其涉及一种多模混合动力车辆的驱动系统。

背景技术

随着当今社会人们对节能环保的意识日渐增强，新能源汽车技术开始迅猛发展。混合动力车辆驱动技术是新能源汽车发展过程的核心阶段。现有技术中为了获得更多的功能、更高的效率，采用的结构比较复杂，成本较高。提高燃油经济性、降低排放是混合动力技术面临的重要课题。现有技术往往在结构上存在效率损失过大、功能模式较简单的缺陷。例如，在驱动电机单独驱动时，不能通过行星齿轮实现驱动电机两个速比的功能。也无法实现起步时驱动电机对发动机的扭矩补偿和功率分流的功能。需要额外设置齿轮副实现上述功能，结构复杂，占用空间大；只有在纯发动机驱动或混合驱动时才能实现四个档位的驱动，而纯电驱动模式下仍然只有一个档位，无法满足用户的多样性需求。因此，研发一种具有优异性价比的混合动力驱动系统，具有较强的参考意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种多模混合动力车辆的驱动系统，在无需额外增加齿轮副的前提下实现纯电驱动模式下的多档位驱动。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种多模混合动力车辆的驱动系统，其特征在于，包括发动机、输入轴、输出轴、电机、电机轴、差速器、副输入轴和中间轴，所述输入轴、输出轴、电机轴、副输入轴和中间轴平行间隔设置，所述发动机通过扭转减振器与输入轴相连，输入轴上依次设有第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮；输出轴上依次设有第四齿轮、第五齿轮、第六齿轮和第七齿轮，副输入轴上依次设有第八齿轮和第九齿轮，电机轴上设有第十齿轮，中间轴上设有第十一齿轮，所述差速器上设有差速器齿轮，所述第六齿轮和第七齿轮分别与所述第二齿轮和第三齿轮及所述第八齿轮和第九齿轮相啮合，所述第十一齿轮分别与所述第十齿轮及第四齿轮相啮合，第四齿轮与所述第一齿轮相啮合，所述差速器齿轮与所述第五齿轮相啮合。

按上述方案，所述输入轴上设有第一离合器，所述输出轴上设有第二离合器，所述第一离合器位于所述第一齿轮与第二齿轮之间，所述第二离合器位于所述第四齿轮和第五齿轮之间。

按上述方案，所述输入轴上还设有第一双边同步器，所述输出轴上还设有第二双边同步器，所述第一双边同步器位于所述第二齿轮和第三齿轮之间，所述第二双边同步器位于所述第六齿轮和第七齿轮之间。

本发明的有益效果是：提供一种多模混合动力车辆的驱动系统，通过设置2x2组合的档位齿轮，通过一个副输入轴实现了纯电驱动模式和发动机驱动模式下的四档驱动，在保证结构紧凑的同时，实现了传动系统的多种驱动模式，可以丰富整车控制策略的选择，以降低车辆油耗，提高车辆经济型性；通过设置第一、第二离合器补充常规驱动系统欠缺的停车发电、行车发电和纯电驱动功能；同时还能够防止纯电驱动模式下发电机反拖发动机，减小了能量的损失；省去传统变速箱发动机动力输入的耦合&脱开装置，如干/湿式离合器，降低系统成本。

附图说明

图1为本发明一个实施例的分布示意图。

具体实施方式

为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

如图1所示，一种多模混合动力车辆的驱动系统，包括发动机1、输入轴7、输出轴13、电机22、电机轴21、差速器16、副输入轴20和中间轴，输入轴、输出轴、电机轴、副输入轴和中间轴平行间隔设置，发动机通过扭转减振器2与输入轴相连，输入轴上依次设有第一齿轮3、第二齿轮4和第三齿轮6；输出轴上依次设有第四齿轮8、第五齿轮9、第六齿轮10和第七齿轮12，副输入轴上依次设有第八齿轮18和第九齿轮19，电机轴上设有第十齿轮15，中间轴上设有第十一齿轮14，差速器上设有差速器齿轮17，第六齿轮和第七齿轮分别与第二齿轮和第三齿轮及第八齿轮和第九齿轮相啮合，第十一齿轮分别与第十齿轮及第四齿轮相啮合，第四齿轮与第一齿轮相啮合，差速器齿轮与所述第五齿轮相啮合。

输入轴上设有第一离合器23，输出轴上设有第二离合器24，第一离合器位于第一齿轮与第二齿轮之间，第二离合器位于第四齿轮和第五齿轮之间。

输入轴上还设有第一双边同步器5，输出轴上还设有第二双边同步器11，第一双边同步器位于第二齿轮和第三齿轮之间，第二双边同步器位于第六齿轮和第七齿轮之间。

该结构可以实现如下功能：

发动机直驱：

发动机具有4个前进档位，动力传递路径说明如下:

一档：

第一离合器断开，第二离合器断开，同步器左侧接合端S1L与第二齿轮结合；第二同步器左侧接合端S2L与第六齿轮结合，此时是发动机直驱模式的一档，动力依次由发动机经过扭转减振器、输入轴、第一同步器、同步器左侧接合端S1L、第二齿轮、第六齿轮、同步器左侧接合端S2L、第二同步器、输出轴、第五齿轮传递到差速器齿轮，经由差速器把动力传递给车辆驱动轴。

二档：

第一离合器断开，第二离合器断开，第一同步器左侧接合端S1L与第二齿轮结合；第二同步器右侧接合端S2R与第七齿轮结合，此时是发动机直驱模式的二档，动力依次由发动机经过扭转减振器、输入轴、第一同步器、第一同步器左侧接合端S1L、第二齿轮、第六齿轮、第八齿轮、副输入轴、第九齿轮、第七齿轮、第二同步器右侧接合端S2R、第二同步器、输出轴、第五齿轮传递到差速器齿轮，经由差速器把动力传递给车辆驱动轴。

三档：

第一离合器断开，第二离合器断开，第一同步器右侧接合端S1R与第三齿轮结合；第二同步器左侧接合端S2L与第六齿轮结合，此时是发动机直驱模式的三档，动力依次由发动机经过扭转减振器、输入轴、第一同步器、第一同步器右侧接合端S1R、第三齿轮、第七齿轮、第九齿轮、副输入轴、第八齿轮、第六齿轮、第二同步器左侧接合端S2L、第二同步器、输出轴、第五齿轮传递到差速器齿轮，经由差速器把动力传递给车辆驱动轴。

四档：

第一离合器断开，第二离合器断开，第一同步器右侧接合端S1R与第三齿轮结合；第二同步器右侧接合端S2R与第七齿轮结合，此时是发动机直驱模式的四档，动力依次由发动机经过扭转减振器、输入轴、第一同步器、第一同步器右侧接合端S1R、第三齿轮、第七齿轮、第二同步器右侧接合端S2R、第二同步器、输出轴、第五齿轮传递到差速器齿轮，经由差速器把动力传递给车辆驱动轴。

纯电模式有纯电直驱、纯电直驱4个档位的模式。分别如下：

纯电直驱-无级变速：

第一离合器断开，第二离合器闭合，在SOC电量充足的情况，电机驱动，此时为电机直驱模式。动力源由电机依次经过电机轴、第十齿轮、第十一齿轮、第四齿轮、输出轴、第五齿轮传递到差速器齿轮，经由差速器把动力传递给车辆驱动轴。

纯电一档：

第一离合器闭合，第二离合器断开，在SOC电量充足的情况，电机驱动，第一同步器左侧接合端S1L与第二齿轮结合；第二同步器左侧接合端S2L与第六齿轮结合，此时是纯电驱动的一档，动力依次由电机经过电机轴、第十齿轮、第十一齿轮、第四齿轮、第一齿轮、输入轴、第一同步器、第一同步器左侧接合端S1L、第二齿轮、第六齿轮、第二同步器左侧接合端S2L、第二同步器S2、输出轴、第五齿轮传递到差速器齿轮，经由差速器把动力传递给车辆驱动轴。

纯电二档：

第一离合器闭合，第二离合器断开，在SOC电量充足的情况，电机驱动，第一同步器左侧接合端S1L与第二齿轮结合；第二同步器右侧接合端S2R与第四齿轮结合，此时是纯电驱动的二档，动力依次由电机经过电机轴、第十齿轮、第十一齿轮、第四齿轮、第五齿轮、输入轴、第一同步器S1、第一同步器左侧接合端S1L、第二齿轮、第六齿轮、第八齿轮、副输入轴、第九齿轮、第七齿轮、第二同步器右侧接合端S2R、第二同步器S2、输出轴、第五齿轮传递到差速器齿轮，经由差速器把动力传递给车辆驱动轴。

纯电三档：

第一离合器闭合，第二离合器断开，在SOC电量充足的情况，电机驱动，第一同步器右侧接合端S1R与第三齿轮结合；第二同步器左侧接合端S2L与第六齿轮结合，此时是纯电驱动的三档，动力依次由电机经过电机轴、第十齿轮、第十一齿轮、第四齿轮、第一齿轮、输入轴、第一同步器S1、第一同步器右侧接合端S1R、第三齿轮、第七齿轮、第九齿轮、副输入轴、第八齿轮、第六齿轮、第二同步器左侧接合端S2L、第二同步器S2、输出轴、第五齿轮传递到差速器齿轮，经由差速器把动力传递给车辆驱动轴。

纯电四档：

第一离合器闭合，第二离合器断开，在SOC电量充足的情况，电机驱动，第一同步器右侧接合端S1R与第三齿轮结合；第二同步器右侧接合端S2R与第七齿轮结合，此时是纯电驱动的四档，动力依次由电机经过电机轴、第十齿轮、第十一齿轮、第四齿轮、第一齿轮、输入轴、第一同步器S1、第一同步器右侧接合端S1R、第三齿轮、第七齿轮、第二同步器右侧接合端S2R、第二同步器、输出轴、第五齿轮传递到差速器齿轮，经由差速器把动力传递给车辆驱动轴。

当发动机运行在高效区间或者SOC电量不足的情况下，电机进行发电，此时行车发电模式下有4个档位：

行车发电一档：

第一离合器断开，第二离合器断开，第一同步器左侧接合端S1L与第二齿轮结合；第二同步器左侧接合端S2L与第六齿轮结合，此时是行车发电模式的一档，一部分动力依次由发动机经过扭转减振器、输入轴、第一同步器S1、第一同步器左侧接合端S1L、第二齿轮、第五齿轮、第二同步器左侧接合端S2L、第二同步器、输出轴、第五齿轮传递到差速器齿轮，经由差速器把动力传递给车辆驱动轴。另外一部分动力依次由发动机经过扭转减振器、输入轴、第一齿轮、第四齿轮、第十一齿轮、第十齿轮、电机轴到电机，进行发电，补充电池电量。

行车发电二档：

第一离合器断开，第二离合器断开，第一同步器左侧接合端S1L与第二齿轮结合；第二同步器左侧接合端S2L与第七齿轮V结合，此时是行车发电模式的二档，一部分动力依次由发动机经过扭转减振器、输入轴、第一同步器S1、第一同步器左侧接合端S1L、第二齿轮、第五齿轮、第八齿轮、副输入轴、第九齿轮、第七齿轮、第二同步器右侧接合端S2R、第二同步器、输出轴、第五齿轮传递到差速器齿轮，经由差速器把动力传递给车辆驱动轴。另外一部分动力依次由发动机经过扭转减振器、输入轴、第一齿轮、第四齿轮、第十一齿轮、第十齿轮、电机轴到电机，进行发电，补充电池电量。

行车发电三档：

第一离合器断开，第二离合器断开，第一同步器右侧接合端S1R与第三齿轮结合；第二同步器左侧接合端S2L与第六齿轮结合，此时是行车发电模式的三档，一部分动力依次由发动机经过扭转减振器、输入轴、第一同步器、第一同步器右侧接合端S1R、第三齿轮、第七齿轮、第九齿轮、副输入轴、第八齿轮、第五齿轮、第二同步器左侧接合端S2L、第二同步器、输出轴、第五齿轮传递到差速器齿轮，经由差速器把动力传递给车辆驱动轴。另外一部分动力依次由发动机经过扭转减振器、输入轴、第一齿轮、第四齿轮、第十一齿轮、第十齿轮、电机轴到电机，进行发电，补充电池电量。

行车发电四档：

第一离合器断开，第二离合器断开，第一同步器右侧接合端S1R与第三齿轮结合；第二同步器右侧接合端S2R与第七齿轮结合，此时是行车发电模式的四档，一部分动力依次由发动机经过扭转减振器、输入轴、第一同步器、第一同步器右侧接合端S1R、第三齿轮、第七齿轮、第二同步器右侧接合端S2R、第二同步器S2、输出轴、第五齿轮传递到差速器齿轮，经由差速器把动力传递给车辆驱动轴。另外一部分动力依次由发动机经过扭转减振器、输入轴、第一齿轮、第四齿轮、第十一齿轮、第十齿轮、电机轴到电机，进行发电，补充电池电量。

停车发电模式：

第一离合器断开，第二离合器断开，此时车辆为停车怠速状态，动力全部由发动机经过扭转减振器、输入轴、第一齿轮、第四齿轮、第十一齿轮、第十齿轮、电机轴到电机，进行发电，补充电池电量。

当SOC充足的情况下，电机参与进行驱动，此时混动并联模式下有4个档位，可根据整车控制策略进行调整和选择。可根据整车的控制策略，选择第一离合器闭合、第二离合器打开或者第一离合器打开、第二离合器闭合的情况。

混动并联一档：

电机驱动，第一离合器与第二离合器中一个闭合、另外一个关闭，除发动机外，电机辅助输出动力。第一同步器左侧接合端S1L与第二齿轮结合；第二同步器左侧接合端S2L与第六齿轮结合，此时是混动并联模式的一档，动力依次由发动机经过扭转减振器、输入轴、第一同步器、第一同步器左侧接合端S1L、第二齿轮、第六齿轮、第二同步器左侧接合端S2L、第二同步器、输出轴、第五齿轮传递到差速器齿轮，经由差速器把动力传递给车辆驱动轴。

混动并联二档：

电机驱动，第一离合器与第二离合器中一个闭合、另外一个关闭，除发动机外，电机辅助输出动力。第一同步器左侧接合端S1L与第二齿轮结合；第二同步器右侧接合端S2R与第七齿轮结合，此时是混动并联模式的二档，动力依次由发动机经过扭转减振器、输入轴、第一同步器S1、第一同步器左侧接合端S1L、第二齿轮、第六齿轮、第八齿轮、副输入轴、第九齿轮、第七齿轮、第二同步器右侧接合端S2R、第二同步器、输出轴、第五齿轮传递到差速器齿轮，经由差速器把动力传递给车辆驱动轴。

混动并联三档：

电机驱动，第一离合器与第二离合器中一个闭合、另外一个关闭，除发动机外，电机辅助输出动力。第一同步器右侧接合端S1R与第三齿轮结合；第一同步器左侧接合端S2L与第六齿轮结合，此时是混动并联模式的三档，动力依次由发动机经过扭转减振器、输入轴、第一同步器、第一同步器右侧接合端S1R、第三齿轮、第七齿轮V、第九齿轮、副输入轴、第八齿轮、第五齿轮、第二同步器左侧接合端S2L、第二同步器S2、输出轴、第五齿轮传递到差速器齿轮，经由差速器把动力传递给车辆驱动轴。

混动并联四档：

电机驱动，第一离合器与第二离合器中一个闭合、另外一个关闭，除发动机外，电机辅助输出动力。第一同步器右侧接合端S1R与第三齿轮结合；第二同步器右侧接合端S2R与第七齿轮结合，此时是混动并联模式的四档，动力依次由发动机经过扭转减振器、输入轴、第一同步器、第一同步器右侧接合端S1R、第三齿轮、第七齿轮、第二同步器右侧接合端S2R、第二同步器、输出轴、第五齿轮传递到差速器齿轮，经由差速器把动力传递给车辆驱动轴。

换挡扭矩补偿：

发动机端进行任意换档时，电机驱动调速，避免动力因换挡而产生中断。且能够调节单向同步器输入端与输出端的转速差，使车辆起步平顺，冲击小。此时动力由电机经过电机轴、第十齿轮、第十一齿轮到达第四齿轮和第一齿轮。可根据整车的控制策略，选择第一离合器闭合、第二离合器闭合打开或者第一离合器打开、第二离合器闭合的情况，进而使电机的产生的扭矩传递到同步器输入端。

停车发动机起动：

电机进行驱动，产生的驱动力电机经过电机轴、第十齿轮、第十一齿轮、第四齿轮和第一齿轮到达输入轴上，然后通过扭转减振器反拖发动机到合适转速以启动。

各模式下，换挡元件状态逻辑图如表一所示。

表一

模式	车辆状态	挡位	C1	C2	S1L	S1R	S2L	S2R
									1	发动机驱动	ICE1档	0	0	1	0	1	0
2	发动机驱动	ICE2档	0	0	1	0	0	1
									3	发动机驱动	ICE3档	0	0	0	1	1	0
4	发动机驱动	ICE4档	0	0	0	1	0	1
									5	电机驱动	纯电直驱	0	1	0	0	0	0
6	电机驱动	纯电1挡	1	0	1	0	1	0
									7	电机驱动	纯电2挡	1	0	1	0	0	1
8	电机驱动	纯电3挡	1	0	0	1	1	0
									9	电机驱动	纯电4挡	1	0	0	1	0	1
10	发动机驱动1挡+电机发电	行车发电	1	0	1	0	1	0
									11	发动机驱动2挡+电机发电	行车发电	1	0	1	0	0	1
12	发动机驱动3挡+电机发电	行车发电	1	0	0	1	1	0
									13	发动机驱动4挡+电机发电	行车发电	1	0	0	1	0	1
14	发动机工作+电机发电	停车发电	0	0	0	0	0	0
									15	发动机驱动1挡+电机驱动	混动并联	1/0	0/1	1	0	1	0
16	发动机驱动2挡+电机驱动	混动并联	1/0	0/1	1	0	0	1
									17	发动机驱动3挡+电机驱动	混动并联	1/0	0/1	0	1	1	0
18	发动机驱动4挡+电机驱动	混动并联	1/0	0/1	0	1	0	1
									19	发动机换挡+电机驱动和调速	动力补偿	1/0	0/1	-	-	-	-
20	发动机启动	发动机启动	1	0	-	-	-	-

Claims

1.一种多模混合动力车辆的驱动系统，其特征在于，包括发动机、输入轴、输出轴、电机、电机轴、差速器、副输入轴和中间轴，所述输入轴、输出轴、电机轴、副输入轴和中间轴平行间隔设置，所述发动机通过扭转减振器与输入轴相连，输入轴上依次设有第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮；输出轴上依次设有第四齿轮、第五齿轮、第六齿轮和第七齿轮，副输入轴上依次设有第八齿轮和第九齿轮，电机轴上设有第十齿轮，中间轴上设有第十一齿轮，所述差速器上设有差速器齿轮，所述第六齿轮和第七齿轮分别与所述第二齿轮和第三齿轮及所述第八齿轮和第九齿轮相啮合，所述第十一齿轮分别与所述第十齿轮及第四齿轮相啮合，第四齿轮与所述第一齿轮相啮合，所述差速器齿轮与所述第五齿轮相啮合；所述输入轴上设有第一离合器，所述输出轴上设有第二离合器，所述第一离合器位于所述第一齿轮与第二齿轮之间，所述第二离合器位于所述第四齿轮和第五齿轮之间。

2.根据权利要求1所述的一种多模混合动力车辆的驱动系统，其特征在于，所述输入轴上还设有第一双边同步器，所述输出轴上还设有第二双边同步器，所述第一双边同步器位于所述第二齿轮和第三齿轮之间，所述第二双边同步器位于所述第六齿轮和第七齿轮之间。