CN113997778A - 一种汽车驱动系统 - Google Patents

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李诗桐
赵升吨
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Abstract

本申请涉及混合动力电动汽车领域，具体涉及一种汽车驱动系统。行星齿轮机构由于被齿轮的参数所限制导致传动比范围有限。同时在混合动力驱动系统中电动机为了提供大转矩和高车速必须同时具有大转矩和高转速，在电机设计时具有局限性。本申请提供了一种汽车驱动系统，包括功率分流机构，所述功率分流机构与动力机构连接，所述功率分流机构与供电组件连接，所述功率分流机构与手动换挡机构连接。既拥有拉维纳式混合动力汽车功率分流机构的无级变速特性，又增加了手动换挡功能，操控性更好，拓宽了传动比范围，并且通过系统内两个制动器和手动换挡机构的动作而具有多种工作模式，在混合动力汽车驱动电机的设计和选用上具有更大空间。

Description

一种汽车驱动系统
技术领域
本申请属于混合动力电动汽车技术领域，特别是涉及一种汽车驱动系统。
背景技术
电动汽车(BEV)是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好，但当前技术尚不成熟。工作原理：蓄电池--电流--电力调节器--电动机--动力传动系统--驱动汽车行驶(Road)。通常所说的混合动力一般是指油电混合动力，即燃料(汽油，柴油等)和电能的混合。混合动力汽车是有电动马达作为发动机的辅助动力驱动汽车。
混合动力电动汽车既拥有节约能源、降低排放等传统汽车所不具备的优点，又能够解决纯电动汽车续驶里程短的问题，是目前新能源汽车领域的热门研究方向。混合动力电动汽车根据驱动系统的连接方式不同分为串联式、并联式和混联式。混联式混合动力汽车中使用功率分流装置对发动机的转速和转矩进行解耦，通常采用行星齿轮机构作为功率分流装置。而行星齿轮机构由于被齿轮的参数所限制导致传动比范围有限。同时在混合动力驱动系统中电动机为了提供大转矩和高车速必须同时具有大转矩和高转速，在电机设计时具有局限性。
发明内容
1.要解决的技术问题
基于行星齿轮机构由于被齿轮的参数所限制导致传动比范围有限。同时在混合动力驱动系统中电动机为了提供大转矩和高车速必须同时具有大转矩和高转速，在电机设计时具有局限性的问题，本申请提供了一种汽车驱动系统。
2.技术方案
为了达到上述的目的，本申请提供了一种汽车驱动系统，包括功率分流机构，所述功率分流机构与动力机构连接，所述功率分流机构与供电组件连接，所述功率分流机构与手动换挡机构连接。
本申请提供的另一种实施方式为：所述供电组件包括第一供电机构和第二供电机构，所述第一供电机构与所述功率分流机构连接，所述第二供电机构与所述功率分流机构连接。
本申请提供的另一种实施方式为：所述功率分流机构包括第一输入轴、第二输入轴和第三输入轴，所述第一输入轴与大太阳轮连接，所述大太阳轮与长行星轮连接，所述长行星轮与齿圈连接，所述长行星轮与短行星轮连接，所述短行星轮与小太阳轮连接，所述第二输入轴与所述小太阳轮连接，所述第三输入轴与所述齿圈连接，所述第二输入轴与第一制动器连接，所述第三输入轴与第二制动器连接。
本申请提供的另一种实施方式为：所述第一输入轴与所述第一供电机构连接，所述第二输入轴与所述第二供电机构连接，所述第三输入轴与所述动力机构连接。
本申请提供的另一种实施方式为：所述大太阳轮与所述长行星轮啮合，所述长行星轮与所述齿圈啮合，所述长行星轮与所述短行星轮啮合，所述短行星轮与所述小太阳轮啮合。
本申请提供的另一种实施方式为：所述手动换挡机构包括同步器，所述同步器与一档齿轮组或者二档齿轮组连接，所述一挡齿轮组与输入齿轮连接，所述二挡齿轮组与输入齿轮连接，所述同步器与输出齿轮连接。
本申请提供的另一种实施方式为：所述行星架与长行星轮轴相连接，所述行星架与短行星轮轴相连接，所述输入齿轮与所述行星架连接。
本申请提供的另一种实施方式为：所述功率分流机构为拉维纳行星齿轮，所述动力机构为发动机，所述供电组件为电动发电一体机组件。
本申请提供的另一种实施方式为：所述手动换挡机构与差速器连接，所述差速器与车轮连接。
本申请提供的另一种实施方式为：所述差速器与所述输出齿轮连接。
3.有益效果
与现有技术相比，本申请提供的汽车驱动系统的有益效果在于：
本申请提供的汽车驱动系统，为一种具有手动换挡机构的拉维纳行星齿轮式混合动力汽车驱动系统。
本申请提供的汽车驱动系统，既拥有拉维纳式混合动力汽车功率分流机构的无级变速特性，又增加了手动换挡功能，操控性更好，拓宽了传动比范围，并且通过系统内两个制动器和手动换挡机构的动作而具有多种工作模式，在混合动力汽车驱动电机的设计和选用上具有更大空间。
本申请提供的汽车驱动系统，将拉维纳行星齿轮功率分流机构与手动换挡机构结合起来应用于混合动力汽车驱动系统，既拥有拉维纳式混合动力汽车功率分流机构的无级变速特性，又增加了手动换挡功能，操控性更好。
本申请提供的汽车驱动系统，在低速大转矩工作模式下通过手动换挡机构选择减速挡增加传动系输出转矩，在高速模式下通过手动换挡机构选择超速挡增加传动系统输出转速。在混合动力汽车驱动电机的设计和选用上具有更大空间。
本申请提供的汽车驱动系统，使用拉维纳行星齿轮功率分流机构和手动换挡机构进行变速传动，拓宽了传动比范围，并且通过系统内两个制动器和手动换挡机构的动作而具有多种工作模式。
附图说明
图1是本申请的汽车驱动系统结构示意图；
图2是本申请的驱动系统在低速纯电动模式下的动力传递路线图；
图3为本申请的驱动系统在纯电动爬坡模式下的动力传递路线图；
图4为本申请的驱动系统在启动发动机模式下的动力传递路线图；
图5为本申请的驱动系统在混合动力低速模式和全加速模式下的动力传递路线图；
图6为本申请的驱动系统在混合动力爬坡模式下的动力传递路线图；
图7为本申请的驱动系统在高速巡航模式下的动力传递路线图；
图8为本申请的驱动系统在最高车速模式下的动力传递路线图；
图9为本申请的驱动系统在制动能量回收模式下的动力传递路线图；
图中：1-第一电动发电一体机；2-第一输入轴；3-大太阳轮；4-行星架；5-长行星轮；6-齿圈；7-短行星轮；8-小太阳轮；9-第一制动器；10-第二输入轴；11-第二电动发电一体机；12-第二制动器；13-发动机；14-第三输入轴；15-输出齿轮；16-差速器；17-车轮；18-二挡齿轮组；19-一挡齿轮组；20-同步器；21-输入齿轮；22-手动换挡机构；23-功率分流机构。
具体实施方式
在下文中，将参考附图对本申请的具体实施例进行详细地描述，依照这些详细的描述，所属领域技术人员能够清楚地理解本申请，并能够实施本申请。在不违背本申请原理的情况下，各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式，或者替代某些实施例中的某些特征，获得其它优选的实施方式。
参见图1～9，本申请提供一种汽车驱动系统，包括功率分流机构23，所述功率分流机构23与动力机构连接，所述功率分流机构23与供电组件连接，所述功率分流机构23与手动换挡机构22连接。
进一步地，所述供电组件包括第一供电机构即第一电动发电一体机1和第二供电机构即第二电动发电一体机11，所述第一供电机构与所述功率分流机构23连接，所述第二供电机构与所述功率分流机构23连接。
进一步地，所述功率分流机构23包括第一输入轴2、第二输入轴10和第三输入轴14，所述第一输入轴2与大太阳轮3连接，所述大太阳轮3与长行星轮5连接，所述长行星轮5与齿圈6连接，所述长行星轮5与短行星轮7连接，所述短行星轮7与小太阳轮8连接，所述第二输入轴10与所述小太阳轮8连接，所述第三输入轴14与所述齿圈6连接，所述第二输入轴10与第一制动9器连接，所述第三输入轴14与第二制动器12连接。
进一步地，所述第一输入轴2与所述第一供电机构连接，所述第二输入轴10与所述第二供电机构连接，所述第三输入轴14与所述动力机构连接。
进一步地，所述大太阳轮3与所述长行星轮5啮合，所述长行星轮5与所述齿圈6啮合，所述长行星轮5与所述短行星7轮啮合，所述短行星轮7与所述小太阳8轮啮合。
进一步地，所述手动换挡机构22包括同步器20，所述同步器20与一档齿轮组19或者二档齿轮组18连接，所述一挡齿轮组19与输入齿轮21连接，所述二挡齿轮组18与输入齿轮21连接，所述同步器20与输出齿轮15连接。
进一步地，所述行星架4与长行星轮轴连接，所述行星架4与短行星轮轴连接，所述输入齿轮21与所述行星架4连接。
进一步地，所述功率分流机构23为拉维纳行星齿轮，所述动力机构为发动机，所述供电组件为电动发电一体机组件。
进一步地，所述手动换挡机构22与差速器16连接，所述差速器16与车轮17连接。
进一步地，所述差速器16与所述输出齿轮15连接。
具体的，如图1所示的具有手动换挡机构的拉维纳行星齿轮式混合动力汽车驱动系统，包括发动机13、第一电动发电一体机1、第二电动发电一体机11、功率分流机构23和手动换挡机构22。
所述功率分流机构23，包括第一制动器9、第二制动器12、第一输入轴2、第二输入轴10、第三输入轴14、大太阳轮3、小太阳轮8、短行星轮7、长行星轮5、行星架4和齿圈6。
第一输入轴2连接第一电动发电一体机1和大太阳轮3，第二输入轴10连接第二电动发电一体机11和小太阳轮8，第三输入轴14连接发动机13和齿圈6；大太阳轮3与长行星轮5啮合，长行星轮5与齿圈6啮合；小太阳轮8与短行星轮7啮合，短行星轮7再与长行星轮5啮合；长行星轮5和短行星轮7的行星架4固连为一体；第一制动器9连接在第二输入轴10上，用于制动小太阳轮8和第二电动发电一体机11，第二制动器12连接在第三输入轴14上，用于制动齿圈6和发动机13。
所述手动换挡机构22包括输入齿轮21、一挡齿轮组19、同步器20、二挡齿轮组18和输出齿轮15；输入齿轮21与拉维纳行星齿轮功率分流机构23的行星架4常啮合，将功率分流机构23的动力传递到手动换挡机构22中；输出齿轮15与差速器16相连将手动换挡机构22的动力向后传递到车轮17上；手动换挡机构22中的一挡齿轮组19构成减速挡，二挡齿轮组18构成超速挡；同步器20可选择与一挡齿轮组19或二挡齿轮组18接合完成换挡动作，实现手动换挡机构一挡和二挡的转换。
本申请实施例的不同工作模式的动力传递路线说明如下：
(1)低速纯电动模式
如图2所示，拉维纳行星齿轮功率分流机构23中第二制动器12制动齿圈6，保证发动机13不工作并且不反转。
由第一电动发电一体机1提供功率，第一电动发电一体机1处于电动机模式。第二电动发电一体机11反向空转但不发电。
手动换挡机构22同步器20接合二挡齿轮组18，此时处于二挡状态。
该模式下的动力传递路线为：从第一电动发电一体机1经过第一输入轴2到大太阳轮3，再传递到长行星轮5，通过行星架4传递到输入齿轮21。手动换挡机构22通过二挡齿轮组18将动力传递到输出齿轮15，输出齿轮15再将动力传递到差速器16直至车轮17上。
(2)纯电动爬坡模式
如图3所示，纯电动爬坡模式下拉维纳行星齿轮功率分流机构23工作状态与低速纯电动模式一样。
手动换挡机构22同步器20接合一挡齿轮组19，此时处于一挡状态。
该模式下的动力传递路线为：动力从第一电动发电一体机1经过第一输入轴2到大太阳轮3，再传递到长行星轮5，通过行星架4传递到输入齿轮21。手动换挡机构22通过一挡齿轮组19将动力传递到输出齿轮15，输出齿轮15再将动力传递到差速器16直至车轮17上。
(3)发动机启动模式
如图4所示，拉维纳行星齿轮功率分流机构23中第一制动器9和第二制动器12均不工作。
第一电动发电一体机1提供输出功率，第二电动发电一体机11拖转发动机13启动。
手动换挡机构22同步器20接合二挡齿轮组18，此时处于二挡状态。
该模式下的动力传递路线为：动力从第一电动发电一体机1经过第一输入轴2到大太阳轮3，再传递到长行星轮5，通过行星架4传递到输入齿轮21。第二电动发电一体机11的动力通过第二输入轴10传递到小太阳轮8，再将动力传递到短行星轮7，之后传递到长行星轮5上，最后传递给齿圈6进而传递给第三输入轴上14的发动机13，带动发动机13启动。手动换挡机构22通过二挡齿轮组18将动力传递到输出齿轮15，输出齿轮15再将动力传递到差速器16直至车轮17上。
(4)混合动力低速模式
如图5所示，拉维纳行星齿轮功率分流机构23中第一制动器9和第二制动器12均不工作。
第一电动发电一体机1和发动机13共同提供输出功率，第二电动发电一体机11作发电机运行。
手动换挡机构22同步器20接合二挡齿轮组18，此时处于二挡状态。
该模式下动力传递路线为：动力从第一电动发电一体机1经过第一输入轴2到大太阳轮3，再传递到长行星轮5，然后传递到行星架4上；发动机13动力通过第三输入轴14传递到齿圈6上，再传递到长行星轮5，最后与第一电动发电一体机1的动力在行星架4处汇合共同输出到输入齿轮21上。长行星轮5处的一部分动力传递到短行星轮7后传递到小太阳轮8上并为第二电动发电一体机11回收发电所用。手动换挡机构22通过二挡齿轮组18将动力传递到输出齿轮15，输出齿轮15再将动力传递到差速器16直至车轮17上。
(5)全加速模式
如图5所示，随着需求车速的增加第一电动发电一体机1和发动机13的输出功率增加，第二电动发电一体机11仍然工作在发电机状态。
拉维纳行星齿轮功率分流机构23的工作状态和混合动力低速模式一致。
手动换挡机构22同步器20接合二挡齿轮组18，此时处于二挡状态。
该模式下动力传递路线与混合动力低速模式一致。
(6)混合动力爬坡模式
如图6所示，拉维纳行星齿轮功率分流机构23中第一制动器9和第二制动器12均不工作。
第一电动发电一体机1工作在电动机状态下，第二电动发电一体机11工作在发电机模式下，发动机13输出大转矩。
手动换挡机构22同步器20接合一挡齿轮组19，此时处于一挡状态。
该模式下的动力传递路线为：动力从第一电动发电一体机1经过第一输入轴2到大太阳轮3，再传递到长行星轮5，然后传递到行星架4上；发动机13动力通过第三输入轴14传递到齿圈6上，再传递到长行星轮5，最后与第一电动发电一体机1的动力在行星架4处汇合共同输出到输入齿轮21上。长行星轮5处的一部分动力传递到短行星轮7后传递到小太阳轮8上并为第二电动发电一体机11回收发电所用。手动换挡机构22通过一挡齿轮组19将动力传递到输出齿轮15，输出齿轮15再将动力传递到差速器16直至车轮17上。
(7)高速巡航
如图7所示，拉维纳行星齿轮功率分流机构23中第一制动器9动作制动第二输入轴10，进而制动小太阳轮8。
第一电动发电一体机1和发动机13输出大功率。第二电动发电一体机11被制动而不工作。
手动换挡机构22同步器20接合二挡齿轮组18，此时处于二挡状态。
该模式下动力传递路线为：动力从第一电动发电一体机1经过第一输入轴2到大太阳轮3，再传递到长行星轮5，然后传递到行星架上4；发动机13动力通过第三输入轴14传递到齿圈6上，再传递到长行星轮5，最后与第一电动发电一体机1的动力在行星架4处汇合共同输出到输入齿轮21上。手动换挡机构22通过二挡齿轮组18将动力传递到输出齿轮15，输出齿轮15再将动力传递到差速器16直至车轮17上。
(8)最高车速
如图8所示，拉维纳行星齿轮功率分流机构23中第一制动器9和第二制动器12均不工作。
第一电动发电一体机1和第二电动发电一体机11均工作在电动机状态下，和发动机13一起输出功率。
手动换挡机构22同步器20接合二挡齿轮组18，此时处于二挡状态。
该模式下的动力传递路线为：动力从第一电动发电一体机1经过第一输入轴2到大太阳轮3，再传递到长行星轮5，然后传递到行星架4上；第二电动发电一体机11输入的动力经过第二输入轴10到小太阳轮8，再到短行星轮7、长行星轮5，然后传递到行星架4上；发动机13动力通过第三输入轴14传递到齿圈6上，再传递到长行星轮5，最后与第一电动发电一体机1和第二电动发电一体机11的动力在行星架4处汇合共同输出到输入齿轮21上。手动换挡机构22通过二挡齿轮组18将动力传递到输出齿轮15，输出齿轮15再将动力传递到差速器16直至车轮17上。
(9)制动能量回收模式
如图9所示，拉维纳行星齿轮功率分流机构23中第二制动器12制动齿圈6防止发动机13被倒拖。
第一电动发电一体机1和第二电动发电一体机11均工作在发电机模式下。
手动换挡机构22同步器20接合二挡齿轮组18，此时处于二挡状态。
该模式下的动力传递路线为：从车轮17到差速器16传来的动力通过输出齿轮15传递到手动换挡机构22，通过同步器20与二挡齿轮组18的接合，使动力经过二挡齿轮组18传递到输入齿轮21，再将动力传递到行星架4，并通过长行星轮5、大太阳轮3传递到第一电动发电一体机1；行星架4上部分动力通过长行星轮5、短行星轮7和小太阳轮8传递到第二电动发电一体机11。此时两个电动发电一体机1和11均工作在发电模式，通过回收制动能量向蓄电池充电。
尽管在上文中参考特定的实施例对本申请进行了描述，但是所属领域技术人员应当理解，在本申请公开的原理和范围内，可以针对本申请公开的配置和细节做出许多修改。本申请的保护范围由所附的权利要求来确定，并且权利要求意在涵盖权利要求中技术特征的等同物文字意义或范围所包含的全部修改。

Claims (10)

1.一种汽车驱动系统，其特征在于：包括功率分流机构，所述功率分流机构与动力机构连接，所述功率分流机构与供电组件连接，所述功率分流机构与手动换挡机构连接。
2.如权利要求1所述的汽车驱动系统，其特征在于：所述供电组件包括第一供电机构和第二供电机构，所述第一供电机构与所述功率分流机构连接，所述第二供电机构与所述功率分流机构连接。
3.如权利要求2所述的汽车驱动系统，其特征在于：所述功率分流机构包括第一输入轴、第二输入轴和第三输入轴，所述第一输入轴与大太阳轮连接，所述大太阳轮与长行星轮连接，所述长行星轮与齿圈连接，所述长行星轮与短行星轮连接，所述短行星轮与小太阳轮连接，所述第二输入轴与所述小太阳轮连接，所述第三输入轴与所述齿圈连接，所述第二输入轴与第一制动器连接，所述第三输入轴与第二制动器连接。
4.如权利要求3所述的汽车驱动系统，其特征在于：所述一输入轴与所述第一供电机构连接，所述第二输入轴与所述第二供电机构连接，所述第三输入轴与所述动力机构连接。
5.如权利要求3所述的汽车驱动系统，其特征在于：所述大太阳轮与所述长行星轮啮合，所述长行星轮与所述齿圈啮合，所述长行星轮与所述短行星轮啮合，所述短行星轮与所述小太阳轮啮合。
6.如权利要求3所述的汽车驱动系统，其特征在于：所述手动换挡机构包括同步器，所述同步器与一档齿轮组或者二档齿轮组连接，所述一挡齿轮组与输入齿轮连接，所述二挡齿轮组与输入齿轮连接，所述同步器与输出齿轮连接。
7.如权利要求6所述的汽车驱动系统，其特征在于：所述行星架与长行星轮轴连接，所述行星架与短行星轮轴连接，所述输入齿轮与所述行星架连接。
8.如权利要求1～7中任一项所述的汽车驱动系统，其特征在于：所述功率分流机构为拉维纳行星齿轮，所述动力机构为发动机，所述供电组件为电动发电一体机组件。
9.如权利要求8所述的汽车驱动系统，其特征在于：所述手动换挡机构与差速器连接，所述差速器与车轮连接。
10.如权利要求9所述的汽车驱动系统，其特征在于：所述差速器与所述输出齿轮连接。
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