CN115782555A - 发电电机中置式串联变速混动系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种发电电机中置式串联变速混动系统，包括机壳，所述机壳内设有驱动电机、发电电机、差速器及变速机构，发电电机与发动机串联，所述变速机构包括太阳轮、与太阳轮同步转动的输出齿轮、与太阳轮啮合的行星轮、与行星轮啮合的内齿圈；太阳轮的轮轴与驱动电机的输出端之间通过离合器连接，驱动电机的输出端同时与行星轮的轮架同步转动，所述内齿圈与机壳之间连接有制动器。本发明的有益效果如下：仅设置一个驱动电机，同时实现了两种动力传递路径，即可以同时兼顾起步及中低车速下的动力性和中高车速下的燃油经济性；将两种动力传递路径进行集成，可使得变速系统混动系统整体机构较为紧凑，便于布置，且可降低制造成本。同时因为2挡设计，可大幅度降低中高车速下电机的转速，从而改善电机高转速带来的NVH问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种发电电机中置式串联变速混动系统，属于汽车变速系统技术领域。
背景技术
典型的串联混动变速系统由于发动机不直接参与动力输出，只是驱动发电电机进行发电，将电力提供给驱动电机驱动车辆行驶，所以理论上是一台具有电动车驾乘感受的燃油车，也不用担心续航里程的问题。但是由于当前大多数串联混合动力变速器基本只有一个挡位，导致中高车速下驱动电机转速过高，已越过驱动电机的高效率区间，从而燃油经济性不佳，并且高转速对电机设计难度也大大加大，同时伴随电机高转速带来的NVH问题。
公告号为CN113815399B的中国专利公开了一种双两档位双电机混动系统，它包括发动机、第一电机、第二电机，所述第一电机的电机轴一与发动机的输出轴之间通过传动机构进行联接，所述传动机构包括离合器一；所述发动机的输出轴与汽车驱动轴之间设置有第一换挡机构，所述第一换挡机构包括传动轴、离合器二、离合器三和设置在汽车输出轴上的差速器；所述第二电机的电机轴二与汽车驱动轴通过第二换挡机构相联接，所述第二换挡机构包括单排行星机构、同步器。该实用新型采用同步器换挡机构，并且换挡机构处于外部，与混动系统的集成度不高且需要增加伺服电机控制换挡机构，成本较高，换挡舒适性不理想，同时由于发电电机可以和驱动电机共同实现纯电驱动，对电池的功率需求较高，大大增加了电池成本，并且发电电机参与纯电驱动时还需要增加一套离合器用于断开其和发动机的动力传递，导致整个系统过于复杂，可靠性大大降低。
发明内容
本发明主要解决现有技术中大多数串联变速混动系统基本设置一个挡位导致的无法同时兼顾动力性和经济性以及高车速下电机转速过高带来的NVH等问题，或者采用平行轴式的2个档位布置空间受限等问题，提供一种通过一套驱动电机、一套发电电机及两组湿式离合器和行星机构的高度集成可实现2个挡位切换，保证车辆动力性的同时兼顾中高速下的燃油经济性的一种发电电机中置式串联变速混动系统。
本发明提供了一种发电电机中置式串联变速混动系统，包括机壳，所述机壳内设有驱动电机、发电电机、差速器及变速机构，所述变速机构设置于驱动电机和发电电机之间，所述发电电机设置于靠近发动机侧，发电电机与发动机直联，所述变速机构包括太阳轮、与太阳轮同步转动的输出齿轮、与太阳轮啮合的行星轮及支撑行星轮的行星架、与行星轮啮合的内齿圈；太阳轮的轮轴与驱动电机的输出端之间通过离合器连接，驱动电机的输出端同时与行星架同步转动，所述内齿圈与机壳之间连接有制动器。
其中，当离合器连接时，制动器脱开使内齿轮转动，驱动电机的输出端通过离合器带动太阳轮的轮轴转动，太阳轮轮轴上的输出齿轮同步转动，输出齿轮传递扭矩给差速器，实现第一种动力传递路径，即驱动电机-离合器-太阳轮轮轴-输出齿轮的传递路径；当离合器断开时，制动器制动使得内齿轮固定，驱动电机的输出端带动行星架转动，从而使得行星轮绕内齿圈转动继而带动太阳轮转动，太阳轮带动太阳轮的轮轴转动继而带动输出齿轮转动将扭矩专递给差速器，实现了第二种动力传递路径，即驱动电机-行星架-行星轮-太阳轮-太阳轮轴-输出齿轮的传递路径。本发明仅设置一个驱动电机，同时实现了两种动力传递路径，第一种动力传递路径即为1挡，可适用于车辆起步及中低速行驶，保证动力性需求，第二种动力传递路径即为2挡，可以满足中高速运行状态下燃油经济性，即可以同时兼顾动力性和燃油经济性。将两种动力传递路径进行集成，可使得此套2挡动系统整体机构较为紧凑，便于布置，且可降低制造成本，同时大大降低驱动电机转速，降低电机的开发难度和优化电机高速噪音问题。
作为优选，所述离合器包括离合器内毂和离合器外毂，所述离合器内毂与太阳轮轮轴同步转动，所述离合器外毂与驱动电机的输出端及行星架同步转动。其中，离合器外毂兼做离合器的组成部件且同时与行星架同步转动，可有效提高整体结构的紧凑性。
作为优选，所述发电电机与所述驱动电机同轴设置。其中，同轴设置确保变速系统的集成性及可加工性。
作为优选，所述发动机的输出端与所述发电电机同轴设置。其中，发动机的输出端与发电电机同轴设置确保发动机的动力直接传递至发电电机处，并可以确保发动机和发电电机均处于高效率工作区间。
作为优选，所述发动机的输出端与所述发电电机平行设置，发动机的输出端与发电电机通过减速齿轮组连接。其中，通过减速齿轮组对发动机动力进行减速配比以使得发电电机可以在更高效率的区间内进行工作，同时通过速比可以提升启动发动机的扭矩，降低对发电电机扭矩的需求。
作为优选，所述减速齿轮组包括设于发电电机输入端的发电从动齿轮和与飞轮同步转动的发电主动齿轮，发电从动齿轮和发电主动齿轮啮合。
作为优选，所述离合器设置于太阳轮轮轴偏离输出齿轮的一端且介于驱动电机的输出端与太阳轮之间。其中，确保离合器组件内的离合器内毂以及离合器外毂分别与太阳轮和行星架高度集成，优化了布置空间并且降低了成本。
本发明的有益效果如下：仅设置一个驱动电机，同时实现了两种动力传递路径，第一种动力传递路径即为1挡，可适用于车辆起步及中低速行驶，保证动力性需求，第二种动力传递路径可以满足中高速运行状态下燃油经济性，即可以同时兼顾动力性和燃油经济性。将两种动力传递路径进行集成；通过减速齿轮组对发动机动力进行减速配比以使得发电电机可以在更高效率的区间内进行工作，同时通过速比可以提升启动发动机的扭矩，降低对发电电机扭矩的需求；离合器组件内的离合器内毂以及离合器外毂分别与太阳轮和行星架高度集成，可使得变速系统混动系统整体机构较为紧凑，便于布置，且可降低制造成本。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图。
图2是本发明实施例2的结构示意图。
具体实施方式
实施例1：
如图1所示，一种发电电机中置式串联变速混动系统，包括机壳15，机壳15右端转动连接有一端位于机壳15内的发动机飞轮16，机壳15内部固定连接有发电电机6，发电电机6输入端固定连接有发电主动齿轮3，发电主动齿轮3啮合有发电从动齿轮4，发电主动齿轮4右端固定连接有飞轮16，发电从动齿轮3、发电主动齿轮4以及飞轮16组成减速齿轮组41。
机壳15内左端固定连接有驱动电机10，驱动电机10与发电电机6同轴布置，发电电机6与发动机的飞轮16平行轴布置。驱动电机10输出端固定连接有离合器外毂112，离合器外毂112配合有离合器内毂111，离合器内毂111右端固定连接有太阳轮轮轴121，太阳轮轮轴121上的太阳轮12外圆周啮合有行星轮11，行星架9与离合器外毂112同步转动，行星轮11外圆周转动连接有内齿圈8，内齿圈8与机壳15之间固定连接有制动器7，太阳轮12右端固定连接有输出齿轮2，输出齿轮2与转动连接于壳体15内的中间轴14上的中间齿轮啮合，中间轴14动力连接有差速器13，离合器外毂112与离合器内毂111组成离合器组件17，离合器组件17与太阳轮12、行星轮11、行星架9以及内齿圈8组成变速机构21，离合器组件17与制动器7的结合和脱开通过设置在机壳15外部的电子泵5提供压力油驱动执行机构来实现。
当车辆起步时，初始挡位为1档，此时通过电子泵5提供的压力油使得离合器组件17结合，制动器7脱开，行星架9与太阳轮12固联，速比为1，驱动电机10的动力通过行星架9和太阳轮12直接传递到输出齿轮2，在通过输出轴14传递到差速器13，最终将动力传递到车轮。
当车辆高速行驶时，通过电子泵5提供的压力油使得离合器组件17脱开的同时制动器7慢慢结合，通过压力控制离合器交替时的换挡冲击，最终实现2档驱动；此时驱动电机10动力通过行星架9传递到行星轮，行星轮再将动力传递至太阳轮12，再经过与太阳轮12固定连接的输出齿轮2传递到输出轴14，从而将动力通过差速器13传递到车轮，2档速比小于1，实现增速功能。
实施例2：
如图2所述，实施例2与实施例1不同处在于：
发电电机6、驱动电机10以及发动机的飞轮16采用同轴布置，飞轮16跳过减速齿轮组直接与发电电机6的输入端连接。
发电电机6、驱动电机10以及发动机飞轮16同轴布置，以此提高变速系统的集成性以及优化系统内的空间排布，发动机飞轮16直接与发电电机6的输入端连接以此减少从发动机飞轮16至发电电机6的输入端之间的能量损耗。
Claims (7)
1.一种发电电机中置式串联变速混动系统，包括机壳(15)，所述机壳(15)内设有驱动电机(10)、发电电机(6)、差速器(13)及变速机构(21)，所述变速机构(21)设置于驱动电机(10)和发电电机(6)之间，所述发电电机设置于靠近发动机侧，所述发电电机(6)与发动机直联，其特征在于：
所述变速机构(21)包括太阳轮(12)、与太阳轮同步转动的输出齿轮(2)、与太阳轮啮合的行星轮(11)以及支撑行星轮(11)的行星架(9)、与行星轮啮合的内齿圈(8)；
太阳轮的轮轴(121)与所述驱动电机(10)的输出端之间通过离合器组件(17)连接，所述驱动电机(10)的输出端同时与行星架(9)同步转动，所述内齿圈(8)与所述机壳(15)之间连接有制动器(7)。
2.根据权利要求1所述的发电电机中置式串联变速混动系统，其特征在于：所述离合器组件(17)包括离合器内毂(111)和离合器外毂(112)，所述离合器内毂(111)与所述太阳轮的轮轴(121)同步转动，所述离合器外毂(112)与所述驱动电机(10)的输出端及所述行星架(9)同步转动。
3.根据权利要求1所述的发电电机中置式串联变速混动系统，其特征在于：所述发电电机(6)与驱动电机(10)同轴布置。
4.根据权利要求3所述的发电电机中置式串联变速混动系统，其特征在于：所述发动机的飞轮(16)与所述发电电机(6)同轴设置。
5.根据权利要求3所述的发电电机中置式串联变速混动系统，其特征在于：所述发动机的飞轮(16)与所述发电电机(6)平行设置，发动机的飞轮(16)与发电电机(6)通过减速齿轮组(41)连接。
6.根据权利要求5所述的发电电机中置式串联变速混动系统，其特征在于：所述减速齿轮组(41)包括设于发电电机(6)输入端的发电从动齿轮(4)和与飞轮(16)同步转动的发电主动齿轮(3)，发电从动齿轮(4)和发电主动齿轮(3)啮合。
7.根据权利要求1所述的发电电机中置式串联变速混动系统，其特征在于：所述离合器组件(17)设置于所述太阳轮的轮轴(121)偏离输出齿轮(2)的一端且介于驱动电机(10)的输出端与太阳轮(12)之间。
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2022
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