CN118205381A - 一种两档、单档和增程同平台开发的混合动力变速箱 - Google Patents

Abstract

本发明属于混合动力变速箱技术领域，尤其一种两档、单档和增程同平台开发的混合动力变速箱，包括带减震器的发动机、发电机和驱动电机三动力源，以及连接三动力源并将三动力源的动力进行传递的齿轮离合器传动系统，通过齿轮离合器传动系统中离合器的开闭控制，实现发动机与变速箱驱动输出端的连接和分离以及发动机动力传递路径的变换；本发明一方面各功能系统模块化设计方案，通过对发动机驱动系统的设计调整，可以实现发动机两档驱动、发动机单档驱动和增程驱动三款不同功能的混合动力变速箱产品同平台开发，共线生产。另一方面在集成的电机驱动单元、变速箱控制单元、混动系统控制单元的控制下，三动力源协同工作，提升车辆动力性和燃油经济性。

Description

一种两档、单档和增程同平台开发的混合动力变速箱

技术领域

本发明涉及混合动力变速箱技术领域，尤其涉及一种两档、单档和增程同平台开发的混合动力变速箱。

背景技术

混合动力变速箱作为混合动力汽车（HEV、PHEV）动力总成系统的核心组成部分，通过实时控制发动机和电动机的动力耦合，可在多工况下提升整车燃油经济性、优化整车动力性。伴随全球汽车保有量的迅速增长，能源、环境、安全等方面的压力日益加大，倒逼全球汽车节能化、电动化进程不断加快。面对纯电动汽车存在续航里程焦虑、充电基础设施建设不完善、动力电池中短期内难以实现重大技术突破等产业瓶颈，纯电动汽车当前难以满足当前市场汽车使用需求。普通混合动力汽车（HEV）和插电式混合动力汽车（PHEV）既能满足当前国内外排放节能方向上的目标需求，又较高的满足当前市场使用条件，已在全球范围内得到大规模推广应用。中长期来看，采用混合动力形式的乘用车仍将是国内外汽车消费领域的重要车型，极具市场前景。研发一款功能强大、控制难度低、结构简单、制造成本低、模块化设计可多品种功能拓展、外形尺寸小可覆盖更多车型的混合动力变速箱、成为一个急需要解决的问题。

为解决上述问题，本申请中提出一种两档、单档和增程同平台开发的混合动力变速箱。

发明内容

（一）发明目的

为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种两档、单档和增程同平台开发的混合动力变速箱。

（二）技术方案

为解决上述问题，本发明提供了一种两档、单档和增程同平台开发的混合动力变速箱，包括带减震器的发动机、发电机和驱动电机三动力源，以及连接三动力源并将三动力源的动力进行传递的齿轮离合器传动系统，通过齿轮离合器传动系统中离合器的开闭控制，实现发动机动力与变速箱驱动输出端的连接和分离以及动力传递路径的变换。；所述齿轮离合器传动系统包括发动机驱动发电机发电系统、驱动电机纯电驱动系统及发动机驱动系统。

进一步地，所述发动机驱动发电机发电系统包括发电机及发电机转子轴，所述发电机转子轴上设置有发电从动齿轮，所述发电从动齿轮与设置在输入轴上的发电主动齿轮啮合，所述输入轴与发动机上的减震器花键连接，构成发动机驱动发电机发电系统。

进一步地，所述驱动电机纯电驱动系统包括与驱动电机花键连接的驱动电机齿轮轴，所述驱动电机齿轮轴上设置有电驱动主动齿轮，所述电驱动主动齿轮与设置在电驱动输出轴上的电驱动从动齿轮啮合；所述电驱动输出轴上还设置有电驱动主减主动齿轮，所述电驱动主减主动齿轮与差速器上的主减从动齿轮啮合，构成驱动电机纯电驱动系统。

进一步地，所述两档方案的发动机驱动系统包括发动机低速档驱动系统，所述输入轴上设置有第一离合器和发动机低速档驱动主动齿轮，所述发动机低速档驱动主动齿轮与发动机驱动输出轴上设置的发动机低速档驱动从动齿轮啮合；所述发动机驱动输出轴上还设置有发动机驱动主减主动齿轮，所述发动机驱动主减主动齿轮与差速器上的主减从动齿轮啮合，构成发动机低速档驱动系统。

进一步地，所述两档方案的发动机驱动系统还包括发动机高速档驱动系统，所述发动机驱动输出轴上还设置有第二离合器和发动机高速档驱动从动齿轮，所述发动机高速档驱动从动齿轮与设置在输入轴上的发电主动齿轮兼发动机高速档驱动主动齿轮啮合，与发动机驱动主减主动齿轮、主减从动齿轮、差速器，共同构成发动机高速档驱动系统。

进一步地，设置在输入轴上的发电主动齿轮兼具发动机高速档驱动主动齿轮的功能。

进一步地，发电从动齿轮集成在发电机转子轴上。

进一步地，所述单档方案是在两档方案的基础上,将所述发动机驱动输出轴上的第二离合器和发动机高速档驱动从动齿轮取消，将所述输入轴上的发动机低速档驱动主动齿轮和发动机驱动输出轴上的发动机低速档驱动从动齿轮,按照发动机单档驱动所需的速比和齿轮参数重新匹配，即输入轴上的发动机低速档驱动主动齿轮调整为发动机单档驱动主动齿轮，发动机驱动输出轴上的发动机低速档驱动从动齿轮调整为发动机单档驱动从动齿轮，即构成了单档方案的混合动力变速箱。

进一步地，所述增程方案是在单档方案的基础上，取消输入轴上的第一离合器和发动机单档驱动主动齿轮，同时取消发动机驱动输出轴及其上所有零件，即构成了增程方案的混合动力变速箱。

进一步地，所述第一离合器、第二离合器采用液控湿式离合器。

本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

本发明的模块化设计方案，一方面可以通过对发动机驱动系统即输入轴和发动机驱动输出轴上离合器及发动机驱动齿轮的增减和调整，可以在同一个设计平台下，实现发动机两档驱动、发动机单档驱动、增程驱动三款不同功能的混合动力变速箱产品，最大限度的零部件共用，最简单的总成及零部件结构降低生产成本；另一方面，集成的电机驱动单元、变速箱控制单元、混动系统控制单元的协同控制，实现发动机启停、驻车发电、纯电驱动、增程驱动、发动机两档直驱、发动机两档混动、倒车、制动能量回收等功能，最终实现车辆燃油经济性的改善，满足排放法规要求。

附图说明

图1为本发明实施例一中一种两档混合动力变速箱的结构示意图；

图2为本发明实施例二中一种单档混合动力变速箱的结构示意图；

图3为本发明实施例三中一种增程混合动力变速箱的结构示意图。

图中：

1、发动机；2、减震器；3、输入轴；4、发动机低速档驱动主动齿轮；5、发电主动齿轮；6、发动机高速档驱动主动齿轮；7、发电机转子轴；8、发电从动齿轮；9、发电机；10、发动机驱动输出轴；11、发动机低速档驱动从动齿轮；12、发动机驱动主减主动齿轮；13、发动机高速档驱动从动齿轮；14、驱动电机；15、驱动电机齿轮轴；16、电驱动主动齿轮；17、电驱动输出轴；18、电驱动从动齿轮；19、电驱动主减主动齿轮；20、差速器；21、主减从动齿轮；22、发动机单档驱动主动齿轮；23、发动机单档驱动从动齿轮；C1、第一离合器；C2、第二离合器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

如图1-图3所示，本发明提出的提供了一种两档、单档和增程同平台开发的混合动力变速箱，包括带减震器2的发动机1、发电机9和驱动电机14三动力源，以及连接三动力源并将三动力源的动力进行传递的齿轮离合器传动系统，其特征在于，通过齿轮离合器传动系统中离合器的开闭控制，实现发动1与变速箱驱动输出端的连接和分离以及动力传递路径的变换。所述齿轮离合器传动系统包括发动机驱动发电机发电系统、驱动电机纯电驱动系统及发动机驱动系统。

在本发明的具体实施方式中，所述发动机驱动发电机发电系统包括包括发电机9及发电机转子轴7，所述发电机转子轴7上设置有发电从动齿轮8，所述发电从动齿轮8与设置在输入轴3上的发电主动齿轮5啮合，所述输入轴3与发动机1上的减震器2花键连接，构成发动机驱动发电机发电系统。

在本发明的具体实施方式中，所述驱动电机纯电驱动系统包括与驱动电机14花键连接的驱动电机齿轮轴15，所述驱动电机齿轮轴15上设置有电驱动主动齿轮16，所述电驱动主动齿轮16与设置在电驱动输出轴17上的电驱动从动齿轮18啮合；所述电驱动输出轴17上还设置有电驱动主减主动齿轮19，所述电驱动主减主动齿轮19与差速器20上的主减从动齿轮21啮合，构成驱动电机纯电驱动系统。

在本发明的具体实施方式中，所述两档方案的发动机驱动系统包括发动机低速档驱动系统，所述输入轴3上设置有第一离合器C1和发动机低速档驱动主动齿轮4，所述发动机低速档驱动主动齿轮4与发动机驱动输出轴10上设置的发动机低速档驱动从动齿轮11啮合；所述发动机驱动输出轴上10上还设置有发动机驱动主减主动齿轮12，所述发动机驱动主减主动齿轮12与差速器20上的主减从动齿轮21啮合，构成发动机低速档驱动系统。

在本发明的具体实施方式中，所述两档方案的发动机驱动系统还包括发动机高速档驱动系统，所述发动机驱动输出轴10上还设置有第二离合器C2和发动机高速档驱动从动齿轮13，所述发动机高速档驱动从动齿轮13与设置在输入轴3的发电主动齿轮5兼发动机高速档驱动主动齿轮6啮合，与发动机驱动主减主动齿轮12、主减从动齿轮21、差速器20，共同构成发动机高速档驱动系统。

在本发明的具体实施方式中，所述单档方案是在两档方案的基础上,将所述发动机驱动输出轴10上的第二离合器C2和发动机高速档驱动从动齿轮13取消，将输入轴3上的发动机低速档驱动主动齿轮4和发动机驱动输出轴上的发动机低速档驱动从动齿轮11,按照发动机单档驱动所需的速比和齿轮参数重新匹配，即输入轴上的发动机低速档驱动主动齿轮4调整为发动机单档驱动主动齿轮22，发动机驱动输出轴上的发动机低速档驱动从动齿轮11调整为发动机单档驱动从动齿轮23，即构成了单档方案的混合动力变速箱。

在本发明的具体实施方式中，所述增程方案是在单档方案的基础上，取消输入轴3上的第一离合器C1和发动机单档驱动主动齿轮22，同时取消发动机驱动输出轴10及其上的所有零件，即构成了增程方案的混合动力变速箱。

本发明的三种具体实施例的工作模式。

实施例一：两档方案，如图1所示。

本实施例是为一种两档、单档和增程同平台开发的混合动力变速箱中的两档方案的混合动力变速箱。其工作模式如下：

驻车发电：在车辆停止状态，第一离合器C1和第二离合器C2均打开，发动机1的动力通过减震器2、输入轴3、发电主动齿轮5、发电从动齿轮8、发电机转子轴7驱动发电机9发电，给车辆电池组充电。

纯电驱动：车辆的起步及车辆的纯电驱动的方式行驶的车辆驱动由驱动电机14单电机驱动完成。第一离合器C1和第二离合器C2均打开，驱动电机14的动力通过驱动电机齿轮轴15、电驱动主动齿轮16、电驱动从动齿轮18、电驱动输出轴17、电驱动主减主动齿轮19、主减从动齿轮21，差速器20驱动车辆行驶。驱动电机14使用的电力来自车辆电池组。

增程驱动：在车辆行驶状态，第一离合器C1和第二离合器C2均打开的情况下，发动机1的动力，通过减震器2、输入轴3、发电主动齿轮5、发电从动齿轮8、发电机转子轴7，驱动发电机9发电，给车辆电池组充电或直接给驱动电机14的提供驱动电力的同时。驱动电机14执行前述纯电驱动功能，与前述纯电驱动不同的是，增程驱动时驱动电机14所需电力一部分来自车辆电池，一部分来自发电机9。

发动机启停：驻车发电或车辆行驶状态的发动机1的启动和停止完全由发电机9带动和控制。

倒车：车辆倒车是在纯电驱动或增程驱动工况下由驱动电机反转驱动.

制动能量回收：车辆行驶过程中的制动能量回收，由驱动电机14转化为发电状态实施。

发动机低速档驱动：在第一离合器C1闭合，第二离合器C2打开的情况下。发动机1的动力通过减震器2、输入轴3、第一离合器C1、发动机低速档驱动主动齿轮4、发动机低速档驱动从动齿轮11、发动机驱动输出轴10、发动机驱动主减主动齿轮12、主减从动齿轮21、差速器20驱动车辆行驶。此工况下发电机9、驱动电机14均处于空转状态。

发动机低速档驱动，双电机辅助驱动：在前述发动机低速档直驱工况下，将发电机9置于发电状态，将发动机置于高燃油效率区间稳定工作，通过驱动电机14的正负扭矩的切换或驱动扭矩的调整控制车辆加减速和制动能量回收减速。

发动机高速档驱动：第一离合器C1打开。第二离合器C2闭合的情况下，发动机1的动力通过输入轴3、发电主动齿轮5兼发动机高速档驱动主动齿轮6、发动机高速档驱动从动齿轮13、第二离合器C2、发动机驱动输出轴10、发动机驱动主减主动齿轮12、主减从动齿轮21，差速器20驱动车辆前行。发电机9和驱动电机14均处于空转状态。

发动机高速档驱动双电机辅助驱动：在所述发动机高速档驱动工况下，将发电机9置于发电状态，将发动机置于高燃油效率区间稳定工作，驱动电机14通过正负驱动扭矩转变或驱动扭矩的调整控制车辆加减速和制动能量回收。

实施例二：单档方案，如图2所示。

本实施例为一种两档、单档和增程同平台开发的混合动力变速箱中的单档方案的混合动力变速箱。其工作模式如下：

实施例二是在实施例一的基础上，取消了发动机驱动轴10上的第二离合器C2和发动机高速档驱动从动齿轮13，将发动机低速档驱动主动齿轮4和发动机发动机低速档驱动从动齿轮11调整为适合发动机单档驱动的速比和齿轮参数。这样发动机低速档驱动主动齿轮4调整为发动机单档驱动主动齿轮22，发动机低速档驱动从动齿轮11调整为发动机单档驱动从动齿轮23。

实施例二的单档方案具备实施例一两档方案的驻车发电、纯电驱动、增程驱动、发动机启停、倒车、制动能量回收等功能，各运行工况参与工作的零部件与两档方案完全一致。

发动机单档驱动：第一离合器C1闭合，发动机动力通过输入轴3、第一离合器C1、发动机单档驱动主动齿轮22、发动机单档驱动从动齿轮23、发动机驱动输出轴10，发动机驱动主减主动齿轮12、主减从动齿轮21、差速器20驱动车辆行驶。发动机单档驱动时，发电机9和驱动电机14均处于空转状态。

发动机单档驱动双电机辅助驱动：在发动机单档驱动工况下，将发电机9置于发电状态，将发动机置于高燃油效率区间稳定工作，驱动电机14通过正负驱动扭矩转变或驱动扭矩的调整控制车辆加减速和制动能量回收减速。

实施例三：增程方案，如图3所示。

本实施例是在实施例二单档方案的基础上取消了输入轴3上的第一离合器C1和发动机单档驱动主动齿轮22。同时取消了发动机驱动输出轴10及其上所有零件构成。

本实施例的增程方案具备包括驻车发电、纯电驱动、增程驱动、发动机启停、倒车、制动能量回收等功能。各运行工况参与工作的零部件及运行方式与实施例一和实施例二一致。增程方案不再具备发动机驱动功能。

第一离合器C1、第二离合器C2采用液控湿式离合器。

变速箱内设置有电动油泵，增程方案仅设置低压油泵，用于变速箱内包括两个电机等运转零件的冷却和润滑，两档方案和单档方案均设置高压油泵低压油泵和电磁阀，高压油泵和电磁阀控制离合器开闭，低压油泵用于变速箱内运转零件和两个电机的冷却和润滑。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，包括但不限于：液压离合器改为电控机械离合器;电控油泵改为机械油泵；将两档方案的兼具发电主动齿轮和发动机高速档驱动主动齿轮拆分成两个齿轮；将集成在发电机转子轴上的发电从动齿轮改为非集成的分体方案；等等。本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种两档、单档和增程同平台开发的混合动力变速箱，包括带减震器（2）的发动机（1）、发电机（9）和驱动电机（14）三动力源，以及连接三动力源并将三动力源的动力进行传递的齿轮离合器传动系统，其特征在于，通过齿轮离合器传动系统中离合器的开闭控制，实现发动机（1）与变速箱驱动输出端的连接和分离以及动力传递路径的变换；所述齿轮离合器传动系统包括发动机驱动发电机发电系统、驱动电机纯电驱动系统及发动机驱动系统。

2.根据权利要求1所述的一种两档、单档和增程同平台开发的混合动力变速箱，其特征在于，所述发动机驱动发电机发电系统包括发电机（9）及发电机转子轴（7），所述发电机转子轴（7）上设置有发电从动齿轮（8），所述发电从动齿轮（8）与设置在输入轴（3）上的发电主动齿轮（5）啮合，所述输入轴（3）与发动机（1）上的减震器（2）花键连接，构成发动机驱动发电机发电系统。

3.根据权利要求1所述的一种两档、单档和增程同平台开发的混合动力变速箱，其特征在于，所述驱动电机纯电驱动系统包括与驱动电机（14）花键连接的驱动电机齿轮轴（15），所述驱动电机齿轮轴（15）上设置有电驱动主动齿轮（16），所述电驱动主动齿轮（16）与设置在电驱动输出轴（17）上的电驱动从动齿轮（18）啮合；所述电驱动输出轴（17）上还设置有电驱动主减主动齿轮（19），所述电驱动主减主动齿轮（19）与差速器（20）上的主减从动齿轮（21）啮合，构成驱动电机纯电驱动系统。

4.根据权利要求1所述的一种两档、单档和增程同平台开发的混合动力变速箱，其特征在于，所述两档方案的发动机驱动系统包括发动机低速档驱动系统，所述输入轴（3）上设置有第一离合器（C1）和发动机低速档驱动主动齿轮（4），所述发动机低速档驱动主动齿轮（4）与发动机驱动输出轴（10）上设置的发动机低速档驱动从动齿轮（11）啮合；所述发动机驱动输出轴上（10）上还设置有发动机驱动主减主动齿轮（12），所述发动机驱动主减主动齿轮（12）与差速器（20）上的主减从动齿轮（21）啮合，构成发动机低速档驱动系统。

5.根据权利要求1所述的一种两档、单档和增程同平台开发的混合动力变速箱，其特征在于，所述两档方案的发动机驱动系统还包括发动机高速档驱动系统，所述发动机驱动输出轴（10）上还设置有第二离合器（C2）和发动机高速档驱动从动齿轮（13），所述发动机高速档驱动从动齿轮（13）与设置在输入轴（3）的发电主动齿轮（5）兼发动机高速档驱动主动齿轮（6）啮合，与发动机驱动主减主动齿轮（12）、主减从动齿轮（21）、差速器（20），共同构成发动机高速档驱动系统。

6.根据权利要求5所述的一种两档、单档和增程同平台开发的混合动力变速箱，其特征在于，所述单档方案是在两档方案的基础上，将所述发动机驱动输出轴（10）上的第二离合器（C2）和发动机高速档驱动从动齿轮（13）取消，将所述发动机低速档驱动主动齿轮（4）和发动机低速档驱动从动齿轮（11）,按照发动机单档驱动所需的速比和齿轮参数匹配，所述发动机低速档驱动主动齿轮（4）调整为发动机单档驱动主动齿轮（22），所述发动机低速档驱动从动齿轮（11）调整为发动机单档驱动从动齿轮（23），即构成了单档方案的混合动力变速箱。

7.根据权利要求6所述的一种两档、单档和增程同平台开发的混合动力变速箱，其特征在于，所述增程方案是在单档方案的基础上，取消输入轴（3）上的第一离合器（C1）和发动机单档驱动主动齿轮（22），同时取消发动机驱动输出轴（10）及其上的所有零件，即构成了增程方案的混合动力变速箱。

8.根据权利要求5所述的一种两档、单档和增程同平台开发的混合动力变速箱，其特征在于，输入轴（3）上的发电主动齿轮（5）兼具发动机高速档驱动主动齿轮（6）的功能。

9.根据权利要求2所述的一种两档、单档和增程同平台开发的混合动力变速箱，其特征在于，发电从动齿轮（8）集成在发电机转子轴（7）上。

10.根据权利要求5-8中所述的一种两档、单档和增程同平台开发的混合动力变速箱，其特征在于，所述第一离合器（C1）、第二离合器（C2）采用液控湿式离合器。