CN203254955U - 一种行星齿轮无级变速混合动力系统 - Google Patents

一种行星齿轮无级变速混合动力系统 Download PDF

Info

Publication number
CN203254955U
CN203254955U CN 201320047853 CN201320047853U CN203254955U CN 203254955 U CN203254955 U CN 203254955U CN 201320047853 CN201320047853 CN 201320047853 CN 201320047853 U CN201320047853 U CN 201320047853U CN 203254955 U CN203254955 U CN 203254955U
Authority
CN
China
Prior art keywords
motor
output shaft
stepless speed
power system
driving engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN 201320047853
Other languages
English (en)
Inventor
陈辛波
钟再敏
殷珺
骆威
陆承超
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tongji University
Original Assignee
Tongji University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tongji University filed Critical Tongji University
Priority to CN 201320047853 priority Critical patent/CN203254955U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN203254955U publication Critical patent/CN203254955U/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Arrangement Of Transmissions (AREA)

Abstract

本实用新型公开一种行星齿轮无级变速混合动力系统，包括发动机、电机、行星齿轮、太阳轮、行星轮、齿圈、行星架和输出轴，其特征在于：发动机和齿圈固联，电机与太阳轮固联，输出轴与行星架固联。动力由发动机和电机分别通过齿圈和太阳轮输入，由输出轴输出，最终驱动车轮，通过调整电机的转速，实现无级变速。本实用新型的优点是可以通过电机和行星齿轮实现针对发动机的无级变速，并在发动机恒扭矩的前提下，在不同输出转速下，输出恒定扭矩。

Description

一种行星齿轮无级变速混合动力系统
技术领域
本实用新型属于混合动力汽车驱动与传动系统领域，具体涉及一种行星齿轮无级变速混合动力系统。
背景技术
混合动力系统是新能源汽车采用的一种驱动形式，一般指以电能和燃油作为输入能源，并对外输出动力的系统，即由电机和发动机共同作为动力单元驱动车辆，从而获得更好的燃油经济性和动力性。
无级变速指可以连续获得变速范围内任何传动比的变速系统。通过变速比的连续调节，可以使发动机工作在期望的最佳工况。常见的无级变速系统有金属带式无级变速器CVT，但受金属带的限制，无法传递大的扭矩。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提出一种行星齿轮无级变速混合动力系统，不仅实现了电机和发动机动力的耦合，还可以通过电机和行星齿轮实现针对发动机的无级变速。
为了解决以上的技术问题，本实用新型提供了一种行星齿轮无级变速混合动力系统，包括输出轴、电机、行星齿轮、太阳轮、行星轮、齿圈、行星架和发动机，发动机和齿圈固联，电机与太阳轮固联，输出轴与行星架固联，动力由发动机和电机分别通过齿圈和太阳轮输入，由输出轴输出，最终驱动车轮。
通过对所述行星齿轮的转速分析，可以得出输出轴、发动机和电机的转速关系（转速以图1从左向右看逆时针方向为正）：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
                   （1）
式中，
Figure 27671DEST_PATH_IMAGE002
——输出轴1转速
Figure DEST_PATH_IMAGE003
——电机2转速
——发动机4转速
Figure DEST_PATH_IMAGE005
——太阳轮301齿数
Figure 880274DEST_PATH_IMAGE006
——齿圈303齿数
通常发动机在某一节气门开度下，均有一条与之相对应的特性曲线。由该特性曲线可以得到在相应节气门开度下，该发动机燃油消耗最少和功率最大时分别对应的转速
Figure DEST_PATH_IMAGE007
和
Figure 269667DEST_PATH_IMAGE008
。在测得输出轴当前转速后，根据公式（1）对电机的转速进行调整，即可使发动机的转速达到
Figure 367067DEST_PATH_IMAGE007
或
Figure 514015DEST_PATH_IMAGE008
，从而满足所需燃油经济性或动力性的要求。也就是说当车速为任意值时，该系统均可通过对电机的转速调整来实现无级变速，使发动机在满足燃油经济性或动力性要求的工况下工作。
所述电机对行星轮的作用力方向必须与发动机对行星轮的作用力方向相同，与输出轴对行星轮反作用力方向相反，即电机扭矩方向根据发动机扭矩方向唯一确定，否则行星齿轮将无法平衡并不断加速旋转，使得功率消耗在行星齿轮的加速上，而不是作用在整车上。
所述电机可能在两个工况下工作——发电工况产生电能及驱动工况消耗电能。电机发电工况下的负载扭矩和驱动工况下的驱动扭矩方向相同，而转速在不同工况下可能方向不同。当电机处于驱动工况，输出轴的输出功率等于发动机和电机功率之和，即
Figure DEST_PATH_IMAGE009
；当电机处于发电工况，输出轴的输出功率等于发动机功率减去电机功率，即
Figure 604330DEST_PATH_IMAGE010
。
在所述电机对行星轮的作用力方向与发动机对行星轮的作用力方向相同，与输出轴对行星轮反作用力方向相反的前提下，当汽车处于匀速工况，行星轮上所受合力必须平衡，即
Figure DEST_PATH_IMAGE011
，且
Figure 598962DEST_PATH_IMAGE012
，故。因此如果发动机工作在某一工况下（扭矩、转速恒定），在不同输出转速下，输出轴始终输出恒定扭矩，即此无级变速系统有输出恒扭矩的特性，与传统无级变速器的输出恒功率特性不同。
本实用新型的有益效果是：
（1）通过行星齿轮机构实现无级变速，相对于金属带式无级变速器CVT采用的金属带结构更加简单，效率更高，同时由于不受金属带的限制，可传递大扭矩；
（2）相对通过液压控制活动带轮的轴向移动从而实现无级变速的方式，通过电机调速实现无级变速的响应速度更快；
（3）通过实时调整电机转速，可在实现无级变速，使发动机在满足燃油经济性或动力性要求的工况下工作。
附图说明
图1 系统结构示意图
图2 行星轮受力图
图中标号说明：
1—输出轴；                         2—电机；
3—行星齿轮；                       4—发动机；
301—太阳轮；                       302—行星轮；
303—齿圈；                         304—行星架；
Figure 929581DEST_PATH_IMAGE014
—电机对行星轮的作用力；
Figure DEST_PATH_IMAGE015
—发动机对行星轮的作用力；
Figure 891720DEST_PATH_IMAGE016
—输出轴对行星轮反作用力。
具体实施方式
请参阅附图所示，对本实用新型作进一步的描述。
如图1所示，本实用新型所要解决的技术问题在于提出一种行星齿轮无级变速混合动力系统，包括输出轴1、电机2、行星齿轮3、太阳轮301、行星轮302、齿圈303、行星架304和发动机4，发动机4和齿圈303固联，电机2与太阳轮301固联，输出轴1与行星架304固联。动力由发动机4和电机2分别通过齿圈303和太阳轮301输入，由输出轴1输出，最终驱动车轮。
通过对所述行星齿轮3的转速分析，可以得出输出轴1、发动机4和电机2的转速关系（转速以附图1从左向右看逆时针方向为正）：
Figure 267951DEST_PATH_IMAGE001
                   （1）
式中，
Figure 304040DEST_PATH_IMAGE002
——输出轴1转速
Figure 992510DEST_PATH_IMAGE003
——电机2转速
——发动机4转速
Figure 114050DEST_PATH_IMAGE005
——太阳轮301齿数
——齿圈303齿数
通常发动机4在某一节气门开度下，均有一条与之相对应的特性曲线。由该特性曲线可以得到在相应节气门开度下，该发动机燃油消耗最少和功率最大时分别对应的转速
Figure 515392DEST_PATH_IMAGE007
和
Figure 312447DEST_PATH_IMAGE008
。在测得输出轴1当前转速后，根据公式（1）对电机2的转速进行调整，即可使发动机4的转速达到
Figure 734332DEST_PATH_IMAGE007
或，从而满足所需燃油经济性或动力性的要求。也就是说当车速为任意值时，该系统均可通过对电机2的转速调整来实现无级变速，使发动机在满足燃油经济性或动力性要求的工况下工作。
如图2所示，所述电机2对行星轮302的作用力方向必须与发动机4对行星轮302的作用力方向相同，与输出轴对行星轮302反作用力方向相反，即电机扭矩方向根据发动机扭矩方向唯一确定，否则行星齿轮3将无法平衡并不断加速旋转，使得功率消耗在行星齿轮3的加速上，而不是作用在整车上。
所述电机2可能在两个工况下工作——发电工况产生电能及驱动工况消耗电能。电机2发电工况下的负载扭矩和驱动工况下的驱动扭矩方向相同，而转速在不同工况下可能方向不同。当电机2处于驱动工况，输出轴1的输出功率等于发动机4和电机2功率之和，即
Figure 715244DEST_PATH_IMAGE009
；当电机2处于发电工况，输出轴1的输出功率等于发动机4功率减去电机2功率，即
Figure 496249DEST_PATH_IMAGE010
。
假设发动机4在某一节气门开度下工作，根据所需的燃油经济性或动力性要求其转速需控制在
Figure DEST_PATH_IMAGE017
，根据公式（1）可计算出电机2所需的转速
Figure 654698DEST_PATH_IMAGE003
。所得
Figure 366302DEST_PATH_IMAGE003
可能大于0也可能小于0，即可能为逆时针方向，也可能为顺时针方向。而由前所述，电机2转矩方向必须为某一确定方向（逆时针或顺时针），因此如果所需的电机2转速和电机扭矩方向相同，那么电机2处于驱动工况，输出轴1的输出功率等于发动机4和电机2功率之和，即
Figure 313048DEST_PATH_IMAGE018
；如果所需的电机2转速和扭矩方向相反，则电机2处于发电工况，输出轴1的输出功率等于发动机4功率减去电机2功率，即
Figure DEST_PATH_IMAGE019
。
在所述电机2对行星轮302的作用力方向与发动机4对行星轮302的作用力方向相同，与输出轴对行星轮302反作用力方向相反的前提下，当汽车处于匀速工况，行星轮302上所受合力必须平衡，即
Figure 514222DEST_PATH_IMAGE011
，且
Figure 645120DEST_PATH_IMAGE012
，故
Figure 222732DEST_PATH_IMAGE013
。因此如果发动机4工作在某一工况下（扭矩、转速恒定），在不同输出转速下，输出轴1始终输出恒定扭矩，即此无级变速系统有输出恒扭矩的特性，与传统无级变速器的输出恒功率特性不同。
假设当汽车处于匀速工况时，发动机4在某一节气门开度下输出转矩、转速分别为
Figure 208006DEST_PATH_IMAGE020
、
Figure 330814DEST_PATH_IMAGE017
，对应作用在行星轮302上的作作用力为
Figure DEST_PATH_IMAGE021
。由前所述，可以通过调节电机2转速使
Figure 198275DEST_PATH_IMAGE020
、
Figure 64731DEST_PATH_IMAGE017
保持恒定，由此使得
Figure 904511DEST_PATH_IMAGE021
也保持恒定；此时电机2输出转矩、转速分别为
Figure 447488DEST_PATH_IMAGE022
、
Figure 5508DEST_PATH_IMAGE003
，对应作用在行星轮302的作用力为
Figure DEST_PATH_IMAGE023
。为了使行星轮302平衡，如图2所示，必须满足，且
Figure 242378DEST_PATH_IMAGE012
，因此
Figure 893940DEST_PATH_IMAGE013
。而
Figure 735994DEST_PATH_IMAGE021
保持恒定，因此
Figure DEST_PATH_IMAGE025
也保持恒定，即输出轴1始终输出恒定扭矩。

Claims (2)

1.一种行星齿轮无级变速混合动力系统，包括发动机、电机、行星齿轮、太阳轮、行星轮、齿圈、行星架和输出轴，其特征在于：发动机和齿圈固联，电机与太阳轮固联，输出轴与行星架固联；动力由发动机和电机分别通过齿圈和太阳轮输入，由输出轴输出，最终驱动车轮，通过调整电机的转速，实现无级变速。
2.根据权利要求1所述的行星齿轮无级变速混合动力系统，其特征在于：所述发动机工作在任一工况下，在不同输出转速下，输出轴始终输出恒定扭矩。
CN 201320047853 2013-01-29 2013-01-29 一种行星齿轮无级变速混合动力系统 Expired - Fee Related CN203254955U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201320047853 CN203254955U (zh) 2013-01-29 2013-01-29 一种行星齿轮无级变速混合动力系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201320047853 CN203254955U (zh) 2013-01-29 2013-01-29 一种行星齿轮无级变速混合动力系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN203254955U true CN203254955U (zh) 2013-10-30

Family

ID=49467554

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201320047853 Expired - Fee Related CN203254955U (zh) 2013-01-29 2013-01-29 一种行星齿轮无级变速混合动力系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN203254955U (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113954620A (zh) * 2021-10-31 2022-01-21 重庆青山工业有限责任公司 混合动力传动装置
CN114953966A (zh) * 2022-04-29 2022-08-30 东风商用车有限公司 一种基于单行星系统的机电混合发动机

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113954620A (zh) * 2021-10-31 2022-01-21 重庆青山工业有限责任公司 混合动力传动装置
CN114953966A (zh) * 2022-04-29 2022-08-30 东风商用车有限公司 一种基于单行星系统的机电混合发动机

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN208118929U (zh) 一种带跛行回家模块的混合动力总成
CN207809033U (zh) 混合动力驱动系统及车辆
CN208290960U (zh) 混合动力驱动系统及车辆
CN207809032U (zh) 混合动力驱动系统及车辆
CN104179925A (zh) 双行星排汇流液压机械无级变速箱
CN207809038U (zh) 混合动力驱动系统及车辆
CN203254956U (zh) 电子无级变速混合动力系统
CN109986952A (zh) 混合动力驱动系统及车辆
CN109986947A (zh) 混合动力驱动系统及车辆
CN105667302A (zh) 一种用于前驱车辆的深度混合动力传动装置
WO2019227815A1 (zh) 混合动力驱动系统
CN207809039U (zh) 混合动力驱动系统及车辆
KR101434483B1 (ko) 복수의 모터 결합을 위한 기어 장치
CN205890525U (zh) 双电机‑单行星排动力装置及电动汽车
CN109624687B (zh) 一种基于无级变速器的单电机混合动力系统
CN203254955U (zh) 一种行星齿轮无级变速混合动力系统
CN103335075A (zh) 电控调速无级变速系统与控制方法
CN206031049U (zh) 一种增程式电动汽车传动装置
CN105644344B (zh) 混合动力汽车无级变速箱
CN203063652U (zh) 行星齿轮无级变速混合动力总成
CN105822753A (zh) 动力传动系统用转速耦合型行星齿轮箱
CN204610720U (zh) 全齿式行星机构无级变速器
CN207549938U (zh) 一种用于汽车动力系统的传动装置
CN203063654U (zh) 电动无级变速混合动力总成
CN203198733U (zh) 一种电动车动力单元

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20131030

Termination date: 20200129