CN205930236U - 一种用于纵置驱动系统的混合动力传动装置 - Google Patents

Abstract

一种用于纵置驱动系统的混合动力传动装置，包括第一电机、第二电机、行星齿轮耦合机构和减速齿轮传动机构，所采用的行星齿轮耦合机构为两个单行星排组合成的四轴机构(第一套轴、第二套轴、第一连轴、中心轴)。传动装置设有三个制动器和两个离合器，能够实现多种纯电动驱动模式和混合动力驱动模式。通过对换挡元件(制动器、离合器)的控制还可以实现多个固定传动比驱动模式，满足大扭矩输出要求。该传动装置可以用于深度混合动力系统和插电混合动力系统。

Description

一种用于纵置驱动系统的混合动力传动装置

技术领域

本实用新型涉及车辆动力传动技术领域，尤其是一种用于纵置驱动系统的混合动力传动装置。

背景技术

环境污染和能源消耗问题，使得各大汽车公司都在积极研发节能环保汽车，主要集中在内燃机系统的改进、新能源动力系统开发。在技术上比较成熟的混合动力系统成为现阶段解决汽车能耗和环境污染的可行技术方案，并且能够通过传动装置的设计实现纯电动和混合动力运行模式的性能要求。

目前较多的用于纵置后驱车辆的混合动力系统方案都是ISG或AMT改进方案，大功率高扭矩驱动电机的使用导致传动装置成本较高。因此，在动力传动方案设计时，除了开发具有多种工作模式的平台化技术方案，还需要降低动力系统制造成本，提高产品竞争力。

发明内容

本实用新型的发明目的是，克服现有技术方案的不足，提供一种价格较低的纵置混合动力传动装置，通过减速机构的运用增加电机的输出扭矩，使得传动装置能够与不同排量的发动机匹配，降低传动装置的制造成本。

为实现上述发明目的，提出了如下技术方案：

一种纵置混合动力传动装置，包括第一电机、第二电机以、行星齿轮耦合机构和减速齿轮传动机构，所述传动装置采用由两个单行星排组成的四轴行星齿轮机构，其中第一行星排包括第一太阳轮、第一行星轮、第一行星架及第一外齿圈；第二行星排包括第二太阳轮、第二行星轮、第二行星架及第二外齿圈； 所述第一行星架与所述第二行星架连接构成中心轴，并作为传动装置的输出轴；所述第一外齿圈与所述第二太阳轮连接构成第一套轴且通过第一减速齿轮副与所述第二电机轴连接。

所述发动机通过飞轮减振器与传动装置输入轴连接，在所述传动装置输入轴与第一连轴之间设置第一离合器，所述第一连轴与第二外齿圈连接并在第一连轴上设置第一制动器。所述第一电机轴通过第二减速齿轮副与第二套轴连接，所述第二套轴的另一端与所述第一太阳轮连接。在所述第一电机转子上设置第二制动器，在所述第二电机转子上设置第三制动器。所述第一套轴和所述第二套轴为空心轴，所述第一套轴穿过所述第二套轴，所述中心轴穿过所述第一套轴。

所述传动装置输入轴通过第三减速齿轮副与第二连轴连接,在所述第二连轴与第二电机轴之间设置第二离合器。

本发明中第一电机和第二电机通过减速齿轮副与所述行星齿轮机构元件连接，其中减速齿轮副除了使用外啮合齿轮，也可以用具有固定传动比的行星齿轮机构或链传动等能够实现传动比调节的传动机构代替，实现驱动装置与不同排量的发动机匹配。

本发明所采用的动力耦合装置为两个单行星排组合成的四轴机构(第一套轴、第二套轴、第一连轴、中心轴)，两个电机通过减速齿轮副与行星齿轮机构元件进行连接。本发明中第二制动器、第三制动器、第一离合器和第二离合器为多片湿式换挡元件，第一制动器采用多片湿式换挡元件或爪形制动装置(dog brake)或单向离合器结构。在纯电动模式时，单独控制所述第一制动器闭合实现第一固定挡位的纯电动模式，采用第一电机或第二电机或者两个电机共同驱动；单独控制第二制动器闭合，采用第二电机驱动；单独控制第三制动器闭合，采用第一电机驱动；所述三个制动器都打开时，两个电机同时驱动车辆，通过对电机工作状态的控制实现车辆的无级变速。

在混合动力驱动模式时，闭合第一离合器使发动机与第一连轴连接，动力 系统以动力分流工作模式运行，并作为主要的混合动力模式。动力分流工作模式能够使发动机转速与车速解耦，发动机能够长时间工作在最优区间，而且还能通过电机的转速控制实现整车无级变速功能，即E-CVT功能，这也是动力分流混合动力系统的方案优势。

在混合动力驱动模式时，所述第一制动器和和第二离合器同时闭合，动力系统实现固定传动比模式，此时发动机单独驱动或与两个电机共同驱动车辆，根据齿轮机构传动比的选择可以获得较大的扭矩输出。

在混合动力驱动模式时，所述第一离合器和第三制动器同时闭合，动力系统实现固定传动比模式，此时发动机可以单独驱动或与第一电机共同驱动车辆，根据齿轮机构传动比的选择可以获得较大的扭矩输出。

在高车速混合动力驱动模式时，第一电机工作在零转速附近以保持发动机的经济运行区间，此时第一电机的效率低；在本发明中通过第二制动器将第一电机锁止，由第二制动器的摩擦扭矩维持行星齿轮机构的扭矩平衡，从而避免第一电机工作在低效率区间，提高动力系统效率。

附图说明

附图1本实用新型第一实施例动力系统结构方案示意图；

附图2本实用新型第二实施例动力系统结构方案示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型作进一步详尽描述：

实施例1

如图1所示，一种纵置混合动力传动装置，包括第一电机EM1、第二电机EM2、行星齿轮耦合机构和减速齿轮传动机构；所述传动装置采用由两个单行星排组成的四轴行星齿轮机构：第一行星排(PG1)包括第一太阳轮8、第一行星轮P1、第一行星架及第一外齿圈9；第二行星排(PG2)包括第二太阳轮10、 第二行星轮P2、第二行星架及第二外齿圈11。第一行星架与第二行星架连接构成中心轴6，并作为该传动装置的输出轴与整车传动轴连接。第一外齿圈9与第二太阳轮10连接构成第一套轴4并通过第一减速齿轮副与第二电机轴7连接。第二电机EM2的转子19安装在第二电机轴7上，在所述第二电机转子19上设置第三制动器B3。制动器的一端与旋转轴连接，另外一端与传动装置壳体0连接。发动机ICE通过飞轮减振器(FW)与传动装置输入轴1连接，在传动装置输入轴1与第一连轴5之间设置第一离合器C1，同时在第一连轴5上设置第一制动器B1，所述第一连轴5与第一外齿圈11连接。第一电机EM1的转子17安装在第一电机轴16上并通过第二减速齿轮副与第二套轴3连接，所述第二套轴3与第一太阳轮8连接，同时在第一电机转子17上设置第二制动器B2。装配后所述第一套轴4穿过所述第二套轴3，所述中心轴6穿过第一套轴4，其中所述第一套轴4和所述第二套轴3为空心轴设计；在第一套轴4上安装大齿轮14与第二电机轴7上安装的小齿轮15啮合，构成第一减速齿轮副；在第二套轴3上安装大齿轮12与第一电机轴16上安装的小齿轮13啮合，构成第二减速齿轮副。

所述传动装置输入轴1通过第三减速齿轮副与第二连轴2连接,在所述第二连轴2与第二电机轴7之间设置第二离合器C2。在传动装置输入轴1上安装大齿轮21与安装在第二连轴2上的小齿轮22构成第三减速齿轮副。

本发明采用两个单行星排作为动力耦合机构，实现发动机ICE、第一电机EM1、第二电机EM2的动力耦合。车辆在实际行驶过程中，各动力源与换挡元件(离合器、制动器)组合使用将产生多种不同的工作模式，各工作模式与换挡元件之间的控制逻辑关系下表所示。

工作模式	B1	B2	B3	C1	C2
						EV-1	●	〇	〇	〇	〇
EV-2	〇	●	〇	〇	〇
						EV-3	〇	〇	●	〇	〇
EV-4	〇	〇	〇	〇	〇
						HEV-1	●	〇	〇	〇	●
HEV-2	〇	〇	●	●	〇
						HEV-3	〇	〇	〇	●	〇
HEV-4	〇	●	〇	●	〇

注：〇-打开状态；●-闭合状态。

纯电动驱动模式：

在纯电动驱动模式时，第一制动器B1闭合，采用第一电机或第二电机或者两个电机共同驱动车辆行驶，作为第一挡固定传动比纯电动模式EV-1。两个电机同时驱动时能够输出较大的驱动扭矩，满足纯电动的动力性需求。

当第二制动器B2单独闭合时，采用第二电机EM2驱动，作为第二挡固定传动比纯电动模式EV-2。

当第三制动器B3单独闭合时，采用第一电机EM1驱动，定义为第三挡固定传动比纯电动模式EV-3。

当制动器都打开时，同时控制第一电机EM1和第二电机EM2驱动车辆，根据行星齿轮机构固有的转速关系，通过对两个电机的转速控制实现整车的无级变速，该模式定义为第四挡纯电模式EV-4。

混合动力驱动模式：

在HEV-1混合动力驱动模式时，第一制动器B1和第二离合器C2闭合时，采用发动机单独或与两个电机共同驱动车辆，获得较大的扭矩输出。

在HEV-2混合动力驱动模式时，第一离合器C1和第三制动器B3闭合时，采用发动机单独或与第一电机EM1共同驱动车辆，获得较大的扭矩输出。

当第一离合器C1单独闭合时，动力系统将以动力分流模式HEV-3运行。该模式作为主要的混合动力驱动模式，实现整车良好的燃油经济性。当出现滑 行和制动能量回收时，第一离合器C1打开脱开发动机ICE以利于更有效地回收制动能量。

当车速较高时第一电机EM1运行在零转速附近，此时电机效率差，控制第二制动器B2闭合将第一电机EM1锁止，有利于提高该工况下动力系统的传动效率，定义为第四种混合动力驱动模式HEV-4。

实施例2

传动装置方案如图2所示，第一电机EM1和第二电机EM2直接与行星齿轮耦合机构元件连接。此时发动机、行星齿轮机构、第一电机EM1、第二电机EM2依次同轴排列。该实施例中的传动装置具有实施例(一)方案中的四种纯电动驱动模式和HEV-2、HEV-3、HEV-4三种混合动力驱动模式。

Claims (3)

1.一种用于纵置驱动系统的混合动力传动装置，包括第一电机、第二电机、行星齿轮耦合机构和减速齿轮传动机构，其特征在于:

所述传动装置包括第一行星排和第二行星排组成的四轴行星齿轮机构，所述第一行星排包括第一太阳轮、第一行星轮、第一行星架及第一外齿圈，所述第二行星排包括第二太阳轮、第二行星轮、第二行星架及第二外齿圈，所述第一行星架与所述第二行星架连接构成中心轴，并作为传动装置的输出轴，所述第一外齿圈与所述第二太阳轮连接构成第一套轴且通过第一减速齿轮副与所述第二电机轴连接；

发动机通过飞轮减振器与传动装置输入轴连接，在传动装置输入轴与第一连轴之间设置第一离合器，第一连轴与第二外齿圈连接并在第一连轴上设置第一制动器，所述第一电机轴通过第二减速齿轮副与第二套轴连接，所述第二套轴另一端与所述第一太阳轮连接，在所述第一电机转子上设置第二制动器，在所述第二电机转子上设置第三制动器；所述第一套轴和所述第二套轴为空心轴，所述第一套轴穿过所述第二套轴，中心轴穿过所述第一套轴；

所述传动装置输入轴通过第三减速齿轮副与第二连轴连接,在所述第二连轴与第二电机轴之间设置第二离合器。

2.根据权利要求1所述的一种用于纵置驱动系统的混合动力传动装置，其特征在于：所述第一电机和第二电机通过外啮合的减速齿轮副与所述行星齿轮耦合机构连接，所述减速齿轮副或用具有固定传动比的行星齿轮机构或链传动具备传动比调节的传动机构代替，实现驱动装置与不同排量的发动机匹配。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于纵置驱动系统的混合动力传动装置，其特征在于：所述第二制动器、第三制动器和所述第一离合器和第二离合器采用多片湿式换挡元件，所述第一制动器采用多片湿式换挡元件或爪形制动装置或单向离合器结构。