CN206690866U - 一种基于双行星轮行星排机构的两挡传动装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于双行星轮行星排机构的两挡传动装置，包括电机、双行星轮行星排机构、减速齿轮、差速器及换挡元件，其特征在于：所述双行星轮行星排机构包括太阳轮、两个行星轮、行星架及外齿圈，行星架通过第一连轴与电机转子连接，太阳轮与第二连轴连接，同时在第二连轴与传动装置壳体之间设置第一制动器，在第二连轴与行星架之间设置第一离合器，所述外齿圈安装在第三连轴上，第三连轴作为传动装置的动力输出，同时在第三连轴上安装减速齿轮，传动装置的动力输出通过减速齿轮传递至差速器。该传动装置具有两个挡位的纯电动驱动模式，能够优化电机工作区间，提高动力系统效率，同时该传动装置还可以作为一款两挡纯电动变速器使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及车辆动力传动技术领域，具体讲就是作为纯电动和增程式电动汽车的一种基于双行星轮行星排机构的两挡传动装置。
背景技术
汽车动力系统电动化已经成为一种发展趋势，多挡位的电驱动传动装置能够提高整车性能和优化驱动电机的工作区间，增加纯电动行驶里程，成为现阶段可行的提升电驱动系统性能和降低成本的有效解决方案。
目前较多的纯电动和增程式方案在纯电动行驶时都采用固定速比模式，导致电机工作状态完全取决于行驶路况，系统效率得不到优化。因此开发两挡或多挡位的电驱动传动装置具有可观的市场前景。
发明内容
本实用新型的目的就是针对现有的纯电动和增程式方案在纯电动行驶时都采用固定速比模式，导致电机工作状态完全取决于行驶路况，系统效率得不到优化的技术缺陷，是提供一种基于双行星轮行星排机构的两挡传动装置，该传动装置可以与发动机组合成为一种增程混动系统，也可以作为两挡纯电动变速器使用。
为实现上述技术目的，本实用新型提出如下技术方案：
一种基于双行星轮行星排机构的两挡传动装置，包括电机、双行星轮行星排机构、减速齿轮、差速器及换挡元件，其特征在于：所述双行星轮行星排机构包括太阳轮、两个行星轮、行星架及外齿圈，行星架通过第一连轴与电机转子连接，太阳轮与第二连轴连接，同时在第二连轴与传动装置壳体之间设置第一制动器，在第二连轴与行星架之间设置第一离合器，所述外齿圈安装在第三连轴上，第三连轴作为传动装置的动力输出，同时在第三连轴上安装减速齿轮，传动装置的动力输出通过减速齿轮传递至差速器，传动装置的输入轴与发动机通过飞轮减振器连接，转动装置的输入轴与第一连轴之间设置第二离合器。
进一步，所述第一离合器还能够设置在第二连轴与外齿圈之间，或者设置在外齿圈与行星架之间。
所述第一离合器和第二离合器采用多片摩擦换挡元件，第一制动器采用多片摩擦换挡元件或具有双向选择功能的单向离合器。
进一步，所述第三连轴还能够直接与纵置后驱车辆的主减速器连接，成为一种用于纵置后驱车辆的传动装置。
在纯电动驱动模式时，控制第二离合器打开将发动机脱离；闭合第一制动器将太阳轮锁止，此时行星齿轮排机构以固定传动比转动，能够以较大的传动比输出驱动扭矩，作为第一挡纯电动模式。当车速较高时控制第一制动器打开，同时控制第一离合器闭合，实现行星齿轮排机构各元件同速转动，作为第二挡纯电动模式。
当电池电量不足时，发动机启动参与工作，动力系统进入混合动力驱动模式。控制第二离合器闭合使发动机与电机转子连接，此时发动机可以单独工作，也可以同时带动电机发电。在混合动力驱动模式下，分别控制第一制动器和第一离合器闭合实现两个挡位的驱动模式。通过控制电机的发电功率实现对发动机的工作点优化，降低两个挡位对发动机调节的局限性。
有益效果
本发明提供的一种基于双行星轮行星排机构的两挡传动装置，可以用于插电混动系统和增程电动系统，适用于横置前驱和纵置后驱车辆。该传动装置具有两个挡位的纯电动驱动模式，能够优化电机工作区间，提高动力系统效率，同时该传动装置还可以作为一款两挡纯电动变速器使用。
附图说明
附图1是本实用新型实施例1的结构示意图
附图2是本实用新型实施例2的结构示意图
附图3是本实用新型实施例3的结构示意图
附图4是本实用新型实施例4的结构示意图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
如图1所示，一种基于双行星轮行星排机构的两挡传动装置，包括电机EM、双行星轮行星排机构、减速齿轮、差速器、两个离合器和一个制动器元件。所述传动装置采用一个双行星轮行星排机构，双行星轮行星排机构包括太阳轮4、行星轮51、行星轮52、行星架3及外齿圈6，太阳轮4与行星轮51啮合，行星轮51与行星轮52啮合，行星轮52与外齿圈6啮合。
所述行星架3通过第一连轴8与电机转子9连接，电机定子10固定在传动装置壳体上。所述太阳轮4与第二连轴2连接，同时在第二连轴2与传动装置壳体之间设置第一制动器B1；所述外齿圈6安装在第三连轴7上，第三连轴7作为传动装置的动力输出，同时在第三连轴7上安装减速齿轮11，减速齿轮11与齿轮连轴15上的大减速齿轮12啮合，形成第一级减速。齿轮连轴15上的小减速齿轮13与差速器主减速齿轮14啮合，形成第二级减速。传动装置动力最终由差速器17输出至整车半轴18驱动车轮16转动。
在行星架3与第二连轴2之间设置第一离合器C1。发动机通过飞轮减振器FW与传动装置输入轴1连接，在所述转动装置输入轴1与第一连轴8之间设置第二离合器C2。控制第二离合器C2闭合可以实现发动机和电机EM的同轴驱动。
本发明采用一个双行星轮行星排机构与离合器和制动器单元组合工作，实现两个挡位的纯电动模式和两个挡位的混合动力驱动模式。第一制动器B1闭合时，第二连轴2将与箱体连接实现太阳轮4零转速锁止,此时行星排机构只能以固定传动比转动,定义为第一挡固定传动比驱动模式。打开制动器B1并同时闭合第一离合器C1，此时太阳轮4和行星架3将同转速转动，行星排机构各元件相对静止，此时作为传动装置的第二固定传动比驱动模式。当电池电量低时发动机开始参与工作，动力系统依然采用这两个传动比工作，此时通过控制电机的发电功率优化发动机的工作状态。
各工作模式与换挡元件之间的控制逻辑关系如下表所示。
| 工作模式 | B1 | C1 | C2 |
| EV-1 | ● | 〇 | 〇 |
| EV-2 | 〇 | ● | 〇 |
| HEV-1 | ● | 〇 | ● |
| HEV-2 | 〇 | ● | ● |
注：〇-打开状态；●-闭合状态。
(1)纯电动驱动模式
在第一制动器B1单独闭合时，太阳轮4被锁止固定，作为第一挡纯电动模式EV-1。该挡位下可以获得较大的驱动扭矩，此时电机至驱动车轮的传动比为：
其中，i0为双行星轮行星排机构的传动比(双行星轮行星排机构的传动比为正值，等于外齿圈齿数除以太阳轮齿数)；iFD为主减速比。
在第一离合器C1单独闭合时，行星排机构整体转动，各元件之间没有相对转动，作为第二挡纯电动模式EV-2，该挡位可以获得较高的车速而不会导致电机转速过高。此时电机至车轮边的传动比为：
i2＝1*iFD
(2)混合动力驱动模式
在电池电量较低时，发动机启动进入混合动力模式完成里程需求。控制第二离合器C2闭合，发动机和电机实现同轴传动。
当同时闭合第二离合器C2和第一制动器B1时，发动机和电机扭矩通过外齿圈按照固定传动比i1驱动车辆行驶，此时控制电机发电功率以优化发动机工作状态。该工作模式定义为HEV-1混动工作模式。
当同时闭合第一离合器C1和第二离合器C2时,发动机和电机扭矩以固定传动比i2驱动车辆行驶。该工作模式定义为HEV-2混动工作模式。
即使在电池电量充足的情况下，依然可以启动发动机进行助力，满足大扭矩工况需求。
实施例2
在实施例1的基础上去掉与发动机连接的输入轴1和第二离合器C2，将简化为一种用于横置前驱车辆的两挡纯电动传动装置，如图2所示。
实施例3
在实施例1的基础上调整发动机、电机和行星排机构的相对位置得到如图3所示的用于纵置后驱车辆的传动装置。第三连轴作为传动装置的输出轴与整车主减速齿轮连接。
实施例4
在实施例3的基础上去掉与发动机连接的输入轴1和第二离合器C2，将简化为一种用于纵置后驱车辆的两挡纯电动传动装置，如图4所示。第三连轴作为传动装置的输出轴与整车主减速齿轮连接。
Claims (6)
1.一种基于双行星轮行星排机构的两挡传动装置，包括电机、双行星轮行星排机构、减速齿轮、差速器及换挡元件，其特征在于：所述双行星轮行星排机构包括太阳轮、两个行星轮、行星架及外齿圈，行星架通过第一连轴与电机转子连接，太阳轮与第二连轴连接，同时在第二连轴与传动装置壳体之间设置第一制动器，在第二连轴与行星架之间设置第一离合器，所述外齿圈安装在第三连轴上，第三连轴作为传动装置的动力输出，同时在第三连轴上安装减速齿轮，传动装置的动力输出通过减速齿轮传递至差速器。
2.根据权利要求1所述的一种基于双行星轮行星排机构的两挡传动装置，其特征在于：所述传动装置的输入轴与发动机通过飞轮减振器连接，传动装置的输入轴与第一连轴之间设置第二离合器。
3.根据权利要求1所述的一种基于双行星轮行星排机构的两挡传动装置，其特征在于：所述第一离合器还能够设置在第二连轴与外齿圈之间。
4.根据权利要求1所述的一种基于双行星轮行星排机构的两挡传动装置，其特征在于：所述第一离合器还能够设置在外齿圈与行星架之间。
5.根据权利要求1或2所述的一种基于双行星轮行星排机构的两挡传动装置，其特征在于：所述第三连轴还能够直接与纵置后驱车辆的主减速器连接，成为一种用于纵置后驱车辆的传动装置。
6.根据权利要求2所述的一种基于双行星轮行星排机构的两挡传动装置，其特征在于：所述第一离合器和第二离合器采用多片摩擦换挡元件，第一制动器采用多片摩擦换挡元件或具有双向选择功能的单向离合器。
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