CN206781518U - 一种行星式多模混合动力耦合装置 - Google Patents

一种行星式多模混合动力耦合装置 Download PDF

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夏紫灵
葛国雪
王良模
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Abstract

本实用新型提出了一种行星式多模混合动力耦合装置，包括内燃机、第一电动机/发电机、第二电动机/发电机、输出轴、第一行星齿轮系、第二行星齿轮系、减速齿轮、制动器、第一离合器、第二离合器；第一太阳轮一端与制动器相连，第一太阳轮另一端通过第一离合器与第二太阳轮相连，第二太阳轮轴向与第二电动机/发电机固连；第一太阳轮与第一行星架相连；第一行星架与内燃机的驱动轴固连，第一行星架与第一齿圈相连；第一齿圈与第一电动机/发电机固连，且第一齿圈通过第二离合器与第二太阳轮相连；第二太阳轮与第二行星架相连，第二行星架与第二齿圈相连；第二行星架的轴向与减速齿轮固接，减速齿轮与输出轴固接；采用双排行星齿轮系的驱动系统，模式多样。

Description

一种行星式多模混合动力耦合装置
技术领域
本实用新型属于汽车动力技术研究领域，特别是一种行星式多模混合动力耦合装置。
背景技术
当今世界人类面临着能源匮乏和环境恶化两大挑战，传动汽车日益受到石油危机的严重困扰，电动汽车已成为汽车行业的发展主题。其中，混合动力汽车在节能环保、技术成熟度、整车综合性能等方面表现优异，已成为当今电动汽车产业化的方向。混合动力车的结构主要分为串联式、并联式和混联式，其中混联式采用行星齿轮传动，与普通定轴齿轮传动相比，具有体检小、传动比大、承载能力大、传动平稳和传动效率高等优点，而混合动力驱动系统设计是否优异，直接决定了整车的性能。
现有的混合动力汽车驱动系统一般虽然能通过混联驱动的方式驱动，但是结构复杂，占用空间过大，并且没有纯电动工作模式，不适宜应用在目前主流的插电式混合动力汽车之上，高速巡航工况下，仍然使用功率分流模式驱动，由于多余的二次能量转换，系统能量利用率较低。目前大部分混合动力汽车都是油电混合，现有技术的双电机混合动力系统的耦合以齿轮系或单个行星轮系为主。采用单个行星轮系的驱动系统,驱动模式比较单一。
发明内容
本实用新型所解决的技术问题在于提供一种行星式多模混合动力耦合装置，以解决现有动力混合汽车驱动模式单一的问题，本实用新型采用双排行星齿轮系的驱动系统，模式多样，系统效率高、加速性能好。
实现本实用新型目的的技术解决方案为：
一种行星式多模混合动力耦合装置，包括内燃机、第一电动机/发电机、第二电动机/发电机、输出轴、第一行星齿轮系、第二行星齿轮系、减速齿轮、制动器、第一离合器、第二离合器；
所述第一行星齿轮系包括第一太阳轮、第一行星架和第一齿圈；第二行星齿轮系包括第二太阳轮、第二行星架和第二齿圈；
所述第一太阳轮轴向的一端与制动器相连，第一太阳轮轴向的另一端通过第一离合器与第二太阳轮轴向的一端相连，所述第二太阳轮轴向的另一端与第二电动机/发电机固连；所述第一太阳轮通过齿啮合与第一行星架相连；所述第一行星架的轴向与内燃机的驱动轴固连，第一行星架通过齿啮合与第一齿圈相连；所述第一齿圈与第一电动机/发电机固连，且第一齿圈通过第二离合器与第二太阳轮相连；所述第二太阳轮通过齿啮合与第二行星架相连，第二行星架通过齿啮合与第二齿圈相连；所述第二行星架的轴向与减速齿轮固接，减速齿轮与输出轴固接。
本实用新型与现有技术相比，其显著优点：
(1)采用双排行星齿轮系的驱动系统，模式多样，有效地提高和改善车辆的动力性、燃油经济性和排放性能。
(2)并联模式的内燃机和两个电机的共同驱动，使得车辆在启动时有更大的扭矩，拥有更好的加速性能。
(3)纯电动模式的存在使得本实用新型适用于插电式混合动力汽车。
(4)模式间单个离合的切换使得车辆行驶时更加地平缓。
下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。
附图说明
图1为本实用新型行星式多模混合动力耦合装置的结构示意图。
具体实施方式
结合图1，本实用新型的一种行星式多模混合动力耦合装置，包括内燃机1、第一电动机/发电机2、第二电动机/发电机3、输出轴4、第一行星齿轮系5、第二行星齿轮系6、减速齿轮7、制动器8、第一离合器9、第二离合器10；
所述第一行星齿轮系5包括第一太阳轮51、第一行星架52和第一齿圈53；第二行星齿轮系6包括第二太阳轮61、第二行星架62和第二齿圈63；
所述第一太阳轮51轴向的一端与制动器8相连，第一太阳轮51轴向的另一端通过第一离合器9与第二太阳轮61轴向的一端相连，所述第二太阳轮61轴向的另一端与第二电动机/发电机3固连；所述第一太阳轮51通过齿啮合与第一行星架52相连；所述第一行星架52的轴向与内燃机1的驱动轴固连，第一行星架52通过齿啮合与第一齿圈53相连；所述第一齿圈53与第一电动机/发电机2固连，且第一齿圈53通过第二离合器10与第二太阳轮61相连；所述第二太阳轮61通过齿啮合与第二行星架62相连，第二行星架62通过齿啮合与第二齿圈63相连；所述第二行星架62的轴向与减速齿轮7固接，减速齿轮7与输出轴4固接。
所述内燃机1、第一星齿轮系5、第二行星齿轮系6均同轴安装；所述第一电动机/发电机2、第二电动机/发电机3、制动器8、第二齿圈63均与外部车架固接。
所述第一电动机/发电机2、第二电动机/发电机3由同一个蓄电池提供电能，结构紧凑。
结合表1，下面将根据系统离合器、制动器8状态，内燃机1启动状态，对该混合动力传动驱动装置的工作模式与状态进行介绍：
1、停车模式：制动器8、第一离合器9和第二离合器10均处于分离状态，内燃机1、第一电动机/发电机2和第二电动机/发电机3均不工作，车辆处于静止状态。
2、纯电动驱动模式时：制动器8和第一离合器9均分离。在此模式下，内燃机1不工作，第二电动机/发电机3与输出轴4通过第二行星齿轮系6互相连接，并形成固定传动比。若第二离合器10分离，则第二电动机/发电机3为电动机工作模式，单独驱动车辆；若第二离合器10接合，则第一电动机/发电机2也为电动机工作模式，通过第二离合器10与第二太阳轮61相连，与第二电动机/发电机3共同驱动车辆。
3、串联驱动模式时：制动器8接合，第二离合器10和第一离合器9均分离。在此模式下，第一太阳轮51被固定，内燃机1与第一电动机/发电机2通过第一行星齿轮系5连接，形成固定传动比，第二电动机/发电机3与输出轴4通过第二行星齿轮系6互相连接，并形成固定传动比；同时，第一电动机/发电机2作为发电机与内燃机1相连接，第一电动机/发电机2作为电动机与输出轴4相连，第一电动机/发电机2将内燃机1燃烧获得的机械能转换为电能，通过第一行星齿轮系5给电池充电从而供电给第二电动机/发电机3驱动车辆；在该模式下，内燃机1不启动，而第二电动机/发电机3以电池能量为能源驱动车辆前进，则实现纯电动驱动模式；若内燃机1不启动，而车辆处于制动减速状态，可作为发电机，将制动能量转换为电能，从而给电池充电，但由于该模式只有第二电动机/发电机3能够参与制动能量回收，故该模式的制动能量回收状态为中低功率制动能量回收；若内燃机1启动，而第二电动机/发电机3并不消耗能量驱动车辆，则实现停车充电模式；若内燃机1停机与第二电动机/发电机3不消耗能量，则车辆处于停车状态。由于串联驱动模式使得该混合动力传动驱动装置具有纯电动模式和停车充电模式，因此该混合动力装置可以运用在增程式混合动力汽车和插电式混合动力汽车上。
4、并联驱动模式Ⅰ时：第一离合器9分离，第二离合器10接合，制动器8接合。在此模式下，第一太阳轮51被固定，内燃机1与第一电动机/发电机2通过第一行星齿轮系5连接，形成固定传动比，第二电动机/发电机3与输出轴4通过第二行星齿轮系6互相连接，并形成固定传动比；同时，与第一齿圈53连接的第一电动机/发电机2通过第二离合器10与第二太阳轮61相连，因此第一电动机/发电机2与第二电动机/发电机3输出转速相同，故该状态下所有动力源均被耦合在了一起，并无功率分流驱动模式下的无级变速功能。此时，双电机仍可以作为动力辅助机构，当内燃机能量大于需求功率时，双电动机/发电机将多余的内燃机能量转换为电能给电池充电，而当内燃机能量小于需求功率时，双电动机/发电机作为电动机提供能量驱动车辆；而车辆在制动减速状态下，本模式可作为制动能量回收模式，此时，双电机能同时参加制动能量回收。
5、并联驱动模式Ⅱ时：制动器8分离，第一离合器9和第二离合器10均接合。在此模式下，第一太阳轮51通过第二离合器10与第二太阳轮61相连，同时，与第一齿圈53连接的第一电动机/发电机2通过第二离合器10与第二太阳轮61相连，因此第一太阳轮51、第一电动机/发电机2与第二电动机/发电机3输出转速相同，内燃机1与第一电动机/发电机2通过第一行星齿轮系5连接，形成固定传动比，第二电动机/发电机3与输出轴4通过第二行星齿轮系6互相连接，并形成固定传动比；故该状态下所有动力源均被耦合在了一起，并无功率分流驱动模式下的无级变速功能。此时，双电机仍可以作为动力辅助机构，当内燃机能量大于需求功率时，双电动机/发电机将多余的内燃机能量转换为电能给电池充电，而当内燃机能量小于驾驶员需求功率时，双电动机/发电机作为电动机提供能量驱动车辆；而车辆在制动减速状态下，本模式可作为制动能量回收模式，此时，双电机能同时参加制动能量回收。
6、混联驱动模式时：第一离合器9接合，制动器8和第二离合器10均分离。在此模式下，第一太阳轮51通过第二离合器10与第二太阳轮61相连，第二电动机/发电机3与输出轴4通过第二行星齿轮系6互相连接，并形成固定传动比，内燃机1与第一电动机/发电机2通过第一行星齿轮系5连接，此时，整个第一行星齿轮系5为功率分流机构；第二电动机/发电机3主要作用是通过调节其自身转速，使得内燃机1工作于其最佳燃油经济效率区域；而当内燃机能量大于需求功率时，第一电动机/发电机2将多余的内燃机能量转换为电能给电池充电，而当内燃机能量小于需求功率时，第一电动机/发电机2作为电动机提供能量驱动车辆；而车辆在制动减速状态下，本模式可作为制动能量回收模式，此时，双电机能同时参加制动能量回收。
表1为本实用新型混合动力传动驱动装置的工作模式
本实用新型的一种行星式多模混合动力耦合装置，采用双排行星齿轮系的驱动系统，模式多样，系统效率高、加速性能好。
虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (2)

1.一种行星式多模混合动力耦合装置，其特征在于，包括内燃机(1)、第一电动机/发电机(2)、第二电动机/发电机(3)、输出轴(4)、第一行星齿轮系(5)、第二行星齿轮系(6)、减速齿轮(7)、制动器(8)、第一离合器(9)、第二离合器(10)；
所述第一行星齿轮系(5)包括第一太阳轮(51)、第一行星架(52)和第一齿圈(53)；第二行星齿轮系(6)包括第二太阳轮(61)、第二行星架(62)和第二齿圈(63)；
所述第一太阳轮(51)轴向的一端与制动器(8)相连，第一太阳轮(51)轴向的另一端通过第一离合器(9)与第二太阳轮(61)轴向的一端相连，所述第二太阳轮(61)轴向的另一端与第二电动机/发电机(3)固连；所述第一太阳轮(51)通过齿啮合与第一行星架(52)相连；所述第一行星架(52)的轴向与内燃机(1)的驱动轴固连，第一行星架(52)通过齿啮合与第一齿圈(53)相连；所述第一齿圈(53)与第一电动机/发电机(2)固连，且第一齿圈(53)通过第二离合器(10)与第二太阳轮(61)相连；所述第二太阳轮(61)通过齿啮合与第二行星架(62)相连，第二行星架(62)通过齿啮合与第二齿圈(63)相连；所述第二行星架(62)的轴向与减速齿轮(7)固接，减速齿轮(7)与输出轴(4)固接。
2.如权利要求1所述的一种行星式多模混合动力耦合装置，其特征在于，所述第一电动机/发电机(2)、第二电动机/发电机(3)由同一个蓄电池提供电能。
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