CN207466350U - 车辆动力传动系统及其变速机构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及汽车动力系统领域，具体涉及一种车辆动力传动系统及其变速机构。本实用新型通过发动机和电机并联布置，减少了传动轴向距离，方便布置，同时由于同轴布置，电机可以工作在其额定转速附近，提高电机的工作效率。同时通过合适的齿轮传动机构，实现电机的减速增扭，不仅提高了电机的工作效率，而且降低了对电机大扭矩的需求，节约了成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及汽车动力系统领域，具体涉及一种车辆动力传动系统及其变速机构。
背景技术
当前主流的混联式动力系统主要为双行星排同轴混联构型。双行星同轴排混联系统结构紧凑，并且通过调节电机的转速可以控制发动机时刻工作在高效区，实现车速和发动机转速、转矩的解耦，但行星轮系结构复杂，对生产制造和装配工艺要求高，控制难度大。同时目前市场上现有行星混联系统不足之处在于：存在功率分流，能量二次转换系统效率低；高速工况下，无发动机直驱模式，ISG电机在低转速区域效率较低。
申请号201110202051.9的专利公开了一种“双电机传动的混合动力汽车驱动装置”，该装置的双离合器通过并联结构，实现了不同的发动机减速比，可以实现多种工作模式。但是该装置发动机与ISG电机串联同轴设置，增大了传动轴的轴向距离，同时提高了对电机扭矩的要求，增加了成本，并且由于同轴布置，电机工作转速受限于工况，与发动机转速相同，很难工作在其额定转速附近，导致工作效率较低。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种车辆动力传动系统及其变速机构，用以解决由于发动机和电机串联同轴布置导致传动轴的轴向距离较大的问题。
为实现上述目的，本实用新型的方案包括一种车辆动力传动系统，包括发动机、ISG电机和变速机构，所述发动机和ISG电机并排设置，所述ISG电机的输出轴传动连接变速机构的电机输入轴，所述发动机的输出轴传动连接变速机构的发动机输入轴；所述发动机输入轴和电机输入轴通过传动结构传动连接。
进一步的，所述传动结构是齿轮传动结构。
进一步的，与所述电机输入轴连接的齿轮的齿数小于和所述发动机输入轴连接的齿轮的齿数。
进一步的，所述发动机输入轴和所述发动机之间设置扭转减震器。
进一步的，所述发动机输入轴设置有第一主动齿轮，所述第一主动齿轮啮合第一从动齿轮；所述变速机构的输出轴上设置有第二从动齿轮，所述第二从动齿轮啮合第二主动齿轮；所述第一从动齿轮和第二主动齿轮之间连接第一离合器，所述第一主动齿轮和第二从动齿轮之间连接第二离合器；所述第二从动齿轮还啮合驱动电机齿轮，所述驱动电机齿轮连接驱动电机的输出轴。
本实用新型还提供了一种车辆动力传动系统的变速机构，包括用于与发动机的输出轴传动连接的发动机输入轴和用于与车桥传动连接的输出轴，还包括用于与ISG电机传动连接的电机输入轴，发动机输入轴与电机输入轴通过传动结构传动连接。
进一步的，所述传动结构是齿轮传动结构。
进一步的，与所述电机输入轴连接的齿轮的齿数小于和所述发动机输入轴连接的齿轮的齿数。
进一步的，所述发动机输入轴和所述发动机之间设置扭转减震器。
进一步的，所述发动机输入轴设置有第一主动齿轮，所述第一主动齿轮啮合第一从动齿轮；所述变速机构的输出轴上设置有第二从动齿轮，所述第二从动齿轮啮合第二主动齿轮；所述第一从动齿轮和第二主动齿轮之间连接第一离合器，所述第一主动齿轮和第二从动齿轮之间连接第二离合器；所述第二从动齿轮还啮合驱动电机齿轮，所述驱动电机齿轮连接驱动电机的输出轴。
本实用新型的有益效果是：通过发动机和电机并联布置，减少了传动轴向距离，方便布置，同时由于同轴布置，电机可以工作在其额定转速附近，提高电机的工作效率。
同时通过合适的齿轮传动机构，实现电机的减速增扭，不仅提高了电机的工作效率，而且降低了对电机大扭矩的需求，节约了成本。
附图说明
图1是本实用新型实施例的系统结构图；
图2是本实用新型实施例控制方法逻辑图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。
针对现有技术中的缺陷，本实用新型目的在于实用新型了一种新型的双电机混联系统，利用双离合器可以实现汽车的纯电驱动、发动机直驱、发动机驱动并发电、联合驱动和制动回馈等模式，避免现有行星混联系统功率分流时能量二次转换，系统效率低的问题。同时发动机和电机并联设置，不仅提高了电机的工作效率，而且降低了对电机大扭矩的需求，节约了成本。下面给出一个具体的实施例对本实用新型系统进行说明。
如图1所示，该混联系统包括：发动机、扭转减震器、齿轮Ⅰ、齿轮Ⅱ、齿轮Ⅲ、第一离合器、齿轮Ⅳ、齿轮Ⅴ、输出轴、车轮、驱动电机、齿轮Ⅵ、第二离合器、齿轮Ⅶ和ISG电机。
其中发动机1通过扭转减震器2与齿轮Ⅰ3相连接，齿轮Ⅰ3与齿轮Ⅱ4同轴连接，齿轮Ⅱ4与齿轮Ⅲ5啮合，齿轮Ⅲ5与第一离合器6输入端连接，第一离合器6输出端与齿轮Ⅳ7连接，齿轮Ⅳ7与齿轮Ⅴ8啮合，齿轮Ⅱ4与第二离合器13输入端连接，第二离合器13输出端与齿轮Ⅴ8连接，驱动电机11与齿轮Ⅵ12连接，齿轮Ⅴ8与齿轮Ⅵ12啮合，ISG电机15与齿轮Ⅶ14连接，齿轮Ⅰ3与齿轮Ⅶ14啮合，齿轮Ⅴ8与输出轴9连接，输出轴连接车轮10。
本实施例可实现纯电驱动、发动机直驱、发动机驱动并发电、联合驱动和制动回馈等工作模式。下面给出具体的工作模式介绍。
(1)纯电模式
当车辆起步或者在平坦路面低速行驶时，整车需求功率较小，如果电池SOC＞SOCH，驱动电机(11)单独驱动车辆，以纯电模式工作。此时，发动机(1)停机，ISG电机(15)不工作，第一离合器(6)处于分离状态，第二离合器(13)处于分离状态，驱动电机(11)经降速增扭后驱动整车。
该模式下混联系统的输入为驱动电机(11)，输出为齿轮Ⅴ(8)，具体的转矩关系为：Tout＝k4TMG2，其中k4为齿轮Ⅴ(8)与齿轮Ⅵ(12)齿数的比值，TMG2为驱动电机(11)输出转矩，SOC为电池电量状态，SOCH为电池电量状态上限值。
(2)发动机直驱模式
当整车需求功率大于驱动电机最大可输出功率，小于发动机最大可输出功率，进入发动机直驱模式。根据整车需求扭矩不同，可以分为发动机直驱模式1和发动机直驱模式2。
1、发动机直驱模式1
当整车需求扭矩大于发动机最大输出转矩，电池SOC充足，即Pdemand＜PENGM且Tdemand＞TENGM，SOC＞SOCH，进入发动机直驱模式1。此时，发动机(1)工作，ISG电机(15)空转，驱动电机(11)空转，第一离合器(6)处于结合状态，第二离合器(13)处于分离状态。
该模式下混联系统的输入为发动机(1)，输出为齿轮Ⅴ(8)，具体的转矩关系为：Tout＝k2k3TENG，其中k2为齿轮Ⅲ(5)与齿轮Ⅱ(4)齿数的比值，k3为齿轮Ⅴ(8)与齿轮Ⅳ(7)齿数的比值，TENG为发动机(1)输出转矩，Pdemand为整车需求功率，Tdemand为整车需求扭矩，PENGM为发动机最大可输出功率,TENGM为发动机最大可输出转矩，SOCH为电池电量状态上限值。
2、发动机直驱模式2
当整车需求扭矩小于发动机最大输出转矩，电池SOC充足，即Pdemand＜PENGM且Tdemand＜TENGM，SOC＞SOCH，进入发动机直驱模式2。此时，发动机(1)工作，ISG电机(15)空转，驱动电机(11)空转，第一离合器(6)处于分离状态，第二离合器(13)处于结合状态。
该模式下混联系统的输入为发动机(1)，输出为齿轮Ⅴ(8)，具体的转矩关系为：Tout＝TENG，其中TENG为发动机(1)输出转矩。
(3)发动机驱动并发电模式
当整车需求功率小于发动机最大可输出功率，并且SOC不充足，即Pdemand＜PENGM且SOC＜SOCL，进入发动机驱动并发电模式。此时，发动机(1)工作，ISG电机(15)工作于发电状态，驱动电机(5)空转，第一离合器(6)处于分离状态，第二离合器(13)处于结合状态。
该模式下混联系统的输入为发动机(1)及ISG电机(15)，输出为齿轮Ⅴ(8)，具体的转矩关系为：Tout＝TENG-k1TISG，其中k1为齿轮Ⅰ(3)与齿轮Ⅶ(14)齿数的比值，TISG为ISG电机(15)输出转矩，TENG为发动机(1)输出转矩，Pdemand为整车需求功率，PENGM为发动机最大可输出功率，SOCL为电量状态下限值。
(4)联合驱动模式
当车辆在急加速或者爬陡坡工况时，整车需求功率大于发动机最大输出功率，即Pdemand>PENGM，需要发动机和驱动电机联合驱动车辆，进入联合驱动模式。此时，发动机(1)工作，ISG电机(3)空转，驱动电机(5)工作于电动状态，第一离合器(6)处于结合状态，第二离合器(13)处于分离状态。
该模式下混联系统的输入为连接为发动机(1)及驱动电机(5)，输出为齿轮Ⅴ(8)，具体的转矩关系为：Tout＝k4TMG2+k2k3TENG，其中k2为齿轮Ⅲ(5)与齿轮Ⅱ(4)齿数的比值，k3为齿轮Ⅴ(8)与齿轮Ⅳ(7)齿数的比值，k4为齿轮Ⅴ(8)与齿轮Ⅵ(12)齿数的比值，TMG2为驱动电机(11)输出转矩，TENG为发动机(1)输出转矩，Pdemand为整车需求功率，PENGM为发动机最大可输出功率。
(5)制动回馈模式
当驾驶员松开油门或者踩制动时，进入制动回馈模式。此时，发动机(1)停机，ISG电机(15)不工作，第一离合器(6)处于分离状态，第二离合器(13)处于分离状态，驱动电机(11)工作在发电状态回收能量。
该模式混联系统的输入为驱动电机(11)，输出为齿轮Ⅴ(8)，驱动电机(11)的制动转矩经过齿轮系降速扭矩后通过输出轴(9)作用到车轮上，实现能量回收功能。具体的转矩关系为：Tout＝k4TMG2,其中k4为齿轮Ⅴ(8)与齿轮Ⅵ(12)齿数的比值，TMG2为驱动电机(11)输出转矩。
表1为几种模式下，具体各零部件的工作状态。
表1不同工作模式下各零部件工作状态
本实施例系统控制方法逻辑图如图2所示，其中，SOCL为电池SOC下限值，SOCH为电池SOC上限值，Pdemand为整车需求功率，Tdemand为整车需求扭矩，PTM为驱动电机最大功率，PENGM为发动机最大输出功率，TENGM为发动机最大输出转矩。
第一步，根据油门踏板的状态来判定是否进入制动回馈模式，当油门踏板未被踩下的时候，进入制动回馈模式，否则进入第二步；
第二步，根据整车需求功率Pdemand是否大于驱动电机最大功率PTM及电池电量是否充足来判定是否进入纯电模式，当Pdemand＜PTM时并且SOC＞SOCH，进入纯电模式，否则进入第三步；
第三步，当整车需求功率大于等于发动机最大可输出功率，即Pdemand≥PENGM，进入联合驱动模式，否则进入第四步；
第四步，当电池电量不足时，即SOC＜SOCL，进入发动机驱动并发电模式，否则进入第五步；
第五步，当整车需求扭矩大于发动机最大输出转矩，即Tdemand＞TENGM，进入发动机直驱模式1，否则进入第六步；
第六步，进入发动机直驱模式2。
以上给出了本实用新型涉及的具体实施方式，通过发动机和电机并联布置，减少了传动轴向距离，方便布置，同时通过合适的齿轮传动装置，实现电机的减速增扭，不仅提高了电机的工作效率，而且降低了对电机大扭矩的需求，节约了成本。
但本实用新型不局限于所描述的实施方式，例如改变传动装置的类型，如皮带或者链条，或者等效改变变速机构的结构，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.一种车辆动力传动系统，包括发动机、ISG电机和变速机构，其特征在于：所述发动机和ISG电机并排设置，所述ISG电机的输出轴传动连接变速机构的电机输入轴，所述发动机的输出轴传动连接变速机构的发动机输入轴；所述发动机输入轴和电机输入轴通过传动结构传动连接。
2.根据权利要求1所述一种车辆动力传动系统，其特征在于：所述传动结构是齿轮传动结构。
3.根据权利要求2所述一种车辆动力传动系统，其特征在于：与所述电机输入轴连接的齿轮的齿数小于和所述发动机输入轴连接的齿轮的齿数。
4.根据权利要求3所述一种车辆动力传动系统，其特征在于：所述发动机输入轴和所述发动机的输出轴之间设置扭转减震器。
5.根据权利要求1、2、3或4所述一种车辆动力传动系统，其特征在于：所述发动机输入轴设置有第一主动齿轮，所述第一主动齿轮啮合第一从动齿轮；所述变速机构的输出轴上设置有第二从动齿轮，所述第二从动齿轮啮合第二主动齿轮；所述第一从动齿轮和第二主动齿轮之间连接第一离合器，所述第一主动齿轮和第二从动齿轮之间连接第二离合器；所述第二从动齿轮还啮合驱动电机齿轮，所述驱动电机齿轮连接驱动电机的输出轴。
6.一种车辆动力传动系统的变速机构，包括用于与发动机的输出轴传动连接的发动机输入轴和用于与车桥传动连接的输出轴，其特征在于：还包括用于与ISG电机传动连接的电机输入轴，发动机输入轴与电机输入轴通过传动结构传动连接。
7.根据权利要求6所述一种车辆动力传动系统的变速机构，其特征在于：所述传动结构是齿轮传动结构。
8.根据权利要求7所述一种车辆动力传动系统的变速机构，其特征在于：与所述电机输入轴连接的齿轮的齿数小于和所述发动机输入轴连接的齿轮的齿数。
9.根据权利要求8所述一种车辆动力传动系统的变速机构，其特征在于：所述发动机输入轴和所述发动机之间设置扭转减震器。
10.根据权利要求6、7、8或9所述一种车辆动力传动系统的变速机构，其特征在于：所述发动机输入轴设置有第一主动齿轮，所述第一主动齿轮啮合第一从动齿轮；所述变速机构的输出轴上设置有第二从动齿轮，所述第二从动齿轮啮合第二主动齿轮；所述第一从动齿轮和第二主动齿轮之间连接第一离合器，所述第一主动齿轮和第二从动齿轮之间连接第二离合器；所述第二从动齿轮还啮合驱动电机齿轮，所述驱动电机齿轮连接驱动电机的输出轴。
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|---|---|---|---|---|
| CN109552024A (zh) * | 2017-09-25 | 2019-04-02 | 郑州宇通客车股份有限公司 | 一种车辆动力传动系统及其变速机构 |
| CN112789188A (zh) * | 2018-11-15 | 2021-05-11 | 舍弗勒技术股份两合公司 | 混合动力系统及其工作方法、扭矩分配方法和换挡控制方法 |
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2017
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