CN207549938U - 一种用于汽车动力系统的传动装置 - Google Patents

Abstract

一种用于汽车动力系统的传动装置，包括第一电机、第二电机、行星排机构和减速齿轮机构。传动装置设有一个制动器和多个离合器，能够实现多个挡位的纯电动驱动模式，满足纯电动行驶的低速大扭矩和高车速使用需求。混合动力驱动时采用动力分流和固定速比两种工作模式，实现动力系统的高效运行。第一电机和第二电机通过减速齿轮与行星排元件连接，能够降低电机的扭矩需求，降低产品成本。

Description

一种用于汽车动力系统的传动装置

技术领域

本实用新型涉及车辆动力传动技术领域，具体讲就是涉及一种用于汽车动力系统的传动装置。

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不需要外界电网充电，成为现阶段解决汽车能耗和环境污染的可行技术方案。

目前用于纵置后驱商用车上的混合动力系统普遍存在成本高、效率低的问题。纯电动行驶时采用驱动电机直接驱动，使用大扭矩电机导致成本增加。因此，在混合动力方案开发时降低电机成本将成为重要的考虑，最终实现动力系统的成本控制。

实用新型内容

本实用新型目的是针对上述技术缺陷，提供一种用于汽车动力系统的传动装置，通过减速机构和换挡元件的运用降低电机的扭矩要求同时提升动力系统性能，使得传动装置能够与不同排量的发动机匹配。

为实现上述技术目的，提出了如下技术方案：

一种用于汽车动力系统的传动装置，包括第一电机、第二电机、行星排机构和减速齿轮传动机构，其特征在于:

所述行星排机构包括太阳轮、行星轮对、行星架及外齿圈，所述行星轮对包括若干对互相啮合的行星轮一和行星轮二，所述行星轮对位于太阳轮与外齿圈之间，所述行星轮二与太阳轮啮合，所述行星轮一与外齿圈啮合，所述太阳轮固定装在第一套轴上，所述第一套轴上固定装有第一减速大齿轮，所述第一减速大齿轮与第一电机轴上的第一减速小齿轮啮合，所述第一减速小齿轮与所述第一电机轴刚性连接，第一电机轴同时与第一电机的转子连接；所述外齿圈固定安装在中心轴上，所述第一套轴为空心轴，所述中心轴穿过所述第一套轴，所述行星架作为传动装置的输出轴与整车主减速齿轮连接；所述输出轴上固定安装第二减速大齿轮，所述第二减速大齿轮与第二电机轴上的第二减速小齿轮啮合，所述第二减速小齿轮与所述第二电机轴刚性连接，所述第二电机轴同时与所述第二电机的转子连接。

进一步，所述传动装置的输入轴与发动机的飞轮减振器连接，所述输入轴与中心轴之间设置第一离合器。

进一步，所述中心轴与所述传动装置的箱体之间设置第一制动器，所述第一制动器采用多片摩擦元件锁止机构或具有双向锁止功能的单向离合器机构。

进一步，所述第一电机轴上设置第三减速小齿轮，所述第三减速小齿轮装在第一电机轴上并且可以相对自由转动，所述第三减速小齿轮同时与第二减速大齿轮啮合，所述第三减速小齿轮与所述第一电机轴之间设置第二离合器。

进一步，所述第一套轴与所述中心轴之间设置第三离合器。

进一步，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排机构元件连接，所述减速齿轮副还能够用具有固定传动比的行星齿轮机构或链传动代替，实现电机扭矩调节。

本实用新型所采用的动力耦合装置为一个双行星轮的行星排机构，构成一个三轴系统(第一套轴、中心轴、输出轴)，两个电机通过减速齿轮副与行星齿轮机构元件连接。纯电动行驶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；车速较高时为了防止第一电机转速过高，控制第一制动器打开，第二离合器闭合，即实现第二挡固定速比的纯电动行驶。第二离合器闭合时，太阳轮与行星架分别通过第一减速齿轮副和第三减速齿轮副同时与第一电机保持固定速比关系，从而使得行星排机构能够以固定速比运行。

在混合动力驱动模式时，闭合第一离合器使发动机输出的动力通过中心轴传递至外齿圈，此时动力系统以动力分流工作模式运行，作为主要的混合动力模式。在该模式下，通过控制第一电机的工作转速，调节发动机的工作点，使得发动机能够稳定在高效区间，此时第一电机处于发电状态，电能存入电池或供给第二电机使用。动力分流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，即E-CVT功能，这也是动力分流混合动力系统的方案优势。

在混合动力高车速行驶时，发动机自身可以工作在高效区间，此时再闭合第二离合器，动力系统实现固定传动比驱动模式，此时发动机单独驱动或同时与两个电机或与其中一个电机共同驱动车辆。

第三离合器闭合时行星排机构各元件没有相对啮合运动，行星排机构整体转动，可以作为直接挡用于纯电动和混合动力驱动模式。

取消输入轴和第一离合器，该传动装置还可以作为一款纯电动变速箱使用，实现产品的系列化开发。

有益效果

本实用新型提供的一种用于汽车动力系统的传动装置，该传动装置能够实现多挡纯电动驱动模式，满足低速大扭矩和高车速的使用要求，尤其适用于插电混合动力系统。在混合动力驱动模式下，中低速时采用动力分流模式，实现良好的燃油经济性；高车速时采用固定速比驱动模式，充分利用发动机自身的高效运行区间。

附图说明

附图1本实用新型实施例1的动力系统结构示意图；

附图2本实用新型实施例2的动力系统结构示意图；

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细说明。

实施例1

如图1所示，一种用于汽车动力系统的传动装置，包括第一电机EM1、第二电机EM2、行星排机构和减速齿轮机构；所述行星排机构包括太阳轮3、行星轮一41、行星轮二42、行星架6及外齿圈5。在太阳轮3与外齿圈5之间布置若干对互相啮合的行星轮一41和行星轮二42，太阳轮3与行星轮二42啮合，行星轮一41与外齿圈5啮合。所述太阳轮3安装固定在第一套轴8上，同时在第一套轴8上安装固定第一减速大齿轮9。所述第一减速大齿轮9与第一电机轴14上的第一减速小齿轮10啮合，构成第一减速齿轮副。所述第一减速小齿轮10与第一电机轴14刚性固定，第一电机轴14同时与第一电机的转子16连接。

所述外齿圈5安装固定在中心轴2上。所述行星架6与输出轴7连接，输出轴7作为传动装置的输出轴与整车主减速齿轮连接。在输出轴7上安装固定第二减速大齿轮12，第二减速大齿轮12与第二电机轴15上的第二减速小齿轮13啮合，构成第二减速齿轮副。第二减速小齿轮13与第二电机轴15刚性固定，第二电机轴15同时与第二电机的转子18连接。第三减速小齿轮11装配在第一电机轴14上并且可以自由转动，第二减速大齿轮12同时与第三减速小齿轮11啮合，构成第三减速齿轮副。

在第一套轴8与中心轴2之间设置第三离合器C3。

传动装置输入轴1与发动机的飞轮减振器FW连接，在输入轴1与中心轴2之间设置第一离合器C1；在所述中心轴2与传动装置箱体0之间设置第一制动器B1；在所述第三减速小齿轮11与第一电机轴14之间设置第二离合器C2。第一电机EM1的定子17和第二电机EM2的定子19都固定在传动装置箱体上。

所述第一套轴8为空心轴设计，装配后中心轴2穿过第一套轴8。

该传动装置采用一个行星排机构作为动力耦合机构，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如表1所示。

表1动力系统各工作模式

工作模式	B1	C1	C2	C3
					EV-1	●	〇	〇	〇
EV-2	〇	〇	●	〇
					EV-3	〇	〇	〇	●
HEV-1	〇	●	〇	〇
					HEV-2	〇	●	●	〇
HEV-3	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EM1或第二电机EM2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，满足纯电动动力性需求。

当车速增加时，为了防止第一电机EM1转速过高，控制第一制动器B1打开，闭合第二离合器C2，即实现第二挡固定速比模式EV-2。此时行星排机构的固定速比取决于第一减速齿轮副和第三减速齿轮副的速比设置。

当第三离合器C3闭合时，行星排机构各元件没有相对啮合运动，行星排机构整体转动，可以作为直接挡驱动模式EV-3。

当设置第一减速齿轮副传动比与第三减速齿轮副传动比相等时，第二离合器C2闭合时太阳轮转速和外齿圈将同转速运行，行星排机构各元件之间没有相对转速，实现与EV-3相同的工作模式。在产品开发时可以对EV-2和EV-3工作模式综合考虑进行取舍。

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打开，第一离合器C1闭合，发动机的动力将传递至行星排机构，实现动力分流工作模式。在该模式下，通过控制第一电机EM1的工作转速，调节发动机的工作点，实现发动机转速与车速解耦，使得发动机能够稳定在经济区间。此时第一电机EM1从发动机获得部分功率处于发电状态，将电能存入电池或供给第二电机EM2使用，形成完整的电功率传递路径。发动机的其余功率将通过行星排机构的机械路径传递至输出轴。发动机的输出功率经过电路径和机械路径传递至输出轴，虽然电路径的传递效率较低，但是该动力分流的工作模式优化了发动机的工作区间，使得动力系统整体获得受益，具有良好的燃油经济性。

在混合动力模式高车速行驶时，发动机自身可以工作在高效区间，此时再闭合第二离合器C2或第三离合器C3，实现两种固定传动比驱动模式，优化发动机工作状态。第二离合器C2闭合时定义为第二混合动力模式HEV-2，第三离合器C3闭合时定义为第三混合动力模式HEV-3。

实施例2

传动装置方案如图2所示，在实施例1方案的基础上去掉与发动机连接的输入轴1、第一离合器C1、第三离合器C3、和中心轴2，可以简化成一款双电机的两挡纯电动变速器，实现产品的平台化和系列化。

Claims (6)

1.一种用于汽车动力系统的传动装置，包括第一电机、第二电机、行星排机构和减速齿轮传动机构，其特征在于:

所述行星排机构包括太阳轮、行星轮对、行星架及外齿圈，所述行星轮对包括若干对互相啮合的行星轮一和行星轮二，所述行星轮对位于太阳轮与外齿圈之间，所述行星轮二与太阳轮啮合，所述行星轮一与外齿圈啮合，所述太阳轮固定装在第一套轴上，所述第一套轴上固定装有第一减速大齿轮，所述第一减速大齿轮与第一电机轴上的第一减速小齿轮啮合，所述第一减速小齿轮与所述第一电机轴刚性连接，第一电机轴同时与第一电机的转子连接；所述外齿圈固定安装在中心轴上，所述第一套轴为空心轴，所述中心轴穿过所述第一套轴，所述行星架作为传动装置的输出轴与整车主减速齿轮连接；所述输出轴上固定安装第二减速大齿轮，所述第二减速大齿轮与第二电机轴上的第二减速小齿轮啮合，所述第二减速小齿轮与所述第二电机轴刚性连接，所述第二电机轴同时与所述第二电机的转子连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于汽车动力系统的传动装置，其特征在于：所述传动装置的输入轴与发动机的飞轮减振器连接，所述输入轴与中心轴之间设置第一离合器。

3.根据权利要求1所述的一种用于汽车动力系统的传动装置，其特征在于：所述中心轴与所述传动装置的箱体之间设置第一制动器，所述第一制动器采用多片摩擦元件锁止机构或具有双向锁止功能的单向离合器机构。

4.根据权利要求1所述的一种用于汽车动力系统的传动装置，其特征在于：所述第一电机轴上设置第三减速小齿轮，所述第三减速小齿轮装在第一电机轴上并且可以相对自由转动，所述第三减速小齿轮同时与第二减速大齿轮啮合，所述第三减速小齿轮与所述第一电机轴之间设置第二离合器。

5.根据权利要求1所述的一种用于汽车动力系统的传动装置，其特征在于：所述第一套轴与所述中心轴之间设置第三离合器。

6.根据权利要求1所述的一种用于汽车动力系统的传动装置，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排机构元件连接，所述减速齿轮副还能够用具有固定传动比的行星齿轮机构或链传动代替，实现电机扭矩调节。