CN214138220U - 一种混联混合动力构型 - Google Patents

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李磊
黄硕
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Abstract

本实用新型提供了一种混联混合动力构型，通过发动机和两个电机共同布置，使用三对齿轮和两个接合套，可以实现4个档位的切换，速比范围宽，动力性和加速性强。其包括发动机、IM电机、TM电机、同轴双输入变速箱，所述同轴双输入变速箱包括壳体、第一输入轴、第二空心输入轴、输出轴、至少一根中间轴，第一输入轴同轴布置于所述第二空心输入轴的中心腔内，所述IM电机的对应于第一输入轴的位置设置有避让中心腔，所述IM电机的空心传动端连接所述第二空心输入轴的输入端，所述第一输入轴贯穿避让中心腔后连接离合装置的一端，所述发动机的输出端连接离合装置的另一端，离合装置闭合状态所述发动机连接所述第一输入轴。

Description

一种混联混合动力构型
技术领域
本实用新型涉及混合动力系统的技术领域，具体为一种混联混合动力构型。
背景技术
现有的混联混合动力系统多为发动机和发电机单一速比连接或通过行星齿轮式结构结合在一起，无法按需调节发动机和电机的工作区间，受结构限制使得两者高效区不能重叠，降低了系统效率。而且若想实现发电机和驱动电机的多速比调节则需要增加齿轮数量，这样就增加了重量和成本，否则发电机和驱动电机的速比较窄，动力性偏弱。
发明内容
针对上述问题，本实用新型提供了一种混联混合动力构型，通过发动机和两个电机共同布置，使用三对齿轮和两个接合套，可以实现4个档位的切换，速比范围宽，动力性和加速性强。
一种混联混合动力构型，其特征在于：其包括发动机、IM电机、TM电机、同轴双输入变速箱，所述同轴双输入变速箱包括壳体、第一输入轴、第二空心输入轴、输出轴、至少一根中间轴，第一输入轴同轴布置于所述第二空心输入轴的中心腔内，所述IM电机的对应于第一输入轴的位置设置有避让中心腔，所述IM电机的空心传动端连接所述第二空心输入轴的输入端，所述第一输入轴贯穿避让中心腔后连接离合装置的一端，所述发动机的输出端连接离合装置的另一端，离合装置闭合状态所述发动机连接所述第一输入轴，所述输出轴布置于所述第一输入轴的后方、同轴布置、且留有间隔，所述第一输入轴的后端后凸于所述第二空心输入轴并安装有第一结合套，所述第二空心输出轴的后端固套有第一齿轮a，所述第一齿轮a的朝向第一结合套的位置设置有对应的啮合连接装置、所述输出轴的前端设置有啮合连接装置，所述第一结合套沿着第一输入轴朝向两侧的啮合连接装置运动择一啮合连接或均不连接；所述第二空心输入轴的位于壳体的内部区域通过轴承套设有第三齿轮c、第五齿轮e，每根所述中间轴平行于和所述输出轴布置，且对应于第一齿轮a的轴向位置固套有第二齿轮b、对应于第三齿轮c的轴向位置固套有第四齿轮d、对应于第五齿轮e的轴向位置固套有第六齿轮f，所述第三齿轮c、第五齿轮e之间的输出轴套设有第二结合套，所述第三齿轮c、第五齿轮e对应于第二结合套的对应侧分别设置有啮合连接装置，所述第二结合套沿着输出轴朝向两侧的啮合连接装置运动择一啮合连接或均不连接；所述输出轴的输出端连接所述TM电机的输入段，所述TM电机的总输出轴动力输出，所述IM电机、TM电机均带有发电功能。
其进一步特征在于：
所述中间轴的数量为一根或两根；
当第一结合套处于中间位置时，第一输入轴的动力无法传递到输出轴、第二空心输入轴的动力通过第一齿轮a、第二齿轮b传递到中间轴、再通过后部的两组传动齿轮传递至输出轴、然后耦合TM电机的输出扭矩后耦合输出。
混联混合动力的控制方法，其特征在于：运行过程中，低速时电机驱动，TM电机作为主要驱动源，发动机停机或者通过IM电机发电，空挡串联发电时，第二接合套置于中间位置，发动机和IM电机的充电扭矩和转速通过第一接合套的位置调节速比，起步需求功率大时采用双电机起步，达到发动机切入车速后，通过离合装置结合使发动机切入，之后以发动机为主要动力源驱动车辆，IM电机调节发动机的负荷率并维持SOC平衡，TM电机可作为换挡时的扭矩补偿，减速时，TM电机进行制动能量回收，发动机、IM电机、TM电机三个动力源均可独立作为动力源也可组合作为动力源提供动力。
其进一步特征在于：
设定的挡位情况如下：变速箱的6个齿轮编号分别为a/b/c/d/e/f，齿数分别为Za/Zb/Zc/Zd/Ze/Zf，其中齿轮a和齿轮b常啮合，如图所示。从左到右三对齿轮的传动比分别为ia＝Zb/Za,ib1＝Zc/Zd或者ib2＝Zd/Zc,ic＝Ze/Zf，其中左拨第二结合套则齿轮c和d的速比为ib1＝Zc/Zd，右拨第二结合套则齿轮c和d的速比为ib2＝Zd/Zc。
空挡：第二接合套处于中间位置，第一接合套的位置按需控制；不需要发动机串联发电，第一接合套置于中间位置，需要发动机串联发电，则第一接合套按照速比需求左拨或者右拨；
1档、左拨第一接合套，右拨第二接合套，传动比ia*ic；不需要发动机切入，第一接合套置于中间位置，需要发动机切入需控制离合装置结合；
2档、左拨第一接合套，左拨第二接合套，传动比ia*ib1。不需要发动机切入，第一接合套置于中间位置，需要发动机切入需控制离合装置结合；
3档、右拨第一接合套，右拨第二接合套，发动机传动比ib2*ic，IM电机传动比ia*ic。需要发动机切入时需控制离合装置结合；
4档、右拨第一接合套，左拨第二接合套，此时发动机处在直接档，电机传动比ia*ib1。需要发动机切入时需控制离合装置结合。
其具体控制方法如下：
1档起步时、TM电机主驱，此时离合装置分离，IM电机补充起步扭矩进行双电机起步；
正常情况不会使用发动机起步，发动机起步主要用在跛行模式；需要串联发电则控制第二接合套输出档位在空挡、发动机和IM电机的充电扭矩和转速通过第一接合套的位置调节速比。
升档时：1档升2档，第二接合套回到中间位置，IM电机进行调速，TM电机扭矩补偿，调速结束后第二接合套左移，2档进行驱动；
2档升3档，第一接合套、第二接合套均回到中间位置，TM电机扭矩补偿，IM电机先对第二空心轴调速，调速结束后右拨第一接合套，再对输出轴调速，调速结束后第二接合套右移，3档进行驱动；
3档升4档，第二接合套回到中间位置，IM电机进行调速，TM电机扭矩补偿，调速结束后第二接合套左移；
在任何一个档位，达到发动机切入车速后，通过离合结合使发动机切入。
降档时：4档降3档，第二接合套回到中间位置，IM电机进行调速，TM电机扭矩补偿，调速结束后第二接合套右移；
4档降2档，第一接合套、第二接合套均回到中间位置，TM电机扭矩补偿，IM电机先对一轴调速，调速结束后左拨第一接合套，再对输出轴调速，调速结束后第二接合套左移；
4档降1档，第二接合套回到中间位置，TM电机扭矩补偿，IM电机调速，调速结束后接合套右移；
3档降2档，第一接合套、第二接合套均回到中间位置，TM电机扭矩补偿，IM电机先对一轴调速，调速结束后左拨第一接合套，再对输出轴调速，调速结束后第二接合套左移；
3档降1档，第一接合套、第二接合套均回到中间位置，TM电机扭矩补偿，IM电机先对一轴调速，调速结束后左拨第一接合套，再对输出轴调速，调速结束后第二接合套右移；
2档降1档，第二接合套回到中间位置，TM电机扭矩补偿，IM电机调速，调速结束后接合套右移；
降档过程中达到离合分离转速则控制离合装置分离。
采用上述结构后，其采用空心轴+齿轮传动方式，从而可以实现两种速比的耦合发电模式，以及多种耦合驱动模式；通过共用齿轮的方式，使用三对齿轮和两个接合套，可以实现4个档位的切换，速比范围宽，动力性和加速性强；同时由于发动机和IM电机存在速比，可调节发动机和电机的工作区间，使两者高效区重叠，提升系统效率；其减小了电机的体积和长度，使用小电机，缩减成本；具备混动失效后，采用发动机跛行的能力。
附图说明
图1为本实用新型的具体实施例一的结构示意简图；
图2为本实用新型的具体实施例二的结构示意简图；
图中序号所对应的名称如下：
发动机1、IM电机2、TM电机3、同轴双输入变速箱4、壳体5、第一输入轴6、第二空心输入轴7、输出轴8、中间轴9、离合装置10、第一结合套11、第一齿轮a12、第三齿轮c13、第五齿轮e14、第二齿轮b15、第四齿轮d16、第六齿轮f17、第二结合套18、总输出轴19。
具体实施方式
一种混联混合动力构型，见图1和图2：其包括发动机1、IM电机2、TM电机3、同轴双输入变速箱4，同轴双输入变速箱4包括壳体5、第一输入轴6、第二空心输入轴7、输出轴8、至少一根中间轴9，第一输入轴6同轴布置于第二空心输入轴7的中心腔内，IM电机2的对应于第一输入轴6的位置设置有避让中心腔，IM电机2的空心传动端连接第二空心输入轴7的输入端，第一输入轴6贯穿避让中心腔后连接离合装置10的一端，发动机1的输出端连接离合装置10的另一端，离合装置10闭合状态发动机连接第一输入轴6，输出轴8布置于第一输入轴6的后方、同轴布置、且留有间隔，第一输入轴6的后端后凸于第二空心输入轴7并安装有第一结合套11，第二空心输出轴7的后端固套有第一齿轮a12，第一齿轮a12的朝向第一结合套11的位置设置有对应的啮合连接装置、输出轴8的前端设置有啮合连接装置，第一结合套11沿着第一输入轴6朝向两侧的啮合连接装置运动择一啮合连接或均不连接；第二空心输入轴7的位于壳体的内部区域通过轴承套设有第三齿轮c13、第五齿轮e14，每根中间轴9平行于和输出轴8布置，且对应于第一齿轮a12的轴向位置固套有第二齿轮b15、对应于第三齿轮c13的轴向位置固套有第四齿轮d16、对应于第五齿轮e14的轴向位置固套有第六齿轮f17，第三齿轮c13、第五齿轮e14之间的输出轴套设有第二结合套18，第三齿轮c13、第五齿轮e14对应于第二结合套18的对应侧分别设置有啮合连接装置，第二结合套18沿着输出轴8朝向两侧的啮合连接装置运动择一啮合连接或均不连接；输出轴8的输出端连接TM电机3的输入段，TM电机3的总输出轴19动力输出，IM电机2、TM电机3均带有发电功能。
具体实施例一、见图1：中间轴9的数量为一根。
具体实施例二、见图2：中间轴9的数量为两根。
当第一结合套11处于中间位置时，第一输入轴6的动力无法传递到输出轴8、第二空心输入轴7的动力通过第一齿轮a12、第二齿轮b15传递到中间轴9、再通过后部的两组传动齿轮传递至输出轴8、然后耦合TM电机3的输出扭矩后耦合输出。
混联混合动力的控制方法：运行过程中，低速时电机驱动，TM电机作为主要驱动源，发动机停机或者通过IM电机发电，空挡串联发电时，第二接合套置于中间位置，发动机和IM电机的充电扭矩和转速通过第一接合套的位置调节速比；起步需求功率大时采用双电机起步，达到发动机切入车速后，通过离合装置结合使发动机切入，之后以发动机为主要动力源驱动车辆，IM电机调节发动机的负荷率并维持SOC平衡，TM电机作为换挡时的扭矩补偿；减速时，TM电机进行制动能量回收，发动机、IM电机、TM电机三个动力源均可独立作为动力源也可组合作为动力源提供动力。
具体实施时：
变速箱的6个齿轮编号分别为a/b/c/d/e/f，齿数分别为Za/Zb/Zc/Zd/Ze/Zf，其中齿轮a和齿轮b常啮合，如图所示。从左到右三对齿轮的传动比分别为ia＝Zb/Za,ib1＝Zc/Zd或者ib2＝Zd/Zc,ic＝Ze/Zf，其中左拨第二结合套则齿轮c和d的速比为ib1＝Zc/Zd，右拨第二结合套则齿轮c和d的速比为ib2＝Zd/Zc。
原理如下：
空挡，第二接合套处于中间位置，第一接合套的位置按需控制；不需要发动机串联发电，第一接合套置于中间位置，需要发动机串联发电，则第一接合套按照速比需求左拨或者右拨；
1档：左拨第一接合套，右拨第二接合套，传动比ia*ic；不需要发动机切入，第一接合套置于中间位置，需要发动机切入需控制离合装置结合；
2档，左拨第一接合套，左拨第二接合套，传动比ia*ib1。不需要发动机切入，第一接合套置于中间位置，需要发动机切入需控制离合装置结合；
3档，右拨第一接合套，右拨第二接合套，发动机传动比ib2*ic，IM电机传动比ia*ic。需要发动机切入时需控制离合装置结合；
4档，右拨第一接合套，左拨第二接合套，此时发动机处在直接档，电机传动比ia*ib1。需要发动机切入时需控制离合装置结合。
其具体控制方法如下：
1档起步时、TM电机主驱，此时离合装置分离，IM电机补充起步扭矩进行双电机起步；
正常情况不会使用发动机起步，发动机起步主要用在跛行模式；需要串联发电则控制第二接合套输出档位在空挡、发动机和IM电机的充电扭矩和转速通过第一接合套的位置调节速比。
升档时：1档升2档，第二接合套回到中间位置，IM电机进行调速，TM电机扭矩补偿，调速结束后第二接合套左移，2档进行驱动；
2档升3档，第一接合套、第二接合套均回到中间位置，TM电机扭矩补偿，IM电机先对第二空心轴调速，调速结束后右拨第一接合套，再对输出轴调速，调速结束后第二接合套右移，3档进行驱动；
3档升4档，第二接合套回到中间位置，IM电机进行调速，TM电机扭矩补偿，调速结束后第二接合套左移；
在任何一个档位，达到发动机切入车速后，通过离合结合使发动机切入。
降档时：4档降3档，第二接合套回到中间位置，IM电机进行调速，TM电机扭矩补偿，调速结束后第二接合套右移；
4档降2档，第一接合套、第二接合套均回到中间位置，TM电机扭矩补偿，IM电机先对一轴调速，调速结束后左拨第一接合套，再对输出轴调速，调速结束后第二接合套左移；
4档降1档，第二接合套回到中间位置，TM电机扭矩补偿，IM电机调速，调速结束后接合套右移；
3档降2档，第一接合套、第二接合套均回到中间位置，TM电机扭矩补偿，IM电机先对一轴调速，调速结束后左拨第一接合套，再对输出轴调速，调速结束后第二接合套左移；
3档降1档，第一接合套、第二接合套均回到中间位置，TM电机扭矩补偿，IM电机先对一轴调速，调速结束后左拨第一接合套，再对输出轴调速，调速结束后第二接合套右移；
2档降1档，第二接合套回到中间位置，TM电机扭矩补偿，IM电机调速，调速结束后接合套右移；
降档过程中达到离合分离转速则控制离合装置分离。
采用上述结构后，其采用空心轴+齿轮传动方式，从而可以实现两种速比的耦合发电模式，以及多种耦合驱动模式；通过共用齿轮的方式，使用三对齿轮和两个接合套，可以实现4个档位的切换，速比范围宽，动力性和加速性强；同时由于发动机和IM电机存在速比，可调节发动机和电机的工作区间，使两者高效区重叠，提升系统效率；其减小了电机的体积和长度，使用小电机，缩减成本；具备混动失效后，采用发动机跛行的能力。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.一种混联混合动力构型，其特征在于：其包括发动机、IM电机、TM电机、同轴双输入变速箱，所述同轴双输入变速箱包括壳体、第一输入轴、第二空心输入轴、输出轴、至少一根中间轴，第一输入轴同轴布置于所述第二空心输入轴的中心腔内，所述IM电机的对应于第一输入轴的位置设置有避让中心腔，所述IM电机的空心传动端连接所述第二空心输入轴的输入端，所述第一输入轴贯穿避让中心腔后连接离合装置的一端，所述发动机的输出端连接离合装置的另一端，离合装置闭合状态所述发动机连接所述第一输入轴，所述输出轴布置于所述第一输入轴的后方、同轴布置、且留有间隔，所述第一输入轴的后端后凸于所述第二空心输入轴并安装有第一结合套，所述第二空心输出轴的后端固套有第一齿轮a，所述第一齿轮a的朝向第一结合套的位置设置有对应的啮合连接装置、所述输出轴的前端设置有啮合连接装置，所述第一结合套沿着第一输入轴朝向两侧的啮合连接装置运动择一啮合连接或均不连接；所述第二空心输入轴的位于壳体的内部区域通过轴承套设有第三齿轮c、第五齿轮e，每根所述中间轴平行于和所述输出轴布置，且对应于第一齿轮a的轴向位置固套有第二齿轮b、对应于第三齿轮c的轴向位置固套有第四齿轮d、对应于第五齿轮e的轴向位置固套有第六齿轮f，所述第三齿轮c、第五齿轮e之间的输出轴套设有第二结合套，所述第三齿轮c、第五齿轮e对应于第二结合套的对应侧分别设置有啮合连接装置，所述第二结合套沿着输出轴朝向两侧的啮合连接装置运动择一啮合连接或均不连接；所述输出轴的输出端连接所述TM电机的输入段，所述TM电机的总输出轴动力输出，所述IM电机、TM电机均带有发电功能。
2.如权利要求1所述的一种混联混合动力构型，其特征在于：所述中间轴的数量为一根或两根。
3.如权利要求1所述的一种混联混合动力构型，其特征在于：当第一结合套处于中间位置时，第一输入轴的动力无法传递到输出轴、第二空心输入轴的动力通过第一齿轮a、第二齿轮b传递到中间轴、再通过后部的两组传动齿轮传递至输出轴、然后耦合TM电机的输出扭矩后耦合输出。
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CN112549947A (zh) * 2020-12-25 2021-03-26 苏州绿控传动科技股份有限公司 一种混联混合动力构型及其控制方法

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CN112549947A (zh) * 2020-12-25 2021-03-26 苏州绿控传动科技股份有限公司 一种混联混合动力构型及其控制方法

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