CN215284358U - 用于机动车辆的混合动力传动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于机动车辆的混合动力传动装置，包括第一电机(EM1)、第二电机(EM2)、发动机输入端(ENG‑IN)、输入轴(IN)、输出轴(OUT)、两个行星齿轮组(PG1、PG2)和七个切换部件(A1、A2、B1、B2、C1、C2、K)，通过有选择地操作部分切换部件能够获得第一电机(EM1)、发动机输入端(ENG‑IN)、输入轴(IN)三者与输出轴(OUT)之间的不同的速比档位。本实用新型的用于机动车辆的混合动力传动装置，在实现结构紧凑的前提下，结合多个切换部件实现较多的档位数及多种运行模式，可实现停车充电、纯电驱动、并联或直驱、串联驱动、纯电倒挡、制动能量回收等工作模式。

Description

用于机动车辆的混合动力传动装置

技术领域

本实用新型属于车辆动力传动技术领域，具体地说，本实用新型涉及一种用于机动车辆的混合动力传动装置。

背景技术

所谓混合动力传动装置，是内部含有一个或两个电机，输入端连接车辆的发动机，通过内部的齿轮副和切换部件实现电机和发动机的不同档位，其中齿轮副可以为外啮合齿轮副或行星轮系。电机和发动机可单独或共同驱动车辆，另外电机具备发电功能，可实现串联及制动能量回收等功能，相对于传统车辆，配有混合动力传动装置的车辆具备更优的动力性和燃油经济性，更好的续航能力。

行星轮系有多种现有技术所公知的组合结构，例如辛普森式和拉维娜式。其中，拉维娜式含有一组单行星轮系和一组双行星轮系机构，两组机构共用行星架(PC)、一个行星轮和齿圈(R)。其机构紧凑简单、可实现多个档位，因此被大量应用在变速器行业，尤其是传统的自动变速器(AT)。

现有的混合动力传动装置为了实现多个档位，常采用多组外啮合齿轮副或复杂的行星轮系组合机构，结构不够紧凑，成本相对较高。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提供一种用于机动车辆的混合动力传动装置，目的是在实现结构紧凑的前提下，实现较多的档位数及多种运行模式。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：用于机动车辆的混合动力传动装置，包括第一电机、第二电机、发动机输入端、输入轴、输出轴、第一切换部件、第二切换部件、第三切换部件、第四切换部件、第五切换部件、第六切换部件、第七切换部件和拉维娜式行星轮系，拉维娜式行星轮系包括行星架、齿圈、第一太阳轮、第一行星轮、第二太阳轮和第二行星轮，第一电机抗相对转动地与行星架连接，输出轴抗相对转动地与齿圈连接，所述输入轴能经由所述第一切换部件抗相对转动地与所述行星架连接，输入轴能经由所述第二切换部件抗相对转动地与所述输出轴连接，输入轴能经由所述第六切换部件抗相对转动地与所述第二太阳轮连接，输入轴能经由第七切换部件抗相对转动地与发动机输入端连接；设置一固定部件，固定部件能经由所述第五切换部件抗相对转动地与所述第二太阳轮连接，使第二太阳轮固定；固定部件能经由所述第三切换部件抗相对转动地与所述第一太阳轮连接，使第一太阳轮固定；所述行星架能经由所述第四切换部件抗相对转动地与第一太阳轮连接。

通过有选择地操作部分切换部件实现的是：

通过操作所述第三切换部件获得所述第一电机的第一档位，通过操作所述第三切换部件和所述第六切换部件获得所述输入轴的第一档位和所述第一电机的第一档位，通过操作所述第三切换部件和所述第一切换部件获得所述输入轴的第二档位和所述第一电机的第一档位，通过操作所述第三切换部件和所述第二切换部件获得所述输入轴的第三档位和所述第一电机的第一档位，通过所述第二切换部件获得所述输入轴的第三档位，通过所述第二切换部件和所述第四切换部件获得所述输入轴的第三档位和所述第一电机的第二档位，通过所述第四切换部件获得所述第一电机的第二档位，通过所述第二切换部件和所述第五切换部件获得所述输入轴的第三档位和所述第一电机的第三档位，通过所述第五切换部件获得所述第一电机的第三档位，通过所述第五切换部件和所述第一切换部件获得所述输入轴的第四档位和所述第一电机的第三档位。

所述第二电机抗相对转动地与所述输入轴连接，通过所述第二电机(EM2)和所述第七切换部件(K)来启动发动机。所述第二电机抗相对转动地与所述发动机输入端连接，通过所述第二电机直接启动发动机。

所述第一切换部件和所述第二切换部件组成切换部件副，所述第三切换部件和所述第四切换部件组成切换部件副，所述第五切换部件和所述第六切换部件组成切换部件副，所述切换部件副及所述第七切换部件设有单独的操作部件，能从各自的空档位置分别向第一切换部件、第二切换部件、第三切换部件、第四切换部件、第五切换部件、第六切换部件和第七切换部件状态切换。

所述第一电机和所述第二电机均可参与驱动，或参与发电。

本实用新型的用于机动车辆的混合动力传动装置，在实现结构紧凑的前提下，结合多个切换部件实现较多的档位数及多种运行模式，可实现停车充电、纯电驱动、并联或直驱、串联驱动、纯电倒挡、制动能量回收等工作模式。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是实施例一用于机动车辆的混合动力传动装置的结构示意图；

图2是实施例二用于机动车辆的混合动力传动装置的结构示意图；

图3是混合动力传动装置的档位逻辑图；

图4是混合动力传动装置的换挡逻辑图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本实用新型的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

实施例一

如图1所示，本实施例提供了一种用于机动车辆的混合动力传动装置，包括第一电机EM1、第二电机EM2、发动机输入端ENG-IN、输入轴IN、输出轴OUT、第一切换部件A1、第二切换部件A2、第三切换部件B1、第四切换部件B2、第五切换部件C1、第六切换部件C2、第七切换部件K和拉维娜式行星轮系。另外，传动装置还涉及现有技术所公知的主减齿轮和差速器等，未进行图示示意。

如图1所示，行星齿轮组(PG1、PG2)组成现有技术所公知的拉维娜式行星轮系，拉维娜式行星轮系包括行星架PC、齿圈R、第一太阳轮S1、第一行星轮P1、第二太阳轮S2和第二行星轮P2，第一行星轮P1和第二行星轮P2为可旋转的设置于行星架PC上，第一太阳轮S1与第一行星轮P1相啮合，第二太阳轮S2与第二行星轮P2相啮合，第一行星轮P1与第二行星轮P2相啮合，第二行星轮P2与齿圈R相啮合。拉维娜式行星轮系具有下述特点：第一太阳轮S1、第二太阳轮S2、行星架PC和齿圈R四个部件中某两个转速确定，剩余两个部件的转速随之确定。在结构方面因为共用件多，其结构紧凑简单。

如图1所示，第一电机EM1抗相对转动地与行星架PC连接，输出轴OUT抗相对转动地与齿圈R连接，输出轴与车辆车轮的速比是固定的，传递动力至车轮，发动机输入端ENG-IN抗相对转动地与车辆的发动机连接，具体来说，发动机输入端ENG-IN与固定在发动机曲轴上的双质量飞轮连接。

如图1所示，输入轴IN一方面能经由第一切换部件A1抗相对转动地与行星架PC连接，第二方面能经由第二切换部件A2抗相对转动地与输出轴OUT连接，第三方面能经由第六切换部件C2抗相对转动地与第二太阳轮S2连接，第四方面能经由第七切换部件K抗相对转动地与发动机输入端ENG-IN连接。

如图1所示，设置有固定部件GG，固定部件GG可以是传动装置的壳体或是与壳体固定连接的部件。固定部件GG一方面能经由第五切换部件C1抗相对转动地与第二太阳轮S2连接，使第二太阳轮S2固定，另一方面能经由第三切换部件B1抗相对转动地与第一太阳轮S1连接，使第一太阳轮S1固定。

如图1所示，行星架PC能经由第四切换部件B2抗相对转动地与第一太阳轮S1连接。

基于上述连接关系，通过操作部分切换部件可实现第一电机EM1的三个速比档位和输入轴IN的四个速比档位，图3示出了传动装置的档位逻辑图，具体说明如下：

1、档位01通过操作第三切换部件B1获得第一电机EM1的第一档位；

2、档位11通过操作第三切换部件B1和第六切换部件C2获得输入轴IN的第一档位和第一电机EM1的第一档位；

3、档位21通过操作第三切换部件B1和第一切换部件A1获得输入轴IN的第二档位和第一电机EM1的第一档位；

4、档位31通过操作第三切换部件B1和第二切换部件A2获得输入轴IN的第三档位和第一电机EM1的第一档位；

5、档位30通过第二切换部件A2获得输入轴IN的第三档位；

6、档位32通过第二切换部件A2和第四切换部件B2获得输入轴IN的第三档位和第一电机EM1的第二档位；

7、档位02通过第四切换部件B2获得第一电机EM1的第二档位；

8、档位33通过第二切换部件A2和第五切换部件C1获得输入轴IN的第三档位和第一电机EM1的第三档位；

9、档位03通过第五切换部件C1获得第一电机EM1的第三档位；

10、档位43通过第五切换部件C1和第一切换部件A1获得输入轴IN的第四档位和第一电机EM1的第三档位。

上述档位与输出轴的速比具备下述关系：第一电机EM1的第一档位速比与输入轴IN的第二档位速比相同，速比>1，是减速档；第一电机EM1的第二档位速比与输入轴IN的第三档位速比相同，速比＝1，是直接档；第一电机EM1的第三档位速比与输入轴IN的第四档位速比相同，速比<1，是超速档。

第一切换部件A1和第二切换部件A2组成切换部件副A，第三切换部件B1和第四切换部件B2组成切换部件副B，第五切换部件C1和第六切换部件C2组成切换部件副C，切换部件副A、B、C及第七切换部件K设有单独的操作部件，能从各自的空档位置分别向第一切换部件A1、第二切换部件A2、第三切换部件B1、第四切换部件B2、第五切换部件C1、第六切换部件C2和第七切换部件K状态切换。切换部件副A、B、C优选为现有技术所公知的同步器或者犬齿离合器，第七切换部件K可以为现有技术所公知的摩擦片式离合器、同步器或者犬齿离合器等。切换的控制方式可以是液压或者电控等。第一切换部件A1用于实现输入轴IN与行星架PC之间的结合和分离，第二切换部件A2用于实现输入轴IN与输出轴OUT之间的结合和分离，第三切换部件B1用于实现第一太阳轮S1与固定部件GG之间的结合和分离，第四切换部件B2用于实现第一太阳轮S1与行星架PC之间的结合和分离，第五切换部件C1用于实现第二太阳轮S2与固定部件GG之间的结合和分离，第六切换部件C2用于实现第二太阳轮S2与输入轴IN之间的结合和分离，第七切换部件K用于实现输入轴IN与发动机输入端ENG-IN之间的结合和分离。

如图1所示，第二电机EM2抗相对转动地与输入轴IN连接，输入轴IN的档位即是第二电机EM2的档位，当操作第七切换部件K时，输入轴IN的档位也是发动机的档位。

第一电机EM1和第二电机EM2均可参与驱动，或参与发电。

基于图1的传动装置的机动车辆可实现停车充电、纯电驱动、并联或直驱、串联驱动、纯电倒挡、制动能量回收等工作模式，简述如下：

1、机动车辆工作于停车充电模式时：操作第七切换部件K，第二电机EM2驱动启动发动机后，发动机驱动，第二电机EM2进入发电模式；

2、机动车辆工作于纯电驱动模式时：参照图3所示的档位逻辑图，发动机不工作，由第一电机EM1和第二电机EM2中的其中一个单独驱动，或者由第一电机EM1和第二电机EM2共同驱动，使机动车辆进行行驶；

3、机动车辆工作于并联或直驱模式时：传动装置处于档位11、档位21、档位31、档位30、档位32、档位33或档位43状态，同时操作第七切换部件K，实现发动机与电机共同或单独驱动机动车辆进行行驶；

4、机动车辆工作于串联驱动模式时：传动装置处于档位01、档位02或档位03，同时操作第七切换部件K，发动机驱动，第二电机EM2进入发电模式，第一电机EM1单独驱动机动车辆进行行驶；

5、机动车辆工作于纯电倒挡模式时：在纯电驱动状态，由第一电机EM1和第二电机EM2中的其中一个单独反向驱动，或者由第一电机EM1和第二电机EM2共同反向驱动，使机动车辆进行行驶；

6、机动车辆工作于制动能量回收模式时：参照图3所示的档位逻辑图，当车辆制动减速时，第一电机EM1和第二电机EM2单独或共同发电，进行能量回收。

实施例二

如图2所示，本实施例提供了一种用于机动车辆的混合动力传动装置，本实施例与实施例一的区别在于第二电机EM2抗相对转动地与发动机输入端ENG-IN连接，当操作第七切换部件K时，输入轴IN的档位是发动机和第二电机EM2的档位。

基于图2的传动装置的机动车辆工作模式简述如下：

1、机动车辆工作于停车充电模式时：第二电机EM2直接驱动启动发动机后，发动机驱动，第二电机EM2进入发电模式；

2、机动车辆工作于纯电驱动模式时：传动装置处于档位01、档位02或档位03，发动机不工作，实现第一电机EM1单独驱动机动车辆进行行驶；

3、机动车辆工作于并联或直驱模式时：传动装置处于档位11、档位21、档位31、档位30、档位32、档位33或档位43状态，同时操作第七切换部件K，实现发动机与电机共同或单独驱动机动车辆进行行驶；

4、机动车辆工作于串联驱动模式时：传动装置处于档位01、档位02或档位03，发动机驱动，第二电机EM2进入发电模式，第一电机EM1单独驱动机动车辆进行行驶；

5、机动车辆工作于纯电倒挡模式时：在纯电驱动状态，第一电机EM1反向驱动，使机动车辆进行行驶；

6、机动车辆工作于制动能量回收模式时：传动装置处于档位01、档位02或档位03，当车辆制动减速时，第一电机EM1发电，进行能量回收。

图4示出了档位的换挡逻辑图，换挡过程中可以保证动力无中断，即第一电机EM1和输入轴IN至少有一端提供动力。

以上结合附图对本实用新型进行了示例性描述。显然，本实用新型具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本实用新型的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.用于机动车辆的混合动力传动装置，包括第一电机(EM1)、第二电机(EM2)、发动机输入端(ENG-IN)、输入轴(IN)、输出轴(OUT)、第一切换部件(A1)、第二切换部件(A2)、第三切换部件(B1)、第四切换部件(B2)、第五切换部件(C1)、第六切换部件(C2)、第七切换部件(K)和拉维娜式行星轮系，拉维娜式行星轮系包括行星架(PC)、齿圈(R)、第一太阳轮(S1)、第一行星轮(P1)、第二太阳轮(S2)和第二行星轮(P2)，第一电机(EM1)抗相对转动地与行星架(PC)连接，输出轴(OUT)抗相对转动地与齿圈(R)连接，其特征在于，所述输入轴(IN)能经由所述第一切换部件(A1)抗相对转动地与所述行星架(PC)连接，输入轴(IN)能经由所述第二切换部件(A2)抗相对转动地与所述输出轴(OUT)连接，输入轴(IN)能经由所述第六切换部件(C2)抗相对转动地与所述第二太阳轮(S2)连接，输入轴(IN)能经由所述第七切换部件(K)抗相对转动地与所述发动机输入端(ENG-IN)连接；设置一固定部件(GG)，固定部件(GG)能经由所述第五切换部件(C1)抗相对转动地与所述第二太阳轮(S2)连接，使第二太阳轮(S2)固定；固定部件(GG)能经由所述第三切换部件(B1)抗相对转动地与所述第一太阳轮(S1)连接，使第一太阳轮(S1)固定；所述行星架(PC)能经由所述第四切换部件(B2)抗相对转动地与所述第一太阳轮(S1)连接。

2.根据权利要求1所述的用于机动车辆的混合动力传动装置，其特征在于，通过有选择地操作部分切换部件实现的是：

通过操作所述第三切换部件(B1)获得所述第一电机(EM1)的第一档位，通过操作所述第三切换部件(B1)和所述第六切换部件(C2)获得所述输入轴(IN)的第一档位和所述第一电机(EM1)的第一档位，通过操作所述第三切换部件(B1)和所述第一切换部件(A1)获得所述输入轴(IN)的第二档位和所述第一电机(EM1)的第一档位，通过操作所述第三切换部件(B1)和所述第二切换部件(A2)获得所述输入轴(IN)的第三档位和所述第一电机(EM1)的第一档位，通过所述第二切换部件(A2)获得所述输入轴(IN)的第三档位，通过所述第二切换部件(A2)和所述第四切换部件(B2)获得所述输入轴(IN)的第三档位和所述第一电机(EM1)的第二档位，通过所述第四切换部件(B2)获得所述第一电机(EM1)的第二档位，通过所述第二切换部件(A2)和所述第五切换部件(C1)获得所述输入轴(IN)的第三档位和所述第一电机(EM1)的第三档位，通过所述第五切换部件(C1)获得所述第一电机(EM1)的第三档位，通过所述第五切换部件(C1)和所述第一切换部件(A1)获得所述输入轴(IN)的第四档位和所述第一电机(EM1)的第三档位。

3.根据权利要求1或2所述的用于机动车辆的混合动力传动装置，其特征在于，所述第二电机(EM2)抗相对转动地与所述输入轴(IN)连接，通过所述第二电机(EM2)和所述第七切换部件(K)来启动发动机。

4.根据权利要求1或2所述的用于机动车辆的混合动力传动装置，其特征在于，所述第一切换部件(A1)和所述第二切换部件(A2)组成切换部件副(A)，所述第三切换部件(B1)和所述第四切换部件(B2)组成切换部件副(B)，所述第五切换部件(C1)和所述第六切换部件(C2)组成切换部件副(C)，所述切换部件副(A、B、C)及所述第七切换部件(K)设有单独的操作部件，能从各自的空档位置分别向第一切换部件(A1)、第二切换部件(A2)、第三切换部件(B1)、第四切换部件(B2)、第五切换部件(C1)、第六切换部件(C2)和第七切换部件(K)状态切换。

5.根据权利要求1或2所述的用于机动车辆的混合动力传动装置，其特征在于，所述第二电机(EM2)抗相对转动地与所述发动机输入端(ENG-IN)连接，通过所述第二电机(EM2)直接启动发动机。

6.根据权利要求1或2所述的用于机动车辆的混合动力传动装置，其特征在于，所述第一电机(EM1)和所述第二电机(EM2)均可参与驱动，或参与发电。

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