CN215474440U - 混合动力汽车动力耦合装置及传动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种混合动力汽车动力耦合装置及传动系统，所述混合动力汽车动力耦合装置包括发动机、第一旋转电机、第二旋转电机、制动器和第一行星轮系，所述发动机的输出轴与所述第一旋转电机的转子轴传动连接，所述发动机的输出轴与所述第一齿圈通过第一离合器连接，所述发动机的输出轴与所述第二旋转电机的转子轴通过第二离合器连接，所述第二旋转电机的转子轴与所述第一太阳轮传动连接，所述制动器能够对所述第一齿圈进行制动，所述第一行星架能够输出动力；所述混合动力汽车传动系统使用了如上所述的混合动力汽车动力耦合装置。本实用新型提供的混合动力汽车动力耦合装置及传动系统，能够具有结构简单、稳定可靠和控制难度低的优点。

Description

混合动力汽车动力耦合装置及传动系统

技术领域

本实用新型涉及汽车传动系统技术领域，具体涉及一种混合动力汽车动力耦合装置及传动系统。

背景技术

混合动力传动系统是一种集电机和变速机构于一体的自动变速部件，通过对发动机与旋转电机的协同控制，优化整车动力系统的传动效率和能耗，达到节能减排的目的。参见图2，目前市场上销量最多的为丰田THS混合动力传动系统，发动机100与第三行星架122传动连接，第一旋转电机200与第三太阳轮121 传动连接，第二旋转电机300通过第四行星轮系13与第三齿圈123传动连接，动力输入第三行星轮系12并从第三齿圈123输出动力。该系统在低速城区低负荷工况下，第一旋转电机200通过第三行星轮系12调节发动机工作点，使发动机工作在最佳油耗点；在高速大负荷工况下，发动机100会工作在高功率低效率区，第一旋转电机200为保持第三行星轮系12的平衡，始终处于发电状态，加剧了发动机1的负荷，使车辆在高速大负荷条件下的经济性差，同时THS系统存在较高的技术壁垒。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的目的是克服现有技术中的缺陷，提供混合动力汽车动力耦合装置及传动系统，能够具有结构简单、空间紧凑、稳定可靠和控制难度低的优点，在动力性和燃油经济性方面，较传统AT/DCT等自动挡传动系统有明显提升。

本实用新型的混合动力汽车动力耦合装置，包括发动机、第一旋转电机、第二旋转电机、制动器和第一行星轮系，所述第一行星轮系由第一太阳轮、第一齿圈、第一行星架和多个第一行星轮组成，所述发动机的输出轴与所述第一旋转电机的转子轴传动连接，所述发动机的输出轴与所述第一齿圈通过第一离合器连接，所述发动机的输出轴与所述第二旋转电机的转子轴通过第二离合器连接，所述第二旋转电机的转子轴与所述第一太阳轮传动连接，所述制动器能够对所述第一齿圈进行制动，所述第一行星架能够输出动力。

进一步，所述混合动力汽车动力耦合装置包括四个前进挡输出模式，四个所述前进挡输出模式分别是1挡纯电挡、2挡混动固定速比挡、3挡混动无极变速挡和4挡发动机直驱挡；

在1挡纯电挡下，所述制动器对所述第一齿圈进行制动，所述第一离合器和所述第二离合器均分离，所述第二旋转电机的转子轴驱动所述第一太阳轮转动，然后所述第一太阳轮驱动所述第一行星架转动；

在2挡混动固定速比挡下，所述制动器对所述第一齿圈进行制动，所述第一离合器分离，所述第二离合器接合，所述发动机的输出轴与所述第二旋转电机的转子轴传动连接，所述第二旋转电机的转子轴驱动所述第一太阳轮转动，所述第一太阳轮驱动所述第一行星架转动；

在3挡混动无极变速挡下，所述制动器处于解除状态，所述第二离合器分离，所述第一离合器接合，所述发动机的输出轴与所述第一齿圈传动连接；所述发动机输出动力至所述第一齿圈，所述第二旋转电机输出动力至所述第一太阳轮，所述第一齿圈和所述第一太阳轮驱动所述第一行星架转动；

在4挡发动机直驱挡下，所述制动器处于解除状态，所述第一离合器和所述第二离合器均接合，所述发动机的输出轴与所述第一齿圈传动连接，所述发动机的输出轴与所述第二旋转电机的转子轴传动连接，所述发动机输出动力至所述第一齿圈和所述第二旋转电机的转子轴，所述第二旋转电机的转子轴驱动所述第一太阳轮转动，所述第一齿圈和所述第一太阳轮驱动所述第一行星架转动。

进一步，在所述2挡混动固定速比挡下和在所述4挡发动机直驱挡下，所述第二旋转电机可以处于驱动模式或者发电模式；当所述第二旋转电机处于驱动模式，所述发动机和所述第二旋转电机共同输出动力驱动所述第一太阳轮转动；当述所述第二旋转电机处于发电模式，所述第二旋转电机不输出动力，所述发动机输出动力驱动所述第二旋转电机的转子轴转动，从而驱动所述第一太阳轮转动，同时使所述第二旋转电机发电。

进一步，所述混合动力汽车动力耦合装置还包括一个倒挡，在所述倒挡下的所述制动器、所述第一离合器和所述第二离合器的工作状态与在所述1挡纯电挡下相同，在所述倒挡下与在所述1挡纯电挡下的所述第二旋转电机的转子轴转动方向相反。

本实用新型还提供了一种混合动力汽车传动系统，包括变速箱主减齿轮、第二行星轮系、差速器、驱动轴、汽车驱动轮和混合动力汽车动力耦合装置，所述第一行星架、所述变速箱主减齿轮、所述第二行星轮系、所述差速器、所述驱动轴和所述汽车驱动轮依次传动连接。

进一步，所述第二行星轮系由第二太阳轮、第二齿圈、第二行星架和多个第二行星轮组成；所述第二行星架和所述变速箱主减齿轮传动连接，所述第二太阳轮与所述差速器传动连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型公开的一种混合动力汽车动力耦合装置及传动系统，具有结构简单、空间紧凑、稳定可靠和控制难度低的优点，在动力性和燃油经济性方面，较传统AT/DCT等自动挡传动系统有明显提升；车辆在低中速低负荷工况下，第二电机可以通过调节第一太阳轮使发动机工作在最佳油耗点；车辆在高速大负荷工况下，发动机同时对第一行星架的第一太阳轮和第一齿圈驱动，第二电机在此工况下可以为驱动模式或者发电模式，当第二电机为驱动模式时能够减小发动机的负荷；通过液压系统对制动器、第一离合器和第二离合器的工作状态进行控制，从而实现五个挡位输出模式(四个前进挡和一个倒挡)。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为实施例中所述的混合动力汽车传动系统的结构示意图；

图2为丰田THS混合动力传动系统的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例中的混合动力汽车动力耦合装置，包括发动机1、第一旋转电机2、第二旋转电机3、制动器4和第一行星轮系5，所述第一行星轮系5由第一太阳轮51、第一齿圈52、第一行星架53和多个第一行星轮54 组成，所述发动机1的输出轴与所述第一旋转电机2的转子轴传动连接，所述发动机1的输出轴与所述第一齿圈52通过第一离合器6连接，所述发动机1 的输出轴与所述第二旋转电机3的转子轴通过第二离合器7连接，所述第二旋转电机3的转子轴与所述第一太阳轮51传动连接，所述制动器4能够对所述第一齿圈52进行制动，所述制动器4一端固定于变速器壳体上，另一端与所述第一齿圈52连接，所述第一行星架53能够输出动力。本实用新型具有结构简单、空间紧凑、稳定可靠和控制难度低的优点，在动力性和燃油经济性方面，较传统AT/DCT等自动挡传动系统有明显提升。车辆在低中速低负荷工况下，第二旋转电机3可以通过调节第一太阳轮51使发动机1工作在最佳油耗点；车辆在高速大负荷工况下，发动机1同时对第一行星架53的第一太阳轮51和第一齿圈52驱动，第二电机在此工况下可以为驱动模式或者发电模式，当第二旋转电机 3为驱动模式时能够减小发动机1的负荷。通过液压系统对制动器4、第一离合器6和第二离合器7的工作状态进行控制，从而实现五个挡位输出模式(四个前进挡和一个倒挡)，各个挡位对应的制动器4、第一离合器6、第二离合器7 和发动机1的工作状态如表1所示。

表1：混合动力汽车动力耦合装置的挡位输出模式

本实施例中，如表1所示，所述混合动力汽车动力耦合装置包括四个前进挡输出模式，四个所述前进挡输出模式分别是1挡纯电挡、2挡混动固定速比挡、3挡混动无极变速挡和4挡发动机直驱挡；

在1挡纯电挡下，所述制动器4对所述第一齿圈52进行制动，所述第一离合器6和所述第二离合器7均分离，所述第二旋转电机3的转子轴驱动所述第一太阳轮51转动，然后所述第一太阳轮51驱动所述第一行星架53转动；第二旋转电机3驱动，由第一太阳轮51向第一行星架53输出动力，传动比大，可以用于起步。发动机1可以处于静止状态，也可以驱动第一旋转电机2进行发电。

在2挡混动固定速比挡下，所述制动器4对所述第一齿圈52进行制动，所述第一离合器6分离，所述第二离合器7接合，所述发动机1的输出轴与所述第二旋转电机3的转子轴传动连接，所述第二旋转电机3的转子轴驱动所述第一太阳轮 51转动，所述第一太阳轮51驱动所述第一行星架53转动；此挡位传动比与1挡纯电挡的传动比相同，由发动机1向第一太阳轮51输出动力，第二旋转电机3可以处于驱动模式或者发电模式，此挡位的动力性好，主要用于低中速工况。

在3挡混动无极变速挡下，所述制动器4处于解除状态，所述第二离合器 7分离，所述第一离合器6接合，所述发动机1的输出轴与所述第一齿圈52传动连接；所述发动机1输出动力至所述第一齿圈52，所述第二旋转电机3输出动力至所述第一太阳轮51，所述第一齿圈52和所述第一太阳轮51驱动所述第一行星架53转动；该挡位下，第一齿圈52和第一太阳轮51的动力合成后从第一行星架53输出，使第一行星架53输出的运行速度范围宽，从而实现无级调速，为汽车在稳定行驶工况下主要使用的挡位。同时在此挡位下，由于发动机 1输出动力至第一齿圈52，第二旋转电机3输出动力至第一太阳轮51，所以第一行星架53的输出转速由发动机1和第二旋转电机3共同决定，所以能够使发动机1运行在经济工作点，而通过第二旋转电机3改变第一行星架53的输出转速。

在4挡发动机直驱挡下，所述制动器4处于解除状态，所述第一离合器6 和所述第二离合器7均接合，所述发动机1的输出轴与所述第一齿圈52传动连接，所述发动机1的输出轴与所述第二旋转电机3的转子轴传动连接，所述发动机1输出动力至所述第一齿圈52和所述第二旋转电机3的转子轴，所述第二旋转电机3的转子轴驱动所述第一太阳轮51转动，所述第一齿圈52和所述第一太阳轮51驱动所述第一行星架53转动。此挡位下，第二旋转电机3可以提供动力和发动机1共同驱动太阳轮，也可以处于发电模式。发动机1的输出轴提供动力至第一齿圈52和第一太阳轮51，在第一行星轮系5中，主动件为转速相同的第一齿圈52和第一太阳轮51，从动件为第一行星架53，所以传动比为1，第一齿圈52和第一太阳轮51与第一行星架53的转速相同，此挡位主要用于超高速行驶工况。

本实施例中，如表1所示，所述混合动力汽车动力耦合装置还包括一个倒挡，在所述倒挡下的所述制动器4、所述第一离合器6和所述第二离合器7的工作状态与在所述1挡纯电挡下相同，在所述倒挡下与在所述1挡纯电挡下的所述第二旋转电机3的转子轴转动方向相反。第二旋转电机3驱动，由第一太阳轮51向第一行星架53输出动力，传动比大，可以用于倒挡工况。发动机1 可以处于静止状态，也可以驱动第一旋转电机2进行发电。

本实施例中，在所述2挡混动固定速比挡下和在所述4挡发动机直驱挡下，所述第二旋转电机3处于驱动模式或者发电模式；当所述第二旋转电机3处于驱动模式，所述发动机1和所述第二旋转电机3共同输出动力驱动所述第一太阳轮51转动；当述所述第二旋转电机3可以处于发电模式，所述第二旋转电机 3不输出动力，所述发动机1输出动力驱动所述第二旋转电机3的转子轴转动，从而驱动所述第一太阳轮51转动，同时使所述第二旋转电机3发电。

在2挡混动固定速比挡、3挡混动无极变速挡和4挡发动机直驱挡时，第一旋转电机2均可以用于发电或者助力；在1挡纯电挡和倒挡时，也可以让发动机1处于工作状态使第一旋转电机2发电。

如图1所示，本实用新型还提供了一种混合动力汽车传动系统，包括变速箱主减齿轮8、第二行星轮系9、差速器10、驱动轴11、汽车驱动轮和上述的混合动力汽车动力耦合装置，所述第一行星架53、所述变速箱主减齿轮8、所述第二行星轮系9、所述差速器10、所述驱动轴11和所述汽车驱动轮依次传动连接，在本实施例中，所述第二行星轮系9由第二太阳轮91、第二齿圈92、第二行星架93和多个第二行星轮94组成；所述第二齿圈92固定在变速器壳体上，所述第二行星架93和所述变速箱主减齿轮8传动连接，所述第二太阳轮91与所述差速器10传动连接。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种混合动力汽车动力耦合装置，其特征在于：包括发动机(1)、第一旋转电机(2)、第二旋转电机(3)、制动器(4)和第一行星轮系(5)，所述第一行星轮系(5)由第一太阳轮(51)、第一齿圈(52)、第一行星架(53)和多个第一行星轮(54)组成，所述发动机(1)的输出轴与所述第一旋转电机(2)的转子轴传动连接，所述发动机(1)的输出轴与所述第一齿圈(52)通过第一离合器(6)连接，所述发动机(1)的输出轴与所述第二旋转电机(3)的转子轴通过第二离合器(7)连接，所述第二旋转电机(3)的转子轴与所述第一太阳轮(51)传动连接，所述制动器(4)能够对所述第一齿圈(52)进行制动，所述第一行星架(53)能够输出动力。

2.一种混合动力汽车传动系统，其特征在于：包括变速箱主减齿轮(8)、第二行星轮系(9)、差速器(10)、驱动轴(11)、汽车驱动轮和如权利要求1所述的混合动力汽车动力耦合装置，所述第一行星架(53)、所述变速箱主减齿轮(8)、所述第二行星轮系(9)、所述差速器(10)、所述驱动轴(11)和所述汽车驱动轮依次传动连接。

3.根据权利要求2所述的混合动力汽车传动系统，其特征在于：所述第二行星轮系(9)由第二太阳轮(91)、第二齿圈(92)、第二行星架(93)和多个第二行星轮(94)组成；所述第二行星架(93)和所述变速箱主减齿轮(8)传动连接，所述第二太阳轮(91)与所述差速器(10)传动连接。

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