CN219769632U - 采用行星齿轮机构的双离合器混合动力驱动系统 - Google Patents

Abstract

一种采用行星齿轮机构的双离合器混合动力驱动系统，包括发动机、发电机、驱动电机，发动机的曲轴通过一双离合器与发电机转子连接，该双离合器的二级从动盘通过一行星齿轮机构与驱动电机转子连接，行星齿轮机构的行星架周向固定在第二空心轴上，第二空心轴周向固定设有一动力输出齿轮；双离合器的二级从动盘通过第一空心轴与行星齿轮机构的齿圈外毂盘连接，第一空心轴、第二空心轴以及发动机的曲轴均位于同一轴心线，一实心轴依次穿过第一空心轴、第二空心轴形成同心轴，双离合器的一级从动盘以及行星齿轮机构的太阳轮均周向固定在该实心轴上，实心轴与驱动系统壳体之间设有第二制动器，驱动系统壳体与行星齿轮机构之间设有第一制动器。

Description

采用行星齿轮机构的双离合器混合动力驱动系统

技术领域

本实用新型涉及机械传动领域，具体涉及一种采用行星齿轮机构的双离合器混合动力驱动系统。

背景技术

通常所说的混合动力汽车，一般是指油电混合动力汽车（Hybrid ElectricVehicle,HEV），即采用传统的内燃机（柴油机或汽油机）和电动机作为动力源的车辆。

目前，用于混合动力汽车的驱动系统与传统燃油车所使用的驱动系统相比，结构复杂，可靠性低，即传统的混合动力汽车驱动系统在动力方面的损失较大，发动机输出的动力，在动力传递过程中被吞噬，损失动力的同时也会相应的增加油耗。

为了提高混合动力汽车驱动系统的结构可靠性和能量转化率，降低其零部件成本以及装配的复杂性，亟待一种结构简单，能量转化率更高的混合动力驱动系统。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术对应的不足，提供一种采用行星齿轮机构的双离合器混合动力驱动系统，利用行星齿轮机构具有多自由度以及承载能力大的优点，联合双离合器，在提升驱动系统换挡速度的同时，加大了驱动系统的承载能力，与传统平行轴式驱动系统相比，本实用新型可大幅度减小驱动系统对内部轴向布置空间的需求，将整个驱动系统所需的空间体积远远控制在传统平行轴式驱动系统所需的空间体积之下。

本实用新型的目的是采用下述方案实现的：一种采用行星齿轮机构的双离合器混合动力驱动系统，包括发动机、发电机、驱动电机，所述发动机的曲轴通过一双离合器与发电机转子连接，该双离合器的二级从动盘通过一行星齿轮机构与驱动电机连接，所述行星齿轮机构的行星架周向固定在第二空心轴上，与驱动电机转子固定连接，所述第二空心轴周向固定设有一动力输出齿轮；

所述双离合器的二级从动盘通过第一空心轴与行星齿轮机构的齿圈外毂盘连接，所述第一空心轴、第二空心轴以及发动机的曲轴均位于同一轴心线，一实心轴依次穿过第一空心轴、第二空心轴形成同心轴，所述双离合器的一级从动盘以及行星齿轮机构的太阳轮均周向固定在该实心轴上，所述实心轴与驱动系统壳体之间设有第二制动器，所述驱动系统壳体与行星齿轮机构之间设有第一制动器。

优选地，所述第一制动器的主动盘与驱动系统壳体固定连接，从动盘固定连接在行星齿轮机构的齿圈外毂盘上。

优选地，所述第二制动器的主动盘与驱动系统壳体固定连接，从动盘周向固定在实心轴上。

优选地，所述发动机的曲轴与固定连接在发电机转子上的双离合器的主动盘连接。

优选地，所述发电机的第一定子总成固定在驱动系统壳体内部。

优选地，所述驱动电机的第二定子总成固定在驱动系统壳体内部。

优选地，所述第一空心轴、第二空心轴均与实心轴滑动配合。

优选地，所述第一空心轴、第二空心轴均通过轴承支撑在驱动系统壳体内部。

优选地，所述行星齿轮机构的行星轮空套在行星架的行星轮轴上，与齿圈啮合。

本实用新型的优点在于，结构简单，能量转化率高，提升驱动系统换挡速度的同时，能够加大驱动系统的承载能力，与传统平行轴式驱动系统相比，本实用新型大幅度减小了驱动系统对内部轴向布置空间的需求，使整个驱动系统所需的空间体积远远小于传统平行轴式驱动系统所需的空间体积。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型发动机第一驱动模式的系统功率流示意图；

图3为本实用新型发动机第二驱动模式的系统功率流示意图；

图4为本实用新型发动机第三驱动模式的系统功率流示意图；

图5为本实用新型纯电驱动模式的系统功率流示意图；

图6为本实用新型串联驱动模式的系统功率流示意图；

图7为本实用新型第一动力耦合模式的系统功率流示意图；

图8为本实用新型第二动力耦合模式的系统功率流示意图；

图9为本实用新型第三动力耦合模式的系统功率流示意图；

图10为本实用新型制动能量回收模式的系统功率流示意图；

图11为本实用新型发动机启动模式的系统功率流示意图；

图12为本实用新型怠速充电模式的系统功率流示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种采用行星齿轮机构的双离合器混合动力驱动系统，包括发动机1、发电机GM、驱动电机TM，所述发动机1的曲轴Z3通过一双离合器与发电机转子4连接，该双离合器的二级从动盘3通过一行星齿轮机构与驱动电机TM连接，所述行星齿轮机构的行星架11周向固定在第二空心轴Z2上，与驱动电机转子10固定连接，所述第二空心轴Z2周向固定设有一动力输出齿轮12；

所述双离合器的二级从动盘3通过第一空心轴Z1与行星齿轮机构的齿圈外毂盘15连接，所述第一空心轴Z1、第二空心轴Z2以及发动机1的曲轴Z3均位于同一轴心线，一实心轴14依次穿过第一空心轴Z1、第二空心轴Z2形成同心轴，所述双离合器的一级从动盘2以及行星齿轮机构的太阳轮16均周向固定在该实心轴14上，所述实心轴14与驱动系统壳体6之间设有第二制动器B2，所述驱动系统壳体6与行星齿轮机构之间设有第一制动器B1。

本实施例中，所述第一制动器B1的主动盘与驱动系统壳体6固定连接，从动盘固定连接在行星齿轮机构的齿圈外毂盘15上。所述第二制动器B2的主动盘与驱动系统壳体6固定连接，从动盘周向固定在实心轴14上。所述发动机1的曲轴Z3与固定连接在发电机转子4上的双离合器的主动盘13连接。所述发电机GM的第一定子总成5固定在驱动系统壳体6内部。所述驱动电机TM的第二定子总成9固定在驱动系统壳体6内部。所述第一空心轴Z1、第二空心轴Z2均与实心轴14滑动配合。所述第一空心轴Z1、第二空心轴Z2均通过轴承支撑在驱动系统壳体6内部。所述行星齿轮机构的行星轮8空套在行星架11的行星轮轴上，与齿圈7啮合。

整个驱动系统在控制模块的控制下，具有以下多种驱动模式：

1.发动机驱动模式：

① 发动机第一驱动模式：

所述双离合器的一级从动盘2与主动盘13断开，二级从动盘3与主动盘13结合，第一制动器B1的主动盘和从动盘断开，第二制动器B2的主动盘17和从动盘18结合，使太阳轮16固定不动。

发动机第一驱动模式的系统功率流如图2所示，发动机1的动力依次通过双离合器、齿圈外毂盘15、齿圈7、行星齿轮8、行星架11传递到动力输出齿轮12。

根据行星齿轮的传递特征，此时发动机1传递到动力输出齿轮12的速比为k/(k+1)，其中k为齿圈7的齿数与太阳轮16的齿数比。整车上的MCU根据动力电池SOC，控制发电机GM对动力电池进行充电。

② 发动机第二驱动模式：

所述双离合器的一级从动盘2与主动盘13结合，二级从动盘3与主动盘13断开，第一制动器B1的主动盘和从动盘结合，第二制动器B2的主动盘17和从动盘18断开，使齿圈7固定不动。

发动机第二驱动模式的系统功率流如图3所示，发动机1的动力依次通过双离合器、实心轴14、太阳轮16，行星齿轮8、行星架11传递到动力输出齿轮12。

根据行星齿轮的传递特征，此时发动机1传递到动力输出齿轮12的速比为k+1，其中k为齿圈7的齿数与太阳轮16的齿数比。整车上的MCU根据动力电池SOC，控制发电机GM对动力电池进行充电。

③ 发动机第三驱动模式：

所述双离合器的一级从动盘2与主动盘13结合，二级从动盘3与主动盘13结合，第一制动器B1的主动盘和从动盘断开，第二制动器B2的主动盘17和从动盘18断开。根据行星齿轮系的自由度特征可知，此时行星齿轮系中的齿圈7、行星齿轮8、太阳齿轮16，行星架11形成一个相对固定的整体。

发动机第三驱动模式的系统功率流如图4所示，发动机1的动力经过行星齿轮机构传递到动力输出齿轮12，此时发动机1传递到动力输出齿轮12的速比为k+1，其中k为齿圈7的齿数与太阳轮16的齿数比。整车上的MCU根据动力电池SOC，控制发电机GM对动力电池进行充电。

2.纯电驱动模式：

所述双离合器的一级从动盘2与主动盘13断开，二级从动盘3与主动盘13断开，第一制动器B1的主动盘和从动盘断开，第二制动器B2的主动盘17和从动盘18断开。

此时, 发动机1处于关闭状态，发电机转子4不运转，整车依靠动力电池供电驱动。所述双离合器的一级从动盘2、二级从动盘3以及行星齿轮机构的齿圈7、齿圈外毂盘15、太阳轮16，还有实心轴14、第二制动器B2的从动盘18在系统中均处于动力传递中断状态。

纯电驱动模式的系统功率流如图5所示，驱动电机TM输出的动力通过行星架11直接传递到动力输出齿轮12。

3.串联驱动模式：

所述双离合器的一级从动盘2与主动盘13断开，二级从动盘3与主动盘13度断开，第一制动器B1的主动盘和从动盘断开，第二制动器B2的主动盘17和从动盘18断开。

此时，发动机1启动，通过双离合器的主动盘13带动发电机转子4运转，所述双离合器的一级从动盘2、二级从动盘3以及行星齿轮机构的齿圈7、齿圈外毂盘15、太阳轮16，还有实心轴14、第二制动器B2的从动盘18在系统中均处于动力传递中断状态。

串联驱动模式的系统功率流如图6所示，驱动电机TM输出的动力通过行星架11直接传递到动力输出齿轮12。此时，发电机GM处于发电状态，产生的电源一部分用于驱动电机TM驱动整车行驶，MCU根据动力电池SOC，控制发电机GM对动力电池进行充电。

4.动力耦合模式：

① 第一动力耦合模式：

所述双离合器的一级从动盘2与主动盘13断开，二级从动盘3与主动盘13结合，第一制动器B1的主动盘和从动盘断开，第二制动器B2的主动盘17和从动盘18结合，使太阳轮16固定不动。

第一动力耦合模式的系统功率流如图7所示，发动机1的动力依次通过双离合器、齿圈外毂盘15、齿圈7、行星齿轮8、行星架11传递到动力输出齿轮12，与此同时，驱动电机TM输出的动力通过行星架11传递到动力输出齿轮12与发动机1输出的动力进行耦合。

根据行星齿轮的传递特征，此时，发动机1传递到动力输出齿轮12的速比为k/(k+1)，其中k为齿圈7的齿数与太阳轮16的齿数比。

② 第二动力耦合模式：

所述双离合器的一级从动盘2与主动盘13结合，二级从动盘3与主动盘13断开，第一制动器B1的主动盘和从动盘结合，第二制动器B2的主动盘17和从动盘18断开，使齿圈7固定不动。

第二动力耦合模式的系统功率流如图8所示，发动机1的动力依次通过双离合器、实心轴14、太阳轮16，行星齿轮8、行星架11传递到动力输出齿轮12，与此同时，驱动电机TM输出的动力通过行星架11传递到动力输出齿轮12与发动机1输出的动力进行耦合。

根据行星齿轮的传递特征，此时，发动机1传递到动力输出齿轮12的速比为k+1，其中k为齿圈7的齿数与太阳轮16的齿数比。

③ 第三动力耦合模式：

所述双离合器的一级从动盘2与主动盘13结合，二级从动盘3与主动盘13结合，第一制动器B1的主动盘和从动盘断开，第二制动器B2的主动盘17和从动盘18断开。根据行星齿轮系的自由度特征可知，此时，行星齿轮机构中的齿圈7、行星齿轮8、太阳轮16，行星架11形成一个相对固定的整体。

第三动力耦合模式的系统功率流如图9所示，发动机1输出的动力经过行星齿轮机构传递到动力输出齿轮12。与此同时，驱动电机TM输出的动力通过行星架11传递到动力输出齿轮12与发动机1输出的动力进行耦合。

此时，发动机1传递到动力输出齿轮12的速比为k+1，其中k为齿圈7的齿数与太阳轮16的齿数比。

5.制动能量回收模式：

所述双离合器的一级从动盘2与主动盘13断开，二级从动盘3与主动盘13度断开，第一制动器B1的主动盘和从动盘断开，第二制动器B2的主动盘17和从动盘18断开。

此时，发动机1处于关闭状态，所述双离合器的一级从动盘2、二级从动盘3以及行星齿轮机构的齿圈7、齿圈外毂盘15、太阳轮16，还有实心轴14、第二制动器B2的从动盘18在系统中均处于动力传递中断状态。

此时，制动能量回收模式的系统功率流如图10所示，发电机转子4不运转，整车的制动力依次通过动力输出齿轮12、行星架11直接传递到驱动电机TM，由驱动电机TM发电供能量回收。

6.发动机启动模式：

所述双离合器的一级从动盘2与主动盘13断开，二级从动盘3与离合器主动盘13断开，第一制动器B1的主动盘和从动盘断开，第二制动器B2的主动盘17和从动盘18断开。

车辆启动时，所述双离合器的一级从动盘2、二级从动盘3以及行星齿轮机构的齿圈7、齿圈外毂盘15、太阳轮16，还有实心轴14、第二制动器B2的从动盘18在系统中均处于游离状态（动力传递中断）。

发动机启动模式的系统功率流如图11所示，发电机GM启动，发电机转子4带动双离合器的主动盘13旋转，主动盘13通过发动机1的曲轴Z3带动发动机1启动。

7.怠速充电模式：

所述双离合器的一级从动盘2与主动盘13断开，二级从动盘3与离合器主动盘13断开，第一制动器B1的主动盘和从动盘断开，第二制动器B2的主动盘17和从动盘18断开。

汽车处于怠速状态，发动机1在空挡情况下运转，发动机1的曲轴Z3通过双离合器的主动盘13带动发电机转子4旋转发电，怠速充电模式的系统功率流如图12所示。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，本领域的技术人员在不脱离本实用新型的精神的前提下，对本实用新型进行的改动均落入本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种采用行星齿轮机构的双离合器混合动力驱动系统，包括发动机（1）、发电机（GM）、驱动电机（TM），其特征在于，所述发动机（1）的曲轴（Z3）通过一双离合器与发电机转子（4）连接，该双离合器的二级从动盘（3）通过一行星齿轮机构与驱动电机（TM）连接，所述行星齿轮机构的行星架（11）周向固定在第二空心轴（Z2）上，与驱动电机转子（10）固定连接，所述第二空心轴（Z2）周向固定设有一动力输出齿轮（12）；

所述双离合器的二级从动盘（3）通过第一空心轴（Z1）与行星齿轮机构的齿圈外毂盘（15）连接，所述第一空心轴（Z1）、第二空心轴（Z2）以及发动机（1）的曲轴（Z3）均位于同一轴心线，一实心轴（14）依次穿过第一空心轴（Z1）、第二空心轴（Z2）形成同心轴，所述双离合器的一级从动盘（2）以及行星齿轮机构的太阳轮（16）均周向固定在该实心轴（14）上，所述实心轴（14）与驱动系统壳体（6）之间设有第二制动器（B2），所述驱动系统壳体（6）与行星齿轮机构之间设有第一制动器（B1）。

2.根据权利要求1所述的采用行星齿轮机构的双离合器混合动力驱动系统，其特征在于，所述第一制动器（B1）的主动盘与驱动系统壳体（6）固定连接，从动盘固定连接在行星齿轮机构的齿圈外毂盘（15）上。

3.根据权利要求1所述的采用行星齿轮机构的双离合器混合动力驱动系统，其特征在于，所述第二制动器（B2）的主动盘与驱动系统壳体（6）固定连接，从动盘周向固定在实心轴（14）上。

4.根据权利要求1所述的采用行星齿轮机构的双离合器混合动力驱动系统，其特征在于，所述发动机（1）的曲轴（Z3）与固定连接在发电机转子（4）上的双离合器的主动盘（13）连接。

5.根据权利要求1所述的采用行星齿轮机构的双离合器混合动力驱动系统，其特征在于，所述发电机（GM）的第一定子总成（5）固定在驱动系统壳体（6）内部。

6.根据权利要求1所述的采用行星齿轮机构的双离合器混合动力驱动系统，其特征在于，所述驱动电机（TM）的第二定子总成（9）固定在驱动系统壳体（6）内部。

7.根据权利要求1所述的采用行星齿轮机构的双离合器混合动力驱动系统，其特征在于，所述第一空心轴（Z1）、第二空心轴（Z2）均与实心轴（14）滑动配合。

8.根据权利要求1所述的采用行星齿轮机构的双离合器混合动力驱动系统，其特征在于，所述第一空心轴（Z1）、第二空心轴（Z2）均通过轴承支撑在驱动系统壳体（6）内部。

9.根据权利要求1所述的采用行星齿轮机构的双离合器混合动力驱动系统，其特征在于，所述行星齿轮机构的行星轮（8）空套在行星架（11）的行星轮轴上，与齿圈（7）啮合。