CN109849640A - 一种用于车辆动力系统的机电耦合传动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于车辆动力系统的机电耦合传动装置，包括两个电机、行星式齿轮机构、减速齿轮、差速器。行星式齿轮机构采用两个太阳轮和阶梯式行星齿轮组，避免使用内齿圈，降低零部件加工难度。动力系统实现功率分流驱动模式，通过双电机的控制实现整车无级变速功能，能够使发动机最大程度不受行驶工况影响，工作在低油耗区间。
Description
技术领域
本发明属于车辆动力传动技术领域，具体讲就是涉及深度混合动力汽车的一种用于车辆动力系统的机电耦合传动装置。
背景技术
为了应对能源问题和环保压力，汽车动力系统电动化已经成为发展趋势，混合动力系统技术成熟，已经大批量生产，成为现阶段重要的节能技术路线。双电机的功率分流混合动力系统能够实现发动机工作区间优化，降低整车油耗。该类技术路线以丰田汽车公司的混合动力产品为代表，采用典型的单行星排机构作为动力耦合机构，并且已经实现大批量生产。但是现有传动装置对行星排机构的加工能力要求较高，提高了生产成本。
发明内容
本发明专利目的是提供一种用于车辆动力系统的机电耦合传动装置，用于深度混合动力系统，以优化发动机为主要目的，降低整车油耗。
为实现上述发明目的，提出如下技术方案：
一种用于车辆动力系统的机电耦合传动装置，它包括行星式齿轮动力分流机构，特征在于：所述行星式齿轮动力分流机构包括第一太阳轮、第一行星齿轮、第二行星齿轮、第二太阳轮和行星架，所述第一太阳轮与第一行星齿轮啮合，第二行星齿轮与第二太阳轮啮合，所述第一行星齿轮与所述第二行星齿轮连接在一起构成台阶式行星齿轮组,所述台阶式行星齿轮组能够在所述行星架上自转及绕着所述第一太阳轮和所述第二太阳轮公转，所述行星架圆周上布置若干个台阶式行星齿轮组，所述第一太阳轮与发电机转子轴之间直接连接或采用机械传动机构进行传动，发电机转子轴与发电机ISG的转子连接，所述第二太阳轮与第一轴连接，所述第一轴作为传动装置的输入轴，所述行星架与第二轴连接，所述第二轴作为行星式齿轮动力耦合机构的输出轴，驱动电机转子轴与第二轴之间直接连接或采用机械传动机构进行传动，驱动电机转子轴与驱动电机的转子连接。
进一步，所述第一太阳轮与发电机转子轴之间采用直接连接或固定速比的齿轮机构传动或链条传动。
进一步，所述驱动电机转子轴与第二轴之间采用直接连接或固定速比的齿轮机构传动或链条传动。
进一步，所述第一轴直接或通过第一离合器与发动机ICE连接。
进一步，所述发电机转子轴与传动装置壳体之间布置第一制动器。
进一步，所述第一轴上布置第二制动器或具有转速限制功能的单向离合器。
有益效果
本发明采用一种用于车辆动力系统的机电耦合传动装置，实现功率分流工作模式。该传动装置采用行星式动力分流机构，该行星式齿轮机构采用由圆柱外齿轮构成，避免使用内齿圈，具有结构新颖，易于加工制造，降低产品成本。该方案纯电动行驶时能够采用两个电机同时驱动，实现电机工作状态优化，提高纯电动模式系统效率，满足插电式混动车型应用，是一个平台化技术方案。
附图说明
附图1是本发明实施例1中用于前驱车辆的混合动力装置结构示意图。
附图2是本发明实施例1中用于后驱车辆的混合动力装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。
实施例1
如附图1所示，一种用于前驱车辆的机电耦合传动装置，包括行星式动力分流机构、发电机ISG、驱动电机TM、减速齿轮、差速器、离合器和制动器等元件。
所述行星式齿轮动力分流机构包括第一太阳轮3、第一行星齿轮5、第二行星齿轮6、第二太阳轮4和行星架7，所述第一太阳轮3与第一行星齿轮5啮合，第二行星齿轮6与第二太阳轮4啮合，所述第一行星齿轮5与所述第二行星齿轮6连接在一起构成台阶式行星齿轮组并能够在所述行星架7上自转及绕着所述第一太阳轮3和所述第二太阳轮4公转，所述行星架7圆周上布置若干个台阶式行星齿轮组。所述第一太阳轮3与发电机转子轴8直接连接，发电机ISG的转子16与发电机转子轴8连接。在发电机转子轴8与传动装置壳体0之间布置第一制动器B1，第一制动器B1闭合时发电机ISG将被锁止为零转速。所述第二太阳轮4与第一轴1连接，第一轴1作为传动装置的输入轴，通过第一离合器C1与发动机ICE连接。所述行星架7与第二轴2连接，第二轴2作为行星式齿轮动力分流机构的输出轴。在第二轴2上安装减速齿轮9与齿轮联轴13上的减速齿轮10啮合，形成第一级减速；齿轮联轴13上的小减速齿轮11与差速器主减速齿轮12啮合，形成第二级减速。动力经过两级减速齿轮传至差速器20，再经半轴15驱动车辆。驱动电机转子轴22与驱动电机(TM)的转子18连接，驱动电机转子轴22上安装减速齿轮14，减速齿轮14与减速齿轮10啮合。驱动电机(TM)输出的扭矩将依次通过减速齿轮14、减速齿轮10、减速齿轮11、减速齿轮12传递至差速器20。在输入轴1上布置多模式单向离合器MOWC(Multi-mode One Way Clutch)，能够根据驱动模式使输入轴1顺时针转速或逆时针转动或双向自由转动，三种转动状态。发电机(ISG)的定子17和驱动电机(TM)的定子19固定在传动装置壳体上。
纯电动正向行驶时，第一离合器C1打开，控制多模式单向离合器MOWC限制输入轴1逆时针转动(定义发动机的转动方向为顺时针方向)，可以采用驱动电机TM单独驱动，也可以与发电机ISG共同驱动车辆。纯电动倒车时，控制多模式单向离合器MOWC限制输入轴1顺时针转动，发电机ISG和驱动电机TM同时驱动。
由纯电动行驶进入混合动力模式时，闭合第一离合器C1将发动机拖动到点火转速，完成发动机启动过程。动力系统工作在功率分流驱动模式。输入轴1、发电机转子轴8、第二轴2构成一个三轴传动系统，行星式齿轮动力分流机构实现发动机ICE、发电机ISG和动力输出之间的动力耦合。发电机ISG工作在正转速负扭矩状态，从发动机ICE端获得功率并转换成电能供驱动电机TM使用或存入电池，从而使得发动机ICE的部分功率以电功率的形式传递，其余功率以机械路径传递，动力系统工作时表现出功率分流的特征。发电机ISG通过自身转速调节使发动机ICE工作在低油耗区间，从而避免发动机ICE受行驶工况的影响。随着车速的增加，输出轴2的转速逐渐增加，发电机ISG转速将降至零转速附近，此时闭合第一制动器B1，将发电机ISG锁死，实现纯发动机ICE驱动，能够提高整个动力系统的运行效率。
实施例2
如附图2所示，该实施例是一款用于后驱车辆的混合动力传动装置，输入轴1直接与发动机飞轮减振器FW连接，发电机ISG和驱动电机TM通过减速齿轮与动力分流机构元件连接，实现用小电机匹配大扭矩发动机的目的，降低产品成本。
在第一太阳轮3上连接减速齿轮23与发电机转子轴8上的减速齿轮24啮合。驱动电机转子轴22上安装减速齿轮26与输出轴2上的减速齿轮25啮合。输出轴2作为传动装置的动力输出轴与整车主减速器法兰连接。发电机ISG和驱动电机TM没有直接与行星式齿轮动力分流机构连接，先通过减速齿轮进行增扭矩，实现与大扭矩发动机的动力匹配，降低电机扭矩要求。
纯电动行驶时采用驱动电机TM单独驱动，由于在输入轴上没有设置制动器或单向离合器，发电机ISG不能参与纯电动驱动，否则会拖动发动机转动。
采用发电机ISG直接拖动发动机ICE启动，混合动力模式时以功率分流模式运行，实现E-CVT无级变速功能。
Claims (6)
1.一种用于车辆动力系统的机电耦合传动装置，它包括行星式齿轮动力分流机构，特征在于：所述行星式齿轮动力分流机构包括第一太阳轮(3)、第一行星齿轮(5)、第二行星齿轮(6)、第二太阳轮(4)和行星架(7)，所述第一太阳轮(3)与第一行星齿轮(5)啮合，第二行星齿轮(6)与第二太阳轮(4)啮合，所述第一行星齿轮(5)与所述第二行星齿轮(6)连接在一起构成台阶式行星齿轮组,所述台阶式行星齿轮组能够在所述行星架(7)上自转及绕着所述第一太阳轮(3)和所述第二太阳轮(4)公转，所述行星架(7)圆周上布置若干个台阶式行星齿轮组，所述第一太阳轮(3)与发电机转子轴(8)之间直接连接或采用机械传动机构进行传动，发电机转子轴(8)与发电机(ISG)的转子(16)连接，所述第二太阳轮(4)与第一轴(1)连接，所述第一轴(1)作为传动装置的输入轴，所述行星架(7)与第二轴(2)连接，所述第二轴(2)作为行星式齿轮动力耦合机构的输出轴，驱动电机转子轴(22)与第二轴(2)之间直接连接或采用机械传动机构进行传动，驱动电机转子轴(22)与驱动电机的转子(18)连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于车辆动力系统的机电耦合传动装置，其特征在于：所述第一太阳轮(3)与发电机转子轴(8)之间采用直接连接或固定速比的齿轮机构传动或链条传动。
3.根据权利要求1所述的一种用于车辆动力系统的机电耦合传动装置，其特征在于：所述驱动电机转子轴(22)与第二轴(2)之间采用直接连接或固定速比的齿轮机构传动或链条传动。
4.根据权利要求1所述的一种用于车辆动力系统的机电耦合传动装置，其特征在于：所述第一轴(1)直接或通过第一离合器(C1)与发动机(ICE)连接。
5.根据权利要求1所述的一种用于车辆动力系统的机电耦合传动装置，其特征在于：所述发电机转子轴(8)与传动装置壳体(0)之间布置第一制动器(B1)。
6.根据权利要求1所述的一种用于车辆动力系统的机电耦合传动装置，其特征在于：所述第一轴(1)上布置第二制动器(B2)或具有转速限制功能的单向离合器。
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