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CN110549847A - 一种用于汽车动力系统的驱动传动装置 - Google Patents

一种用于汽车动力系统的驱动传动装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于汽车动力系统的电驱动传动装置，包括一个电机、行星排齿轮机构、减速齿轮、差速器、换挡元件等。采用行星排机构和换挡元件组合实现两挡纯电动驱动模式、四挡混动驱动模式和E‑CVT驱动模式。该传动装置能够同时兼顾纯电动行驶和混合动力行驶的使用要求，适用于非插电混动系统和插电混动系统。该方案是一款采用单电机的电驱动传动装置，具有低成本优势，能够更好地满足市场需求。

Description

一种用于汽车动力系统的驱动传动装置
技术领域
本发明属于车辆动力传动技术领域，具体讲就是涉及一种用于汽车动力系统的电驱动传动装置。
背景技术
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，成为传统汽车重要的节能技术路线。目前市场上具有代表性的混合动力产品是丰田和本田等日系汽车公司的双电机混合动力系统。双电机混合动力系统成本较高，并且采用专用的双电机控制器，对关键零部件也有较高的技术要求，这些因素一定程度上限制了国内自主汽车公司的路线选择。目前国内较多汽车公司都在已有变速箱上增加电机来实现电动化，这类产品是在现有变速箱成本的基础上叠加电机及控制器成本，缺少竞争力。开发单电机多挡位专用混合动力系统是一个可选的技术路线，采用单个电机与传动系统集成设计，并非是在已有变速箱上直接增加电机，专用化的设计有利于简化变速箱结构，降低产品成本。单电机专用混动系统能够在整个车速范围内优化发动机的工作区间，降低整车油耗，同时具有成本优势，能够很好地满足国内自主汽车使用。
发明内容
本发明的目的就是针对上述现有的提供一种用于汽车动力系统的驱动传动装置，用于非插电混动系统或插电混动系统，是一个平台化的技术方案。
为实现上述发明目的，提出如下技术方案：
一种用于汽车动力系统的驱动传动装置，它包括双行星排齿轮机构，其特征在于：所述双行星排齿轮机构包括第一行星排机构和第二行星排机构，所述第一行星排机构包括第一太阳轮、第一行星轮、第一内齿圈和第一行星架，第二行星排机构包括第二太阳轮、第二行星轮、第二内齿圈和第二行星架，所述第一太阳轮与第一行星轮啮合，第一行星轮同时与所述第一内齿圈啮合，所述第一行星架圆周上布置若干个第一行星轮,所述第二太阳轮与第二行星轮啮合，第二行星轮同时与第二内齿圈啮合，所述第二行星架圆周上布置若干个第二行星轮,所述第一太阳轮与所述第二太阳轮同时与电机轴连接，电机轴与电机EM的转子连接，电机EM的定子固定在传动装置壳体上，所述第一行星架与第二内齿圈连接，所述第二内齿圈与传动装置壳体之间设置第一制动器，所述第一内齿圈与传动装置壳体之间设置第二制动器,所述传动装置输入轴与电机轴之间设置第一离合器,所述传动装置输入轴与第一行星架之间设置第二离合器，所述第二行星架与动力输出轴连接，动力输出轴通过齿轮机构或链条机构将动力传递至差速器。
进一步，所述第二内齿圈与传动装置壳体之间设置具有转速限制功能的单向离合器OWC,所述单向离合器OWC只允许第二内齿圈与发动机同向转动。
进一步，所述第一离合器、第二离合器、第二制动器为湿式摩擦片式机构，第一制动器为湿式摩擦片式机构或具有可控转向的单向离合器，可控转向的单向离合器能够根据需要控制允许的转动方向。
有益效果
本发明提供的一种用于汽车动力系统的驱动传动装置，将单电机与多挡位传动机构集成设计，实现两个挡位的纯电模式和多种混合动力驱动模式。两个挡位的纯电动模式能够满足插电混动对纯电动行驶的性能要求，同时提高电机的工作效率。该传动方案在混合动力模式时能够实现四挡并联模式和动力分流工作模式。且单电机混动系统具有低成本优势，能够满足不同级别车辆的使用。
附图说明
附图1是本发明实施例中用于汽车动力系统的驱动传动装置结构示意图。
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
如附图1所示，一种用于汽车动力系统的电驱动传动装置，包括双行星排机构、电机EM、减速齿轮、差速器、离合器和制动器等元件，所述双行星排齿轮机构包括两个单行星排机构，第一行星排机构包括第一太阳轮6、第一行星轮7、第一内齿圈8和第一行星架9，第二行星排机构包括第二太阳轮10、第二行星轮11、第二内齿圈12和第二行星架13，所述第一太阳轮6与第一行星轮7啮合，第一行星轮7同时与第一内齿圈8啮合，所述第一行星架9圆周上布置若干个第一行星轮7,所述第二太阳轮10与第二行星轮11啮合，第二行星轮11同时与第二内齿圈12啮合，所述第二行星架13圆周上布置若干个第二行星轮11,所述第一太阳轮6与所述第二太阳轮10同时与电机轴5连接，电机轴5与电机EM的转子3连接，电机EM的定子4固定在传动装置壳体0上，所述第一行星架9与第二内齿圈12连接，同时在第二内齿圈12与传动装置壳体0之间设置第一制动器B1，在所述第一内齿圈8与传动装置壳体0之间设置第二制动器B2,在传动装置输入轴1与电机轴5之间设置第一离合器C1,在传动装置输入轴1与第一行星架9之间设置第二离合器C2，第二行星架13与动力输出轴2连接。在所述第二内齿圈12与传动装置壳体0之间设置具有转速限制功能的单向离合器OWC,单向离合器OWC只允许第二内齿圈12与发动机同向转动。传动装置的输入轴1直接与发动机ICE的飞轮减振器FW连接。
在动力输出轴2上安装减速齿轮14与齿轮联轴18上的减速齿轮15啮合，形成第一级减速；齿轮联轴18上的小减速齿轮16与差速器主减速齿轮17啮合，形成第二级减速。动力输出轴2的动力经过两级减速齿轮传至差速器20，再经半轴19驱动车辆。
该方案中第一制动器B1、第二制动器B2、第一离合器C1及第二离合器C2都为自动变速箱AT中常用的湿式摩擦片式机构。制动器闭合时将转动轴锁止为零转速，离合器闭合时将两端转动轴连接成一根轴实现同转速转动。通过控制不同制动器和离合器实现多种驱动模式，满足整车行驶工况。本实施例能够实现的工作模式与换挡元件之间的控制逻辑关系如表1所示。为了更好地说明各工作模式，定义各部件的转速和扭矩方向与发动机一致时为正转速和正扭矩，与发动机相反时为负转速和负扭矩。
表1动力系统各工作模式
工作模式 OWC B1 B2 C1 C2
EV-1 ● 〇 〇 〇 〇
EV-2 〇 〇 ● 〇 〇
HEV-1 ● 〇 〇 ● 〇
HEV-2 〇 〇 ● ● 〇
HEV-3 〇 〇 〇 ● ●
HEV-4 〇 〇 ● 〇 ●
E-CVT 〇 〇 〇 〇 ●
驻车发电 〇 〇 〇 ● 〇
倒车行驶 〇 ● 〇 〇 〇
注：〇-打开状态(OWC表现为轴可以转动)
●-闭合状态(OWC表现为限制轴转动)
电机单独驱动时，第一离合器(C1)和第二离合器(C2)都为打开状态将发动机断开。单向离合器(OWC)限制第二内齿圈(12)负转速转动，一挡纯电动(EV-1)正向行驶时，只需要控制电机(EM)驱动车辆，单向离合器(OWC)提供扭矩支点，发挥单向离合器(OWC)本身承载能力强的优势。随车速增加升至二挡纯电动(EV-2)行驶时，单向离合器(OWC)不限制第二内齿圈(12)正向转动，只要单独控制第二制动器(B2)闭合即可完成升挡。单向离合器(OWC)的使用降低了换挡控制难度，提高了整车换挡平顺性。
混合动力模式驱动时，发动机通过两个离合器与行星排元件连接，进行动力输入。一挡混动模式(HEV-1)驱动时，第一离合器(C1)闭合，发动机和电机(EM)同轴驱动，此时单向离合器(OWC)作为扭矩支点。在此基础上进入二挡混动(HEV-2)时，只需要闭合第二制动器(B2)即可，与纯电动模式的两个挡位一致。随着车速继续增加打开第二制动器(B2)，同时闭合第一离合器(C1)和第二离合器(C2)，此时行星排机构整体转动，实现直接挡驱动，定义为HEV-3模式。行星排机构整体转动时，各行星排元件没有啮合运动，能够降低机械损失，消除行星排机构的噪声问题。在高速行驶时，第二离合器(C2)和第二制动器(B2)同时闭合，混动系统进入超速挡驱动模式(HEV-4)，高车速时发动机能够运行在经济区间，可以直接驱动，必要时电机(EM)进行助力和制动能量回收。
车辆正向起步时优先纯电动驱动，当电量不足时可以进入驻车发电模式或采用E-CVT模式起步。驻车发电时闭合第一离合器(C1)，发动机直接驱动电机(EM)进行发电。E-CVT模式时单独闭合第二离合器(C2)，车辆起步时第二行星架(13)从零转速开始转动，此时电机(EM)处于负转速正扭矩的发电状态，发动机可以工作在某个转速，通过控制电机转速实现输出轴(2)的转速增加，完成车辆起步。
倒车时闭合第一制动器(B1)以一挡速比倒车，此时单向离合器(OWC)无法提供扭矩支点，所以在倒车时需要闭合第一制动器(B1)，第一制动器(B1)仅在倒车工况时使用，可以控制其摩擦片数量，降低空转的拖曳摩擦损失。

Claims (3)

1.一种用于汽车动力系统的驱动传动装置，它包括双行星排齿轮机构，特征在于：所述双行星排齿轮机构包括第一行星排机构和第二行星排机构，所述第一行星排机构包括第一太阳轮(6)、第一行星轮(7)、第一内齿圈(8)和第一行星架(9)，第二行星排机构包括第二太阳轮(10)、第二行星轮(11)、第二内齿圈(12)和第二行星架(13)，所述第一太阳轮(6)与第一行星轮(7)啮合，第一行星轮(7)同时与所述第一内齿圈(8)啮合，所述第一行星架(9)圆周上布置若干个第一行星轮(7),所述第二太阳轮(10)与第二行星轮(11)啮合，第二行星轮(11)同时与第二内齿圈(12)啮合，所述第二行星架(13)圆周上布置若干个第二行星轮(11),所述第一太阳轮(6)与所述第二太阳轮(10)同时与电机轴(5)连接，电机轴(5)与电机EM的转子(3)连接，电机EM的定子(4)固定在传动装置壳体(0)上，所述第一行星架(9)与第二内齿圈(12)连接，所述第二内齿圈(12)与传动装置壳体(0)之间设置第一制动器(B1)，所述第一内齿圈(8)与传动装置壳体(0)之间设置第二制动器(B2),所述传动装置输入轴(1)与电机轴(5)之间设置第一离合器(C1),所述传动装置输入轴(1)与第一行星架(9)之间设置第二离合器(C2)，所述第二行星架(13)与动力输出轴(2)连接，动力输出轴(2)通过齿轮机构或链条机构将动力传递至差速器(20)。
2.根据权利要求1所述的一种用于汽车动力系统的驱动传动装置，其特征在于：所述第二内齿圈(12)与传动装置壳体(0)之间设置具有转速限制功能的单向离合器OWC,所述单向离合器OWC只允许第二内齿圈(12)与发动机同向转动。
3.根据权利要求1所述的一种用于汽车动力系统的驱动传动装置，其特征在于：所述第一离合器(C1)、第二离合器(C2)、第二制动器(B2)为湿式摩擦片式机构，第一制动器(B1)为湿式摩擦片式机构或具有可控转向的单向离合器，可控转向的单向离合器能够根据需要控制允许的转动方向。
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