CN100523549C - 基于机械自动变速器的混合动力驱动装置 - Google Patents

Abstract

一种基于机械自动变速器的混合动力驱动装置，该装置设置有一个制动器，两个离合器，一个四档机械自动变速器，一个行星排机构，四档机械自动变速器由常啮合齿轮对O、P、Q、R，同步器M、N，轴G、H，输出端组成，另外还有齿轮C、D及齿轮E、F组成的啮合齿轮对，电机与齿轮D相连，通过离合器B与轴H相连，内燃机通过离合器A与太阳轮相连，通过控制离合器A、B、制动器实现燃油动力源驱动、或电力动力源驱动、或混合动力源驱动模式的切换；通过控制同步器M、N实现燃油动力源驱动四个档位的切换，或电力动力源驱动四个档位的切换，或混合驱动四个档位的切换。本发明的优点是结构紧凑，模式较多以及某一模式下档位较多。

Description

基于机械自动变速器的混合动力驱动装置

技术领域

本发明涉及一种动力驱动装置，特别涉及一种基于机械自动变速器的混合动力驱动装置。

背景技术

由于当前越来越紧张的世界能源以及人们增长的环保意识，对汽车的安全、节能、环保的要求越来越高。但是由于燃料电池、电机、控制方面等方面的瓶颈制约，使得纯电动汽车和燃料电池汽车不能实现量产以及实际运用，因此混合动力车辆成为目前能解决以上问题的较为合适的选择。

开发出一个良好的传动***是混合动力汽车研发的第一步，因此动力合成的方法和结构形式的选择直接关系到以后车辆的性能。从目前国内现有的混合动力汽车传动***来看，大都只是在原车上对驱动***进行改动，导致改动的驱动***大都为串、并联形式，布置不紧凑，工作模式少，对改善车辆的燃油经济性、排放性以及动力性具有局限性，难以满足负载大以及负载变化大的车辆。

混联形式以及电驱动程度的增加是混合动力发展的大方向，并且从布置紧凑、无级变速以及成本的角度出发，利用现有的机械自动变速器和行星排进行混合动力驱动***的结构整合是一种比较好的方法，其既具有较多的模式选择，又在某一模式下较多的档位的选择，符合以上所提到各个条件。

发明内容

本发明的技术问题是要提供一种结构紧凑，既能进行驱动模式的切换，又具有变档的功能的基于机械自动变速器的混合动力驱动装置。

为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种基于机械自动变速器的混合动力驱动装置，包括内燃机、电机和一个动力输出端，该装置设置有一个制动器，两个离合器，一个四档机械自动变速器，一个行星排机构，其中行星齿轮由太阳轮、齿圈、行星架和行星轮组成，四档机械自动变速器由常啮合齿轮对O、P、Q、R，同步器M、N，轴G、H，动力输出端组成，另外还有齿轮C、D及齿轮E、F组成的啮合齿轮对，电机与齿轮D相连之后，再通过离合器B与轴H相连，内燃机通过离合器A与太阳轮相连；通过控制离合器A、B、制动器实现燃油动力源驱动、或电力动力源驱动、或混合动力源驱动模式的切换；通过控制同步器M、N实现燃油动力源驱动四个档位的切换，或电力动力源驱动四个档位的切换，或燃油动力源和电力动力源混合驱动四个档位的切换。

电力动力源驱动的电机可正反向转动，反向转动时，在电力动力源驱动为一档位时，实现倒车运行。

电力动力源驱动模式时，电机通过离合器B以及齿轮C两条路径带动太阳轮后，再并通过离合器A启动内燃机。

电力动力源驱动模式中实施再生制动模式，即动力输出端为原输入端，即电机；输入端为原动力输出端，即车轮的转速，并且电机由驱动状态变为发电状态，能量从车轮到电机，实现四个档位的再生制动，在不同车速下以高效率进行制动回收。

本发明所提供的一种基于机械自动变速器的混合动力驱动装置，具有燃油动力源驱动四档，电力动力源驱动四档，燃油动力源和电力动力源混合驱动四档，具有的工作模式和档位以及相应部件状态见表1所示。

表1

其中：

●—制动器制动、离合器结合；

○—制动器器松开、离合器分离、同步器不结合；

←—同步器向左结合；

→—同步器向右结合；

i₁—齿轮C、D组成的啮合齿轮对的传动比；

i₂—齿轮E、F组成的啮合齿轮对的传动比；

i₃—常啮合齿轮对0的传动比；

i₄—常啮合齿轮对P的传动比；

i₅—常啮合齿轮对Q的传动比；

i₆—常啮合齿轮对R的传动比；

K行星排的特征参数—齿圈与太阳轮齿数比；

n_e—发动机转速；

n_m—电机转速；

n_o—输出转速。

本发明的优越功效在于：

1)布置合理，结构紧凑；

2)满足混联以及电驱程度增加的发展趋势，模式较多以及某一模式下档位较多；

3)利用行星排二自由度的特点，进行混合驱动时可实现某一转速范围内的无级变速；

4)具有较多的电驱档位，相反，当再生制动时对应的不同的车速可选择不同的档位，将发电机转速置于最高发电效率的范围内，提高经济性；

5)能够保证任一模式下的各个档位值在适当的范围，通过匹配优化能够满足整车动力性对于档位值的要求；

6)可以完全利用现有的机械自动变速器，对于研发和生产带来一定的便利和经济性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的电力动力源驱动模式下的一档驱动结构示意图；

图3为本发明的电力动力源驱动模式下的二档驱动结构示意图；

图4为本发明的电力动力源驱动模式下的三档驱动结构示意图；

图5为本发明的电力动力源驱动模式下的四档驱动结构示意图；

图6为本发明的电机启动内燃机模式的结构示意图；

图7为本发明的燃油动力源驱动模式下的一档驱动结构示意图；

图8为本发明的燃油动力源驱动模式下的二档驱动结构示意图；

图9为本发明的燃油动力源驱动模式下的三档驱动结构示意图；

图10为本发明的燃油动力源驱动模式下的四档驱动结构示意图；

图11为本发明的混合驱动模式下的一档驱动结构示意图；

图12为本发明的混合驱动模式下的二档驱动结构示意图；

图13为本发明的混合驱动模式下的三档驱动结构示意图；

图14为本发明的混合驱动模式下的四档驱动结构示意图；

图15为本发明的停车发电模式的结构示意图；

图中标号说明

1—内燃机；                      2—离合器A；

3—齿轮C；                       4—齿圈；

5—制动器；                      6—行星架；

7—齿轮E；                       8—同步器M；

9—轴G；                         10—同步器N；

11—输出端；               12—啮合齿轮对0；

13—啮合齿轮对P；          14—啮合齿轮对Q；

15—啮合齿轮对R；          16—轴H；

17—齿轮F；                18—离合器B；

19—齿轮D；                20—电机；

21—行星轮；               22—太阳轮。

具体实施方式

请参阅附图所示，对本发明作进一步的描述。

如图1所示，本发明提供了一种基于机械自动变速器的混合动力驱动装置，包括内燃机1、电机20和一个动力输出端，该装置设置有一个制动器5，两个离合器，一个四档机械自动变速器，一个行星排机构，其中行星齿轮由太阳轮22、齿圈4、行星架6和行星轮21组成，四档机械自动变速器由常啮合齿轮对012、P13、Q14、R15，同步器M8、N10，轴G9、H16，动力输出端11组成，另外还有齿轮C3、D19及齿轮E7、F17组成的啮合齿轮对，电机20与齿轮D19相连之后，再通过离合器B18与轴H16相连，内燃机1通过离合器A2与太阳轮22相连。通过控制离合器A2、B18、制动器5实现燃油动力源驱动、或电力动力源驱动、或混合动力源驱动模式的切换；通过控制同步器M8、N10实现燃油动力源驱动四个档位的切换，或电力动力源驱动四个档位的切换，或燃油动力源和电力动力源混合驱动四个档位的切换。

本发明提供电力动力源驱动模式，如图2所示，为电力动力源一档驱动，离合器B18结合，离合器A2分离，制动器5松开，同步器N10不结合，同步器M8向左结合，动力传递路线如图中粗实线所示；电机20可正反向转动，反向转动时，在电力动力源驱动为一档位时，实现倒车运行。

如图3所示，为电力动力源二档驱动，离合器B18结合，离合器A2分离，制动器5松开，同步器N10不结合，同步器M8向右结合，动力传递路线如图中粗实线所示。

如图4所示，为电力动力源三档驱动，离合器B18结合，离合器A2分离，制动器5松开，同步器M8不结合，同步器N10向左结合，动力传递路线如图中粗实线所示。

如图5所示，为电力动力源四档驱动，离合器B18结合，离合器A2分离，制动器5松开，同步器M8不结合，同步器N10向右结合，动力传递路线如图中粗实线所示。

如图6所示，在电力动力源驱动模式下无论是行车启动或是驻车启动，电机20通过离合器B18以及齿轮C3两条路径带动太阳轮22后，再并通过离合器A2启动内燃机1。

电力动力源驱动模式中实施再生制动模式，即动力输出端为原输入端，即电机；输入端为原动力输出端，即车轮的转速，并且电机由驱动状态变为发电状态，能量从车轮到电机，实现四个档位的再生制动，在不同车速下以高效率进行制动回收，能够提高制动回收效率。

本发明提供燃油动力源驱动模式，如图7所示，为燃油动力源一档驱动，离合器A2结合，制动器5制动，离合器B18分离，同步器N10不结合，同步器M8向左结合，动力传递路线如图中粗实线所示。

如图8所示，为燃油动力源二档驱动，离合器A2结合，制动器5制动，离合器B18分离，同步器N10不结合，同步器M8向右结合，动力传递路线如图中粗实线所示。

如图9所示，为燃油动力源三档驱动，离合器A2结合，制动器5制动，离合器B18分离，同步器M8不结合，同步器N10向左结合，动力传递路线如图中粗实线所示。

如图10所示，为燃油动力源四档驱动，离合器A2结合，制动器5制动，离合器B18分离，同步器N10不结合，同步器M8向右结合，动力传递路线如图中粗实线所示。

本发明提供燃油动力源和电力动力源混合驱动模式，如图11所示，为混合驱动一档，离合器A2结合，离合器B18分离，制动器5松开，同步器N10不结合，同步器M8向左结合，动力传递路线如图中粗实线所示。

如图12所示，为混合驱动二档，离合器A2结合，离合器B18分离，制动器5松开，同步器N10不结合，同步器M8向右结合，动力传递路线如图中粗实线所示。

如图13所示，为混合驱动三档，离合器A2结合，离合器B18分离，制动器5松开，同步器M8不结合，同步器N10向左结合，动力传递路线如图中粗实线所示。

如图14所示，为混合驱动四档，离合器A2结合，离合器B18分离，制动器5松开，同步器M8不结合，同步器N10向右结合，动力传递路线如图中粗实线所示。

在以上混合驱动的模式下，电机20由驱动模式转入发电模式，即可实现行车发电功能。由于发动机转速始终在一定范围，通过匹配可以同时将电机20发电转速控制在一定范围，进行高效率充电。

如图15所示，在车辆驻车的情况下，离合器A2结合，离合器B18分离，制动器5松开，同步器M8、同步器N10不结合，动力传递路线如图中粗实线所示。

Claims (4)

1、一种基于机械自动变速器的混合动力驱动装置，包括内燃机、电机和一个动力输出端，其特征在于：

该装置设置有一个制动器，两个离合器，一个四档机械自动变速器，一个行星排机构，其中行星齿轮由太阳轮、齿圈、行星架和行星轮组成，四档机械自动变速器由常啮合齿轮对O、P、Q、R，同步器M、N，轴G、H，动力输出端组成，另外还有齿轮C、D及齿轮E、F组成的啮合齿轮对，电机与齿轮D相连之后再通过离合器B与轴H相连，内燃机通过离合器A与太阳轮相连；通过控制离合器A、B、制动器实现燃油动力源驱动、或电力动力源驱动、或混合动力源驱动模式的切换；通过控制同步器M、N实现燃油动力源驱动四个档位的切换，或电力动力源驱动四个档位的切换，或燃油动力源和电力动力源混合驱动四个档位的切换。

2、按权利要求1所述的一种基于机械自动变速器的混合动力驱动装置，其特征在于：

电力动力源驱动的电机可正反向转动，反向转动时，在电力动力源驱动为一档位时，实现倒车运行。

3、按权利要求1所述的一种基于机械自动变速器的混合动力驱动装置，其特征在于：

电力动力源驱动模式时，电机通过离合器B以及齿轮C两条路径带动太阳轮后，再通过离合器A启动内燃机。

4、按权利要求1所述的一种基于机械自动变速器的混合动力驱动装置，其特征在于：

电力动力源驱动模式中实施再生制动模式，即动力输出端为原输入端，即电机；输入端为原动力输出端，即车轮的转速，并且电机由驱动状态变为发电状态，能量从车轮到电机，实现四个档位的再生制动，在不同车速下以高效率进行制动回收。

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