CN101149095B - 基于双离合自动变速器的混合动力驱动装置 - Google Patents
基于双离合自动变速器的混合动力驱动装置 Download PDFInfo
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Abstract
一种基于双离合自动变速器的混合动力驱动装置，设置有行星齿轮、双离合器自动变速器、同步器C、D、E和制动器；其中行星齿轮包括行星轮、外齿圈、太阳轮，太阳轮与轴P相连接；双离合器自动变速器包括轴Q、轴R、轴S、轴T、DCT离合器A、DCT离合器B、一档齿轮啮合对、二档齿轮啮合对、三档齿轮啮合对、四档齿轮啮合对、同步器D及同步器E；一档齿轮啮合对、三档齿轮啮合对设置于轴R和轴T上，二档齿轮啮合对、四档齿轮啮合对设置在轴R和轴S上，同步器D、E与轴R相连接。本发明的优点是利用单行星排齿轮对发动机与电机进行功率合成，与DCT相结合，实现具有较大传动比范围的无级变速，扩大发动机的使用范围。
Description
技术领域
本发明涉及一种动力驱动装置，特别涉及一种基于双离合自动变速器的混合动力驱动装置。
背景技术
混合动力汽车作为纯电动汽车替换内燃机汽车的重要过渡产品，不仅在节油环保上的优势明显，而且其动力性和行驶里程也能和现在的内燃机汽车媲美，因而成为当今各大汽车公司研究开发的热点。混合动力传动***是混合动力汽车的关键技术之一。良好的传动***不仅可以使发动机发挥最大效率，还能保障与电机的配合，根据控制策略进行合理的功率分配，从而提高整车的运行效率。目前，将双离合器(Dual Clutch Transmission，简称DCT)应用于混合动力汽车***开发的主要有德国LUK公司、美国通用汽车技术公司以及重庆大学。LUK公司所设计的混合动力传动***将一体化的起动机/发电机与DCT相结合，结构紧凑，但动力耦合是一种强耦合；通用汽车公司所设计的混合动力传动***工作模式较多，但结构不紧凑。重庆大学将行星排齿轮与双离合器相结合，具有多种档位数目多种传动模式，在某种模式下进行动力传递时，电机必须一直处于工作状态，并且传动过程中，DCT的轴都在转动，会降低一定的效率。
发明内容
本发明的技术问题是要提供一种采用单排行星齿轮机构与四档双离合器自动变速器相结合，具有四个类似无级变速的驱动范围的基于双离合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双离合自动变速器的混合动力驱动装置，包括一个发动机、一个电机和一个动力输出端，该装置设置有行星齿轮、双离合器自动变速器、同步器C、D、E和制动器；其中行星齿轮包括行星轮、外齿圈、太阳轮，太阳轮与轴P相连接；双离合器自动变速器包括轴Q、轴R、轴S、轴T、DCT离合器A、DCT离合器B、一档齿轮啮合对、二档齿轮啮合对、三档齿轮啮合对、四档齿轮啮合对、同步器D及同步器E；一档齿轮啮合对、三档齿轮啮合对设置于轴R和轴T上，二档齿轮啮合对、四档齿轮啮合对设置在轴R和轴S上，同步器D、E与轴R相连接。
通过DCT离合器A、B，同步器C和离合器实现发动机驱动或电机驱动或发动机和电机混合驱动模式的切换。
通过一档齿轮啮合对、二档齿轮啮合对、三档齿轮啮合对、四档齿轮啮合对与同步器D、E实现发动机驱动四个档位的切换，或者电机驱动四个档位的切换，或者发动机和电机混合驱动四个档位的切换。
在电机驱动模式中，实现再生制动模式，即输出端为输入端，输入端为输出端，不同的车轮转速实现四个档位的再生制动，电机处于发电状态。
本发明的优越功效在于：
1)提出了一种新的混合动力传动***，该***在换档时始终具有动力输出，提高了整车的经济性和舒适性；
2)利用单行星排齿轮对发动机与电机进行功率合成，使本传动***具有类似于无级变速的功能，并与DCT相结合，实现具有较大传动比范围的无级变速，扩大发动机的使用范围；
3)再生制动时能够提供多种传动比，从而提高再生制动的效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的冷启动的结构示意图；
图3为本发明的热启动的结构示意图；
图4为本发明的发动机一档驱动的结构示意图；
图5为本发明的发动机二档驱动的结构示意图；
图6为本发明的发动机三档驱动的结构示意图；
图7为本发明的发动机四档驱动的结构示意图；
图8为本发明的发动机驱动带动电机发电的结构示意图；
图9为本发明的混合驱动一档的结构示意图；
图10为本发明的混合驱动二档的结构示意图；
图11为本发明的混合驱动三档的结构示意图；
图12为本发明的混合驱动四档的结构示意图；
图13为本发明的电机一档驱动的结构示意图；
图14为本发明的电机二档驱动的结构示意图；
图15为本发明的电机三档驱动的结构示意图；
图16为本发明的电机四档驱动的结构示意图；
图17为本发明的电机三档驱动的再生制动模式的结构示意图；
图中标号说明
1-发动机； 2-离合器；
3-轴P； 4-齿轮对M；
5-行星架； 6-行星轮；
7-外齿圈； 8-轴U；
9-制动器； 10-同步器C；
11-齿轮对N； 12-轴V：
13-电机； 14-太阳轮；
15-轴Q； 16-输出端；
17-轴R； 18-四档齿轮啮合对；
19-同步器D； 20-二档齿轮啮合对；
21-三档齿轮啮合对； 22-同步器E；
23-一档齿轮啮合对； 24-轴S；
25-DCT离合器A； 26-轴T；
27-DCT离合器B； 28-齿轮W。
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双离合自动变速器的混合动力驱动装置，包括一个发动机1、一个电机13和一个动力输出端16，该装置设置有行星齿轮、双离合器自动变速器、同步器C10、D19、E22、制动器9、轴U8、轴V12和齿轮W28；其中行星齿轮包括行星架5、行星轮6、外齿圈7、太阳轮14，太阳轮14与轴P3相连接；双离合器自动变速器包括轴Q15、轴R17、轴S24、轴T26、DCT离合器A25、DCT离合器B27、一档齿轮啮合对23、二档齿轮啮合对20、三档齿轮啮合对21、四档齿轮啮合对18、同步器D19及同步器E22；一档齿轮啮合对23、三档齿轮啮合对21设置于轴R17和轴T26上，二档齿轮啮合对20、四档齿轮啮合对18设置在轴R17和轴S24上，同步器D19、E22与轴R17相连接。通过DCT离合器A25、B27，同步器C10和离合器实现发动机1驱动或电机13驱动或发动机1和电机13混合驱动模式的切换。通过一档齿轮啮合对23、二档齿轮啮合对20、三档齿轮啮合对21、四档齿轮啮合对18与同步器D19、E22实现发动机1驱动四个档位的切换，或者电机13驱动四个档位的切换，或者发动机1和电机13混合驱动四个档位的切换。
如图2所示，为冷起动的传动***，离合器2结合，通过制动器9的结合将行星排齿轮的外齿圈7锁止，同时同步器C10右结合，电机13带动DCT中心轴Q15经行星轮6带动太阳轮14转动，从而启动发动机1，其功率流如图中粗实线。
如图3所示，为热启动的传动***，此时发动机1的摩擦较小，电机13仅有一部分的转矩传递给发动机1曲轴，并可逐渐增加某一档位对应的离合器，使同步器接合，逐渐加大发动机1向驱动轮传递的驱动转矩。现以一档为例进行说明，热启动时，同步器C10右接合，并通过制动器9的结合将行星排齿轮的外齿圈7锁止，功率流经过齿轮对N11、DCT中心轴Q15、齿轮对M4、行星轮6和太阳轮14，从而带动发动机1启动。此时，DCT离合器B27慢慢结合，同步器E22左结合，这样逐步加大发动机1对车辆的驱动转矩，其功率流如图中粗实线。其它档位与一档类似。
当汽车行驶阻力功率较小时，仅依靠发动机单独驱动就可满足行驶需要，如图4所示，为发动机一档驱动模式，电机不工作，离合器2接合，制动器9将行星排齿轮的外齿圈7锁止，DCT离合器27接合，一档齿轮啮合对23与同步器22接合，其功率流如图中粗实线。
如图5所示，为发动机二档驱动模式，电机不工作，离合器2接合，制动器9将行星排齿轮的外齿圈7锁止，DCT离合器A25接合，二档齿轮啮合对20与同步器D19接合，其功率流如图中粗实线。
如图6所示，为发动机三档驱动模式，电机不工作，离合器2接合，制动器9将行星排齿轮的外齿圈7锁止，DCT离合器B27接合，三档齿轮啮合对21与同步器E22接合，其功率流如图中粗实线。
如图7所示，为发动机四档驱动模式，电机不工作，离合器2接合，制动器9将行星排齿轮的外齿圈7锁止，DCT离合器A25接合，四档齿轮啮合对18与同步器D19接合，其功率流如图中粗实线。
发动机1在某一档位单独驱动时功率仍有盈余，并且蓄电池电量处于非饱和状态，可松开制动器9，同时同步器C10左结合，使电机13工作于发电机状态，给蓄电池充电。如图8所示，为发动机1在三档驱动车辆并带动电机13发电，其功率流如图中粗实线。其余档位与此三档类似。
当车辆负载较重或者高速行驶时，必须依靠发动机和电机共同驱动，即混合驱动工况。如图9所示，为混合一档驱动，离合器2结合，同步器C10左结合，DCT离合器B27接合，一档齿轮啮合对23与同步器E22接合，其功率流如图中粗实线。
如图10所示，为混合二档驱动，离合器2接合，同步器C10左结合，DCT离合器A25接合，二档齿轮啮合对20与同步器D19接合，其功率流如图中粗实线。
如图11所示，为混合三档驱动，离合器2接合，同步器C10左结合，DCT离合器B27接合，三档齿轮啮合对21与同步器E22接合，其功率流如图中粗实线。
如图12所示，为混合四档驱动，离合器2接合，同步器C10左结合，DCT离合器A25接合，四档齿轮啮合对18与同步器D19接合，其功率流如图中粗实线。
如图13所示，为电机一档驱动，同步器C10右结合，DCT离合器B27接合，一档齿轮啮合对23与同步器E22接合，其功率流如图中粗实线。
如图14所示，为电机二档驱动，同步器C10右结合，DCT离合器A25接合，一档齿轮啮合对20与同步器D19接合，其功率流如图中粗实线。
如图15所示，为电机三档驱动，同步器C10右结合，DCT离合器B27接合，三档齿轮啮合对21与同步器E22接合，其功率流如图中粗实线。
如图16所示，为电机四档驱动，同步器C10右结合，DCT离合器A25接合，四档齿轮啮合对18与同步器D19接合，其功率流如图中粗实线。
在电机13驱动模式中，实现再生制动模式，即输出端为输入端，输入端为输出端，不同的车轮转速实现四个档位的再生制动，电机13处于发电状态。如图17所示，为电机三档驱动模式，再生制动工况与电机13单独驱动功率流传递路径相同，功率流向相反，此时电机13处于发电状态，其功率流如图中粗实线。
Claims (4)
1.一种基于双离合自动变速器的混合动力驱动装置，包括一个发动机、一个电机和一个动力输出端，其特征在于：
该装置设置有行星齿轮、双离合器自动变速器、同步器C和制动器；其中行星齿轮包括行星轮、外齿圈、太阳轮，太阳轮与轴P相连接；双离合器自动变速器包括轴Q、轴R、轴S、轴T、双离合器A、双离合器B、一档齿轮啮合对、二档齿轮啮合对、三档齿轮啮合对、四档齿轮啮合对、同步器D及同步器E；一档齿轮啮合对、三档齿轮啮合对设置于轴R和轴T上，二档齿轮啮合对、四档齿轮啮合对设置在轴R和轴S上，同步器D、同步器E与轴R相连接。
2.按权利要求1所述的一种基于双离合自动变速器的混合动力驱动装置，其特征在于：
通过双离合器A、双离合器B、同步器C和离合器实现发动机驱动或电机驱动或发动机和电机混合驱动模式的切换。
3.按权利要求1所述的一种基于双离合自动变速器的混合动力驱动装置，其特征在于：
通过一档齿轮啮合对、二档齿轮啮合对、三档齿轮啮合对、四档齿轮啮合对与同步器D、同步器E实现发动机驱动四个档位的切换，或者电机驱动四个档位的切换，或者发动机和电机混合驱动四个档位的切换。
4.按权利要求3所述的一种基于双离合自动变速器的混合动力驱动装置，其特征在于：
在电机驱动模式中，实现再生制动模式，即动力输出端为输入端，输入端为输出端，不同的车轮转速实现四个档位的再生制动，电机处于发电状态。
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