CN105270158B - 混合动力车辆的动力传动*** - Google Patents

混合动力车辆的动力传动*** Download PDF

Info

Publication number
CN105270158B
CN105270158B CN201410841297.4A CN201410841297A CN105270158B CN 105270158 B CN105270158 B CN 105270158B CN 201410841297 A CN201410841297 A CN 201410841297A CN 105270158 B CN105270158 B CN 105270158B
Authority
CN
China
Prior art keywords
input shaft
rotating element
planetary gear
power
clutch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410841297.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105270158A (zh
Inventor
李昌郁
徐罡寿
黄铜焕
鞠再昌
朴钟述
梁虎林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hyundai Motor Co
Original Assignee
Hyundai Motor Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hyundai Motor Co filed Critical Hyundai Motor Co
Publication of CN105270158A publication Critical patent/CN105270158A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105270158B publication Critical patent/CN105270158B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
    • B60K6/54—Transmission for changing ratio
    • B60K6/547—Transmission for changing ratio the transmission being a stepped gearing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/38—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches
    • B60K6/387—Actuated clutches, i.e. clutches engaged or disengaged by electric, hydraulic or mechanical actuating means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/44—Series-parallel type
    • B60K6/445—Differential gearing distribution type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/20—Transmissions using gears with orbital motion
    • F16H2200/2002—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the number of sets of orbital gears
    • F16H2200/2005—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the number of sets of orbital gears with one sets of orbital gears
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S903/00—Hybrid electric vehicles, HEVS
    • Y10S903/902—Prime movers comprising electrical and internal combustion motors
    • Y10S903/903—Prime movers comprising electrical and internal combustion motors having energy storing means, e.g. battery, capacitor
    • Y10S903/904—Component specially adapted for hev
    • Y10S903/915—Specific drive or transmission adapted for hev
    • Y10S903/917—Specific drive or transmission adapted for hev with transmission for changing gear ratio
    • Y10S903/919—Stepped shift

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Structure Of Transmissions (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)

Abstract

本申请公开了一种混合动力车辆的动力传动***，其可以包括：输入轴、输出轴、行星齿轮组、第一电动机/发电机、第二电动机/发电机、第一传动齿轮、第二传动齿轮、可变连接单元以及可变直接联接单元，动力从发动机输入至所述输入轴；所述行星齿轮组包括由电驱动力驱动的第一旋转元件、与输出轴外啮合而作为输出元件的第二旋转元件以及由发动机的旋转动力驱动的第三旋转元件；所述第一电动机/发电机直接连接至行星齿轮组的第一旋转元件；所述第二电动机/发电机选择性地与输出轴外啮合；所述可变连接单元选择性地将第一传动齿轮连接至输入轴或输出轴；所述可变直接联接单元选择性地将行星齿轮组的三个旋转元件中的两个旋转元件相连接。

Description

混合动力车辆的动力传动***
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年6月19日提交的韩国专利申请第10-2014-0074901号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及一种混合动力车辆的动力传动***，更具体地涉及这样一种混合动力车辆的动力传动***：其在拼合(split)发动机动力时，通过增加机械动力传递路径的部分而使用大量的发动机动力，从而降低电负载，其取代了车辆起动时的发动机模式，从而减小模式转化次数，并且其在模式转化中使每个旋转元件的RPM的改变最小化。
背景技术
车辆的生态友好技术为反映汽车产业未来生存的核心技术，且先进的汽车制造商将他们的全部精力都投入到了生态友好车辆的研发中，从而获得环境和燃料效率的调节。
汽车制造商已经研发了电动车辆(EV)、混合动力车辆(HEV)、燃料电池电动车辆(FCEV)等，作为未来汽车技术。
在未来汽车上，存在许多技术上的限制和制约(例如重量、成本等)，因此汽车制造商已经注意到混合动力车辆并将其作为解决实际问题的选择方案，从而满足排放气体控制并且提高燃料效率，并且使混合动力车辆商品化的竞争非常激烈。
混合车辆利用两种或多种动力源，并且可以以各个方式组合。现有的利用化石燃料的汽油发动机或柴油发动机，以及由电能驱动的电动机/发电机共同用作动力源。
混合动力车辆使用低速扭矩特性相对更好的电动机/发电机作为低速时主要的动力源，并且使用高速扭矩特性相对更好的发动机作为高速时主要的动力源。
因此，在低速部分中，在混合动力车辆中使用电动机/发电机而使用化石燃料的发动机的运行被停止，从而改进燃料效率并减少排放气体。
这样的混合动力车辆的动力传动***被归类为单模式类型和多模式类型。
单模式类型的动力传动***的优势为：其不需要扭矩传动机构(例如离合器或制动器)，但是当车辆在高速行驶时效率下降，燃料效率较低，并且为了应用在大型车辆上，需要额外的扭矩放大器。
当车辆在高速行驶时，多模式类型的动力传动***的效率较高，并且由于其可以设计为通过自身而放大扭矩，所以多模式类型动力传动***可适用于中型和大型的车辆。
因此，近年来，广泛使用多模式类型动力传动***，而不是单模式动力传动***，并且积极进行对多模式类型动力传动***的研究。
多模式类型动力传动***包括多个行星齿轮组、用作电动机和发电机的多个电动机/发电机、控制行星齿轮组的旋转元件的多个扭矩传动机构(摩擦组件)以及用作电动机/发电机的动力源的电池等。
多模式类型的动力传动***根据行星齿轮组、电动机/发电机和扭矩传动机构的连接结构而具有不同的操作机制。
同样地，多模式类型的动力传动***根据连接结构而具有不同的特征，例如耐久性、动力传递效率以及尺寸；因此，在混合动力车辆的动力传动***的领域中，继续研发以实现没有动力损失的稳健且紧凑的动力传动***。
公开于本发明的背景部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面旨在提供一种混合动力车辆的动力传动***，其优势为：通过在拼合(split)发动机动力时增加机械的动力传动路径的部分以使用大量的发动机动力，从而减小电负载；当车辆起动时替换发动机模式从而减小模式转化的数量；以及在模式转化中，使每个旋转元件的RPM的改变最小化。
另外，本发明的各个方面旨在提供一种混合动力车辆的动力传动***，其优势为：提供发动机模式，所述发动机模式允许车辆在没有电动机/发电机的电负载的情况下行驶，从而在高速行驶时提高燃料效率。
根据本发明的各个方面，混合动力车辆的动力传动***可以包括：输入轴、输出轴、行星齿轮组、第一电动机/发电机、第二电动机/发电机、第一传动齿轮、第二传动齿轮、可变连接单元以及可变直接联接单元；动力从发动机输入至所述输入轴；所述输出轴与所述输入轴以预定距离分开，且被设置为与所述输入轴平行；所述行星齿轮组包括三个旋转元件，所述旋转元件被设置在所述输入轴上，第一旋转元件由电驱动力驱动，第二旋转元件与输出轴外啮合而作为输出元件，第三旋转元件由发动机的旋转动力驱动；所述第一电动机/发电机被设置在所述输入轴上，且直接连接至所述行星齿轮组的第一旋转元件；所述第二电动机/发电机被设置在所述输入轴上，且选择性地与所述输出轴外啮合；所述第一传动齿轮选择性地连接至所述输入轴，且直接连接至所述第二电动机/发电机；所述第二传动齿轮选择性地连接至所述输入轴，且直接连接至所述第二旋转元件；所述可变连接单元选择性地将所述第一传动齿轮连接至所述输入轴或所述输出轴；所述可变直接联接单元选择性地将所述行星齿轮组的三个旋转元件中的两个旋转元件相连接。
行星齿轮组可以为单小齿轮行星齿轮组，并且可以包括：太阳轮、行星架和齿圈，所述太阳轮为所述第一旋转元件，所述行星架为所述第二旋转元件，所述齿圈为所述第三旋转元件。
行星齿轮组可以为双小齿轮行星齿轮组，并且包括：太阳轮、齿圈和行星架，所述太阳轮为所述第一旋转元件，所述齿圈为所述第二旋转元件，所述行星架为所述第三旋转元件。
相对于第二传动齿轮，第一传动齿轮的传动比可以为以减速状态将旋转动力传递至输出轴
可变连接单元可以包括：第一离合器和第二离合器，所述第一离合器设置在所述第一传动齿轮和所述输出轴之间，所述第二离合器设置在所述输入轴和所述第一传动齿轮之间。
可变直接联接单元可以配置为设置在所述输入轴和所述行星齿轮组的第二旋转元件之间的第三离合器。
可变直接联接单元可以配置为设置在所述行星齿轮组的第一旋转元件和第二旋转元件之间的第三离合器。
可变直接联接单元配置为设置在所述行星齿轮组的第二旋转元件和第三旋转元件之间的第三离合器。
根据本发明的各个方面，混合动力车辆的动力传动***可以包括：输入轴、输出轴、行星齿轮组、第一电动机/发电机、第二电动机/发电机、第一传动齿轮、第二传动齿轮、可变连接单元以及可变直接联接单元；动力从发动机输入至所述输入轴；所述输出轴与所述输入轴以预定距离分开，且被设置为与所述输入轴平行；所述行星齿轮组作为单小齿轮行星齿轮组，被设置在所述输入轴上，并包括：通过电驱动力被电驱动的太阳轮，与所述输出轴外啮合而作为输出元件的行星架，以及由发动机的旋转动力驱动的齿圈；所述第一电动机/发电机被设置在所述输入轴上，且直接连接至所述行星齿轮组；所述第二电动机/发电机被设置在所述输入轴上，且选择性地与所述输出轴外啮合；所述第一传动齿轮选择性地连接至所述输入轴，且直接连接至所述第二电动机/发电机；所述第二传动齿轮选择性地连接至所述输入轴，且直接连接至所述行星架；所述可变连接单元选择性地将所述第一传动齿轮连接至所述输入轴或所述输出轴；所述可变直接联接单元选择性地将所述行星齿轮组的三个旋转元件中的两个旋转元件相连接。
相对于第二传动齿轮，第一传动齿轮的传动比可以为以减速状态将旋转动力传递至输出轴。
可变连接单元包括：第一离合器和第二离合器，所述第一离合器设置在所述第一传动齿轮和所述输出轴之间，所述第二离合器设置在所述输入轴和所述第一传动齿轮之间。
可变直接联接单元可以配置为设置在所述输入轴和所述行星齿轮组的行星架之间的第三离合器。
可变直接联接单元可以配置为设置在所述行星齿轮组的太阳轮和行星架之间的第三离合器。
可变直接联接单元可以配置为设置在所述行星齿轮组的行星架和齿圈之间的第三离合器。
根据本发明的各个方面，混合动力车辆的动力传动***可以包括：输入轴、输出轴、行星齿轮组、第一电动机/发电机、第二电动机/发电机、第一传动齿轮、第二传动齿轮、可变连接单元以及可变直接联接单元；动力从发动机输入至所述输入轴；所述输出轴与所述输入轴以预定距离分开，且被设置为与所述输入轴平行；所述行星齿轮组作为双小齿轮行星齿轮组，被设置在所述输入轴上，并包括：通过电驱动力被电驱动的太阳轮，与所述输出轴外啮合而作为输出元件的齿圈，以及由发动机的旋转动力驱动的行星架；所述第一电动机/发电机被设置在所述输入轴上，且直接连接至所述行星齿轮组；所述第二电动机/发电机被设置在所述输入轴上，且选择性地与所述输出轴外啮合；所述第一传动齿轮选择性地连接至所述输入轴，且直接连接至所述第二电动机/发电机；所述第二传动齿轮选择性地连接至所述输入轴，且直接连接至所述齿圈；所述可变连接单元选择性地将所述第一传动齿轮连接至所述输入轴或所述输出轴；所述可变直接联接单元选择性地将所述行星齿轮组的三个旋转元件中的两个旋转元件相连接。
相对于第二传动齿轮，第一传动齿轮的传动比可以为以减速状态将旋转动力传递至输出轴。
可变连接单元可以包括：第一离合器和第二离合器，所述第一离合器设置在所述第一传动齿轮和所述输出轴之间，所述第二离合器设置在所述输入轴和所述第一传动齿轮之间。
可变直接联接单元可以配置为设置在所述输入轴和所述行星齿轮组的行星架之间的第三离合器。
参考形成可变连接单元的第一和第二离合器，和形成可变直接联接单元的第三离合器，第一离合器可以在EV模式1ST中***作，第一离合器可以在HEV模式1ST中***作，第二离合器可以在HEV模式2ND中***作，第一离合器和第二离合器可以在发动机模式1ST中***作，第三离合器可以在发动机模式2ND中***作。
根据本发明的各个实施方案，在整体配置中，一个EV模式、两个混合动力模式以及两个发动机模式可以通过一个行星齿轮组、三个摩擦构件以及两个电动机/发电机的结合而被实现。
同时，在拼合发动机动力中，通过增加机械的动力传动路径的部分，电负载可以被减小，且可以利用最大的发动机动力。
另外，通过将相对于发动机扭矩的大扭矩传递至输出轴，机械的动力传动路径部分增加，并且对于相同的电动机/发电机规格可以实现更大的发动机动力。
而且，由于相比于发动机模式，可以在混合动力模式中得到更大的加速度，所以当车辆起动时不要求转化为发动机模式，简化***。
进一步地，根据在多个模式中的减小，摩擦元件可以在数量上被减小，因此效率可以被进一步提高。
应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体描述，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。
附图说明
图1为显示了根据本发明的示例性动力传动***的结构的示意图。
图2为应用至根据本发明的依据操作模式的示例性动力传动***的摩擦元件的操作的图。
图3为显示了根据本发明的示例性动力传动***的结构的示意图。
图4为显示了根据本发明的示例性动力传动***的结构的示意图。
图5为显示了根据本发明的示例性动力传动***的结构的示意图。
应当了解，所附附图并非按比例地绘制，显示了说明本发明的基本原理的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
具体实施方式
下面将详细参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，应当理解本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。
图1为显示了根据本发明的各个实施方案的混合动力车辆的动力传动***的结构的示意图。
参考图1，根据本发明的各个实施方案的动力传动***根据车辆的行驶状态而改变通过输入轴IS传递的发动机ENG的旋转动力，并且通过输出齿轮OG输出改变了的旋转动力。
动力传动***包括输入轴IS、输出轴OS、行星齿轮组PG、第一电动机/发电机MG1、第二电动机/发电机MG2、第一传动齿轮TF1、第二传动齿轮TF2以及配置为第一离合器C1、第二离合器C2和第三离合器C3的可变直接联接单元和可变连接单元。
发动机ENG为主要的动力源，且各种已知的发动机(例如现有的利用化石燃料的汽油发动机或柴油发动机)可以用作发动机ENG。
输入轴IS为输入构件，其将发动机ENG产生的旋转动力传递至传动侧。输入轴IS可以通过减震器和离合器连接至发动机ENG的输出轴，或可以直接连接至发动机ENG的输出轴而没有减震器和离合器介入。
输出轴OS以预定距离与输入轴IS分开，且被设置为与输入轴IS平行，所述输出轴OS通过两个传动齿轮(第一传动齿轮TF1和第二传动齿轮TF2)从输入轴IS和行星齿轮组PG接收旋转动力，并且通过与输出轴OS整体形成的输出齿轮OG，将接收的旋转动力传递至差速器。
行星齿轮组PG被配置为简单的行星齿轮组，例如单小齿轮行星齿轮组和双小齿轮行星齿轮组。在本发明的各个实施方案中，示例性地使用了单小齿轮行星齿轮组。
行星齿轮组PG包括三个旋转元件，所述三个旋转元件由支撑多个小齿轮P的行星架PC、与小齿轮P外啮合的太阳轮S以及与小齿轮P内啮合的齿圈R组成。
第一电动机/发电机MG1和第二电动机/发电机MG2是独立的动力源，具有电动机和发电机的功能。
第一电动机/发电机MG1包括固定至变速器壳体H的第一定子ST1和设置在第一定子ST1的半径部分内的第一转子RT1。
第二电动机/发电机MG2包括固定至变速器壳体H的第二定子ST2和设置在第二定子ST2的半径部分内的第二转子RT2。
第一传动齿轮TF1和第二传动齿轮TF2分别包括彼此外啮合的第一传动主动齿轮TF1a和第一传动从动齿轮TF1b，以及彼此外啮合的第二传动主动齿轮TF2a和第二传动从动齿轮TF2b。
相对于第二传动齿轮TF2，第一传动齿轮TF1的传动比设定为以减速状态将旋转动力传递至输出轴OS。
第一离合器C1、第二离合器C2和第三离合器C3为已知的摩擦元件，其选择性地将一个旋转元件与另一个旋转元件相连接，所述摩擦元件可以为由液压压力摩擦联接的多片式液压摩擦元件。
第一离合器C1和第二离合器C2被应用为选择性地传递动力的可变连接单元，第三离合器C3被应用可变直接联接单元，以选择性地连接从行星齿轮组PG的三个旋转元件中选择出的两个旋转元件，从而使行星齿轮组PG处于选择性直接联接状态。
下面将更详细地描述结构如上所述的根据本发明的各个实施方案的混合动力车辆的动力传动***。
行星齿轮组PG、第一电动机/发电机MG1和第二电动机/发电机MG2设置在输入轴IS上。
在行星齿轮组PG中，太阳轮S(第一旋转元件)直接连接至第一电动机/发电机MG1的第一转子RT1，从而由电驱动力驱动，行星架PC(第二旋转元件)直接连接至作为输出元件的第二传动齿轮TF2的第二传动主动齿轮TF2a，且齿圈R(第三旋转元件)直接连接至输入轴IS从而从发动机ENG接收驱动力。
因此，在混合动力模式中，来自发动机ENG的驱动力和来自第一电动机/发电机MG1的驱动力是互补的，从而使驱动力通过行星架PC输出。
在第二电动机/发电机MG2中，第二转子RT2直接连接至第一传动齿轮TF1的第一传动主动齿轮TF1a，因此，在EV模式中，来自第二电动机/发电机MG2的驱动力驱动第一传动主动齿轮TF1a。
与第一传动主动齿轮TF1a外啮合的第一传动从动齿轮TF1b选择性地连接至输出轴OS，且与第二传动主动齿轮TF2a外啮合的第二传动从动齿轮TF2b被直接连接至输出轴OS。
在上文中描述了第一传动从动齿轮TF1b可变地连接至输出轴OS，但是本发明不限于此，且第一传动从动齿轮TF1b可以选择性地连接至第二传动从动齿轮TF2b(所述第二传动从动齿轮TF2b直接连接至输出轴OS)。
第一离合器C1被设置于第一传动从动齿轮TF1b和输出轴OS之间，从而选择性地连接第二电动机/发电机MG2和输出轴OS，且第二离合器C2设置于输入轴IS和第一传动主动齿轮TF1a之间，从而选择性地连接输入轴IS的旋转动力和第一传动主动齿轮TF1a，借此将第一离合器C1和第二离合器C2用作可变连接单元。
第三离合器C3设置于输入轴IS和行星架PC之间，从而选择性地连接输入轴IS和行星架PC，进而将第三离合器C3用作使行星齿轮组PG处于选择性地直接联接状态的可变直接联接单元。
另外，在附图中显示，第三离合器C3被设置于输入轴IS和行星架PC之间，但是所述情况与第三离合器C3设置在齿圈R(其直接连接至输入轴IS)和行星架PC之间的情况是相等同的。
图2为应用至根据本发明的各个实施方案的依据操作模式的行星齿轮系中的摩擦元件的操作的图。
将参考图2对依据操作模式的摩擦元件的操作状态进行描述。
在EV模式下的第一换挡挡位中(EV模式1ST)，操作第一离合器，在HEV模式下的在第一换挡挡位中(HEV模式1ST)，操作第一离合器，在HEV模式下的第二换挡挡位中(HEV模式2ND)，操作第二离合器，在发动机模式下的第一换挡挡位中(发动机模式1ST)，操作第一离合器和第二离合器，在发动机模式下的第二换挡挡位中(发动机模式2ND)，操作第三离合器，从而改变速度。
在根据各个实施方案的动力传动***中，可以实现一个EV模式、两个混合动力操作模式以及两个发动机模式。
将在下文中对所述模式的操作原理进行描述。
[EV模式1ST]
在EV模式的第一换挡挡位，在发动机停止的状态下，电池的电力被供应至电动机/发电机，从而利用电动机/发电机的电力来操纵车辆。
在EV模式的第一换挡挡位中，发动机停止，因此对燃料效率的提高作出了很大贡献，且车辆可以在没有倒车装置的情况下倒车。当在停止状态的车辆起动并低速行驶时应用所述EV模式的第一换挡挡位，从而避免车辆在上坡道路中打滑或为了使车辆迅速加速，此时需要动力源旋转快于输出轴OS的减速传动比。
在此情况下，在EV模式的第一齿轮换挡挡位，操作第一离合器C1且将第二电动机/发电机MG2的驱动力传递至输出轴OS，从而使车辆能够行驶，且车辆根据第二电动机/发电机MG2的旋转方向而向前或向后行驶。
[HEV模式1ST]
在HEV模式中，发动机的动力通过机械路径和电路径而传递至输出轴OS，且通过行星齿轮组进行动力分配，由于连接至行星齿轮组的发动机和电动机/发电机可以随意调整旋转速度而不考虑车辆速度，所以行星齿轮组用作电控制的连续可变变速器(CVT)。
因此，相比于发动机速度和扭矩均关于车辆速度固定的现有的变速器，电控制CVT的发动机速度和扭矩可以自由改变，从而使发动机的操作效率最大化并提高燃料效率。
鉴于此，在HEV模式的第一换挡挡位中，只有行星架PC通过第二传动主动齿轮TF2a被限制，而太阳轮S和齿圈R自由旋转。
因此，在通过使用第一电动机/发电机MG1而使发动机ENG启动后，可以控制发动机ENG和第一电动机/发电机MG1的速度而不考虑车辆速度。
这里，第一电动机/发电机MG1的扭矩总是处在顺时针方向，而不考虑旋转方向，因此，发动机ENG的扭矩和第一电动机/发电机MG1的扭矩的总量被传递至输出轴OS，产生高驱动力。
[HEV模式2ND]
在HEV模式的第一换挡挡位中，连接至输出轴OS的电动机/发电机的旋转速度由车辆速度约束，因此，难以有效地操作电动机/发电机并减小容量。
特别地，如果车辆速度过高以致受制于车辆速度的电动机/发电机的旋转速度较高，则发电机/电动机的效率降低，因此，无法实现最优燃料效率。
因此，为了将第二电动机/发电机MG2从车辆速度释放，第一离合器C1的操作被释放，且第二离合器C2接合并被连接至发动机ENG。
随后，由于只有行星齿轮组PG的行星架PC连接至输出轴OS，所以发动机ENG以及第一电动机/发电机MG1和第二电动机/发电机MG2可以相对于车辆速度自由地改变操作点，而速度和扭矩的关系保持恒定。
[发动机模式1ST]
用于提升混合动力车辆的燃料效率的核心技术可以使制动能量再生并自由地控制发动机操作点。
控制发动机操作点包括两个能量转化过程：一个过程是将发动机的机械能在电动机/发电机中转化为电能，另一个过程是将电动机/发电机的电能在电动机/发电机中转化为机械能。
在这样的能量转化中，能量不全部输出而是在中途损耗，并且在某些操作情况中，在车辆只通过发动机被驱动的发动机模式中燃料效率可以比混合动力操作模式更好。
即，在发动机模式1ST中，当第一离合器C1和第二离合器C2接合时，发动机ENG的旋转动力通过第一传动齿轮TF1被传递至输出轴OS。
这里，由于不需要第一电动机/发电机MG1和第二电动机/发电机MG2的动力，所以车辆只由发动机ENG的驱动力驱动，且由于行星齿轮组PG被从动力传动路径中排除，所以可以得到高传动效率。
[发动机模式2ND]
在发动机模式2ND中，第一离合器C1和第二离合器C2的操作被释放，且控制第三离合器C3的操作。
随后，使行星齿轮组PG处于直接联接状态并且整体旋转，发动机ENG的旋转动力通过第二传动齿轮TF2而传递至输出轴，此时，传动比被确定为等于第二传动齿轮TF2的传动比。
如上所述，根据本发明的各个实施方案，在整体配置中，一个EV模式、两个混合动力模式以及两个发动机模式可以通过一个行星齿轮组PG、三个摩擦构件C1、C2和C3以及两个电动机/发电机MG1和MG2的结合而实现。
并且，在拼合发动机动力中，通过增加机械的动力传动路径的部分，电负载可以被减小，且可以利用最大的发动机动力。
另外，通过将比发动机扭矩大的扭矩传递至输出轴，机械的动力传动路径的部分被增加，并且对于相同的电动机/发电机规格可以实现更大的发动机动力。
而且，由于相比于发动机模式，在混合动力模式中可以得到更大的加速度，所以当车辆起动时不要求转化为发动机模式，从而简化***。
并且，根据在HEV模式中的减小，摩擦元件可以在数量上减小，因此效率可以被进一步提高。
图3为显示根据本发明的各个实施方案的动力传动***的结构的示意图。
参考图3，在前面描述的实施方案中，行星齿轮组PG配置为单小齿轮行星齿轮组，但是在图3中描述的各个实施方案中，配置为双小齿轮行星齿轮组。
图3的各个实施方案与前面所描述的实施方案的操作效果相同，除了其中配置为齿圈R作为第二旋转元件被直接连接至第二传动齿轮TF2，且行星架PC作为第三旋转元件被直接连接至输入轴IS，因此，将省略对其详细的描述。
图4为显示根据本发明的各个实施方案的动力传动***的结构的示意图。
参考图4，相比于之前描述的第三离合器C3被设置于输入轴IS和行星架PC之间的实施方案，在图4描述的各个实施方案中，第三离合器C3位于太阳轮S和行星架PC之间。
因此，图4描述的各个实施方案的操作效果与前面描述的实施方案的操作效果相同，除了第三离合器C3的位置不同，因此将省略对其的详细描述。
图5为显示根据本发明的各个实施方案的动力传动***的结构的示意图。
参考图5，相比于之前描述的第三离合器C3被设置于输入轴IS和行星架PC之间的实施方案，在图5描述的各个实施方案中，第三离合器C3位于行星架PC和齿圈R之间。
因此，图5描述的各个实施方案的操作效果与前面描述的实施方案的操作效果相同，除了第三离合器C3的位置不同，因此将省略对其的详细描述。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不旨在成为穷举的，也并不旨在把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (8)

1.一种混合动力车辆的动力传动***，所述动力传动***包括：
输入轴，动力从发动机输入至所述输入轴；
输出轴，其与所述输入轴以预定距离分开，并且设置为与所述输入轴平行；
行星齿轮组，其包括三个旋转元件，所述行星齿轮组设置在所述输入轴上，第一旋转元件由电驱动力驱动，第二旋转元件与所述输出轴外啮合而作为输出元件，第三旋转元件由发动机的旋转动力驱动；
第一电动机/发电机，其设置在所述输入轴上并且直接连接至所述行星齿轮组的第一旋转元件；
第二电动机/发电机，其设置在所述输入轴上并且选择性地与所述输出轴外啮合；
第一传动齿轮，其选择性地连接至所述输入轴并且直接连接至所述第二电动机/发电机；
第二传动齿轮，其选择性地连接至所述输入轴并且直接连接至所述第二旋转元件；
可变连接单元，其选择性地将所述第一传动齿轮连接至所述输入轴或所述输出轴；以及
可变直接联接单元，其选择性地将所述行星齿轮组的三个旋转元件中的两个旋转元件相连接。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆的动力传动***，其中所述行星齿轮组为单小齿轮行星齿轮组，并且包括：太阳轮、行星架和齿圈，所述太阳轮为所述第一旋转元件，所述行星架为所述第二旋转元件，所述齿圈为所述第三旋转元件。
3.根据权利要求1所述的混合动力车辆的动力传动***，其中所述行星齿轮组为双小齿轮行星齿轮组，并且包括：太阳轮、齿圈以及行星架，所述太阳轮为所述第一旋转元件，所述齿圈为所述第二旋转元件，所述行星架为所述第三旋转元件。
4.根据权利要求1所述的混合动力车辆的动力传动***，其中，相对于所述第二传动齿轮，所述第一传动齿轮的传动比为以减速状态将旋转动力传递至输出轴。
5.根据权利要求1所述的混合动力车辆的动力传动***，其中所述可变连接单元包括：
第一离合器，其设置在所述第一传动齿轮和所述输出轴之间；以及
第二离合器，其设置在所述输入轴和所述第一传动齿轮之间。
6.根据权利要求1所述的混合动力车辆的动力传动***，其中所述可变直接联接单元配置为设置在所述输入轴和所述行星齿轮组的第二旋转元件之间的第三离合器。
7.根据权利要求1所述的混合动力车辆的动力传动***，其中所述可变直接联接单元配置为设置在所述行星齿轮组的第一旋转元件和第二旋转元件之间的第三离合器。
8.根据权利要求1所述的混合动力车辆的动力传动***，其中所述可变直接联接单元配置为设置在所述行星齿轮组的第二旋转元件和第三旋转元件之间的第三离合器。
CN201410841297.4A 2014-06-19 2014-12-30 混合动力车辆的动力传动*** Active CN105270158B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140074901A KR101550629B1 (ko) 2014-06-19 2014-06-19 하이브리드 자동차의 동력전달장치
KR10-2014-0074901 2014-06-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105270158A CN105270158A (zh) 2016-01-27
CN105270158B true CN105270158B (zh) 2018-11-20

Family

ID=54247431

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410841297.4A Active CN105270158B (zh) 2014-06-19 2014-12-30 混合动力车辆的动力传动***

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9623745B2 (zh)
KR (1) KR101550629B1 (zh)
CN (1) CN105270158B (zh)
DE (1) DE102014118155A1 (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106347097B (zh) * 2016-09-22 2019-03-29 西华大学 混合动力车辆的动力传动装置
CN106838148A (zh) * 2016-11-18 2017-06-13 龚小娥 混合动力***及变速总成
KR101980867B1 (ko) * 2017-11-30 2019-05-21 서울과학기술대학교 산학협력단 플러그인 하이브리드 전기 차량의 파워트레인 및 방법
KR102476378B1 (ko) * 2018-02-28 2022-12-12 현대자동차주식회사 하이브리드 차량용 동력전달 장치
CN110962570B (zh) * 2018-09-29 2021-03-26 比亚迪股份有限公司 混合动力驱动***及车辆
CN110962572B (zh) * 2018-09-29 2021-05-14 比亚迪股份有限公司 混合动力驱动***及车辆
CN110481304B (zh) * 2019-08-26 2021-11-05 重庆隆旺机电有限责任公司 具有解除功能的混合动力式行星齿轮防溜坡装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7494435B2 (en) * 2005-08-18 2009-02-24 Gm Global Technology Operations, Inc. Electrically variable transmission having three planetary gear sets with two fixed interconnections
CN101092110B (zh) * 2006-06-19 2010-04-07 艾晓林 双模式机电混合动力***及其控制
JP4222407B2 (ja) * 2006-10-25 2009-02-12 トヨタ自動車株式会社 動力出力装置およびハイブリッド自動車
JP4229172B2 (ja) * 2006-11-22 2009-02-25 トヨタ自動車株式会社 連結装置、それを備えた動力出力装置およびハイブリッド自動車
CN103221242B (zh) * 2010-12-03 2015-12-02 本田技研工业株式会社 混合动力驱动装置
EP2750501B1 (en) 2011-08-31 2018-07-11 Organic Medical Ventures, L.L.C. Transdermal venous access locking solutions
KR101427961B1 (ko) * 2012-11-28 2014-08-08 현대자동차 주식회사 하이브리드 자동차의 동력전달장치
US9387752B2 (en) * 2012-12-18 2016-07-12 Fca Us Llc Multi-mode hybrid variable drive unit
KR101416420B1 (ko) * 2013-06-24 2014-07-09 현대자동차 주식회사 하이브리드 차량용 변속장치

Also Published As

Publication number Publication date
US9623745B2 (en) 2017-04-18
KR101550629B1 (ko) 2015-09-07
US20150369350A1 (en) 2015-12-24
CN105270158A (zh) 2016-01-27
DE102014118155A8 (de) 2016-02-25
DE102014118155A1 (de) 2015-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105270158B (zh) 混合动力车辆的动力传动***
CN105501043B (zh) 用于混合动力电动车辆的动力传输装置
CN105317944B (zh) 混合动力电动车辆的动力传输***
US9783039B2 (en) Power transmission system of hybrid electric vehicle
CN104553731B (zh) 用于混合动力车辆的动力传动***
US9340098B2 (en) Transmission system of hybrid electric vehicle
CN104728460B (zh) 用于车辆的动力传输装置
CN104648113B (zh) 混合电动车辆的动力传输***
CN104723859B (zh) 混合电动车辆的传动***
CN105276106B (zh) 混合动力电动车辆的动力传输***
CN104295682B (zh) 混合电动车辆的动力传动***
CN106274426A (zh) 混合动力电动车辆的四轮驱动动力传递***
CN104553738B (zh) 混合电动车辆的动力传输***
US9174523B2 (en) Power transmission system of hybrid electric vehicle
CN105317945B (zh) 混合动力电动车辆的动力传输***
US9260001B2 (en) Power transmission system of hybrid electric vehicle
WO2012074726A2 (en) Reconfigurable hybrid gear train
CN102343801A (zh) 用于车辆的功率传输设备
US9193253B2 (en) Power transmission system of hybrid electric vehicle
CN102815195A (zh) 混合电动车的动力变速***
CN104369656B (zh) 混合电动车辆的变速***
JP2015101330A (ja) ハイブリッド自動車の動力伝達装置
CN106812872A (zh) 车辆的动力传输***
CN104553732B (zh) 混合动力车辆的变速器***
CN104653724A (zh) 用于车辆的混合动力系

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant