CN109236959A - 一种混动变速器动力输出*** - Google Patents
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Abstract
一种混合动力变速器动力输出***,属于汽车变速器技术领域。本发明为了解决混合动力变速器动力***结构设计复杂,不能够根据行驶工况,改善整机工作情况且提升混动变速器的动力性能的问题。本发明包括发动机、电机、输出齿轮、UD离合器、LR制动器、单向离合器、2ND制动器、OD离合器、REV离合器、A2外齿圈、C2行星架、S2太阳轮、A1外齿圈、C1行星架、S1太阳轮和输入轴,发动机与输入轴建立连接,A1外齿圈和C2行星架及输出齿轮固定连接,S2太阳轮与电机固定连接并且通过UD离合器与发动机进行连接,S1太阳轮通过REV离合器与发动机建立连接,S1太阳轮与2ND制动器进行连接,C1行星架通过OD离合器与发动机进行连接。本发明具有结构简合理、成本低廉等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种混合动力变速器动力输出***,属于汽车变速器技术领域。
背景技术
混合动力车型一般有发动机和电动机两种动力转换装置,通过传动***驱动车轮,混合动力汽车因其具有低排放等优点,成为竞相研发的新型车辆。混合动力传动***按联结方式一般分为串联、并联和混联三种形式。根据电机相对于传统动力***的位置,可以把单电机混动方案分为五大类,分别为P0、P1、P2、P3、P4的等结构。
现有技术的混动变速器结构设计复杂,***传递效率低,混合动力主要通过电机的协调工作可以使发动机运行在高效率区,从而提高整个***的效率,这种方式依然不能够有效的节省汽车燃油消耗,且这种工作模式单一,不能够根据行驶工况,改善整机工作情况且提升混动变速器的动力性能。
发明内容
本发明的目的是为了解决混合动力变速器动力***结构设计复杂,不能够根据行驶工况,改善整机工作情况且提升混动变速器的动力性能的问题,进而提供一种混动变速器动力输出***。
本发明的技术方案是:
一种混动变速器动力输出***,包括发动机、电机、输出齿轮、UD离合器、LR制动器、单向离合器、2ND制动器、OD离合器、REV离合器、A2外齿圈、C2行星架、S2太阳轮、A1外齿圈、C1行星架、S1太阳轮和输入轴,所述的发动机与输入轴建立连接,所述的A1外齿圈和C2行星架及输出齿轮固定连接,所述的S2太阳轮与电机固定连接,并且通过UD离合器与发动机进行连接,S1太阳轮通过REV离合器与发动机建立连接,所述的S1太阳轮与2ND制动器进行连接,C1行星架通过OD离合器与发动机进行连接,C1行星架与A2外齿圈固定连接,C1行星架与LR制动器及单向离合器的内圈连接,所述的C1行星架上的行星轮与A1外齿圈啮合安装,C2行星架上的行星轮与A2外齿圈啮合安装。
优选的:所述的电机布置在变速器的壳体内部。
优选的:所述的输入轴与电机同轴布置并与发动机建立连接。
本发明的变速器的挡位设置包括,对于发动机的动力传递设有四个前进档位以及一个倒挡档位,对于电机的动力传递路线设有两个档位,电机驱动倒挡根据电机特性调节正、反转来实现。对于发动机的四个前进档位可适用于汽车全部行驶工况,并且在四个档位工作过程中,可以选择电机作为电动机提供动力,以提升汽车的动力性;或者选择电机作为发电机,用以发电为电池组充电。对于电机的两个档位,可以实现纯电动模式,用于汽车的起步、爬坡、高速以及正常行驶等工况。并且本方案结构,可以通过离合器的滑摩控制起动发动机,即从纯电模式切换到发动机起动工作模式,可以有效地防止动力切换过程中出现整车顿挫感。
本发明的有益效果为:本发明采用自动变速器的成熟双行星排结构,结构简单、设计合理;进行结构重新设计,增加电机以改善发动机工况,可以有效地降低油耗,增加电机相对成本有所增加,但从整车角度油耗会降低,实现新能源汽车目标,达到节能减排,满足逐步加严的排放法规,此结构保持了自动变速器换挡快速,驾驶性好等优点,具有结构简合理、装配简单、成本低廉等优点。
附图说明
图1为本发明的的控制逻辑图;
图中,1-发动机,2-电机,3-输出齿轮,4-UD离合器,5-LR制动器,6-单向离合器,7-2ND制动器,8-OD离合器,9-REV离合器,10-A2外齿圈,11-C2行星架,12-S2太阳轮,13-A1外齿圈,14-C1行星架,15-S1太阳轮,16-输入轴。
具体实施方式
实施实例1:
具体实施方式一:结合图1说明本实施方式,本实施方式提供的一种混动变速器动力输出***,包括发动机1、电机2、输出齿轮3、UD离合器4、LR制动器5、单向离合器6、2ND制动器7、OD离合器8、REV离合器9、A2外齿圈10、C2行星架11、S2太阳轮12、A1外齿圈13、C1行星架14、S1太阳轮15和输入轴16,所述的发动机1与输入轴16建立连接,所述的A1外齿圈13和C2行星架11及输出齿轮3固定连接,所述的S2太阳轮12与电机2固定连接,并且通过UD离合器4与发动机1进行连接,S1太阳轮15通过REV离合器9与发动机1建立连接,所述的S1太阳轮15与2ND制动器7进行连接,C1行星架14通过OD离合器8与发动机1进行连接,C1行星架与A2外齿圈10固定连接,C1行星架与LR制动器5及单向离合器6的内圈连接,所述的C1行星架14上的行星轮与A1外齿圈13啮合安装,C2行星架11上的行星轮与A2外齿圈10啮合安装。
对于一种混动变速器动力输出***的档位控制模式如下:
1、纯电动模式具备两个档位模式,分别如下:
1)纯电动模式1挡:
当发动机1不工作,电机2工作时,控制LR制动器5进行工作,将使A2外齿圈10固定不转动,并且由于UD离合器4、OD离合器8、REV离合器9都未结合处于不工作状态,所以发动机1空转转动,此时,可以与发动机1实现动力解耦。当需要启动发动机1提供动力时,可以选择结合UD离合器4进行滑摩控制起动发动机1进行动力切换。
电机2提供的动力传递路径,通过S2太阳轮12传递给C2行星架11,即传递到输出齿轮3;动力由S2太阳轮12和C2行星架11这组行星架系进行传递,并且速比大于1,起到减速增扭的作用,由于C2行星架11与A1外齿圈13固定连接,A1外齿圈13会发生转动,C1行星架14与A2外齿圈10固定连接,但是S1太阳轮15未与其他机构固定连接,所以S1太阳轮15处于空转。
2)纯电动模式2挡:
当发动机1不工作,电机2工作时,控制2ND制动器7进行工作,将使S1太阳轮15固定不转动。并且由于UD离合器4、OD离合器8、REV离合器9都不工作未结合,所以不带拖动发动机1空转转动,可以与发动机1实现动力解耦。当需要启动发动机1提供动力时,可以选择结合UD离合器4进行滑摩控制起动发动机1进行动力切换。
电机2提供的一部分动力通过S2太阳轮12传递给C2行星架11,并且输出齿轮3与C2行星架11固定连接,动力直接传递给输出齿轮3。电机提供的另一部分动力通过S2太阳轮12传递给C2行星架11,A1外齿圈13与C2行星架11固定连接;由于S1太阳轮15固定,A1外齿圈13的动力传递到C1行星架14,C1行星架14与A2外齿圈10固定连接,动力通过A2外齿圈10传递到C2行星架11,动力进行回流到输出齿轮3。
在纯电动模式两个档位工作时,都可以与发动机1实现动力解耦,不拖动发动机1空转;并且当***需要发动机1工作时,可以通过本结构的离合器滑摩控制来起动发动机1,动力切换过渡平稳,不会产生动力顿挫。
在结构上换挡逻辑清晰正确,发动机的四个档位在汽车行驶工况中都可以被使用;纯电动2挡要小于纯电动1挡的传动比,两个档位之间的速比以及速比梯度都满足汽车行驶要求。电机2使用两个档位相对于一个档位,可以提高电机2的工作高效区域,更加符合高效、节能降耗。
由于纯电动模式采用电机2驱动,而通过电机控制方式变化可以改变电机2的正反转,所以纯电模式可以用于车辆的起步,并且可以实现倒挡功能。
2、并联以及发动机单独工作模式
1挡:分别控制UD离合器4和LR制动器5进行工作;使A2外齿圈10和C1行星架14固定不转动;发动机1进行工作,由于UD离合器4结合,发动机1与电机2直接连接;此时根据整车电池电量和驾驶情况综合判断电机2是给***提供动力或者发电。如果电池电量过低,电机可以进行发电存储到电池中。如果车辆需要急加速,电机2与发动机1共同向S2太阳轮12提供动力。动力传递的通过S2太阳轮12传递给C2行星架11,并且输出齿轮3与C2行星架11固定连接。此时与电动1挡情况类似。
2挡:分别控制UD离合器4和2ND制动器7进行工作;使S1太阳轮15固定不转动;发动机进行工作,由于UD离合器4结合,发动机1与电机2直接连接;此时根据整车电池电量和驾驶情况综合判断电机2是给***提供动力或者发电。如果电池电量过低,电机2可以进行发电存储到电池中。如果车辆需要急加速,电机2与发动机1共同向S2太阳轮12提供动力。发动机1和电机2提供的一部分动力通过S2太阳轮12传递给C2行星架11,并且输出齿轮3与C2行星架11固定连接,动力直接传递给输出齿轮3。发动机1和电机2提供的另一部分动力通过S2太阳轮12传递给C2行星架11,A1外齿圈13与C2行星架11固定连接;由于S1太阳轮15固定,A1外齿圈13的动力传递到C1行星架14,C1行星架14与A2外齿圈10固定连接,动力通过A2外齿圈10传递到C2行星架11,即传递给输出齿轮3。与电动2挡情况类似。
3挡:分别控制UD离合器4和OD离合器8进行工作;发动机进行工作,由于UD离合器4结合,发动机1与电机2直接连接;此时根据整车电池电量和驾驶情况综合判断电机2是给***提供动力或者发电。如果电池电量过低,电机2可以进行发电存储到电池中。如果车辆需要急加速,电机2与发动机1共同向S2太阳轮12提供动力。发动机1和电机2提供的一部分动力通过S2太阳轮12传递给C2行星架11,并且输出齿轮3与C2行星架11固定连接,动力直接传递给输出齿轮3。发动机1另一部分动力直接传递到C1行星架14,即A2外齿圈10;通过A2外齿圈10将动力传递给C2行星架11,即输出齿轮3。
4挡:分别控制OD离合器8和2ND制动器7进行工作;使S1太阳轮15固定不转动;由于OD离合器8结合,发动机1与C1行星架14及A2外齿圈10连接,发动机1一部分动力通过C1行星架14传递给A1外齿圈13即C2行星架11和输出齿轮3,根据A1外齿圈13、C1行星架14,S1太阳轮15关系,可以推导计算A1外齿圈13转速,即C2行星架11转速。另A2外齿圈10与发动机1直接相连,S2太阳轮12转速情况可以推导。
倒挡:分别控制REV离合器9和LR制动器5进行工作;使A2外齿圈10和C1行星架14固定不转动;由于REV离合器9结合,发动机与S1太阳轮15连接;动力由S1太阳轮15传递给A1外齿圈13,即C2行星架11和输出齿轮3;由于A2外齿圈10固定不转,C2行星架11与S2太阳轮12速比关系固定,此时根据整车电池电量和驾驶情况综合判断电机2是给***提供动力或者发电。如果电池电量过低,电机2可以进行发电存储到电池中。如果车辆需要急加速,电机2向S2太阳轮12提供动力。
并联模式:保留传统AT型自动变速器的特点,对于换挡逻辑,通过液压***的控制不同离合器或制动器的结合与断开,实现动力传递路径不同,实现不同速比的切换。对于车辆出现无电状况,可以使用发动机1工作驱动车辆正常行驶。
四个档位速比的设置,保证了汽车正常行驶的所有工况;并且可以根据整车电池组的电量和驾驶工况,综合判断电机2是作为电动机还是发电机。如果电池组电量过低,电机2可以进行发电存储到电池中。如果车辆需要急加速,电机2向S2太阳轮12提供动力,以调节发动机1所处的工作区,使发动机1处于相对油耗更优的区域。
根据整车电量情况以及整车工作情况等进行综合分析,对电机2进行控制,选择电机工作模式提供动力或者发电。如果提供动力,对于变速器是发动机1和电机2共同提供动力,改善发动机工作情况并且可以提升动力性;如果电池电量低,选择发电,相对发动机负荷较大,但通过控制也可以处于相对较好的油耗工作区,电能储备可以为其他工况下提供电能驱动;综合总工况,是对发动机1工况点选择是进行改善,能够有效地节油降耗。
停车发电:在车辆停驶时,可以通过结合UD离合器4,使发动机1与电机2直接连接,进行发电。
本发明可以实现发动机单独工作功能。可以实现行车发电功能。并且拥有机械倒挡功能。在整车馈电时,电机不能起步时,可以应用发动机独立工作起步。
其各位挡位速比关系
A1外齿圈(13)和S1太阳轮(15)齿轮齿数分别是ZA1和ZS1;
A2外齿圈(10)和S2太阳轮(12)齿轮齿数分别是ZA2和ZS2;
纯电动1挡速比为:K1=a+1
纯电动2挡速比为:K2=(a+1+b)/(1+a)=1+b/(1+a)
并联1挡速比为:λ1=a+1
并联2挡速比为:λ2=(a+1+b)/(1+a)
并联3挡速比为:λ3=1
并联4挡速比为:λ4=a/(1+a)
并联倒挡速比为:λ倒=a
具体实施方式二:结合图1说明本实施方式,本实施方式提供的一种混动变速器动力输出***,所述的电机2布置在变速器的壳体内部。
具体实施方式三:结合图1说明本实施方式,本实施方式提供的一种混动变速器动力输出***,所述的电机2布置在变速器的壳体外部。
电机布置在内部好处:可以将电机2的转子与S2太阳轮12及UD离合器4的内毂根据结构设计更加紧凑,即整体机械结构集成度高,减少零件开发数量,降低成本;减少轴向长度,减小变速器轴向长度尺寸;对于变速器油路设计能够简化。
具体实施方式四:结合图1说明本实施方式,本实施方式提供的一种混动变速器动力输出***,所述的输入轴16与电机同轴布置并与发动机建立连接。
本实施方式只是对本专利的示例性说明,并不限定它的保护范围,本领域技术人员还可以对其局部进行改变,只要没有超出本专利的精神实质,都在本专利的保护范围内。
Claims (4)
1.一种混动变速器动力输出***,其特征在于:包括发动机(1)、电机(2)、输出齿轮(3)、UD离合器(4)、LR制动器(5)、单向离合器(6)、2ND制动器(7)、OD离合器(8)、REV离合器(9)、A2外齿圈(10)、C2行星架(11)、S2太阳轮(12)、A1外齿圈(13)、C1行星架(14)、S1太阳轮(15)和输入轴(16),所述的发动机(1)与输入轴(16)建立连接,所述的A1外齿圈(13)和C2行星架(11)及输出齿轮(3)固定连接,所述的S2太阳轮(12)与电机(2)固定连接,并且通过UD离合器(4)与发动机(1)进行连接,S1太阳轮(15)通过REV离合器(9)与发动机(1)建立连接,所述的S1太阳轮(15)与2ND制动器(7)进行连接,C1行星架(14)通过OD离合器(8)与发动机(1)进行连接,C1行星架与A2外齿圈(10)固定连接,C1行星架与LR制动器(5)及单向离合器(6)的内圈连接,所述的C1行星架(14)上的行星轮与A1外齿圈(13)啮合安装,C2行星架(11)上的行星轮与A2外齿圈(10)啮合安装。
2.根据权利要求1所述的一种混动变速器动力输出***,其特征在于:所述的电机(2)布置在变速器的壳体内部。
3.根据权利要求1所述的一种混动变速器动力输出***,其特征在于:所述的电机(2)布置在变速器的壳体外部。
4.根据权利要求1所述的一种混动变速器动力输出***,其特征在于:所述的输入轴(16)与电机平行布置并与发动机建立连接。
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