CN109808480A - 一种双离合器耦合的混合动力两档驱动*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双离合器耦合的混合动力两档驱动***。包括发动机、第一电机、第二电机和传动机构；传动机构包括第三离合器、第四离合器、一组齿轮组、双离合器和两挡齿轮组；其中双离合器包括第一离合器和第二离合器，用于发动机与第一电机、第一电机与第二电机之间的动力耦合和模式切换；所述第三离合器和第四离合器，主要用于模式切换。通过第三离合器、第四离合器和双离合器的分离与结合实现七个工作模式，分别为单电机驱动模式、双电机共同驱动模式、发动机驱动模式、行车充电模式、怠速充电模式、双电机共同驱动模式、混合动力并联驱动模式、制动能量回收模式。本发明具有结构简单、工作模式多、动力响应快、尺寸小、经济性好、工作效率高等优点。
Description
技术领域
本发明属于混合动力汽车技术领域，具体涉及一种双离合器耦合的混合动力两档驱动***。
背景技术
混合动力汽车是指车辆驱动***由两个或多个能同时运转的单个驱动***联合组成的车辆，采用传统的内燃机和电动机作为动力源，动力的传递形式主要有串联式、并联式和混联式三种，串联式的优点是结构最简单，结构布置更加灵活，缺点是能量经过几次转换，机械效率较低；并联式优点是动力性能优越，可以适应多种工况，无需进行能源的二次转换，缺点是相较于串联式结构复杂，成本高；混联式装置兼具了串联式和并联式的特点，优点是控制方便，适应的工况更多，节油效果更好，缺点是结构更加复杂，成本高。
混联式装置的的核心是发动机与电机之间的动力耦合机构，目前市面上主要的耦合机构有行星轮式和固定轴式，大多数专利都是在此基础上为了实现更多的模式和功能，使混合动力驱动***的结构复杂、技术难度大、尺寸较大而不便于搭载。
发明内容
为了实现简化驱动***的结构、减小驱动***的尺寸、提高驱动***的效率、使发动机和电机都能工作在最优区间，本发明提供一种双离合器耦合的混合动力两档驱动***。
一种双离合器耦合的混合动力两档驱动***包括发动机1、第一电机15、第二电机11和传动机构；
所述传动机构包括第三离合器2、第四离合器10、一组齿轮组、双离合器和两档齿轮组；一组齿轮组为啮合传动的第一输出轴齿轮4和第二输出轴齿轮5，双离合器由第一离合器22和第二离合器21构成，两挡齿轮组分别为啮合传动的第一主动齿轮7和第一从动齿轮20，啮合传动的第二主动齿轮9和第二从动齿轮18；
所述第一输出轴齿轮4固定设于第一输出轴3上，第一输出轴3的一端通过第三离合器2固定连接着发动机1的曲轴，第一输出轴3的另一端固定连接着双离合器23壳体外部，第一离合器22的从动盘连接着第三输出轴16的一端，第三输出轴16的另一端连接着第一电机15的输出轴；
所述第一主动齿轮7和第二主动齿轮9为同轴双联齿轮，固定设于第一输入轴8上，且第二主动齿轮9位于第一输入轴8的一端上，第一输入轴8的另一端固定连接着第二离合器21的从动盘；第一输入轴8为空心轴；
所述第三输出轴16同轴位于第一输入轴8内；
所述第二输出轴齿轮5固连在第二输出轴6的一端上，第二输出轴6的另一端通过第四离合器10固定连接着第二电机11的输出轴；
所述第一从动齿轮20和第二从动齿轮18空套在第四输出轴17上，第四输出轴17的输出端固定连接着驱动桥壳14内的主减速器的输入轴；第一从动齿轮20和第二从动齿轮18之间的第四输出轴17上设有同步器19。
所述双离合器用于发动机1与第一电机15、第一电机15与第二电机11之间的动力耦合和模式切换；通过第三离合器2、第四离合器10、双离合器中第一离合器22和第二离合器21的分离与结合实现七个工作模式，分别为单电机驱动模式、双电机共同驱动模式、发动机驱动模式、行车充电模式、怠速充电模式、混合动力并联驱动模式、制动能量回收模式。
进一步限定的技术方案如下：
所述第一电机15的第二电机11均为永磁同步电机。
所述第三离合器2、第四离合器10均为干式离合器。
所述第一离合器22和第二离合器21均为干式离合器，第一离合器22包括第一离合器主动盘24和第一离合器从动盘27，第二离合器21包括第二离合器主动盘25和第二离合器从动盘26；所述第一离合器主动盘24和第二离合器主动盘25固定设于双离合器23壳体内壁上。
所述同步器19为惯性式同步器。
本发明的有益技术效果体现在以下方面：
1.本发明通过将双离合器作为动力耦合机构，从而简化了混合动力驱动***的结构、成本低、具有更小的结构尺寸、提高驱动***的传动效率、动力响应快、经济性好、可以实现更多的工作模式和功能、使发动机和电机都能工作在最优区间。
2.本发明通过将离合器、发动机、电机合理布置，使得车辆在各种工作模式下的完全独立，可以满足不同功率和工况的要求，避免了功率浪费。
附图说明
图1为本发明驱动***结构示意图；
图2为双离合器结构示意图；
图3为单电机驱动模式的动力传动路线图；
图4为双电机共同驱动模式的动力传动路线图；
图5为发动机驱动模式的动力传动路线图；
图6为混合动力并联驱动模式的动力传动路线图；
图7为行车充电模式的动力传动路线图；
图8为怠速充电模式的动力传动路线图；
图9为制动能量回收模式的动力传动路线图。
上图中序号：发动机1、第三离合器2、第一输出轴3、第一输出轴齿轮4、第二输出轴齿轮5、第二输出轴6、第一主动齿轮7、第一输入轴8、第二主动齿轮9、第四离合器10、第二电机11、动力电池12、车轮13、驱动桥14、第一电机15、第三输出轴16、第四输出轴17、第二从动齿轮18、同步器19、第一从动齿轮20、第二离合器21、第一离合器22、双离合器23、第一离合器主动盘24、第二离合器主动盘25、第二离合器从动盘26、第一离合器从动盘27。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地描述，但本发明并不被限制于实施例的表述。
参照图1，一种双离合器耦合的混合动力两档驱动***包括发动机1、第一电机15、第二电机11和传动机构。第一电机15的第二电机11均为永磁同步电机。
传动机构包括第三离合器2、第四离合器10、一组齿轮组、双离合器和两档齿轮组。一组齿轮组为啮合传动的第一输出轴齿轮4和第二输出轴齿轮5。双离合器由第一离合器22和第二离合器21构成，第一离合器22和第二离合器21均为干式离合器；参照图2，第一离合器22包括第一离合器主动盘24和第一离合器从动盘27，第二离合器21包括第二离合器主动盘25和第二离合器从动盘26；第一离合器主动盘24和第二离合器主动盘25固定设于双离合器23壳体内壁上。两挡齿轮组分别为啮合传动的第一主动齿轮7和第一从动齿轮20，啮合传动的第二主动齿轮9和第二从动齿轮18。第三离合器2、第四离合器10均为干式离合器。
第一输出轴齿轮4固定安装于第一输出轴3上，第一输出轴3的一端通过第三离合器2固定连接着发动机1的曲轴，第一输出轴3的另一端固定连接着双离合器23壳体外部，第一离合器22的从动盘连接着第三输出轴16的一端，第三输出轴16的另一端连接着第一电机15的输出轴。
第一主动齿轮7和第二主动齿轮9为同轴双联齿轮，固定安装于第一输入轴8上，且第二主动齿轮9位于第一输入轴8的一端上，第一输入轴8的另一端固定连接着第二离合器21的从动盘；第一输入轴8为空心轴。
第三输出轴16同轴位于第一输入轴8内。
第二输出轴齿轮5固定安装在第二输出轴6的一端上，第二输出轴6的另一端通过第四离合器10连接着第二电机11的输出轴。
第一从动齿轮20和第二从动齿轮18空套在第四输出轴17上，第四输出轴17的输出端固定连接着驱动桥壳14内的主减速器的输入轴；第一从动齿轮20和第二从动齿轮18之间的第四输出轴17上安装有同步器19，同步器19为惯性式同步器。
双离合器用于发动机1与第一电机15、第一电机15与第二电机11之间的动力耦合和模式切换；通过第三离合器2、第四离合器10、双离合器中第一离合器22和第二离合器21的分离与结合实现七个工作模式，分别为单电机驱动模式、双电机共同驱动模式、发动机驱动模式、行车充电模式、怠速充电模式、混合动力并联驱动模式、制动能量回收模式。
本发明的七种工作模式和功能分别说明如下：
（1）单电机驱动模式：
参照图3，当车辆动力需求低时，发动机1停机，第三离合器2分离，第四离合器10分离，第一电机15作为主电机，第一离合器22和第二离合器21结合，第一电机15的动力经第三输出轴16传递到第一离合器从动盘27，通过第一离合器主动盘24和从动盘27结合，将动力传递到双离合器23上，第二离合器主动盘25和从动盘26结合，动力传递至第一输入轴8上，第一主动齿轮7和第一从动齿轮20、第二主动齿轮9和第二从动齿轮18均可啮合传递动力，通过同步器19进行有选择的传递动力到第四输出轴17，再经过主减速器、差速器传递到车轮。
（2）双电机共同驱动模式：
参照图4，当车辆动力需求较高，但还未到发动机工作点时，发动机1仍然停机，第三离合器2分离，第四离合器10结合，第一电机15作为主电机，第二电机11作为辅助电机，第一离合器22和第二离合器21结合，第一电机15的动力经第三输出轴16传递到第一离合器从动盘27，通过第一离合器主动盘24和从动盘27结合，将动力传递到双离合器23上，第二电机11的动力经过第二输出轴6传递至第二输出轴齿轮5，通过第二输出轴齿轮5和第一输出轴齿轮4啮合传动将动力传递至第一输出轴3上，即双离合器23上（第一输出轴3的一端固定连接着双离合器23壳体外部），两部分动力通过双离合器23耦合后，第二离合器主动盘25和从动盘26结合，动力传递至第一输入轴8上，第一主动齿轮7和第一从动齿轮20、第二主动齿轮9和第二从动齿轮18均可啮合传递动力，通过同步器19进行有选择的传递动力到第四输出轴17，再经过主减速器、差速器传递到车轮。
（3）发动机驱动模式：
参照图5，车辆处于高速运动时，达到发动机工作的高效工作区间或动力不足时，发动机1启动，第一电机15和第二电机11停止工作，第三离合器2结合，第四离合器10分离，第一离合器22分离，第二离合器21结合，发动机1动力通过第三离合器2传递至第一输出轴3，即双离合器23上（第一输出轴3的一端固定连接着双离合器23壳体外部），第二离合器主动盘25和从动盘26结合，动力传递至第一输入轴8上，第一主动齿轮7和第一从动齿轮20、第二主动齿轮9和第二从动齿轮18均可啮合传递动力，通过同步器19进行有选择的传递动力到第四输出轴17，再经过主减速器、差速器传递到车轮。
（4）混合动力并联驱动模式：
参照图6，发动机1启动，第三离合器2结合，第四离合器10分离，第一离合器22结合，第二离合器21结合，发动机1动力通过第三离合器2传递至第一输出轴3，即双离合器23上（第一输出轴3的一端固定连接着双离合器23壳体外部），第一电机15的动力经第三输出轴16传递到第一离合器从动盘27，通过第一离合器主动盘24和从动盘27结合，将动力传递到双离合器23上，两部分动力通过双离合器23耦合后，第二离合器主动盘25和从动盘26结合，动力传递至第一输入轴8上，第一主动齿轮7和第一从动齿轮20、第二主动齿轮9和第二从动齿轮18均可啮合传递动力，通过同步器19进行有选择的传递动力到第四输出轴17，再经过主减速器、差速器传递到车轮。
（5）行车充电模式：
参照图7，当车辆在行驶中电池电量过低时，发动机1启动，第三离合器2结合，第四离合器6结合，第一离合器22分离，第二离合器21结合，发动机1一部分满足车辆运行的动力通过第三离合器2传递至第一输出轴3，即双离合器23上（第一输出轴3的一端固定连接着双离合器23壳体外部），第二离合器主动盘25和从动盘26结合，动力传递至第一输入轴8上，第一主动齿轮7和第一从动齿轮20、第二主动齿轮9和第二从动齿轮18均可啮合传递动力，通过同步器19进行有选择的传递动力到第四输出轴17，再经过主减速器、差速器传递到车轮。另一部分富余动力经过第一输出轴齿轮4与第二输出轴齿轮5啮合传递至第二输出轴6上，通过第四离合器10结合来驱动第二电机11发电，为动力电池充电，此模式也可使发动机1一直处于高效工作区间。
（6）怠速充电模式：
参照图8，当车辆等红灯或者短时间停车时，发动机1继续工作，第三离合器2结合，第四离合器10结合，第一离合器22分离，第二离合器21分离，发动机1的动力通过第三离合器2传递至第一输出轴3上，又经过第一输出轴齿轮4与第二输出轴齿轮5啮合传递至第二输出轴6上，通过第四离合器10结合来驱动第二电机11发电，为动力电池充电，车辆不动。
（7）制动能量回收模式：
参照图9，车辆在减速或制动时，第三离合器2分离，第四离合器10分离，第一离合器22结合，第二离合器21结合，第一主动齿轮7和第一从动齿轮20、第二主动齿轮9和第二从动齿轮18均可啮合传递制动转矩至第一输入轴8上，第二离合器主动盘25和从动盘26结合，又将制动转矩传递至双离合器23上，最后，第一离合器主动盘24和从动盘27结合，制动转矩传递至第三输出轴16上，进而带动第一电机15发电，实现将动能转化为电能存储在动力电池中。
（8）行进时启动发动机：
车辆在纯电动模式下，当转换到需要发动机参与工作的模式时，第三离合器2结合，便可将部分动力经第三离合器2传递至发动机输出轴，可实现行进中发动机的启动。
（9）档挡：
通过控制第一电机15转子的转动方向，即可实现倒档，动力传递路径如单电机驱动模式。
Claims (5)
1.一种双离合器耦合的混合动力两档驱动***，包括发动机（1）、第一电机（15）、第二电机（11）和传动机构；其特征在于：
所述传动机构包括第三离合器（2）、第四离合器（10）、一组齿轮组、双离合器和两挡齿轮组；一组齿轮组为啮合传动的第一输出轴齿轮（4）和第二输出轴齿轮（5），双离合器由第一离合器（22）和第二离合器（21）构成，两档齿轮组分别为啮合传动的第一主动齿轮（7）和第一从动齿轮（20），啮合传动的第二主动齿轮（9）和第二从动齿轮（18）；
所述第一输出轴齿轮（4）固定设于第一输出轴（3）上，第一输出轴（3）的一端通过第三离合器（2）固定连接着发动机（1）的曲轴，第一输出轴（3）的另一端固定连接着双离合器（23）壳体外部，第一离合器（22）的从动盘连接着第三输出轴（16）的一端，第三输出轴（16）的另一端连接着第一电机（15）的输出轴；
所述第一主动齿轮（7）和第二主动齿轮（9）为同轴双联齿轮，固定设于第一输入轴（8）上，且第二主动齿轮（9）位于第一输入轴（8）的一端上，第一输入轴（8）的另一端固定连接着第二离合器（21）的从动盘；第一输入轴（8）为空心轴；
所述第三输出轴（16）同轴位于第一输入轴（8）内；
所述第二输出轴齿轮（5）固连在第二输出轴（6）的一端上，第二输出轴（6）的另一端通过第四离合器（10）固定连接着第二电机（11）的输出轴；
所述第一从动齿轮（20）和第二从动齿轮（18）空套在第四输出轴（17）上，第四输出轴（17）的输出端固定连接着驱动桥壳（14）内的主减速器的输入轴；第一从动齿轮（20）和第二从动齿轮（18）之间的第四输出轴（17）上设有同步器（19）；
所述双离合器用于发动机（1）与第一电机（15）、第一电机（15）与第二电机（11）之间的动力耦合和模式切换；通过第三离合器（2）、第四离合器（10）、双离合器中第一离合器（22）和第二离合器（21）的分离与结合实现七个工作模式，分别为单电机驱动模式、双电机共同驱动模式、发动机驱动模式、行车充电模式、怠速充电模式、混合动力并联驱动模式、制动能量回收模式。
2.根据权利要求1所述的一种双离合器耦合的混合动力两档驱动***，其特征在于：所述第一电机（15）的第二电机（11）均为永磁同步电机。
3.根据权利要求1所述的一种双离合器耦合的混合动力两档驱动***，其特征在于：所述第三离合器（2）、第四离合器（10）均为干式离合器。
4.根据权利要求1所述的一种双离合器耦合的混合动力两档驱动***，其特征在于：所述第一离合器（22）和第二离合器（21）均为干式离合器，第一离合器（22）包括第一离合器主动盘（24）和第一离合器从动盘（27），第二离合器（21）包括第二离合器主动盘（25）和第二离合器从动盘（26）；所述第一离合器主动盘（24）和第二离合器主动盘（25）固定设于双离合器（23）壳体内壁上。
5.根据权利要求1所述的一种双离合器耦合的混合动力两档驱动***，其特征在于：所述同步器（19）为惯性式同步器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190528 |