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 |
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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 |