CN109835161A - 双电机三行星排混合动力总成 - Google Patents

Abstract

本发明公开了双电机三行星排混合动力总成，其第一电机的第一电机轴为空心轴，弹性减震器通过输入轴穿过第一电机轴与第一行星排的第一转臂连接；第一电机轴与第一行星排连接。第一行星排与第二行星排连接；第二行星排与第三行星排连接；其第二电机分别与第二行星排、第三行星排连接。其第一电机制动器与第一电机轴连接；第二电机制动器与第二电机轴连接；齿圈制动器与齿圈连接件固定连接；第三转臂制动器与第三行星排的第三转臂固定连接。其差速器模块与第三行星排的第三内齿圈连接；差速器模块的输出端分别与左半轴、右半轴连接。本发明驱动模式多样、损耗低、可靠性高、整体重量更轻，传动效率更高。

Description

双电机三行星排混合动力总成

技术领域

本发明涉及乘用车辆动力***领域，特别涉及双电机三行星排混合动力总成。

背景技术

汽车排放和能源消耗已经成为了世界性问题，因此，低排放和低能源消耗的混合动力汽车成为当前汽车产业发展的主流之一，尤其是随着插电式混合动力汽车产业的不断发展，更高的节油率、节电率、更高的可靠性和更低的成本成为制约该类汽车产业的核心。因而，更简洁的动力装置设计、更丰富的驱动模式、更可靠和更低损耗的模式切换方式和更高速轻量化电机的使用，成为解决插电式混合动力乘用车辆用动力***的最佳方案。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种驱动模式多样、损耗低、可靠性高、整体重量更轻的双电机三行星排混合动力总成。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

双电机三行星排混合动力总成，包括发动机、弹性减震器、第一电机、第一行星排、第二行星排、第二电机、第一电机制动器、齿圈制动器、第三转臂制动器、第二电机制动器、差速器模块、左半轴、右半轴；

所述发动机、弹性减震器、第一电机、第一行星排、第二行星排、第三行星排和第二电机依次同轴安装；

所述第一电机的第一电机轴为空心轴，所述弹性减震器通过输入轴穿过第一电机轴与第一行星排的第一转臂连接；所述第一电机轴与第一行星排的第一太阳轮连接；

所述第一行星排通过齿圈连接件与第二行星排连接；所述第二行星排的第二转臂与第三行星排第三内齿圈连接；所述第二电机的第二电机轴分别与第二行星排的第二太阳轮、第三行星排的第三太阳轮固定连接；

所述第一电机制动器与第一电机轴连接；所述第二电机制动器与第二电机轴连接；所述齿圈制动器与齿圈连接件固定连接；所述第三转臂制动器与第三行星排的第三转臂固定连接；

所述差速器模块与第三行星排的第三内齿圈连接；所述差速器模块的输出端分别与左半轴、右半轴连接。

优选地，所述第一行星排包括第一太阳轮、第一行星轮、第一内齿圈、第一转臂；

所述第一行星轮安装在第一转臂上，所述第一太阳轮与第一行星轮外啮合连接，所述第一行星轮与第一内齿圈内啮合连接；所述第一内齿圈固定安装在齿圈连接件的内圆周内。

优选地，所述第二行星排包括第二太阳轮、第二行星轮、第二内齿圈、第二转臂；

所述第二行星轮安装在第二转臂上，所述第二太阳轮与第二行星轮外啮合连接，所述第二行星轮与第二内齿圈内啮合连接；所述第二内齿圈固定安装在齿圈连接件的内圆周内。

优选地，所述第三行星排包括第三太阳轮、第三星轮、第三内齿圈、第三转臂；

所述第三行星轮安装在第三转臂上，所述第三太阳轮与第三行星轮外啮合连接，所述第三行星轮与第三内齿圈内啮合连接。

优选地，还包括第一齿轮、第二齿轮；

所述第一齿轮与第三内齿圈的外圆周固定连接；所述第二齿轮与差速器模块的壳体固定连接；所述第一齿轮与第二齿轮外啮合连接。

采用上述技术方案，由于采用了发动机、弹性减震器、第一电机、第一行星排、第二行星排、第二电机、第一电机制动器、齿圈制动器、第三转臂制动器、第二电机制动器、差速器模块、左半轴、右半轴等技术特征。使得本发明通过选择第一电机制动器、齿圈制动器、第三转臂制动器、第二电机制动器的释放、或闭合，有效实现了发动机单独低速挡驱动模式；发动机单独高速挡驱动模式；串联驱动模式；第二电机单独驱动模式；发动机与第一电机联合低速挡驱动模式；发动机与第一电机联合高速挡驱动模式；发动机与第二电机联合驱动模式；发动机、第一电机与第二电机联合驱动模式其中任一驱动模式。本发明可靠性高，结构不局合理，重量轻，传动效率高。

附图说明

图1为本发明原理结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如附图1所示，双电机三行星排混合动力总成，包括发动机1、弹性减震器2、第一电机3、第一行星排4、第二行星排5、第三行星排6、第二电机7、第一电机制动器8、齿圈制动器9、第三转臂制动器10、第二电机制动器11、差速器模块12、左半轴13、右半轴14。

将发动机1、弹性减震器2、第一电机3、第一行星排4、第二行星排5、第三行星排6和第二电机7依次同轴安装。将第一电机3的第一电机轴15设置成空心轴，将弹性减震器2通过输入轴16穿过第一电机轴15与第一行星排4的第一转臂17连接；将第一电机轴15与第一行星排4的第一太阳轮18连接。

将第一行星排4通过齿圈连接件19与第二行星排5连接；将第二行星排5的第二转臂20与第三行星排6的第三内齿圈21连接；将第二电机7的第二电机轴22分别与第二行星排4的第二太阳轮23、第三行星排6的第三太阳轮24固定连接。

将第一电机制动器8与第一电机轴15连接；第二电机制动器11与第二电机轴22连接；将齿圈制动器9与齿圈连接件19固定连接；将第三转臂制动器10与第三行星排6的第三转臂36固定连接。将差速器模块12与第三行星排6的第三内齿圈21连接；将差速器模块12的输出端分别与左半轴13、右半轴14连接。

具体实施中，第一行星排4包括第一太阳轮17、第一行星轮25、第一内齿圈26、第一转臂17；将第一行星轮25安装在第一转臂17上，将第一太阳轮17与第一行星轮25外啮合连接，将第一行星轮25与第一内齿圈26内啮合连接；将第一内齿圈26固定安装在齿圈连接件19的内圆周内。

第二行星排5包括第二太阳轮23、第二行星轮27、第二内齿圈28、第二转臂20。将第二行星轮27安装在第二转臂20上，将第二太阳轮23与第二行星轮27外啮合连接，将第二行星轮27与第二内齿圈28内啮合连接；将第二内齿圈28固定安装在齿圈连接件19的内圆周内。

第三行星排包括第三太阳轮24、第三星轮29、第三内齿圈21、第三转臂36；将第三行星轮29安装在第三转臂36上，将第三太阳轮29与第三行星轮29外啮合连接，将第三行星轮29与第三内齿圈21内啮合连接。具体实施过程中还包括第一齿轮30、第二齿轮31；将第一齿轮30与第三内齿圈21的外圆周固定连接；将第二齿轮31与差速器模块12的壳体固定连接；将第一齿轮30与第二齿轮31外啮合连接。

本发明主要控制策略和工作模式如下：

(1)发动机单独低速挡驱动模式

当整车需要发动机中速行驶时，发动机1启动、第一电机3关闭、第二电机7关闭、第一电机制动器8闭合、齿圈制动器9释放、第三转臂制动器10闭合和第二电机制动器11释放，即第一电机制动器8的左右摩擦片将第一电机制动盘32制动、齿圈制动器9的左右摩擦片与齿圈制动盘33保持一定间隙、第三转臂制动器10的左右摩擦片将第三转臂制动盘34制动、第二电机制动器11的左右摩擦片与第二电机制动盘35保持一定间隙，进而，第一太阳轮18处于制动状态、第一内齿圈26和第二内齿圈28处于自由转动状态、第三转臂36处于制动状态、第二太阳轮23和第三太阳轮24处于自由转动状态；发动机1将动力经弹性减震器2由输入轴16传递给第一转臂17，由于第一太阳轮18处于制动状态，因而，第一转臂17将动力传递给由第一行星轮25传递给第一内齿圈26，第一内齿圈26将动力由齿圈连接件19传递给第二内齿圈28，由于第三转臂36处于制动状态，第二内齿圈28将动力传递给第二行星轮27，第二行星轮27将一部分动力经第二转臂20传递给第三内齿圈21，另外一部动力经第二太阳轮23和第三太阳轮24由第三行星轮29传递给第三内齿圈21；第三内齿圈21将来自发动机1的动力经第一齿轮30和第二齿轮31传递给差速器模块12，差速器模块12经动力由左半轴13和右半轴14传递给左右车轮驱动车辆行驶。

该模式下，差速器模块12的壳体转速与发动机1转速数量关系：

其中：Z1表示第一太阳轮18齿数；Z2表示第一内齿圈26齿数；Z3表示第二太阳轮23齿数；Z4表示第二内齿圈28齿数；Z5表示第三太阳轮24齿数；Z6表示第三内齿圈21的内齿圈齿数；Z7表示第一齿轮30的齿数；Z8表示第二齿轮31的齿数；n1表示第一电机轴15的转速；ne表示发动机1的转速；n2表示第二电机轴22转速；n3表示差速器模块12的壳体的转速。(如无特殊说明，本文下列出现的字母均按上述表述意思代表构件参数)

(2)发动机单独高速挡驱动模式

当整车需要发动机高速行驶时，发动机1启动、第一电机3关闭、第二电机7关闭、第一电机制动器8闭合、齿圈制动器9释放、第三转臂制动器10释放和第二电机制动器11闭合，即第一电机制动器8的左右摩擦片将第一电机制动盘32制动、齿圈制动器9的左右摩擦片与齿圈制动盘33保持一定间隙、第三转臂制动器10的左右摩擦片与第三转臂制动盘34保持一定间隙、第二电机制动器11的左右摩擦片将第二电机制动盘35制动，进而，第一太阳轮18处于制动状态、第一内齿圈26和第二内齿圈28处于自由转动状态、第三转臂36处于自由转动状态、第二太阳轮23和第三太阳轮24处于制动状态；发动机1将动力经弹性减震器2由输入轴16传递给第一转臂17，由于第一太阳轮18处于制动状态，因而，第一转臂17将动力传递给由第一行星轮25传递给第一内齿圈26，第一内齿圈26将动力由齿圈连接件19传递给第二内齿圈28，由于第二太阳轮23和第三太阳轮24处于制动状态，第二内齿圈28将动力由第二行星轮27传递给第二转臂20和第三齿圈21；第三内齿圈21将来自发动机1的动力经第一齿轮30和第二齿轮31传递给差速器模块12，差速器模块12经动力由左半轴13和右半轴14传递给左右车轮驱动车辆行驶。

该模式下，差速器模块12的壳体转速与发动机1转速数量关系：

(3)串联驱动模式

当整车需要纯电动行驶且电池包电量不足时，发动机1启动、第一电机3处于发电机模式、第二电机7处于驱动电机模式、第一电机制动器8释放、齿圈制动器9闭合、第三转臂制动器10释放和第二电机制动器11释放，即第一电机制动器8的左右摩擦片与第一电机制动盘32保持一定间隙、齿圈制动器9的左右摩擦片将齿圈制动盘33制动、第三转臂制动器10的左右摩擦片与第三转臂制动盘34保持一定间隙、第二电机制动器11的左右摩擦片与第二电机制动盘35保持一定间隙，进而，第一太阳轮18处于自由转动状态、第一内齿圈26和第二内齿圈28处于制动状态、第三转臂36处于自由转动状态、第二太阳轮23和第三太阳轮24处于自由转动状态；发动机1将动力由弹性减震器2经输入轴16传递给第一转臂17，由于第一内齿圈26处于制动状态，第一转臂17将动力由第一行星轮25传递给第一太阳轮18，第一太阳轮18将动力由第一电机轴15传递给第一电机转子37，第一电机转子37将动力由第一电机3的定子转换成电能存储到电池包中；第二电机7从电池包处获得电能，第二电机转子38将电能转换成动力后由第二电机轴22传递给第二太阳轮23和第三太阳轮24，由于第二内齿圈28处于制动状态，因此，第二太阳轮23将动力传递给第二行星轮27，第二行星轮27将来自第二电机7的动力传递给第二转臂20和第三内齿圈21，第三内齿圈21将来自发动机1的动力经第一齿轮30和第二齿轮31传递给差速器模块12，差速器模块12经动力由左半轴13和右半轴14传递给左右车轮驱动车辆行驶。

该模式下，差速器模块12的壳体转速与第二电机轴22转速数量关系：

第一电机转子8转速与发动机1转速数量关系：

(4)第二电机单独驱动模式

当整车需要纯电动行驶且电池包电量充足时，发动机1关闭、第一电机3关闭、第二电机7处于驱动电机模式、第一电机制动器8释放、齿圈制动器9闭合、第三转臂制动器10释放和第二电机制动器11释放，即第一电机制动器8的左右摩擦片与第一电机制动盘32保持一定间隙、齿圈制动器9的左右摩擦片将齿圈制动盘33制动、第三转臂制动器10的左右摩擦片与第三转臂制动盘34保持一定间隙、第二电机制动器11的左右摩擦片与第二电机制动盘35保持一定间隙，进而，第一太阳轮18处于自由转动状态、第一内齿圈26和第二内齿圈28处于制动状态、第三转臂36处于自由转动状态、第二太阳轮23和第三太阳轮24处于自由转动状态；第二电机7从电池包处获得电能，第二电机转子38将电能转换成动力后由第二电机轴22传递给第二太阳轮23和第三太阳轮24，由于第二内齿圈28处于制动状态，因此，第二太阳轮23将动力传递给第二行星轮27，第二行星轮27将来自第二电机7的动力传递给第二转臂20和第三内齿圈21，第三内齿圈21将来自发动机1的动力经第一齿轮30和第二齿轮31传递给差速器模块12，差速器模块12经动力由左半轴13和右半轴14传递给左右车轮驱动车辆行驶。

(5)发动机与第一电机联合低速挡驱动模式

当整车需要较大功率中速行驶时，发动机1启动、第一电机3处于驱动电机模式、第二电机7关闭、第一电机制动器8释放、齿圈制动器9释放、第三转臂制动器10闭合和第二电机制动器11释放，即第一电机制动器8的左右摩擦片与第一电机制动盘32保持一定距离、齿圈制动器9的左右摩擦片与齿圈制动盘33保持一定间隙、第三转臂制动器10的左右摩擦片将第三转臂制动盘34制动、第二电机制动器11的左右摩擦片与第二电机制动盘35保持一定间隙，进而，第一太阳轮18处于自由转动状态、第一内齿圈26和第二内齿圈28处于自由转动状态、第三转臂36处于制动状态、第二太阳轮23和第三太阳轮24处于自由转动状态；发动机1将动力经弹性减震器2由输入轴16传递给第一转臂17，第一电机3从电池包处获得电能并转化为动力由第一电机轴15传递给第一太阳轮18，第一行星轮25将来自发动机1和第一电机3的动力叠加后传递给第一内齿圈26，第一内齿圈26将动力由齿圈连接件19传递给第二内齿圈28，由于第三转臂36处于制动状态，第二内齿圈28将动力传递给第二行星轮27，第二行星轮27将一部分动力经第二转臂20传递给第三内齿圈21，另外一部动力经第二太阳轮23和第三太阳轮24由第三行星轮29传递给第三内齿圈21；第三内齿圈21将来自发动机1的动力经第一齿轮30和第二齿轮31传递给差速器模块12，差速器模块12经动力由左半轴13和右半轴14传递给左右车轮驱动车辆行驶。

该模式下，差速器模块12的壳体转速与发动机1和第一电机轴15的转速关系：

(6)发动机与第一电机联合高速挡驱动模式

当整车需要较大功率高速行驶时，发动机1启动、第一电机3处于驱动电机模式、第二电机7关闭、第一电机制动器8释放、齿圈制动器9释放、第三转臂制动器10释放和第二电机制动器11闭合，即第一电机制动器8的左右摩擦片与第一电机制动盘32保持一定距离、齿圈制动器9的左右摩擦片与齿圈制动盘33保持一定间隙、第三转臂制动器10的左右摩擦片与第三转臂制动盘34保持一定间隙、第二电机制动器11的左右摩擦片将第二电机制动盘35制动，进而，第一太阳轮18处于自由转动状态、第一内齿圈26和第二内齿圈28处于自由转动状态、第三转臂36处于自由转动状态、第二太阳轮23和第三太阳轮24处于制动状态；发动机1将动力经弹性减震器2由输入轴16传递给第一转臂17，第一电机3从电池包处获得电能并转化为动力由第一电机轴15传递给第一太阳轮18，第一行星轮25将来自发动机1和第一电机3的动力叠加后传递给第一内齿圈26，第一内齿圈26将动力由齿圈连接件19传递给第二内齿圈28，由于第二太阳轮23和第三太阳轮24处于制动状态，第二内齿圈28将动力由第二行星轮27传递给第二转臂20和第三齿圈21；第三内齿圈21将来自发动机1的动力经第一齿轮30和第二齿轮31传递给差速器模块12，差速器模块12经动力由左半轴13和右半轴14传递给左右车轮驱动车辆行驶。

该模式下，差速器模块12的壳体转速与发动机1和第一电机轴15的转速关系：

(7)发动机与第二电机联合驱动模式

当整车需要大功率高速行驶时，发动机1启动、第一电机3关闭、第二电机7处于驱动电机模式、第一电机制动器8闭合、齿圈制动器9释放、第三转臂制动器10释放和第二电机制动器11释放，即第一电机制动器8的左右摩擦片将第一电机制动盘32制动、齿圈制动器9的左右摩擦片与齿圈制动盘33保持一定间隙、第三转臂制动器10的左右摩擦片与第三转臂制动盘34保持一定间隙、第二电机制动器11的左右摩擦片与第二电机制动盘35保持一定间隙，进而，第一太阳轮18处于制动态、第一内齿圈26和第二内齿圈28处于自由转动状态、第三转臂36处于自由转动状态、第二太阳轮23和第三太阳轮24处于自由转动状态；发动机1将动力经弹性减震器2由输入轴16传递给第一转臂17，由于第一太阳轮18处于制动状态，因而，第一转臂17将动力传递给由第一行星轮25传递给第一内齿圈26，第一内齿圈26将动力由齿圈连接件19传递给第二内齿圈28；第二电机7从电池包处获得电能，第二电机转子38将电能转换成动力后由第二电机轴22传递给第二太阳轮23和第三太阳轮24；第二行星轮27将来自发动机1和第二电机7的动力叠加后传递给第二转臂20和第三齿圈21；第三内齿圈21将来自发动机1的动力经第一齿轮30和第二齿轮31传递给差速器模块12，差速器模块12经动力由左半轴13和右半轴14传递给左右车轮驱动车辆行驶。

该模式下，差速器模块12的壳体转速与发动机1和第二电机轴22的转速关系：

(8)发动机、第一电机与第二电机联合驱动模式

当整车需要最大功率加速行驶时，发动机1启动、第一电机3处于驱动电机模式、第二电机7处于驱动电机模式、第一电机制动器8释放、齿圈制动器9释放、第三转臂制动器10释放和第二电机制动器11释放，即第一电机制动器8的左右摩擦片与第一电机制动盘32保持一定距离、齿圈制动器9的左右摩擦片与齿圈制动盘33保持一定间隙、第三转臂制动器10的左右摩擦片与第三转臂制动盘34保持一定间隙、第二电机制动器11的左右摩擦片与第二电机制动盘35保持一定间隙，进而，第一太阳轮18处于自由转动状态、第一内齿圈26和第二内齿圈28处于自由转动状态、第三转臂36处于自由转动状态、第二太阳轮23和第三太阳轮24处于自由转动状态；发动机1将动力经弹性减震器2由输入轴16传递给第一转臂17，第一电机3从电池包处获得电能并转化为动力由第一电机轴15传递给第一太阳轮18，第一行星轮25将来自发动机1和第一电机3的动力叠加后传递给第一内齿圈26，第一内齿圈26将动力由齿圈连接件19传递给第二内齿圈28；第二电机7从电池包处获得电能，第二电机转子38将电能转换成动力后由第二电机轴22传递给第二太阳轮23和第三太阳轮24；第二行星轮27将来自发动机1、第一电机3和第二电机7的动力叠加后传递给第二转臂20和第三齿圈21；第三内齿圈21将来自发动机1的动力经第一齿轮30和第二齿轮31传递给差速器模块12，差速器模块12经动力由左半轴13和右半轴14传递给左右车轮驱动车辆行驶。

该模式下，差速器模块12的壳体转速与发动机1、第一电机轴15和第二电机轴22的转速关系：

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.双电机三行星排混合动力总成，其特征在于，包括发动机、弹性减震器、第一电机、第一行星排、第二行星排、第三行星排、第二电机、第一电机制动器、齿圈制动器、第三转臂制动器、第二电机制动器、差速器模块、左半轴、右半轴；

所述发动机、弹性减震器、第一电机、第一行星排、第二行星排、第三行星排和第二电机依次同轴安装；

所述第一电机的第一电机轴为空心轴，所述弹性减震器通过输入轴穿过第一电机轴与第一行星排的第一转臂连接；所述第一电机轴与第一行星排的第一太阳轮连接；

所述第一行星排通过齿圈连接件与第二行星排连接；所述第二行星排的第二转臂与第三行星排第三内齿圈连接；所述第二电机的第二电机轴分别与第二行星排的第二太阳轮、第三行星排的第三太阳轮固定连接；

所述第一电机制动器与第一电机轴连接；所述第二电机制动器与第二电机轴连接；所述齿圈制动器与齿圈连接件固定连接；所述第三转臂制动器与第三行星排的第三转臂固定连接；

所述差速器模块与第三行星排的第三内齿圈连接；所述差速器模块的输出端分别与左半轴、右半轴连接。

2.根据权利要求1所述的双电机三行星排混合动力总成，其特征在于，所述第一行星排包括第一太阳轮、第一行星轮、第一内齿圈、第一转臂；

所述第一行星轮安装在第一转臂上，所述第一太阳轮与第一行星轮外啮合连接，所述第一行星轮与第一内齿圈内啮合连接；所述第一内齿圈固定安装在齿圈连接件的内圆周内。

3.根据权利要求2所述的双电机三行星排混合动力总成，其特征在于，所述第二行星排包括第二太阳轮、第二行星轮、第二内齿圈、第二转臂；

所述第二行星轮安装在第二转臂上，所述第二太阳轮与第二行星轮外啮合连接，所述第二行星轮与第二内齿圈内啮合连接；所述第二内齿圈固定安装在齿圈连接件的内圆周内。

4.根据权利要求3所述的双电机三行星排混合动力总成，其特征在于，所述第三行星排包括第三太阳轮、第三星轮、第三内齿圈、第三转臂；

所述第三行星轮安装在第三转臂上，所述第三太阳轮与第三行星轮外啮合连接，所述第三行星轮与第三内齿圈内啮合连接。

5.根据权利要求4所述的双电机三行星排混合动力总成，其特征在于，还包括第一齿轮、第二齿轮；

所述第一齿轮与第三内齿圈的外圆周固定连接；所述第二齿轮与差速器模块的壳体固定连接；所述第一齿轮与第二齿轮外啮合连接。