CN112757886A - 一种双离合变速的电动汽车电机-飞轮混合动力传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双离合变速的电动汽车电机‑飞轮混合动力传动装置，属于汽车传动领域。它包括电机、双离合器结构及动力输出结构，还包括行星轮结构，行星轮结构的太阳轮轴与双离合器结构的低速挡离合器传动连接，齿圈与双离合器结构的高速挡离合器传动连接，行星架与动力输出机构的主减速器传动连接；还包括无级变速机构，行星轮机构的齿圈通过第一传动机构与无级变速机构传动连接，太阳轮轴通过第二传动机构与无级变速机构传动连接；还包括飞轮机构，其与无级变速机构通过第三传动机构传动连接；还包括齿圈制动器和太阳轮制动器。本发明的装置在换挡过程对传动***零部件的冲击度小，能有效回收制动能量，并对飞轮存储的能量充分利用。

Description

一种双离合变速的电动汽车电机-飞轮混合动力传动装置

技术领域

本发明属于汽车传动技术领域，更具体地说，涉及一种双离合变速的电动汽车电机-飞轮混合动力传动装置。

背景技术

电动汽车主要分为纯电动汽车、插电式混合动力汽车和燃料电池汽车。由于目前车用动力蓄电池的存储容量小、重量大，使其比能量、比功率等性能指标还较低，因此限制了电动汽车续驶里程和动力性能的提高。所以，提高电动汽车的能量利用率和采用混合动力形式是改善车辆使用性能的主要方式之一。在已有的一般电动汽车上，汽车制动或下坡运行过程中，可将车辆的动能或重力势能转化为电能回馈并储存在蓄电池中。统计表明，电动汽车以电能回收存储制动能量的方法，可使其增加10%~15%的续驶里程。另外，采用内燃机与电动机混合动力的驱动形式，即在汽车配置的内燃机功率较小条件下也可使汽车的燃料经济性和动力性得到同时的优化与提升。

上述方式也存在着某些不足：第一，受电动汽车所用蓄电池的比能量、比功率等技术性能指标的限制，提高续驶里程一般是通过增加蓄电池的数量来提高蓄电池的容量；但同时也导致整车质量的增加，使车辆行驶的滚动阻力和坡度阻力增加，蓄电池能量利用效率和车辆的加速性能受到直接影响。第二，当电动汽车在加速或者上坡运行工况时，若蓄电池是车辆的唯一能量源时，蓄电池将处于大电流放电状态；当汽车频繁制动时，蓄电池也处于反复地充电和放电状态，其对蓄电池的使用寿命将产生不利的影响。第三，汽车紧急制动时，受蓄电池充电特性的限制回收存储的电能有限，回收利用率不高。

经检索，中国专利公开号：CN 102815198 A；公开日：2012年12月12日；公开了一种基于无级变速传动的混合动力汽车驱动***，包括内燃机、双质量飞轮、行星齿轮机构、前进挡离合器、倒挡制动器、驱动电机、电机控制器、电池、无级变速机构、减速器机构和差速器总成；无级变速机构包括主动带轮、从动带轮、金属带、电动油泵，与驱动电机、行星齿轮机构、前进挡离合器、倒挡制动器、减速器机构和差速器总成集成为混合动力专用无级变速器；无级变速机构取消液力变矩器，内燃机动力通过双质量飞轮传递至无级变速机构；所述主动带轮轴上集成驱动电机，而且采用电动油泵提供液压***压力。该申请案的驱动***虽然在一定程度上提高了能量利用效率，但是该申请案的***结构复杂且效率仍有待提升。

发明内容

为了解决上述技术问题至少之一，本发明提出一种采用双离合器结构和行星轮结构进行两挡变速，并能将电机动力和飞轮储能产生的动力进行耦合的电动汽车驱动传动装置。

根据本发明的一方面，提供了一种双离合变速的电动汽车电机-飞轮混合动力传动装置，该装置包括：

电机，其输出端与连接轴传动连接；

双离合器结构，其输入端与连接轴传动连接，双离合器结构由输出低速的低速挡离合器及输出高速的高速挡离合器构成；

动力输出结构，其由主减速器、差速器、半轴和车轮组成，输出的动力经主减速器、差速器后通过半轴传递给车轮；

还包括：

行星轮结构，其由太阳轮轴、固定套接在太阳轮轴上的太阳轮、行星齿轮、行星架和齿圈配合连接构成；所述低速挡离合器的输出端与太阳轮轴传动连接；所述高速挡离合器的输出端与齿圈传动连接；所述主减速器与行星架传动连接；

无级变速机构，其由无极变速传动带、无级变速主动带轮、无级变速控制器和无级变速从动带轮配合连接构成；

飞轮机构，其利用飞轮储能原理，储存或释放动能；

第一传动机构，其将齿圈与无级变速主动带轮传动连接，第一传动机构上设有第一离合器，其控制第一传动机构的分离或接合；

第二传动机构，其将太阳轮轴与无级变速主动带轮传动连接，第二传动机构上设有第二离合器，其控制第二传动机构的分离或接合；

第三传动机构，其将无级变速从动带轮与飞轮机构传动连接，第三传动机构上设有第三离合器，其控制第三传动机构的分离或接合；

齿圈制动器，其限制齿圈的转动状态；

太阳轮制动器，其限制太阳轮的转动状态。

根据本发明实施例的双离合变速的电动汽车电机-飞轮混合动力传动装置，可选地，

所述的双离合器结构、行星轮结构、无级变速机构、第一传动机构、第二传动机构、第三传动机构、齿圈制动器及太阳轮制动器均安装于箱体中；

所述电机固定安装于箱体一端；

所述飞轮机构固定安装于箱体另一端。

根据本发明实施例的双离合变速的电动汽车电机-飞轮混合动力传动装置，可选地，所述行星轮结构的齿圈外侧套接有齿轮八，其与齿圈同步转动；

所述第一传动机构包括：

齿轮一，其与齿轮八啮合；

第一离合器，其一端与齿轮一固定连接；

支承轴一，其与第一离合器另一端传动连接，且支承轴一与无级变速主动带轮同轴传动连接。

根据本发明实施例的双离合变速的电动汽车电机-飞轮混合动力传动装置，可选地，所述行星轮结构的太阳轮轴上安装有齿轮五，其与太阳轮轴同步转动；

所述第二传动机构包括：

齿轮二，其与齿轮五啮合；

第二离合器，其一端与齿轮二固定连接；

支承轴二，其与第二离合器另一端传动连接；

齿轮四，其安装在支承轴二上，与支承轴二同步转动；

齿轮三，其安装在支承轴一上，与支承轴一同步转动，齿轮三与齿轮四啮合。

根据本发明实施例的双离合变速的电动汽车电机-飞轮混合动力传动装置，可选地，所述飞轮机构包括：

磁齿轮轴；

大磁齿轮，其有两个，相互平行安装在磁齿轮轴上；

飞轮轴，其有两个，均与磁齿轮轴平行且分别布置于磁齿轮轴两侧；

飞轮，其有两个，分别安装在各飞轮轴上；

小磁齿轮，其有两对，每对小磁齿轮分别安装在一飞轮轴的两端；

永磁体一，其固定安装在小磁齿轮上；

永磁体二，其固定安装在大磁齿轮上；

飞轮机构的各构件均设于飞轮箱内。

根据本发明实施例的双离合变速的电动汽车电机-飞轮混合动力传动装置，可选地，所述第三传动机构包括：

传动轴，其与无级变速从动带轮同轴传动连接；

第三离合器，其一端与传动轴固定连接，另一端与磁齿轮轴固定连接。

根据本发明实施例的双离合变速的电动汽车电机-飞轮混合动力传动装置，可选地，所述齿圈制动器和太阳轮制动器均为电磁制动器。

根据本发明实施例的双离合变速的电动汽车电机-飞轮混合动力传动装置，可选地，所述行星轮结构的行星架上同轴安装有齿轮七，其与行星架同步转动，齿轮七与主减速器的齿轮六啮合。

有益效果

相比于现有技术，本发明的双离合变速的电动汽车电机-飞轮混合动力传动装置至少具备如下有益效果：

第一，采用本发明的装置，可达到换挡过程对传动***零部件的冲击度小、行驶平顺及无动力中断换挡的工作状态；第二，汽车制动能量可以采用飞轮存储能量或发电回收两种利用模式；第三，存储能量的飞轮与电机可通过混合动力的方式驱动车辆，提高车辆的输出动力；第四，车辆停车后，通过使电机处于发电运行状态，使飞轮存储的剩余能量给蓄电池充电而得以充分的利用；第五，本发明的装置结构紧凑轻便，传动操作简洁，能有效解决传统电动汽车驱动能源单一、储能单元质量大、无法高效利用能源的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。

图1示出了本发明的双离合变速的电动汽车电机-飞轮混合动力传动装置内部结构示意图；

图2示出了本发明的大磁齿轮上永磁体二布置形式示意图；

图3示出了本发明的小磁齿轮上永磁体一布置形式示意图；

附图标记：

1、电机；2、法兰盘一；3、连接轴；4、轴承一；5、双离合器结构；6、低速挡离合器；7、高速挡离合器；8、轴承二；9、太阳轮轴；10、齿圈；11、齿圈制动器；12、轴承三；13、齿轮一；14、第一离合器；15、支承轴一；16、轴承四；17、齿轮二；18、第二离合器；19、齿轮三；20、轴承五；21、无级变速传动带；22、无级变速主动带轮；23、无级变速控制器；24、无级变速从动带轮；25、轴承六；26、传动轴；27、 第三离合器；28、大磁齿轮；29、飞轮；30、飞轮轴；31、小磁齿轮；32、飞轮箱；33、轴承七；34、永磁体一；35、永磁体二；36、轴承八；37、轴承九；38、磁齿轮轴；39、轴承十；40、法兰盘二；41、轴承十一；42、齿轮四；43、支承轴二；44、太阳轮制动器；45、轴承十二；46、齿轮五；47、差速器；48、齿轮六；49、主减速器；50、支承轴三；51、轴承十三；52、齿轮七；53、齿轮八；54、行星齿轮；55、太阳轮；56、行星架；57、箱体；58、半轴；59、车轮。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”、“一”、“二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分；本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“上”、“下”、“左”、“右”及类似的词语仅为在选定附图视角为参照系后的相对位置方向关系，并不是绝对的位置方向的限定。

实施例1

如图1所示，本实施例的双离合变速的电动汽车电机-飞轮混合动力传动装置中，电机1通过法兰盘一2与箱体57的一端相连，通过螺栓结构进行固定，电机1的输出轴与连接轴3通过键连接的方式传动连接，使电机1启动后输出轴的动力能传递到连接轴3上，连接轴3通过轴承一4支承定位在箱体57内一端，连接轴3与双离合器结构5的输入端传动连接，双离合器结构5是较为成熟的技术结构，本实施例采用的双离合器结构5的结构原理同现有技术中的对应结构；双离合器结构5与行星轮结构的太阳轮轴9是同轴安装的，通过轴承二8支承定位在太阳轮轴9上，其中，输出低速的低速挡离合器6与行星轮结构的太阳轮轴9传动连接，输出高速的高速挡离合器7与行星轮结构的齿圈10传动连接。

本实施例的行星轮结构，组成原理同现有的行星轮系，包括有一太阳轮轴9，固定套接安装在太阳轮轴9上的太阳轮55，同轴安装在太阳轮轴9上的齿圈10，齿圈10内壁设有轮齿，位于齿圈10内且同轴安装在太阳轮轴9上的行星架56，以及转动安装在行星架56上且分别与齿圈10内、太阳轮55啮合的若干个行星齿轮54；太阳轮轴9的一端通过轴承结构支承在连接轴3内，太阳轮轴9的另一端通过轴承十二45支承安装在箱体57上，本实施例在太阳轮轴9另一端的端部上安装有太阳轮制动器44，太阳轮制动器44通过接触限位太阳轮轴9的转动，来达到锁住太阳轮55的目的；齿圈10的外缘一侧安装有齿圈制动器11，齿圈制动器11通过接触限位来达到锁住齿圈10的目的；在齿圈10的外缘另一侧套接安装有齿轮八53，齿轮八53可以为轮齿在外侧的齿环结构，与齿圈10保持同步转动，齿轮八53的作用是与第一传动机构的齿轮一13进行啮合传动；行星架56的一端也通过轴承结构支承安装在太阳轮轴9上，行星架56的另一端与齿轮七52同轴固定连接，齿轮七52与行星架56保持同步转动，齿轮七52的作用是与主减速器49进行啮合传动。

动力输出结构是现有的电动汽车上均会设有的结构，作用是将电动力、飞轮动力或混合动力等经过主减速器49减速后，由差速器47传递给半轴58，然后传递到车轮59输出，本实施例的主减速器49上设有齿轮六48，齿轮六48通过支承轴三50固定在箱体57中，支承轴三50通过轴承十三51支承固定在箱体57中，齿轮六48与齿轮七52啮合，用于接收行星架56上传递的动力。

无级变速机构的结构原理组成与现有的无级变速机构相同，只是本申请与无级变速机构传动连接的其他结构组合不同，本实施例的无级变速机构包括由无级变速传动带21传动连接的无级变速主动带轮22和无级变速从动带轮24，无级变速控制器23与无级变速主动带轮22同轴固定连接，本实施例的无级变速机构与第一传动机构、第二传动机构及第三传动机构均为离合连接的关系，在不同挡位的离合器接合条件下，都可以通过调节无级变速机构的传动比，来使利用飞轮能量的发电过程获得最佳的状态。

第一传动机构的作用是将齿圈10的动力传递到无级变速主动带轮22上，通过第一离合器14来控制进行传动或断开传动，第一传动机构包括有齿轮一13、第一离合器14及支承轴一15，支承轴一15的两端通过轴承三12及轴承五20支承安装在箱体57上，且支承轴一15的一端与无级变速主动带轮22同轴传动连接；齿轮一13通过轴承结构同轴安装在支承轴一15上，齿轮一13与齿轮八53啮合，且齿轮一13与第一离合器14一端固定连接，第一离合器14的另一端与支承轴一15固定连接，在第一离合器14未接合时，齿轮一13不与支承轴一15同步转动，第一离合器14接合时，齿轮一13与支承轴一15同步转动。

第二传动机构的作用是将太阳轮轴9的动力传递到无级变速主动带轮22上，通过第二离合器18来控制进行传动或断开传动，第二传动机构包括有齿轮二17、第二离合器18、支承轴二43、齿轮四42和齿轮三19，支承轴二43的两端通过轴承四16和轴承十一41支承安装在箱体57上，在行星轮结构的太阳轮轴9上固定安装齿轮五46，齿轮二17通过轴承结构同轴安装在支承轴二43上，且齿轮二17与齿轮五46啮合，齿轮二17与第二离合器18一端固定连接，第二离合器18另一端与支承轴二43固定连接，在第二离合器18未接合时，齿轮二17不与支承轴二43同步转动，第二离合器18接合时，齿轮二17与支承轴二43同步转动；在支承轴二43上固定同轴安装有齿轮四42，并在支承轴一15上对应位置固定同轴安装有齿轮三19，齿轮四42与齿轮三19啮合，从而传递动力给无级变速主动带轮22。

飞轮机构技术较为成熟，可以采用现有技术中能进行飞轮储能的结构形式，本实施例示出一种结构形式的飞轮机构，包括有磁齿轮轴38、大磁齿轮28、飞轮轴30、飞轮29、小磁齿轮31、永磁体一34及永磁体二35，磁齿轮轴38与无级变速从动带轮24同轴设置，磁齿轮轴38的两端通过轴承十39和轴承七33支承安装在飞轮箱32内；大磁齿轮28有两个，分别同轴固定安装在磁齿轮轴38两端；飞轮轴30有两个，均与磁齿轮轴38平行布置，且分布在磁齿轮轴38两侧，飞轮轴30通过轴承八36和轴承九37支承安装在飞轮箱32内；飞轮29有两个，均固定同轴安装在飞轮轴30中部；小磁齿轮31有四个，两两一对，分别固定在飞轮轴30的端部；在大磁齿轮28上固定安装有永磁体二35，在小磁齿轮31上固定安装有永磁体一34；永磁体一34与永磁体二35的个数之比为飞轮机构的传动比，磁传动由大磁齿轮28上固定的永磁体二35与小磁齿轮31上固定的永磁体一34通过磁力耦合实现动力传动；进一步地，永磁体一34镶嵌在小磁齿轮31表面，永磁体一34个数为一个，如图3所示；永磁体二35镶嵌在大磁齿轮28表面，永磁体二35个数为八个，周向布置在大磁齿轮28表面，且按照N极、S极的交替顺序依次均匀布置，如图2所示；飞轮机构的各构件均安装在飞轮箱32内，飞轮箱32通过法兰盘二40固定安装在箱体57另一端上。

第三传动机构的作用是实现无级变速从动带轮24与飞轮机构间的传动，第三传动机构包括传动轴26和第三离合器27，传动轴26与无级变速从动带轮24同轴传动连接，传动轴26通过轴承六25支承固定在箱体57中，传动轴26的一端与无级变速从动带轮24同轴固定，另一端与第三离合器27的一端固定，第三离合器27的另一端与飞轮机构的磁齿轮轴38固定连接。

本实施例的太阳轮制动器44采用电磁制动器，太阳轮制动器44的定子与箱体57固定连接，太阳轮制动器44的摩擦片与太阳轮轴9通过平键固定连接，随太阳轮轴9一起转动；本实施例的齿圈制动器11也采用电磁制动器，齿圈制动器11的定子与箱体57固定连接，齿圈制动器11的摩擦片与齿圈10固定连接，随齿圈10一起转动。

本实施例的双离合器结构5、行星轮结构、无级变速机构、第一传动机构、第二传动机构、第三传动机构、齿圈制动器11及太阳轮制动器44均安装于箱体57中，以图1视角看去，从左至右，连接轴3位于箱体57内左端，双离合器结构5位于连接轴3右侧，行星轮结构位于双离合器结构5右侧，在行星轮结构的齿圈10上方设有第一传动机构，第一传动机构向右延伸并与无级变速机构连接，无级变速机构位于箱体57内右端，在行星轮结构行星架56的右端固定有齿轮七52，主减速器49位于齿轮七52下方；在太阳轮轴9的右端固定有齿轮五46，齿轮五46上方为第二传动机构，第二传动机构在齿轮五46与第一传动机构之间，且第二传动机构在无级变速机构左侧；齿圈制动器11布置在齿圈10外缘侧面，太阳轮制动器44布置在太阳轮轴9右端。本实施例箱体57内各机构位置结构设置合理，布局紧凑，能有效充分利用箱体57内部空间，本申请的各结构形式配合本实施例的位置布局，轻便且节约车内有限的安装空间。

实施例2

本实施例示出了利用本装置的电动汽车不同的动力传动方式。

一、纯电驱动双离合变速模式动力传动路线

此模式下第三离合器27分离，飞轮机构及无级变速机构均不工作。

（1）低速挡，低速挡离合器6接合，高速挡离合器7分离，太阳轮制动器44分离，齿圈制动器11接合，第一离合器14分离，第二离合器18分离；电机1输出的动力经连接轴3及双离合器结构5，带动低速挡离合器6及与其连接的太阳轮轴9、安装在太阳轮轴9上的太阳轮55一起转动，太阳轮55与行星齿轮54啮合传动，带动行星架56转动，与行星架56连接为一体的齿轮七52与齿轮六48啮合传动，驱动主减速器49及差速器47，带动半轴58驱动车辆59转动。

此模式下，电机1以电动机模式运行，输出车辆驱动力，行星轮结构中的齿圈10被锁死，以太阳轮55作为动力输入，以行星架56作为动力输出；低速挡时，行星架56转速低于太阳轮55转速，减速传动比大于1，因此，在相同的电机1转速条件下，车辆处于低速运行模式。

（2）高速挡，低速挡离合器6分离，高速挡离合器7接合，太阳轮制动器44接合，齿圈制动器11分离，第一离合器14分离，第二离合器18分离；电机1输出的动力经连接轴3及双离合器结构5，带动高速挡离合器7及与其连接为一体的齿圈10转动，齿圈10与行星齿轮54啮合传动，驱动行星架56转动，与行星架56连接为一体的齿轮七52与齿轮六48啮合传动，驱动主减速器49及差速器47，带动半轴58驱动车辆59转动。

此模式下，电机1以电动机模式运行，输出车辆驱动力，行星轮结构中的太阳轮55被锁死，以齿圈10作为动力输入，行星架56作为动力输出；高速挡时，行星架56转速低于齿圈10转速，减速传动比约等于1，因此，在相同的电机转速条件下，车辆处于高速运行模式。

（3）倒车挡，电机1以电动机模式运行，输出车辆驱动力，只要改变电机旋转方向，即可在低速挡或高速挡位下实现车辆倒车形式。

二、电机-飞轮混合驱动模式动力传动路线

（1）低速挡，低速挡离合器6接合，高速挡离合器7分离，太阳轮制动器44分离，齿圈制动器11也分离，第一离合器14接合，第二离合器18分离，第三离合器27接合，车轮59的驱动力来自两条动力传递路线：

第一条动力传递路线，电机1输出的动力经连接轴3驱动双离合器结构5，带动低速挡离合器6及与其连接为一体的太阳轮轴9、安装在太阳轮轴9上的太阳轮55一同转动，太阳轮55与行星齿轮54啮合传动，驱动行星架56转动；

第二条动力传递路线，具有旋转动能的飞轮29带动小磁齿轮31以磁传动的形式驱动大磁齿轮28，经第三离合器27带动无级变速机构的无级变速从动带轮24，由无级变速传动带21驱动无级变速主动带轮22，与无级变速主动带轮22同轴安装的第一离合器14接合，经齿轮一13及与其啮合的齿轮八53，驱动齿圈10转动，齿圈10与行星齿轮54啮合传动，驱动行星架56转动；

上述两条动力传递路线所传递的动力在行星架56处耦合，经主减速器49和差速器47、半轴58后，驱动车轮59转动。

利用行星轮结构的传动特性，电机1输出的动力经太阳轮55作为动力输入，飞轮机构输出的动力经齿圈10作为动力输入，在行星轮结构中混合后由行星架56输出。由于电机1输出到太阳轮55的动力可以由驾驶员进行调节，而飞轮机构输入到齿圈10的动力是由飞轮机构的能量储存状态和无级变速机构的传动比决定的，所以，将飞轮储存的能力作为动力***的能量补给时，同时通过调节电机1动力输出和无级变速机构的传动比对车辆混合动力的输出需求进行控制。

（2）高速挡，低速挡离合器6分离，高速挡离合器7接合，太阳轮制动器44分离，齿圈制动器11分离，第一离合器14分离，第二离合器18接合，第三离合器27接合，车轮的驱动力来自两条动力传递路线：

第一条动力传递路线：电机1输出的动力经连接轴3驱动双离合器结构5，带动高速挡离合器7及与其连接为一体的齿圈10，齿圈10与行星齿轮54啮合传动，驱动行星架56转动；

第二条动力传递路线：具有旋转动能的飞轮29带动小磁齿轮31以磁传动的形式驱动大磁齿轮28，经第三离合器27驱动无级变速机构的无级变速从动带轮24，由无级变速传动带21驱动无级变速主动带轮22，与无级变速主动带轮22同轴安装的齿轮三19与齿轮四42啮合传动，带动与齿轮四42同轴安装的第二离合器18和齿轮二17，驱动与齿轮二17啮合的齿轮五46，齿轮五46与太阳轮轴9同轴连接，带动太阳轮55转动，太阳轮55与行星齿轮54啮合传动，驱动行星架56转动；

上述两条动力传递路线所传递的动力在行星架56处耦合，经主减速器49和差速器47、半轴58后，驱动车轮59转动。

在不同挡位下，通过无级变速控制器23调节无级变速传动机构的传动比，可对飞轮29与电机1输出的动力进行能量程度的控制，以获得最佳的能量输出状态。

三、飞轮存储能量模式动力传输路线

利用飞轮机构能够快速存储机械能的储能特性，可以将飞轮机构作为车辆的辅助动力源之一，当主动力装置如电机1功率较小时，车辆辅助动力通过与主动力耦合后输出，可以使车辆的起步加速动力性能得到有效提升。

（1）车辆停车时，可通过低速挡离合器6或高速挡离合器7接合两种方式对飞轮进行储能：

a、低速挡离合器6接合方式，由于车辆处于停车状态，行星架56被制动；低速挡离合器6接合，高速挡离合器7分离，太阳轮制动器44分离，齿圈制动器11接合，第一离合器14分离，第二离合器18接合，第三离合器27接合，此时，飞轮储能过程动力传动路线是，电机1经连接轴3驱动双离合器结构5，带动与太阳轮55连接的低速挡离合器6转动，同时太阳轮轴9上的齿轮五46驱动齿轮二17，经第二离合器18、齿轮四42和齿轮三19带动无级变速主动带轮22转动，无级变速主动带轮22通过无级变速传动带21驱动无级变速从动带轮24，经第三离合器27带动磁传动的大磁齿轮28，由磁力耦合驱动小磁齿轮31使同轴安装的飞轮29加速储能；

b、高速挡离合器7接合方式，由于车辆处于停车状态，行星架56被制动，低速挡离合器6分离，高速挡离合器7接合，太阳轮制动器44制动，齿圈制动器11分离，第一离合器14接合，第二离合器18分离，第三离合器27接合，此时，飞轮储能过程的动力传动路线是：电机1经连接轴3驱动双离合器结构5，带动与高速挡离合器7连接为一体的齿圈10转动，与齿圈10一体的齿轮八53驱动齿轮一13，并使与齿轮一13同轴连接的第一离合器14转动，同时带动与第一离合器14同轴连接的无级变速主动带轮22转动，无级变速主动带轮22通过无级变速传动带21驱动无级变速从动带轮24，经第三离合器27带动磁传动的大磁齿轮28，由磁力耦合驱动小磁齿轮31使同轴安装的飞轮29加速储能。

（2）车辆运行时，车辆在运行状态下，当飞轮29的储能状态低于设定的阈值时，根据车辆运行时所选用的挡位，在电机1可输出的动力储备充分的条件下，分别将第二离合器18接合或第一离合器14接合，第三离合器27接合，经无级变速传动机构可将电机1输出的部分能量传递到飞轮29进行能量存储：

a、低速挡运行时，第二离合器18接合，第一离合器14分离，第三离合器27接合，飞轮储能过程的动力传动路线是：电机1经连接轴3驱动双离合器结构5并带动与太阳轮55连接的低速挡离合器6转动，同时太阳轮轴9上的齿轮五46驱动齿轮二17，经第二离合器18带动与其同轴连接的无级变速主动带轮22；无级变速主动带轮22通过无级变速传动带21驱动无级变速从动带轮24，经第三离合器27带动磁传动的大磁齿轮28，由磁力耦合驱动小磁齿轮31使同轴安装的飞轮29加速储能；

b、高速挡运行时，第一离合器14接合，第二离合器18分离，第三离合器27接合，飞轮储能过程的动力传动路线是：电机1经连接轴3驱动双离合器结构5，带动与高速挡离合器7连接为一体的齿圈10转动，与齿圈10一体的齿轮八53驱动齿轮一13，带动与齿轮一13同轴连接的第一离合器14转动，同时带动与第一离合器14同轴连接的无级变速主动带轮22；无级变速主动带轮22通过无级变速传动带21驱动无级变速从动带轮24，经第三离合器27带动磁传动的大磁齿轮28，由磁力耦合驱动小磁齿轮31使同轴安装的飞轮29加速储能；

在不同车辆运行状态或挡位下，都可以通过无级变速控制器23调节无级变速传动机构的传动比，使飞轮29的能量存储过程获得最佳的状态。

（3）车辆滑行减速时，车辆滑行时，无论处于低速挡位还是高速挡位，首先是停止向电机1供电，也不踩制动踏板，并将低速挡离合器6和高速挡离合器7分离，太阳轮制动器44和齿圈制动器11分离，同时第一离合器14和第二离合器18也分离；此时，车辆具有的动能不能由车轮59经半轴58、差速器47等传动机构传递至飞轮29进行回收储能或进行发电制动，可以全部用于驱动车辆滑行。

（4）制动时，分为低速挡位情况下的制度与高速挡位情况下的制动两种：

a、低速挡位制动，电机1断电并踩下制动踏板，同时使低速挡离合器6分离，太阳轮制动器44分离，第三离合器27接合，第二离合器18接合，第一离合器14分离，齿圈制动器11接合；车辆动能通过车轮59、半轴58、差速器47、齿轮六48传至齿轮七52，经行星架56、行星齿轮54传至太阳轮55，太阳轮55带动太阳轮轴9上的齿轮五46驱动齿轮二17，经第二离合器18带动与其同轴连接的无级变速主动带轮22，无级变速主动带轮22通过无级变速传动带21驱动无级变速从动带轮24，经第三离合器27带动磁传动的大磁齿轮28，由磁力耦合驱动小磁齿轮31使同轴安装的飞轮29加速储能，将车辆动能转化为飞轮29的旋转动能回收存储起来，同时使车辆减速；

b、高速挡位制动，电机1断电并踩下制动踏板，同时使高速挡离合器7分离，第一离合器14接合，太阳轮制动器44接合，第三离合器27接合，第二离合器18分离，齿圈制动器11分离，车辆动能通过车轮59、半轴58、差速器47、齿轮六48传至齿轮七52上，经行星架56、行星齿轮54传至齿圈10，与齿圈10一体的齿轮八53驱动齿轮一13并使与齿轮一13同轴连接的第一离合器14转动，同时带动与第一离合器14同轴连接的无级变速主动带轮22转动，无级变速主动带轮22通过无级变速传动带21驱动无级变速从动带轮24，经第三离合器27带动磁传动的大磁齿轮28，由磁力耦合驱动小磁齿轮31使同轴安装的飞轮29加速储能，将车辆动能转化为飞轮29的旋转动能回收存储起来，同时使车辆减速；

在不同挡位下，当踩下制动踏板且使电机1处于发电机工作模式，同时使低速挡离合器6接合和第二离合器18分离，或同时使高速挡离合器7接合和第一离合器14分离，此时进入发电制动的能量回收工作状态。在不同挡位下，通过无级变速控制器23调节无级变速传动机构的传动比，可使飞轮29的能量利用过程获得最佳的状态。

车辆制动的一般过程是将车辆运动状态具有的动能通过车轮制动器产生的摩擦力转化为热能而耗散，导致车辆具有的动能得不到充分的利用，通过本申请的装置，在车辆不同状态的制动下， 各离合器、制动器的适应性配合，可以在制动过程中利用飞轮的储能特性进行车辆制动能量的回收，并具有辅助制动减速的效果。

（5）停车后飞轮机构剩余能量的利用，若车辆停车后飞轮29还在转动，即飞轮29还有剩余能量时，若使电机1处于发电机工作状态，可由飞轮29存储的能量驱动发电机运转，由于车辆处于静止状态，相当于行星架56固定，可分为控制低速挡离合器6或高速挡离合器7接合的方式进行飞轮储能：

a、低速挡离合器6接合方式，低速挡离合器6接合，高速挡离合器7分离，太阳轮制动器44分离，齿圈制动器11接合，第二离合器18接合，第三离合器27接合，飞轮29剩余能量驱动电机1以发电模式工作过程的动力传动路线是：具有旋转动能的飞轮29带动小磁齿轮31以磁传动的形式驱动大磁齿轮28，经第三离合器27驱动无级变速从动带轮24，经无级变速传动带21驱动无级变速主动带轮22转动，与无级变速主动带轮22同轴安装的齿轮三19与齿轮四42啮合传动，带动与齿轮四42同轴安装的第二离合器18和齿轮二17，驱动与齿轮二17啮合的齿轮五46，齿轮五46与太阳轮轴9同轴连接，带动太阳轮轴9转动，太阳轮轴9带动与其连接为一体的低速挡离合器6转动，经双离合器结构5、连接轴3驱动以发电模式工作的电机1，使飞轮29的剩余能量通过以发电模式工作的电机1给蓄电池充电；

b、高速挡离合器7接合方式，低速挡离合器6分离，高速挡离合器7接合，太阳轮制动器44接合，齿圈制动器11分离，第一离合器14接合，第三离合器27接合，飞轮29剩余能量驱动电机1以发电模式工作过程的动力传动路线是：具有旋转动能的飞轮29带动小磁齿轮31以磁传动的形式驱动大磁齿轮28，经第三离合器27驱动无级变速从动带轮24，经无级变速传动带21驱动无级变速主动带轮22转动，与无级变速主动带轮22同轴安装的第一离合器14接合，并经齿轮一13及与其啮合的齿轮八53驱动齿圈10转动，经与齿圈10连接为一体的高速挡离合器7，双离合器结构5和连接轴3驱动以发电模式工作的电机1，使飞轮29的剩余能量通过以发电模式工作的电机1给蓄电池充电。

在不同挡位下，都可以通过无级变速控制器23调节无级变速传动机构的传动比，使飞轮29的能量利用过程获得最佳的状态。

本发明的双离合变速的电动汽车电机-飞轮混合动力传动装置，通过不同机构的结构组合，在车辆不同的行驶状态下，通过各离合器或制动器的接合、分离变化，即可出现不同的传动模式，有效适用于车辆的各种行驶状态的需求；既能满足车辆不同的动力输出需求，也能满足不同行驶条件下对飞轮能量的储存或利用。

本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种双离合变速的电动汽车电机-飞轮混合动力传动装置，包括，

电机，其输出端与连接轴传动连接；

双离合器结构，其输入端与连接轴传动连接，双离合器结构由输出低速的低速挡离合器及输出高速的高速挡离合器构成；

动力输出结构，其由主减速器、差速器、半轴和车轮组成，输出的动力经主减速器、差速器后通过半轴传递给车轮；

其特征在于，还包括：

行星轮结构，其由太阳轮轴、固定套接在太阳轮轴上的太阳轮、行星齿轮、行星架和齿圈配合连接构成；所述低速挡离合器的输出端与太阳轮轴传动连接；所述高速挡离合器的输出端与齿圈传动连接；所述主减速器与行星架传动连接；

无级变速机构，其由无极变速传动带、无级变速主动带轮、无级变速控制器和无级变速从动带轮配合连接构成；

飞轮机构，其利用飞轮储能原理，储存或释放动能；

第一传动机构，其将齿圈与无级变速主动带轮传动连接，第一传动机构上设有第一离合器，其控制第一传动机构的分离或接合；

第二传动机构，其将太阳轮轴与无级变速主动带轮传动连接，第二传动机构上设有第二离合器，其控制第二传动机构的分离或接合；

第三传动机构，其将无级变速从动带轮与飞轮机构传动连接，第三传动机构上设有第三离合器，其控制第三传动机构的分离或接合；

齿圈制动器，其限制齿圈的转动状态；

太阳轮制动器，其限制太阳轮的转动状态。

2.根据权利要求1所述的一种双离合变速的电动汽车电机-飞轮混合动力传动装置，其特征在于：

所述的双离合器结构、行星轮结构、无级变速机构、第一传动机构、第二传动机构、第三传动机构、齿圈制动器及太阳轮制动器均安装于箱体中；

所述电机固定安装于箱体一端；

所述飞轮机构固定安装于箱体另一端。

3.根据权利要求2所述的一种双离合变速的电动汽车电机-飞轮混合动力传动装置，其特征在于，所述行星轮结构的齿圈外侧套接有齿轮八，其与齿圈同步转动；

所述第一传动机构包括：

齿轮一，其与齿轮八啮合；

第一离合器，其一端与齿轮一固定连接；

支承轴一，其与第一离合器另一端传动连接，且支承轴一与无级变速主动带轮同轴传动连接。

4.根据权利要求3所述的一种双离合变速的电动汽车电机-飞轮混合动力传动装置，其特征在于，所述行星轮结构的太阳轮轴上安装有齿轮五，其与太阳轮轴同步转动；

所述第二传动机构包括：

齿轮二，其与齿轮五啮合；

第二离合器，其一端与齿轮二固定连接；

支承轴二，其与第二离合器另一端传动连接；

齿轮四，其安装在支承轴二上，与支承轴二同步转动；

齿轮三，其安装在支承轴一上，与支承轴一同步转动，齿轮三与齿轮四啮合。

5.根据权利要求4所述的一种双离合变速的电动汽车电机-飞轮混合动力传动装置，其特征在于，所述飞轮机构包括：

磁齿轮轴；

大磁齿轮，其有两个，相互平行安装在磁齿轮轴上；

飞轮轴，其有两个，均与磁齿轮轴平行且分别布置于磁齿轮轴两侧；

飞轮，其有两个，分别安装在各飞轮轴上；

小磁齿轮，其有两对，每对小磁齿轮分别安装在一飞轮轴的两端；

永磁体一，其固定安装在小磁齿轮上；

永磁体二，其固定安装在大磁齿轮上；

飞轮机构的各构件均设于飞轮箱内。

6.根据权利要求5所述的一种双离合变速的电动汽车电机-飞轮混合动力传动装置，其特征在于，所述第三传动机构包括：

传动轴，其与无级变速从动带轮同轴传动连接；

第三离合器，其一端与传动轴固定连接，另一端与磁齿轮轴固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种双离合变速的电动汽车电机-飞轮混合动力传动装置，其特征在于：所述齿圈制动器和太阳轮制动器均为电磁制动器。

8.根据权利要求6所述的一种双离合变速的电动汽车电机-飞轮混合动力传动装置，其特征在于，所述行星轮结构的行星架上同轴安装有齿轮七，其与行星架同步转动，齿轮七与主减速器的齿轮六啮合。

9.根据权利要求5所述的一种双离合变速的电动汽车电机-飞轮混合动力传动装置，其特征在于：永磁体一镶嵌在小磁齿轮表面，永磁体一个数为一个；

永磁体二镶嵌在大磁齿轮表面，永磁体二个数为八个，周向布置在大磁齿轮表面，且按照N极、S极的交替顺序依次均匀布置。

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