CN1818418A - 混合动力汽车双排行星齿轮机电动力耦合总成 - Google Patents

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何洪文
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陈潇凯
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Abstract

为克服目前混合动力汽车常啮合齿轮或单排行星齿轮机电耦合***存在的不足：速比少，结构不紧凑。本发明采用了混合动力汽车双排行星齿轮机电动力耦合总成。它由电动机1，三个离合器8、9、18，三个制动器2、6、17，一对常啮合齿轮3、16，前行星排4、5、14、15，后行星排7、10、12、13，输出轴11，发动机19组成。电动机1的输出轴与前太阳轮14和后太阳轮12连接，发动机19通过发动机离合器18与主动齿轮16连接，从动齿轮3与前行星架4及后齿圈13连接为一体，输出轴11通过前齿圈离合器8、后行星架离合器9实现与前齿圈5或后行星架10连接。通过三个离合器8、9、18和三个制动器2、6、17不同状态的组合，实现混合动力汽车多种工作模式。

Description

混合动力汽车双排行星齿轮机电动力耦合总成
所属技术领域
本发明属于汽车动力部件技术领域，具体涉及一种混合动力汽车用双排行星齿轮机电动力耦合总成。
背景技术
一方面迫于能源和环保的压力，另一方面由于纯电动汽车强烈依赖的动力电池技术以及燃料电池技术在近期难以突破，混合动力汽车作为一种综合解决问题的过渡方案引起人们的高度重视。混合动力汽车是指采用两种或两种以上的储能器、能源或转换器作驱动能源的车辆，当前比较普遍的方案是采用发动机和动力蓄电池的组合，动力蓄电池通过电动机提供辅助动力或全部驱动力，另外还能实现制动能量回收。如何实现混合动力汽车发动机和电动机两种动力的耦合以及能量回收，是发展混合动力汽车必须解决的关键问题之一。目前混合动力汽车上的动力耦合装置主要采用一对固定速比的常啮合齿轮或单排行星齿轮，这两种结构形式的不足是：由于速比少，因此还需要增加多挡变速器，这使得传动***结构不紧凑。
发明内容
本发明的目的是提供一种混合动力汽车机电动力耦合总成，以克服目前混合动力汽车存在的上述不足：一方面能有效地实现两种动力的混合，另一方面相比固定速比的常啮合齿轮或单排行星齿轮，增加了挡位，不需要再加装变速器。
本发明的目的是这样实现的：
前、后两个行星排的太阳轮连接为一个整体，后行星排的齿圈与前行星排的行星架连接，前行星排的齿圈和后行星排的行星架分别通过离合器和输出轴连接，发动机传动轴与一对常啮合齿轮连接，电动机传动轴与前行星排太阳轮连接。
附图说明
附图是该混合动力双排行星齿轮机电动力耦合总成结构示意图。
图中：1.电动机，2.电动机制动器，3.从动齿轮，4.前行星架，5.前齿圈，6.前齿圈制动器，7.后行星轮，8.前齿圈离合器，9.后行星架离合器，10.后行星架，11.输出轴，12.后太阳轮，13.后齿圈，14.前太阳轮，15.前行星轮，16.主动齿轮，17.发动机输出轴制动器，18.发动机离合器，19.发动机
具体实施方式
现结合附图作进一步明。
本发明是由电动机1，三个离合器8、9、18，三个制动器2、6、17，一对常啮合齿轮3、16，前行星排4、5、14、15，后行星排7、10、12、13，输出轴11，发动机19组成。电动机1的输出轴与前太阳轮14和后太阳轮12连接，发动机19通过发动机离合器18与主动齿轮16连接，从动齿轮3与前行星架4及后齿圈13连接为一体，输出轴11通过前齿圈离合器8、后行星架离合器9实现与前齿圈5或后行星架10连接。
通过三个离合器8、9、18和三个制动器2、6、17不同状态的组合，可以得到采用该总成的混合动力汽车的多种工作模式，具体表示如表1。表1中，“√”表示离合器或制动器处于接合状态，“×”表示离合器或制动器处于分离状态，“-”表示元件的状态没有限制。
                                        表1  工作模式
  工作模式                     执行元件工作状态
前齿圈离合器8 后行星架离合器9 发动机离合器18 电动机制动器2 前齿圈制动器6 发动机输出轴制动器17
发动机驱动模式I发动机驱动模式II电动机驱动模式I电动机驱动模式II发动机和电动机驱动模式I发动机和电动机驱动模式II能量回收模式I能量回收模式II停车充电模式发动机驱动蓄电池充电模式电动机起动发动机模式 ×√×√√√×√√√- √×√×√×√×××× √√××√√××√√√ √√××××××××× ××××××××-×√ ××√√××√√×××
其工作原理如下：
发动机驱动模式I：发动机19起动后，发动机离合器18接合，发动机19动力经过主动齿轮16和从动齿轮3输入到前行星架4，由于电动机制动器2锁死，前太阳轮14锁止，而前齿圈制动器6和前齿圈离合器8处于分离状态，前齿圈5处于空转状态，不传递动力，发动机19动力由前行星架4传入后齿圈13，再经后行星轮7传递到后行星架10，由于后行星架离合器9处于接合状态，而后太阳轮12锁止，发动机19动力由输出轴11输出。
发动机驱动模式II：发动机19起动后，发动机离合器18接合，发动机19动力经过主动齿轮16和从动齿轮3输入到前行星架4，由于电动机制动器2锁死，前太阳轮14锁止，而前齿圈离合器8处于接合状态，前齿圈制动器6处于分离状态，发动机19动力经过前行星轮15、前齿圈5和输出轴11输出。由于后行星架离合器9处于分离状态，后行星架10处于空转状态。
电动机驱动模式I：电动机1起动后，电动机1动力直接传递到前太阳轮14，由于发动机输出轴制动器17锁止，前行星架4锁止，而前齿圈制动器6和前齿圈离合器8处于分离状态，前齿圈5处于空转状态，不传递动力，电动机1动力传递到后太阳轮12，再经后行星轮7传递到后行星架10，由于后行星架离合器9处于接合状态，电动机1动力由输出轴11输出。
电动机驱动模式II：电动机1起动后，电动机1动力直接传递到前太阳轮14，前齿圈离合器8处于接合状态，电动机1动力经过前行星轮15、前齿圈5和输出轴11输出。由于后行星架离合器9处于分离状态，后行星架10处于空转状态。
发动机和电动机驱动模式I：三个离合器均处于接合状态，三个制动器均处于分离状态，双排行星齿轮只有一个自由度，相当于一个实体，发动机动力和电动机动力由主动齿轮16和从动齿轮3耦合后直接传递到输出轴11上。
发动机和电动机驱动模式II：后行星架离合器9和三个制动器均处于分离状态，前齿圈离合器8和发动机离合器18处于接合状态，后行星架10处于空转状态，发动机19动力和电动机1输出动力经过前太阳轮14、前行星架4耦合后传递到前齿圈5，再经过前齿圈离合器8和输出轴11输出。
能量回收模式I：此模式下，执行元件工作状态与电动机驱动模式I下的状态是完成一致的，动力传递的路线也是一样的，不同的是动力的传递方向是相反的，动力由输出轴11输入，由后太阳轮12、前太阳轮14传递输出到电动机1，电动机1工作在发电状态下，给蓄电池充电，完成制动能量的回收。
能量回收模式II：此模式下，执行元件工作状态与电机驱动模式II下的状态是完成一致的，动力传递的路线也是一样的，不同的是动力的传递方向是相反的，动力由输出轴11输入，由前齿圈5、前行星轮15、前太阳轮14传递输出到电动机1，电动机1工作在发电状态下，给蓄电池充电，完成制动能量的回收。
停车充电模式：在停车状态下，输出轴11是锁止的，由于前齿圈离合器8处于接合状态，无论前齿圈制动器6处于何种状态，前齿圈5均是锁止的，发动机19动力依次经过主动齿轮16和从动齿轮3、前行星架4、前行星轮15、前太阳轮14，输入到电动机1，电动机1工作在发电状态下，给蓄电池充电。此时，由于后行星架离合器9分离，后行星架10处于空转状态。
发动机驱动蓄电池充电模式：执行元件工作状态与电动机驱动模式II的状态是完全一致的，发动机19输出动力一部分用来驱动车辆前进，剩余部分输出给电动机1，电动机1工作在发电状态，向蓄电池充电。
电动机起动发动机模式：由于前齿圈制动器6锁止，后行星架离合器9分离，电动机1输出动力依次经过前太阳轮14、前行星轮14、前行星架4、从动齿轮3和主动齿轮16、发动机离合器18拖动发动机19运转，完成发动机19起动。
从以上工作原理可以看出，采用该机电动力耦合装置的混合动力汽车可以工作在发动机驱动、电动机驱动、发动机和电动机驱动、能量回收、停车充电、发动机驱动蓄电池充电、电动机起动发动机共7种模式，而且发动机驱动模式、电动机驱动模式、发动机和电动机驱动模式、能量回收模式都有两种可供选择的状态，每一种状态都对应一个不同速比，起到了多档变速箱的功用，并且实现了车辆传动***的紧凑化布置。

Claims (8)

1.一种混合动力汽车用双排行星齿轮机电动力耦合总成，由前、后两个单排行星齿轮机构组成，前行星排由前行星架(4)、前齿圈(5)、前太阳轮(14)、前行星轮(15)组成，后行星排由后行星轮(7)、后行星架(10)、后太阳轮(12)、后齿圈(13)组成，其特征在于：电动机(1)的输出轴与前太阳轮(14)和后太阳轮(12)连接，发动机(19)通过发动机离合器(18)与主动齿轮(16)连接，从动齿轮(3)与前行星架(4)及后齿圈(13)连接为一体，输出轴(11)通过前齿圈离合器(8)、后行星架离合器(9)实现与前齿圈(5)或后行星架(10)连接。
2.根据权利要求1所述的双排行星齿轮机电动力耦合总成，其特征在于：所述动力耦合总成还包括一输出轴(11)，在输出轴(11)与所述前齿圈(5)之间安装前齿圈离合器(8)，在输出轴(11)与所述后行星架(10)之间安装后行星架离合器(9)。
3.根据权利要求1所述的双排行星齿轮机电动力耦合总成，其特征在于：所述动力耦合总成还包括三个制动器(2)、(6)、(17)，电动机制动器(2)安装在所述电动机(1)的输出轴上，前齿圈制动器(6)安装在所述前齿圈(5)上，发动机输出轴制动器(17)安装在与所述发动机离合器(18)从动片连接的发动机(19)输出轴上。
4.根据权利要求1所述的双排行星齿轮机电动力耦合总成，其特征在于：在发动机驱动模式I下，所述离合器(8)、所述制动器(6)和所述制动器(17)都处于分离状态，所述离合器(9)、所述离合器(18)和所述制动器(2)都处于接合状态；在发动机驱动模式II下，所述离合器(9)、所述制动器(6)和所述制动器(17)都处于分离状态，所述离合器(8)、所述离合器(18)和所述制动器(2)都处于接合状态。
5.根据权利要求1所述的双排行星齿轮机电动力耦合总成，其特征在于：在电动机驱动模式I和能量回收模式I下，所述离合器(8)、所述离合器(18)、所述制动器(2)和所述制动器(6)都处于分离状态，所述离合器(9)和所述制动器(17)都处于接合状态；在电动机驱动模式II和能量回收模式II下时，所述离合器(9)、所述离合器(18)、所述制动器(2)和所述制动器(6)都处于分离状态，所述离合器(8)和所述制动器(17)都处于接合状态。
6.根据权利要求1所述的双排行星齿轮机电动力耦合总成，其特征在于：在发动机和电机驱动模式I下，所述离合器(8)、所述离合器(9)和所述离合器(18)都处于接合状态，所述制动器(2)、所述制动器(6)和所述制动器(17)都处于分离状态。
7.根据权利要求1所述的双排行星齿轮机电动力耦合总成，其特征在于：在停车充电模式下，所述离合器(8)和所述离合器(18)都处于接合状态，所述离合器(9)、所述制动器(2)和所述制动器(17)都处于分离状态，所述制动器(6)可处于制动或接合任一个状态。
8.根据权利要求1所述的双排行星齿轮机电动力耦合总成，其特征在于：在电动机起动发动机模式下，所述离合器(9)、所述制动器(2)和所述制动器(17)都处于分离状态，所述离合器(18)和所述制动器(6)都处于接合状态，所述离合器(8)可处于制动或接合任一个状态。
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