CN206537138U - 一种用于前驱车辆的多挡位单电机传动装置 - Google Patents

Abstract

一种用于前驱车辆的多挡位单电机传动装置，包括电机、双行星排机构、减速齿轮、差速器、三个离合器和两个制动器元件。通过各换挡元件的配合使用，能够实现三个挡位的纯电动驱动模式和四个挡位的混合动力驱动模式，该传动装置去掉与发动机连接的离合器和轴类零件还可以作为一款多挡位的纯电动变速器使用。

Description

一种用于前驱车辆的多挡位单电机传动装置

技术领域

本实用新型属于车辆动力传动技术领域，尤其是涉及一种用于前驱车辆的多挡位单电机传动装置。

背景技术

汽车动力***电动化已经成为一种发展趋势，在技术上集成纯电动和混合动力模式的插电或增程式电动***，不但可以满足城市内短途的纯电动行驶，还可以达到传统汽车的行驶里程，成为现阶段可行的技术方案。开发采用单电机的多挡位传动装置不仅可以实现纯电动和混合动力模式下的***效率提升，还有利于降低产品成本。

发明内容

本发明专利目的是提供一种用于前驱车辆的多挡位单电机传动装置，不仅可以满足纯电动模式下的车速和动力性需求，还可以依靠多挡位的混合动力模式实现长距离的里程需求。除此之外该传动装置还可以作为一款纯电动变速器使用。

为实现上述发明目的，提出如下技术方案：

一种用于前驱车辆的多挡位单电机传动装置，包括电机、双行星排机构、减速齿轮、差速器、三个离合器和两个制动器元件，其特征在于：

所述双行星排机构包括第一单行星排和第二单行星排，第一单行星排和第二单行星排组成传动装置的动力耦合机构，所述第一单行星排包括第一太阳轮、第一行星轮、第一行星架和第一外齿圈，所述第二单行星排包括第二太阳轮、第二行星轮、第二行星架和第二外齿圈，第一行星架和第二外齿圈连接构成第一连轴，同时在第一连轴上布置第一制动器；第一外齿圈与第二行星架连接构成第二连轴并作为动力耦合机构的动力输出轴，第一太阳轮安装在第三连轴上，同时在第三连轴上布置第二制动器，第二太阳轮通过电机转子轴与电机转子连接，电机定子固定在传动装置壳体上。在第二连轴上安装减速齿轮，传动装置动力经过两级减速齿轮后传递至差速器，然后经过半轴驱动车辆行驶。

第三连轴和电机转子轴为空心轴设计，传动装置中心输入轴同时穿过第三连轴和电机转子轴，在传动装置中心输入轴和第一连轴之间设置第一离合器，在传动装置中心输入轴和电机转子轴之间设置第二离合器。传动装置中心输入轴通过飞轮减振器与发动机连接。

为了实现三个挡位的纯电动工作模式，在第二连轴与电机转子轴之间还可以设置第三离合器。

在纯电动驱动模式时，控制第二离合器打开将发动机脱离，闭合第一制动器将第一连轴锁止，此时行星齿轮机构将以固定传动比转动，能够以较大的传动比输出驱动扭矩，作为第一挡纯电动模式。当车速较高时控制第一制动器打开，同时控制第二制动器闭合，实现第三连轴锁止，此时双行星排机构机构以固定传动比工作，作为第二挡纯电动模式。单独闭合第三离合器时，第二太阳轮和第二行星架相对静止，此时双行星排机构机构各元件都将同转速运行，作为第三挡纯电动模式，在该模式下整车可以获得高车速而不会导致电机转速过高。

当动力***需要进入混合动力驱动模式时，控制第二离合器闭合使发动机与电机转子轴连接，此时同时闭合第一制动器，作为第一挡位混合动力模式；当同时闭合第二离合器和第二制动器时，作为第二挡混合动力模式；当同时闭合第一离合器和第二离合器时，作为第三挡混合动力模式，此时为直接挡位；当同时闭合第一离合器和第二制动器时，作为第四挡混合动力模式，此时为超速挡，用于较高车速工况。该传动装置在混动模式下能够实现四个挡位的选择，除此之外还可以控制电机的发电功率进一步优化发动机的工作状态。

有益效果

本发明提供的一种用于前驱车辆的多挡位单电机传动装置，不仅可以满足纯电动模式下的车速和动力性需求，还可以依靠多挡位的混合动力模式实现长距离的里程需求，除此之外该传动装置还可以作为一款纯电动变速器使用。

附图说明

附图1是本实用新型实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

如图1所示，一种用于前驱车辆的多挡位单电机传动装置，包括电机EM、双行星排机构、减速齿轮、差速器、三个离合器和两个制动器元件，其特征在于，

所述双行星排机构包括第一单行星排和第二单行星排，第一单行星排和第二单行星排组成传动装置的动力耦合机构，所述第一单行星排PG1包括第一太阳轮4、第一行星轮5、第一行星架PC1和第一外齿圈6；所述第二单行星排PG2包括第二太阳轮8、第二行星轮9、第二行星架PC2和第二外齿圈10。第一行星架PC1和第二外齿圈10连接构成第一连轴3，同时在第一连轴3上布置第一制动器B1；第一外齿圈6与第二行星架PC2连接构成第二连轴7并作为动力耦合机构的动力输出轴；第一太阳轮4安装在第三连轴2上，同时在第三连轴2上布置第二制动器B2。第二太阳轮8通过电机转子轴11与电机转子12连接，电机定子13固定在传动装置壳体0上；在第二连轴7与电机转子轴11之间设置第三离合器C3。传动装置中心输入轴1通过飞轮减振器(FW)与发动机连接，第三连轴2和电机转子轴11为空心轴设计，传动装置中心输入轴1同时穿过第三连轴2和电机转子轴11，在中心输入轴1和第一连轴3之间设置第一离合器C1，在传动装置中心输入轴1和电机转子轴11之间设置第二离合器C2。在第二连轴7上安装小减速齿轮14，小减速齿轮14与齿轮连轴16上的大减速齿轮15啮合，形成第一级减速。齿轮连轴16上的小减速齿轮17与差速器主减速齿轮18啮合，形成第二级减速。传动装置动力最终由差速器19输出至整车半轴20驱动车轮21转动。

本发明采用两个单行星排机构与换挡元件协调工作，实现三个挡位的纯电动模式和四个挡位的混合动力模式。各工作模式与换挡元件之间的控制逻辑关系如下表所示。

工作模式	B1	B2	C1	C2	C3
						EV-1	●	〇	〇	〇	〇
EV-2	〇	●	〇	〇	〇
						EV-3	〇	〇	〇	〇	●
HEV-1	●	〇	〇	●	〇
						HEV-2	〇	●	〇	●	〇
HEV-3	〇	〇	●	●	〇
						HEV-4	〇	●	●	〇	〇

注：〇-打开状态；●-闭合状态。

(1)纯电动驱动模式

第一制动器B1单独闭合时，第一连轴3被锁止固定在传动装置箱体上，作为第一挡纯电动模式。在该挡位下可以获得较大的驱动扭矩，此时电机至车轮边的传动比为：

i_EV1＝(-i_pg2+1)*i_FD

其中，i_pg2为第二行星排PG2传动比(对于单行星排传动比为负值，数值上等于外齿圈齿数除以太阳轮齿数)；i_FD为主减速比。

第二制动器B2单独闭合时，第三连轴2被锁止在传动装置箱体上，此时作为第二挡纯电动模式。该挡位用于较高车速工况，此时电机至车轮边的传动比为：

其中，i_pg1为第一行星排(PG1)传动比(对于单行星排传动比为负值，数值上等于外齿圈齿数除以太阳轮齿数)；

第三离合器C3单独闭合时，行星排机构整体转动,各元件之间没有相对转动，作为第三挡纯电动模式。该挡位可以获得高车速而不会导致电机转速过高,此时电机至车轮边的传动比为：

i_EV3＝1*i_FD

(2)混合动力驱动模式

在动力***进入混合动力驱动模式时，该传动装置能够实现四个挡位的发动机工作状态。

闭合第二离合器C2，发动机和电机实现同轴传动，再闭合第一制动器B1，此时为第一挡混合动力模式，发动机至车轮边的传动比等于i_EV1。

当车速进一步增加时，闭合第二离合器C2和第二制动器B2，此时作为第二挡混合动力模式，发动机至车轮边的传动比等于i_EV2。

当同时闭合第二离合器C2和第一离合器C1时，行星排机构各元件将整体转动，此时为直接挡模式，定义为第三挡混合动力模式，此时发动机至车轮边的传动比等于i_EV3。

在车速进一步增加时，闭合第一离合器C1和第二制动器B2，此时作为超速挡，定义为第四挡混合动力模式，此时发动机至车轮边的传动比为

即使在电池电量充足的情况下，依然可以启动发动机进行助力，满足大扭矩工况需求。

为了简化传动装置机械结构，也可以取消第三离合器，仅保留两个挡位的纯电动和四个挡位的混合动力模式。

Claims (3)

1.一种用于前驱车辆的多挡位单电机传动装置，它包括电机、双行星排机构、减速齿轮、差速器和若干湿式换挡元件，其特征在于:

所述双行星排机构包括第一单行星排和第二单行星排，第一单行星排和第二单行星排组成传动装置的动力耦合机构，所述第一单行星排包括第一太阳轮、第一行星轮、第一行星架和第一外齿圈，所述第二单行星排包括第二太阳轮、第二行星轮、第二行星架和第二外齿圈，所述第一行星架和第二外齿圈连接构成第一连轴，同时在第一连轴上布置第一制动器，第一外齿圈与第二行星架连接构成第二连轴，第二连轴作为动力耦合机构的动力输出轴，第一太阳轮安装在第三连轴上，同时在第三连轴上布置第二制动器，第二太阳轮通过电机转子轴与电机转子连接，电机定子固定在传动装置壳体上，第二连轴上安装减速齿轮，动力经过两级减速齿轮后传递至差速器，经半轴驱动车辆行驶。

2.根据权利要求1所述的一种用于前驱车辆的多挡位单电机传动装置，其特征在于：所述第三连轴和电机转子轴为空心轴，传动装置中心输入轴同时穿过第三连轴和电机转子轴，在传动装置中心输入轴和第一连轴之间设置第一离合器，在传动装置中心输入轴和电机转子轴之间设置第二离合器，传动装置中心输入轴通过飞轮减振器与发动机连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于前驱车辆的多挡位单电机传动装置，其特征在于：第二连轴与电机转子轴之间还设置有第三离合器。