CN206968384U

CN206968384U - 单电机混合动力传动装置

Info

Publication number: CN206968384U
Application number: CN201720784065.9U
Authority: CN
Inventors: 李萌; 高彬; 李隆
Original assignee: Shanghai Automobile Gear Works
Current assignee: Shanghai Automobile Gear Works
Priority date: 2017-06-30
Filing date: 2017-06-30
Publication date: 2018-02-06
Anticipated expiration: 2027-06-30

Abstract

一种单电机混合动力传动装置，包括：减速机构、差速器、壳体、设置于壳体内的电机、中心轴、依次设置于中心轴上的第二制动器、复合行星排机构、第一制动器、第二离合器、第三离合器和第一离合器、与复合行星排机构相连的第一连轴、第二连轴和第三连轴，其中：电机的定子与壳体固定连接，转子通过第一连轴与复合行星排机构相连；复合行星排机构、第二连轴、减速机构和差速器依次相连；第一离合器位于中心轴与第一连轴之间，第二离合器位于中心轴与复合行星排机构之间，第三离合器位于复合行星排机构与第一连轴之间；第一制动器和第二制动器与壳体固定连接并分别与第一连轴和第三连轴相连；本实用新型可应用范围广，功能多样并具低成本优势。

Description

单电机混合动力传动装置

技术领域

本实用新型涉及的是一种车辆动力传动领域的技术，具体是一种单电机混合动力传动装置。

背景技术

环境污染和能源消耗问题使各大汽车公司都在积极研发节能环保汽车，主要集中在内燃机***的改进、新能源动力***开发。在技术上比较成熟的混合动力***成为现阶段解决汽车能耗和环境污染的可行技术方案，混合动力专用传动装置是一款针对混合动力***工作特点设计的变速箱，具有功能丰富、成本低等优点，成为混合动力产品发展的重要方向。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术齿轮轴系过于复杂且在混合驱动模式下仅有两种工作模式等缺陷，提出一种单电机混合动力传动装置，通过复合行星排机构与制动器、离合器构成的换挡元件配合，实现两个挡位的纯电动驱动模式和五种混合动力驱动模式，混合动力驱动模式采用固定速比的并联模式和动力分流模式，实现大扭矩输出和混合动力驱动模式的起步功能，作为平台化的传动装置可用于深度混合动力***和插电混合动力***。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型包括：减速机构、差速器、壳体、设置于壳体内的电机、依次设置于中心轴上的第二制动器、复合行星排机构、第一制动器、第二离合器、第三离合器和第一离合器、与复合行星排机构相连的第一连轴、第二连轴和第三连轴，其中：电机的定子与壳体固定连接，电机的转子通过第一连轴与复合行星排机构相连；复合行星排机构、第二连轴、减速机构和差速器依次相连；第一离合器位于中心轴与第一连轴之间，第二离合器位于中心轴与复合行星排机构之间，第三离合器位于复合行星排机构与第一连轴之间；第一制动器与壳体固定连接并与第一连轴相连，第二制动器与壳体固定连接并与第三连轴相连。

所述的中心轴通过飞轮减振器与发动机相连。

所述的复合行星排机构包括：行星架、太阳轮、第一行星轮、第二行星轮、第一外齿圈和第二外齿圈，其中：第一行星轮和第二行星轮设置于行星架上，并分别与太阳轮啮合；第一行星轮与第一外齿圈啮合，第一行星轮、第二行星轮和第二外齿圈依次啮合。

所述的第一外齿圈设置于第一连轴上。

所述的第二外齿圈设置于第二连轴上。

所述的第二离合器位于中心轴与行星架之间。

所述的第三离合器位于第一连轴与行星架之间。

所述的减速机构包括：减速齿轮、大减速齿轮、小减速齿轮和齿轮连轴，其中：大减速齿轮和小减速齿轮设置于齿轮连轴上，大减速齿轮与减速齿轮啮合。

所述的差速器上设有差速器主减速齿轮，差速器主减速齿轮与小减速齿轮啮合。

所述的差速器通过整车半轴连接车轮。

所述的第一离合器、第二离合器、第三离合器和第一制动器采用多片湿式摩擦元件。

所述的第二制动器采用多片摩擦元件或具有双向锁止功能的单向离合器结构。

技术效果

与现有技术相比，本实用新型能够实现两挡纯电动驱动模式，满足低速大扭矩和高车速的使用要求，尤其适用于插电混合动力***，还能简化为纯电动变速器使用；四个固定挡位的混合动力模式和动力分流模式，使发动机能够多挡位运行，通过动力分流实现混合动力模式的起步功能，避免通过离合器起步，降低相关元件的设计难度。

附图说明

图1为本实用新型示意图；

图中：1中心轴、2第二连轴、3第三连轴、4第一连轴、5行星架、6太阳轮、7第一行星轮、8第二行星轮、9第二外齿圈、10第一外齿圈、11减速齿轮、12大减速齿轮、13小减速齿轮、14差速器主减速齿轮、15齿轮连轴、16车轮、17差速器、18整车半轴、19转子、20定子、21壳体、B1第一制动器、B2第二制动器、C1第一离合器、C2第二离合器、C3第三离合器、EM电机、FW飞轮减振器、ICE发动机。

具体实施方式

如图1所示，本实施例包括：减速机构、差速器17、壳体21、设置于壳体21内的电机EM、中心轴1、依次设置于中心轴1上的第二制动器B2、复合行星排机构、第一制动器B1、第二离合器C2、第三离合器C3和第一离合器C1、与复合行星排机构相连的第一连轴4、第二连轴2和第三连轴3，其中：电机的定子20与壳体21固定连接，电机的转子19通过第一连轴4与复合行星排机构相连；复合行星排机构、第二连轴2、减速机构和差速器17依次相连；第一离合器C1位于中心轴1与第一连轴4之间，第二离合器C2位于中心轴1与复合行星排机构之间，第三离合器C3位于复合行星排机构与第一连轴4之间；第一制动器B1与壳体21固定连接并与第一连轴4相连，第二制动器B2与壳体21固定连接并与第三连轴3相连。

所述的复合行星排机构包括：行星架5、太阳轮6、第一行星轮7、第二行星轮8、第一外齿圈10和第二外齿圈9，其中：第一行星轮7和第二行星轮8设置于行星架5上，并分别与太阳轮6啮合；第一行星轮7与第一外齿圈10啮合，第一行星轮7、第二行星轮8和第二外齿圈9依次啮合。

所述的第二离合器C2位于中心轴1与行星架5之间。

所述的第三离合器C3位于第一连轴4与行星架5之间。

所述的第一外齿圈10设置于第一连轴4上。

所述的第二外齿圈9设置于第二连轴2上。

所述的第三离合器C3的作用是锁止复合行星排机构的任意两个元件，使复合行星排机构整体转动。

所述的减速机构包括：减速齿轮11、大减速齿轮12、小减速齿轮13和齿轮连轴15，其中：大减速齿轮12和小减速齿轮13设置于齿轮连轴15上，大减速齿轮12与减速齿轮11啮合。

所述的差速器17上设有差速器主减速齿轮14，差速器主减速齿轮14与小减速齿轮13啮合。

所述的差速器17通过整车半轴18连接车轮16，将输入的动力通过整车半轴18驱动车轮16行驶。

所述的减速齿轮11与大减速齿轮12啮合，形成第一级减速；小减速齿轮13与差速器主减速齿轮14啮合，形成第二级减速。

所述的第一离合器C1、第二离合器C2、第三离合器C3和第一制动器B1采用多片湿式摩擦元件。

所述的第二制动器B2采用多片摩擦元件或具有双向锁止功能的单向离合器结构。

所述的复合行星排机构和第一连轴4、第二连轴2和第三连轴3构成四轴***，通过作为换挡元件的制动器和离合器的配合实现车辆多挡位驱动。

本实施例可实现纯电动模式的两个挡位(EV-1～EV-2)、混动起步挡位(E-CVT)和四个固定速比的混合动力模式的挡位(HEV-1～HEV-4)。

所述的纯电动模式的第一挡位(EV-1)为第二制动器B2单独闭合，此时采用电机EM驱动可获得较大扭矩输出；第二挡位(EV-2)为第三离合器C3单独闭合，此时车速增加，为直接挡模式，复合行星排机构各元件整体转动，避免了高车速时电机EM转速过高。

所述的起步挡位(E-CVT)为第二离合器C2单独闭合，实现动力分流，此时电机EM输出负扭矩用于平衡发动机ICE的扭矩，发动机ICE的输出轴可以在极低转速下工作，实现混合动力模式的起步功能。

所述的E-CVT较适合一些极端工况，如电池处于馈电状态无法纯电动起步的工况。

所述的混合动力模式的第一固定挡位(HEV-1)为第一离合器C1和第二制动器B2闭合，此时第二制动器B2提供复合行星排机构的扭矩支点，发动机ICE以较大的传动比驱动车辆，电机EM可以同时助力以并联模式运行；第二固定挡位(HEV-2)为第二离合器C2和第二制动器B2闭合，此时电机EM可以同时助力与发动机ICE以并联模式运行；第三固定挡位(HEV-3)为第一离合器C1和第二离合器C2闭合，此时复合行星排机构整体转动，各元件之间无相对转动，实现直接挡功能；第四固定挡位(HEV-4)为第二离合器C2和第一制动器B1闭合，此时第一制动器B1提供复合行星排机构的扭矩支点，电机EM被锁住而不参与工作，发动机ICE的转速小于输出轴的转速而以超速挡运行，适用于高车速工况。

本实施例采用复合行星排机构实现发动机ICE和电机EM的动力耦合。车辆实际行驶过程中，各动力源与换挡元件组合使用产生多种不同的工作模式，各工作模式与换挡元件之间的控制逻辑如表1所示。

表1 传动装置各工作模式

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

注：〇为打开状态；●为闭合状态。

采用纯电动模式的第一挡位(EV-1)时，第二制动器B2单独闭合，此时电机EM至轮边的传动比i_EV1为：其中：i₁为单行星轮行星排(太阳轮6、第一行星轮7和第一外齿圈10)传动比，i₂为双行星轮行星排(太阳轮6、第一行星轮7、第二行星轮8和第二外齿圈9)传动比，i_FD为减速齿轮总减速比，即第二连轴2至轮边之间的减速比。

所述的单行星轮行星排传动比i₁为负值，数值上等于第一外齿圈10齿数除以太阳轮6齿数；所述的双行星轮行星排传动比i₂为正值，数值上等于第二外齿圈9齿数除以太阳轮6齿数。

当车速增加时，为防止电机EM转速过高，控制打开第二制动器B2，闭合第三离合器C3，此时复合行星排机构各元件整体转动，各元件之间没有相对转动降低复合行星排机构运行的机械损失，电机EM至轮边的传动比i_EV2为：i_EV2＝1*i_FD。

采用混合动力模式时，单独闭合第二离合器C2实现混动起步挡位(E-CVT)，此时电机EM负扭矩、发动机ICE扭矩和第二连轴2上的行驶阻力三者平衡，此时电机EM需提供的平衡扭矩i_{EM_ECVT}和轮边可获得的驱动扭矩i_{wheel_ECVT}为：其中：T_ICE为发动机ICE扭矩。

采用混合动力模式的第一固定挡位(HEV-1)时的电机EM至轮边的传动比为：

采用混合动力模式的第二固定挡位(HEV-2)时的电机EM至轮边的传动比为：

采用混合动力模式的第三固定挡位(HEV-3)时的电机EM至轮边的传动比为：i_HEV3＝1*i_FD。

采用混合动力模式的第四固定挡位(HEV-4)时的电机EM至轮边的传动比为：

本实施例可用于深度混合动力***和插电混合动力***，功能多样并具低成本优势。

上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本实用新型原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本实用新型的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本实用新型之约束。

Claims

1.一种单电机混合动力传动装置，其特征在于，包括：减速机构、差速器、壳体、设置于壳体内的电机、中心轴、依次设置于中心轴上的第二制动器、复合行星排机构、第一制动器、第二离合器、第三离合器和第一离合器、与复合行星排机构相连的第一连轴、第二连轴和第三连轴，其中：电机的定子与壳体固定连接，电机的转子通过第一连轴与复合行星排机构相连；复合行星排机构、第二连轴、减速机构和差速器依次相连；第一离合器位于中心轴与第一连轴之间，第二离合器位于中心轴与复合行星排机构之间，第三离合器位于复合行星排机构与第一连轴之间；第一制动器与壳体固定连接并与第一连轴相连，第二制动器与壳体固定连接并与第三连轴相连。

2.根据权利要求1所述的单电机混合动力传动装置，其特征是，所述的中心轴通过飞轮减振器与发动机相连。

3.根据权利要求1所述的单电机混合动力传动装置，其特征是，所述的复合行星排机构包括：行星架、太阳轮、第一行星轮、第二行星轮、第一外齿圈和第二外齿圈，其中：第一行星轮和第二行星轮设置于行星架上，并分别与太阳轮啮合；第一行星轮与第一外齿圈啮合，第一行星轮、第二行星轮和第二外齿圈依次啮合。

4.根据权利要求3所述的单电机混合动力传动装置，其特征是，所述的第一外齿圈设置于第一连轴上。

5.根据权利要求3所述的单电机混合动力传动装置，其特征是，所述的第二外齿圈设置于第二连轴上。

6.根据权利要求3所述的单电机混合动力传动装置，其特征是，所述的第二离合器位于中心轴与行星架之间。

7.根据权利要求3所述的单电机混合动力传动装置，其特征是，所述的第三离合器设置于行星架和第一连轴之间。

8.根据权利要求1所述的单电机混合动力传动装置，其特征是，所述的减速机构包括：减速齿轮、大减速齿轮、小减速齿轮和齿轮连轴，其中：大减速齿轮和小减速齿轮设置于齿轮连轴上，大减速齿轮与减速齿轮啮合。

9.根据权利要求8所述的单电机混合动力传动装置，其特征是，所述的差速器上设有差速器主减速齿轮，差速器主减速齿轮与小减速齿轮啮合。

10.根据权利要求1所述的单电机混合动力传动装置，其特征是，所述的第一离合器、第二离合器、第三离合器和第一制动器采用多片湿式摩擦元件；所述的第二制动器采用多片摩擦元件或具有双向锁止功能的单向离合器结构。