双离合式混合动力驱动装置的制造方法
双离合式混合动力驱动装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及具有发动机和电机的混联式混合动力车辆驱动方案。
【背景技术】
[0002]随着能源危机和环境危机的持续加深，世界各大厂商纷纷把目光投向了混合动力汽车和纯电动汽车，以期得到更好的经济性和排放特性。混合动力汽车由于兼具传统汽车和纯电动汽车的优点，成为了各大汽车厂商研发的重点。混联式混合动力汽车由于其电力驱动系统提供的动力占总动力的比例增加，可以更大程度上克服传统发动机的缺陷，故其是燃油经济性最好的混合动力方案。
[0003]就传动系统而言，混联式混合动力传动方案一般具有I个发动机、I个电动机和I个发电机。以往，混联式混合动力传动方案的电动机主要用于驱动，而发电机主要用于发电，基本上属于各司其职。除了少数工况外，电动机很少用于发电，发电机也很少用于驱动。这就造成了电动机的转矩储量要满足所设计驱动工况的需求，驱动成本和电机尺寸都会增大。
【发明内容】
[0004]在本发明中，发电机不仅长时用作发电，也可长时作为电动机和主驱动电机一起对车轮进行驱动。这样可以相应的减小主驱动电机的尺寸和转矩容量，从而减小驱动成本。此功能的实现是通过两套摩擦片式离合器机构实现的。其中一套离合器的两端分别为发动机和发电机，另外一套离合器的两端分别为发电机和主驱动电机。
【附图说明】
[0005]附图1是汽车正向行驶时车轮旋转方向与发动机曲轴旋转方向相反情况下的驱动装置简图。在本附图中，ICE代表内燃机，A代表发电机-电动机(以下简称电机A)，I代表电机A的转子，B代表主驱动电动机(以下简称电机B)，2代表电机B的转子；PG1代表电机A的减速行星排，PG2代表电机B的减速行星排，Cl和C2分别代表2个摩擦片式离合器；4代表曲轴扭转减震装置或双质量飞轮，3代表内燃机输出轴同时也是变速驱动桥输入轴，5代表主减速器主动齿轮，7代表主减速器从动齿轮，8代表差速器，9代表车轮。
[0006]附图2是汽车正向行驶时车轮旋转方向与发动机曲轴旋转方向相同情况下的驱动装置简图。在本附图中，基本结构与附图1相同，只是为了满足旋转方向变换的需求而增加了主减速器中间齿轮组6，至此主减速器由附图1的一级减速传动变为二级减速传动。
【具体实施方式】
[0007]在如附图1所示的结构图中，行星排PGl只起到减速(电机A转子I相对于行星排行星架而言)的作用，并不起到动力耦合的作用。电机A转子I连接行星排PGl的齿圈，PGl的太阳轮和壳体固定在一起，PGl的行星架作为电机A经过行星排PGl后的输出轴，PGl的行星架连接摩擦片式离合器Cl 一端的同时也连接摩擦片式离合器C2的一端。
[0008]在如附图1所示的结构图中，行星排PG2只起到减速的作用，同样不起到动力耦合的作用。电机B转子2连接行星排的PGl的太阳轮，PG2的齿圈和壳体固定在一起，PG2的行星架作为电机B经过行星排PG2后的输出轴，PG2的行星架连接主减速器输入轴同时也连接摩擦片式离合器C2的一端。动力由PG2的行星架输出，经过一套减速齿轮传动，便可由差速器8直接输出到车轮9。
[0009]本方案的创新点就在于两套摩擦片式离合器的布置。如前所述，摩擦片式离合器Cl的两端分别为发动机动力输出轴3和行星排PGl的行星架，摩擦片式离合器C2的两端分别为行星排PG2的行星架(主减速器主动齿轮5)和行星排PGl的行星架。离合器C1、C2共用一个与行星排PGl行星架相连的托架。通过两套离合器的状态即可实现不同的工作模式。
[0010]当离合器Cl和C2都分离时，内燃机ICE和电机A都不工作，电机B可单独驱动车轮9。
[0011]当离合器Cl闭合、离合器C2分离时，内燃机ICE可驱动电机A使其发电，电机A也可以驱动内燃机ICE使其起动，同时此状态不影响电机B对车轮9的驱动。所以在此状态下一共有4种工作状态:1、在电机B不工作的情况下，内燃机ICE驱动电机A发电；2、在电机B不工作的情况下，电机A驱动内燃机ICE使其起动；3、在电机B工作的情况下，内燃机ICE驱动电机A发电；4、在电机B工作的情况下，电机A驱动内燃机ICE使其起动。只要电机B工作即驱动车轮9使车辆行进。
[0012]当离合器Cl分离、离合器C2闭合时，内燃机ICE不工作，电机A可以当做驱动电机使用直接驱动车轮9。故此时可以有3种工作方式:1、电机A单独驱动车轮9 ;2、电机B单独驱动车轮9 ;3、电机A和电机B同时驱动车轮9。
[0013]当离合器Cl和C2都闭合时，内燃机ICE、电机A和电机B就全部连接在一起。这样可以存在的工作方式一共有以下5种:1、内燃机ICE单独工作；2、内燃机ICE工作的同时，电机A工作在发电机状态，电机B不工作；3、内燃机ICE工作的同时，电机A工作在电动机状态，电机B不工作；4、内燃机ICE工作的同时，电机B工作，电机A不工作；5、内燃机ICE工作的同时，电机A工作在电动机状态，电机B也工作。因为此时发动机ICE与车轮9相连，只要发动机ICE工作(转动)即对车轮9提供动力。
[0014]以上所述的工作方式是在没有考虑制动能量回收的情况下来进行阐述的，同时以上工作方式只代表此装置可以存在的工作方式，哪些工作方式能被应用到实际中要根据具体的控制策略而定。
[0015]附图1和附图2所示的结构，其区别仅在于发动机的旋转方向上。发动机和电机不一样，其旋转方向在设计好之后就不能再改变了，所以主减速器的设计除了要考虑传动比之外还要考虑旋转方向这一环节。一般而言，沿着曲轴轴向由曲轴前端向飞轮端看，发动机的旋转方向以顺时针为主，不过也有的发动机旋转方向是逆时针的。发动机的旋转方向并不影响其性能，只是为了适应原有变速器和主减速器的设计。不过一个厂家生产的发动机旋转方向一般为固定的，否则会造成成本的增加。而且混合动力用内燃机一般为阿特金森循环发动机，不同于传统的内燃机，虽然结构大体相同但性能完全不同，很多厂家需要重新设计。所以，附图1所示的方案并不会因发动机旋转方向而失去可用性。总之，如果发动机旋转方向为逆时针，可应用附图1所示的方案；如果发动机旋转方向为顺时针，可应用附图2所示的方案。
[0016]在混联式混合动力汽车中，发动机一般工作在高转速状态，而且其工作的车速也比较高，所以由发动机动力输出轴3到车轮9的传动比一般不大。具体的混联式混合动力汽车主减速器传动比大多数略小于3，用一级圆柱齿轮减速传动即可实现。如果用二级圆柱齿轮减速传动实现，则会因为多一次齿轮啮合而使传动效率降低。如果允许发动机逆时针旋转，使用附图1所示的方案会更加合理，会使整个动力总成的传动效率提高、轴向尺寸和重量减小。
[0017]主驱动电机B由于主要工作在起动以及低转速工况，而且如果在功率一定的前提下，电动机转速越低其转矩越大，大转矩会造成电机重量和尺寸的增加。所以，电机B转子2到车轮9的传动比一般要求较大，大概在7到10之间。为了满足传动比要求的同时兼顾效率，主驱动电机B的转子2连接行星排PG2的太阳轮，行星排PG2的齿圈固定，行星排PG2的行星架作为输出轴，以获得Ι+a的传动比(a为齿圈与太阳轮齿数之比)。同时其传动效率约为98%。
[0018]发电机-电动机A主要用作发电机，同时辅助电机B对车轮9进行驱动，所以与发电机-电动机A相配合的减速行星排PGl的传动比参数要尽量符合发电工况的需求。因为混合动力用发动机主要工作在经济工况，而且其工作转速也较高，所以要求PGl的传动比不能太高，行星排PG2的传动形式就不太适合于电机A。本发明采取的方案是，电机A的转子I连接行星排PGl的齿圈，行星排PGl的太阳轮固定，行星排PGl的行星架作为输出轴，以获得l+1/a的传动比。同时此种传动形式的效率也很高，能达到99%。另外一种行星排的传动方式也可以用于电机A的减速，其具体的传动形式为:行星排PGl的太阳轮连接电机A的转子1，行星排PGl的行星架固定，行星排PGl的齿圈为输出轴，这样可以获得_a的传动比。但是，此传动形式的效率不高，不到97%，所以本发明没有采取这种方案。
[0019]由附图1可以看出，摩擦片式离合器Cl所承受的最大转矩为发动机的最大转矩；摩擦片式离合器C2所承受的最大转矩为发动机最大转矩和电机A最大转矩之和。离合器C2的承载能力要强于离合器Cl，所以离合器Cl、C2可以共用一个托架(即与行星排PGl行星架相连接的托架)，布置成如附图1的形式。这样可以使两个行星排和两个离合器基本不占用驱动桥的轴向尺寸，使结构更加地紧凑。
【主权项】
1.一种混联式混合动力车辆驱动装置，其动力系统具有I个发电机-电动机(A)、l个主驱动电动机(B)和I个发动机(ICE)，其特征在于:存在2个摩擦片式离合器(Cl)、(C2)对传动形式进行分配；其中离合器(Cl)的两端分别为发动机输出轴(4)和发电机-电动机(A)经过减速行星排(PGl)之后的输出轴，离合器(C2)的两端分别为发电机-电动机(A)经过减速行星排(PGl)之后的输出轴和主驱动电动机(B)经过减速行星排(PG2)之后的输出轴；主驱动电动机(B)经过减速行星排(PG2)之后的输出轴通过主减速器驱动车轮(9)。2.根据权利要求1所述的发电机-电动机(A)的减速行星排(PGl)和主驱动电动机(B)的减速行星排(PG2)，其具体的减速特征为:发电机-电动机(A)的转子(I)连接减速行星排(PGl)的齿圈，减速行星排(PGl)的太阳轮固定，减速行星排(PGl)的行星架作为输出轴；主驱动电动机(B)的转子(2)连接减速行星排(PG2)的太阳轮，减速行星排(PG2)的齿圈固定，减速行星排(PG2)的行星架作为输出轴；减速行星排(PGl)和(PG2)都为内外啮合单行星排且只作为减速装置，不用作2自由度动力耦合装置。
【专利摘要】本发明为具有发电机-电动机A、主驱动电动机B和发动机的混合驱动传动方案，该方案通过两套摩擦片式离合器C1、C2对传动进行分配，离合器C1的两端分别为发动机输出轴和电机A经过减速行星排PG1后的输出轴；离合器C2的两端为电机A经过减速行星排PG1后的输出轴和电机B经过减速行星排PG2后的输出轴。电机A连接行星排PG1的齿圈，行星排PG1的太阳轮固定，行星排PG1的行星架为输出轴；电机B连接行星排PG2的太阳轮，行星排PG2的齿圈固定，行星排PG2的行星架为输出轴。行星排PG1和PG2只用作减速装置，不用作2自由度动力耦合装置使用；离合器C1、C2共用与PG1行星架相连的托架。
【IPC分类】B60K6/38, B60K6/44
【公开号】CN104890498
【申请号】CN201510339886
【发明人】王亚
【申请人】王亚
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月18日
【技术领域】
[0001]本发明涉及具有发动机和电机的混联式混合动力车辆驱动方案。
【背景技术】
[0002]随着能源危机和环境危机的持续加深，世界各大厂商纷纷把目光投向了混合动力汽车和纯电动汽车，以期得到更好的经济性和排放特性。混合动力汽车由于兼具传统汽车和纯电动汽车的优点，成为了各大汽车厂商研发的重点。混联式混合动力汽车由于其电力驱动系统提供的动力占总动力的比例增加，可以更大程度上克服传统发动机的缺陷，故其是燃油经济性最好的混合动力方案。
[0003]就传动系统而言，混联式混合动力传动方案一般具有I个发动机、I个电动机和I个发电机。以往，混联式混合动力传动方案的电动机主要用于驱动，而发电机主要用于发电，基本上属于各司其职。除了少数工况外，电动机很少用于发电，发电机也很少用于驱动。这就造成了电动机的转矩储量要满足所设计驱动工况的需求，驱动成本和电机尺寸都会增大。
【发明内容】
[0004]在本发明中，发电机不仅长时用作发电，也可长时作为电动机和主驱动电机一起对车轮进行驱动。这样可以相应的减小主驱动电机的尺寸和转矩容量，从而减小驱动成本。此功能的实现是通过两套摩擦片式离合器机构实现的。其中一套离合器的两端分别为发动机和发电机，另外一套离合器的两端分别为发电机和主驱动电机。
【附图说明】
[0005]附图1是汽车正向行驶时车轮旋转方向与发动机曲轴旋转方向相反情况下的驱动装置简图。在本附图中，ICE代表内燃机，A代表发电机-电动机(以下简称电机A)，I代表电机A的转子，B代表主驱动电动机(以下简称电机B)，2代表电机B的转子；PG1代表电机A的减速行星排，PG2代表电机B的减速行星排，Cl和C2分别代表2个摩擦片式离合器；4代表曲轴扭转减震装置或双质量飞轮，3代表内燃机输出轴同时也是变速驱动桥输入轴，5代表主减速器主动齿轮，7代表主减速器从动齿轮，8代表差速器，9代表车轮。
[0006]附图2是汽车正向行驶时车轮旋转方向与发动机曲轴旋转方向相同情况下的驱动装置简图。在本附图中，基本结构与附图1相同，只是为了满足旋转方向变换的需求而增加了主减速器中间齿轮组6，至此主减速器由附图1的一级减速传动变为二级减速传动。
【具体实施方式】
[0007]在如附图1所示的结构图中，行星排PGl只起到减速(电机A转子I相对于行星排行星架而言)的作用，并不起到动力耦合的作用。电机A转子I连接行星排PGl的齿圈，PGl的太阳轮和壳体固定在一起，PGl的行星架作为电机A经过行星排PGl后的输出轴，PGl的行星架连接摩擦片式离合器Cl 一端的同时也连接摩擦片式离合器C2的一端。
[0008]在如附图1所示的结构图中，行星排PG2只起到减速的作用，同样不起到动力耦合的作用。电机B转子2连接行星排的PGl的太阳轮，PG2的齿圈和壳体固定在一起，PG2的行星架作为电机B经过行星排PG2后的输出轴，PG2的行星架连接主减速器输入轴同时也连接摩擦片式离合器C2的一端。动力由PG2的行星架输出，经过一套减速齿轮传动，便可由差速器8直接输出到车轮9。
[0009]本方案的创新点就在于两套摩擦片式离合器的布置。如前所述，摩擦片式离合器Cl的两端分别为发动机动力输出轴3和行星排PGl的行星架，摩擦片式离合器C2的两端分别为行星排PG2的行星架(主减速器主动齿轮5)和行星排PGl的行星架。离合器C1、C2共用一个与行星排PGl行星架相连的托架。通过两套离合器的状态即可实现不同的工作模式。
[0010]当离合器Cl和C2都分离时，内燃机ICE和电机A都不工作，电机B可单独驱动车轮9。
[0011]当离合器Cl闭合、离合器C2分离时，内燃机ICE可驱动电机A使其发电，电机A也可以驱动内燃机ICE使其起动，同时此状态不影响电机B对车轮9的驱动。所以在此状态下一共有4种工作状态:1、在电机B不工作的情况下，内燃机ICE驱动电机A发电；2、在电机B不工作的情况下，电机A驱动内燃机ICE使其起动；3、在电机B工作的情况下，内燃机ICE驱动电机A发电；4、在电机B工作的情况下，电机A驱动内燃机ICE使其起动。只要电机B工作即驱动车轮9使车辆行进。
[0012]当离合器Cl分离、离合器C2闭合时，内燃机ICE不工作，电机A可以当做驱动电机使用直接驱动车轮9。故此时可以有3种工作方式:1、电机A单独驱动车轮9 ;2、电机B单独驱动车轮9 ;3、电机A和电机B同时驱动车轮9。
[0013]当离合器Cl和C2都闭合时，内燃机ICE、电机A和电机B就全部连接在一起。这样可以存在的工作方式一共有以下5种:1、内燃机ICE单独工作；2、内燃机ICE工作的同时，电机A工作在发电机状态，电机B不工作；3、内燃机ICE工作的同时，电机A工作在电动机状态，电机B不工作；4、内燃机ICE工作的同时，电机B工作，电机A不工作；5、内燃机ICE工作的同时，电机A工作在电动机状态，电机B也工作。因为此时发动机ICE与车轮9相连，只要发动机ICE工作(转动)即对车轮9提供动力。
[0014]以上所述的工作方式是在没有考虑制动能量回收的情况下来进行阐述的，同时以上工作方式只代表此装置可以存在的工作方式，哪些工作方式能被应用到实际中要根据具体的控制策略而定。
[0015]附图1和附图2所示的结构，其区别仅在于发动机的旋转方向上。发动机和电机不一样，其旋转方向在设计好之后就不能再改变了，所以主减速器的设计除了要考虑传动比之外还要考虑旋转方向这一环节。一般而言，沿着曲轴轴向由曲轴前端向飞轮端看，发动机的旋转方向以顺时针为主，不过也有的发动机旋转方向是逆时针的。发动机的旋转方向并不影响其性能，只是为了适应原有变速器和主减速器的设计。不过一个厂家生产的发动机旋转方向一般为固定的，否则会造成成本的增加。而且混合动力用内燃机一般为阿特金森循环发动机，不同于传统的内燃机，虽然结构大体相同但性能完全不同，很多厂家需要重新设计。所以，附图1所示的方案并不会因发动机旋转方向而失去可用性。总之，如果发动机旋转方向为逆时针，可应用附图1所示的方案；如果发动机旋转方向为顺时针，可应用附图2所示的方案。
[0016]在混联式混合动力汽车中，发动机一般工作在高转速状态，而且其工作的车速也比较高，所以由发动机动力输出轴3到车轮9的传动比一般不大。具体的混联式混合动力汽车主减速器传动比大多数略小于3，用一级圆柱齿轮减速传动即可实现。如果用二级圆柱齿轮减速传动实现，则会因为多一次齿轮啮合而使传动效率降低。如果允许发动机逆时针旋转，使用附图1所示的方案会更加合理，会使整个动力总成的传动效率提高、轴向尺寸和重量减小。
[0017]主驱动电机B由于主要工作在起动以及低转速工况，而且如果在功率一定的前提下，电动机转速越低其转矩越大，大转矩会造成电机重量和尺寸的增加。所以，电机B转子2到车轮9的传动比一般要求较大，大概在7到10之间。为了满足传动比要求的同时兼顾效率，主驱动电机B的转子2连接行星排PG2的太阳轮，行星排PG2的齿圈固定，行星排PG2的行星架作为输出轴，以获得Ι+a的传动比(a为齿圈与太阳轮齿数之比)。同时其传动效率约为98%。
[0018]发电机-电动机A主要用作发电机，同时辅助电机B对车轮9进行驱动，所以与发电机-电动机A相配合的减速行星排PGl的传动比参数要尽量符合发电工况的需求。因为混合动力用发动机主要工作在经济工况，而且其工作转速也较高，所以要求PGl的传动比不能太高，行星排PG2的传动形式就不太适合于电机A。本发明采取的方案是，电机A的转子I连接行星排PGl的齿圈，行星排PGl的太阳轮固定，行星排PGl的行星架作为输出轴，以获得l+1/a的传动比。同时此种传动形式的效率也很高，能达到99%。另外一种行星排的传动方式也可以用于电机A的减速，其具体的传动形式为:行星排PGl的太阳轮连接电机A的转子1，行星排PGl的行星架固定，行星排PGl的齿圈为输出轴，这样可以获得_a的传动比。但是，此传动形式的效率不高，不到97%，所以本发明没有采取这种方案。
[0019]由附图1可以看出，摩擦片式离合器Cl所承受的最大转矩为发动机的最大转矩；摩擦片式离合器C2所承受的最大转矩为发动机最大转矩和电机A最大转矩之和。离合器C2的承载能力要强于离合器Cl，所以离合器Cl、C2可以共用一个托架(即与行星排PGl行星架相连接的托架)，布置成如附图1的形式。这样可以使两个行星排和两个离合器基本不占用驱动桥的轴向尺寸，使结构更加地紧凑。
【主权项】
1.一种混联式混合动力车辆驱动装置，其动力系统具有I个发电机-电动机(A)、l个主驱动电动机(B)和I个发动机(ICE)，其特征在于:存在2个摩擦片式离合器(Cl)、(C2)对传动形式进行分配；其中离合器(Cl)的两端分别为发动机输出轴(4)和发电机-电动机(A)经过减速行星排(PGl)之后的输出轴，离合器(C2)的两端分别为发电机-电动机(A)经过减速行星排(PGl)之后的输出轴和主驱动电动机(B)经过减速行星排(PG2)之后的输出轴；主驱动电动机(B)经过减速行星排(PG2)之后的输出轴通过主减速器驱动车轮(9)。2.根据权利要求1所述的发电机-电动机(A)的减速行星排(PGl)和主驱动电动机(B)的减速行星排(PG2)，其具体的减速特征为:发电机-电动机(A)的转子(I)连接减速行星排(PGl)的齿圈，减速行星排(PGl)的太阳轮固定，减速行星排(PGl)的行星架作为输出轴；主驱动电动机(B)的转子(2)连接减速行星排(PG2)的太阳轮，减速行星排(PG2)的齿圈固定，减速行星排(PG2)的行星架作为输出轴；减速行星排(PGl)和(PG2)都为内外啮合单行星排且只作为减速装置，不用作2自由度动力耦合装置。
【专利摘要】本发明为具有发电机-电动机A、主驱动电动机B和发动机的混合驱动传动方案，该方案通过两套摩擦片式离合器C1、C2对传动进行分配，离合器C1的两端分别为发动机输出轴和电机A经过减速行星排PG1后的输出轴；离合器C2的两端为电机A经过减速行星排PG1后的输出轴和电机B经过减速行星排PG2后的输出轴。电机A连接行星排PG1的齿圈，行星排PG1的太阳轮固定，行星排PG1的行星架为输出轴；电机B连接行星排PG2的太阳轮，行星排PG2的齿圈固定，行星排PG2的行星架为输出轴。行星排PG1和PG2只用作减速装置，不用作2自由度动力耦合装置使用；离合器C1、C2共用与PG1行星架相连的托架。
【IPC分类】B60K6/38, B60K6/44
【公开号】CN104890498
【申请号】CN201510339886
【发明人】王亚
【申请人】王亚
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月18日
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