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CN115071403A - 一种双电机两挡行星排混动变速器及其传动方法 - Google Patents

一种双电机两挡行星排混动变速器及其传动方法 Download PDF

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CN115071403A CN202210615637.6A CN202210615637A CN115071403A CN 115071403 A CN115071403 A CN 115071403A CN 202210615637 A CN202210615637 A CN 202210615637A CN 115071403 A CN115071403 A CN 115071403A
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Abstract

一种双电机两挡行星排混动变速器及其传动方法,属于汽车混动变速器技术领域。输入轴的输入端与发动机的动力系统连接,输入轴的输出端通过第二行星排与第二电机连接,且输入轴通过离合器与中间轴的输入端连接,中间轴通过第一行星排与第一电机连接,中间轴的输出端与输出轴的输入端连接,输出轴的输出端与车辆后桥传动连接,输出轴与第一行星排连接,第一行星排与制动器一以及制动器二连接,第二电机、第一电机、制动器一、制动器二以及第二行星排均与变速器壳体连接。本发明成本低廉、结构简单、布局紧凑、整机搭载性好、控制策略简单,提高了动力系统的综合效率,降低了燃油消耗率,节能减排,满足了市场的发展要求,实现了低成本。

Description

一种双电机两挡行星排混动变速器及其传动方法
技术领域
本发明涉及一种双电机两挡行星排混动变速器及其传动方法,属于汽车混动变速器技术领域。
背景技术
随着人们节能减排意识的不断提高,常规动力汽车受结构的限制难以满足人们的需求,混合动力汽车作为一种新型的汽车动力类型,其技术和市场处于一种蓬勃的发展阶段,其中混动动力车辆驱动装置占据了极其重要的位置。
当前混合动力变速器受结构限制,结构单一,车速及负荷能力调节均靠电机,对电机水平要求较高,成本难以管控;混动模式单一,挡位单一,综合节油率低,使得综合成本较高。
发明内容
为解决背景技术中存在的问题,本发明提供一种双电机两挡行星排混动变速器及其传动方法。
实现上述目的,本发明采取下述技术方案:一种双电机两挡行星排混动变速器,包括输入轴、中间轴、输出轴、离合器、第二电机、第一电机、变速器壳体、制动器一、制动器二、第一行星排以及第二行星排;所述输入轴的输入端与发动机的动力系统连接,输入轴的输出端通过第二行星排与第二电机连接,且输入轴通过离合器与中间轴的输入端连接,所述中间轴通过第一行星排与第一电机连接,中间轴的输出端与输出轴的输入端连接,所述输出轴的输出端与车辆后桥传动连接,输出轴与第一行星排连接,所述第一行星排与制动器一以及制动器二连接,所述第二电机、第一电机、制动器一、制动器二以及第二行星排均与变速器壳体连接。
一种双电机两挡行星排混动变速器的纯电动模式一挡的传动方法,所述方法包括如下步骤:
S1:使所述发动机以及第二电机处于非工作状态,使所述离合器以及制动器二处于分离状态,使所述制动器一处于结合状态,使所述第一电机处于工作状态;
S2:启动所述第一电机驱动太阳轮一转动;
S3:所述太阳轮一带动行星轮一转动;
S4:所述行星轮一带动行星架一转动;
S5:所述行星架一带动输出轴转动,将动力输出。
一种双电机两挡行星排混动变速器的纯电动模式二挡的传动方法,所述方法包括如下步骤:
S1:使所述发动机以及第二电机处于非工作状态,使所述离合器以及制动器一处于分离状态,使所述制动器二处于结合状态,使所述第一电机处于工作状态;
S2:启动所述第一电机驱动太阳轮一主动转动;
S3:所述太阳轮一带动行星轮一自转以及绕太阳轮一公转;
4S:所述行星轮一带动行星轮四同步转动;
S5:所述行星轮四带动行星轮三自转并绕太阳轮三公转,在行星轮一以及行星轮三的作用下带动行星架一转动;
S6:所述行星架一带动输出轴转动,将动力输出。
一种双电机两挡行星排混动变速器的发动机直驱模式的传动方法,所述方法包括如下步骤:
S1:使所述第一电机以及第二电机处于非工作状态,使所述制动器一以及制动器二处于分离状态,使所述离合器处于结合状态,使所述发动机处于工作状态;
S2:启动所述发动机,带动输入轴转动;
S3:所述输入轴通过离合器带动中间轴以及输出轴转动,将动力输出。
一种双电机两挡行星排混动变速器的增程驱动模式的传动方法,所述方法包括如下步骤:
S1:使所述第一电机以及第二电机处于非工作状态,使所述离合器以及制动器一处于分离状态,使所述制动器二处于结合状态,使所述发动机处于工作状态;
S2:所述发动机通过第二行星排带动第二电机的转子转动,使第二电机进行发电;
S3:所述第二电机为第一电机供电;
S4:所述第一电机通过纯电动模式一挡或纯电动模式二挡模式传输到输出轴,将动力输出。
一种双电机两挡行星排混动变速器的并联驱动模式的传动方法,所述方法包括如下步骤:
S1:使所述第二电机处于非工作状态,使所述制动器一以及制动器二处于分离状态,使所述离合器处于结合状态,使所述发动机以及第一电机处于工作状态;
S2:所述发动机经输入轴、离合器以及中间轴将动力传输到输出轴;
S3:所述第一电机通过纯电动模式一挡或纯电动模式二挡模式传输到输出轴;
S4:所述发动机与第一电机的动力在输出轴处耦合,将动力输出。
一种双电机两挡行星排混动变速器的停车发电模式的传动方法,所述方法包括如下步骤:
S1:使所述第二电机以及第一电机处于非工作状态,使所述离合器、制动器一以及制动器二均处于分离状态,使所述发动机处于工作状态;
S2:所述发动机通过第二行星排带动第二电机的转子转动,为第二电机提供动力发电。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明采用变异拉维纳行星架构架,成本低廉、结构简单、布局紧凑、整机搭载性好、控制策略简单,通过双电机和双行星排的结构,提供纯电动两挡与发动机一挡动力传递方式,提供多种驱动模式,综合多种工况,提高动力系统的综合效率,能够有效降低燃油消耗率,达到节能减排的目的,满足当前市场的发展要求,且实现了低成本。
附图说明
图1是本发明的结构示意图;
图2是本发明的挡位示意图;
图3是本发明的纯电动模式一挡位的结构示意图;
图4是本发明的纯电动模式二挡位的结构示意图;
图5是本发明的发动机直驱模式的结构示意图;
图6是本发明的增程驱动模式的结构示意图;
图7是本发明的并联驱动模式的结构示意图;
图8是本发明的挡位速比杠杆图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是发明的一部分实施例,而不是全部的实施例,基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
一种双电机两挡行星排混动变速器,包括输入轴3、中间轴4、输出轴5、离合器6、第二电机11、第一电机12、变速器壳体13、制动器一14、制动器二15、第一行星排以及第二行星排;所述输入轴3的输入端通过减震器2与发动机1的动力系统连接,输入轴3的输出端伸入至变速器壳体13的内部,并通过第二行星排与第二电机11连接,且输入轴3通过离合器6与中间轴4的输入端连接,所述中间轴4通过第一行星排与第一电机12连接,中间轴4的输出端与输出轴5的输入端连接,所述输出轴5的输出端伸出至变速器壳体13的外侧,并与车辆后桥传动连接,输入轴3及输出轴5与变速器壳体13之间设有转动密封件为现有技术,所述变速器壳体13外联OP油泵为内部供油实现润滑效果,输出轴5与第一行星排连接,所述第一行星排与制动器一14以及制动器二15连接,所述第二电机11、第一电机12、制动器一14、制动器二15以及第二行星排均与变速器壳体13连接。
所述第二行星排包括外齿圈二7、行星架二8、行星轮二9及太阳轮二10;所述输入轴3的外侧套装有行星架二8以及太阳轮二10,所述行星架二8与输入轴3固定连接,并行星架二8上设有多个等相位或非等相位排布的行星轮二9,所述行星轮二9与太阳轮二10以及外齿圈二7均啮合连接,所述外齿圈二7固定安装在变速器壳体13上,所述太阳轮二10通过第二套管与第二电机11的转子连接,所述第二套管套设在输入轴3上,所述第二电机11的定子与变速器壳体13固定连接,第二电机11为发电电机。
所述第一行星排为变形拉维纳形式,包括外齿圈一16、行星架一17、太阳轮三18、太阳轮一19以及行星轮组;所述输出轴5的外侧固定套装有行星架一17,两者通过一体成型或者焊接方式连接,所述行星架一17上设有行星轮组,所述中间轴4的外侧套装有太阳轮三18以及太阳轮一19,所述太阳轮一19通过第一套管与第一电机12的转子连接,所述第一套管套设在中间轴4上,所述第一电机12的定子与变速器壳体13固定连接,第一电机12为驱动电机,所述行星轮组与外齿圈一16、太阳轮一19以及太阳轮三18均啮合连接,所述太阳轮三18与制动器二15的输入端连接,所述外齿圈一16与制动器一14的输入端连接,所述制动器一14以及制动器二15均设置在变速器壳体13上。
所述行星轮组包括行星轮一20、行星轮三21以及行星轮四22;所述行星轮一20与外齿圈一16、太阳轮一19以及行星轮四22均啮合连接,所述行星轮四22与行星轮三21同轴连接,所述行星轮三21与太阳轮三18啮合连接。
所述行星轮组具有同齿数、同螺旋角、同压力角、相同或者不同模数;
在加工所述行星轮三21以及行星轮四22时,行星轮三21以及行星轮四22的轮齿定位具有一定延续性,并且存在特定关系,以满足总成装配;
整体构件中发动机1、输入轴3、第一电机12、第一行星排、第二电机11、第二行星排、中间轴4及输出轴5为同轴排布,结构简单合理,动力输出稳定,优选的,在外齿圈一16及外齿圈二7外壁沿周向设置有卡齿,变速器壳体13内壁对应位置配合设有卡槽,外齿圈一16及外齿圈二7分别卡设定位在变速器壳体13内壁上,易于装配。
一种双电机两挡行星排混动变速器的纯电动模式一挡的传动方法,所述方法包括如下步骤:
S1:使所述发动机1以及第二电机11处于非工作状态,使所述离合器6以及制动器二15处于分离状态,使所述制动器一14处于结合状态,使所述第一电机12处于工作状态;采用车辆搭载的电池为第一电机12进行供电;
S2:启动所述第一电机12驱动太阳轮一19转动;
S3:所述太阳轮一19带动行星轮一20转动;
S4:此过程中由于制动器一14处于结合状态,因此,外齿圈一16为固定状态,所述行星轮一20带动行星架一17转动;
S5:所述行星架一17带动输出轴5转动,将动力输出。
通过第一行星排实现变速后经输出轴5传动车辆后桥,带动行星架实现一挡减速速比,从而有效降低第一电机12的转速区间,为输出轴5提供较大的扭矩,满足整车需求,并且通过控制第一电机12的正反转即可完成低速前进挡与低速倒挡的切换,实现车辆正常运行。
一种双电机两挡行星排混动变速器的纯电动模式二挡的传动方法,所述方法包括如下步骤:
S1:使所述发动机1以及第二电机11处于非工作状态,使所述离合器6以及制动器一14处于分离状态,使所述制动器二15处于结合状态,使所述第一电机12处于工作状态;采用车辆搭载的电池为第一电机12进行供电,
S2:启动所述第一电机12驱动太阳轮一19主动转动;
S3:所述太阳轮一19带动行星轮一20自转以及绕太阳轮一19公转;
S4:此过程中由于制动器二15处于结合状态,因此,太阳轮三18为固定状态,所述行星轮一20带动行星轮四22同步转动;
S5:所述行星轮四22带动行星轮三21自转并绕太阳轮三18公转,在行星轮一20以及行星轮三21的作用下带动行星架一17转动;
S6:所述行星架一17带动输出轴5转动,将动力输出。
通过第一行星排实现变速后经输出轴5传动车辆后桥,带动行星架实现二挡减速速比,从而在电机高效转速区间内通过挡位速比切换实现车辆行驶速度变换,满足整车需求,并且通过控制第一电机12的正反转即可完成高速前进挡与高速倒挡的切换,实现车辆正常运行。
一种双电机两挡行星排混动变速器的发动机直驱模式的传动方法,所述方法包括如下步骤:
S1:使所述第一电机12以及第二电机11处于非工作状态,使所述制动器一14以及制动器二15处于分离状态,使所述离合器6处于结合状态,使所述发动机1处于工作状态;
S2:启动所述发动机1,带动输入轴3转动;
S3:所述输入轴3通过离合器6带动中间轴4以及输出轴5转动,将动力输出直接传动车辆后桥,一般用于高速工况下,由发动机1直接驱动车辆行驶,此过程中发动机1沿其同轴方向完成动力输出,可看做直线速比,发动机1处于高效率区间,燃油经济性较好。
一种双电机两挡行星排混动变速器的增程驱动模式的传动方法,所述方法包括如下步骤:
S1:使所述第一电机12以及第二电机11处于非工作状态,使所述离合器6以及制动器一14处于分离状态,使所述制动器二15处于结合状态,使所述发动机1处于工作状态;
S2:所述发动机1通过第二行星排带动第二电机11的转子转动,为第二电机11提供动力发电,此过程中外齿圈二7为固定结构,发动机1通过输入轴3驱动行星架二8主动转动,带动太阳轮二10增速比调节第二电机11的转子,使第二电机11进行发电;
S3:所述第二电机11为第一电机12供电;
S4:所述第一电机12通过纯电动模式一挡或纯电动模式二挡模式传输到输出轴5,将动力输出。
一种双电机两挡行星排混动变速器的并联驱动模式的传动方法,所述方法包括如下步骤:
S1:使所述第二电机11处于非工作状态,使所述制动器一14以及制动器二15处于分离状态,使所述离合器6处于结合状态,使所述发动机1以及第一电机12处于工作状态;
S2:所述发动机1经输入轴3、离合器6以及中间轴4将动力传输到输出轴5;
S3:所述第一电机12通过纯电动模式一挡或纯电动模式二挡模式传输到输出轴5;
S4:所述发动机1与第一电机12的动力在输出轴5处耦合,将动力输出,提供一套较大的动力源,一般应用于功率扭矩需求较大的工况下,比如高速超车。
一种双电机两挡行星排混动变速器的停车发电模式的传动方法,所述方法包括如下步骤:
S1:使所述第二电机11以及第一电机12处于非工作状态,使所述离合器6、制动器一14以及制动器二15均处于分离状态,使所述发动机1处于工作状态;
S2:所述发动机1通过第二行星排带动第二电机11的转子转动,为第二电机11提供动力发电。
本发明在发动机1不在高效率区间时,作为驱动电机的第一电机12依靠电池提供的电能以纯电动模式实现驱动工作,同时在该模式下发明两挡纯电驱动模式,有效的拓展了电机的高效区间,同时也节省燃油,提高燃油经济性。
在发动机1达到高效率区间时再采用发动机直驱模式,增程驱动模式下发动机1为第二电机11提供动力发电,第二电机11为第一电机12提供电能,增加行驶里程,并通过变形拉维纳行星排提供两挡速比驱动,同时可采用并联驱动模式,发动机1和第一电机12共同提供动力,满足高速超车等需要大功率扭矩的工况,当停车怠速时进入停车发电模式,发动机1为第二电机11提供动力发电,避免发动机1空转造成动力的浪费,通过控制第二电机11和第一电机12工作调节发动机1的工况点,控制策略简单,降低发动机1的油耗。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同条件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种双电机两挡行星排混动变速器,其特征在于:包括输入轴(3)、中间轴(4)、输出轴(5)、离合器(6)、第二电机(11)、第一电机(12)、变速器壳体(13)、制动器一(14)、制动器二(15)、第一行星排以及第二行星排;所述输入轴(3)的输入端与发动机(1)的动力系统连接,输入轴(3)的输出端通过第二行星排与第二电机(11)连接,且输入轴(3)通过离合器(6)与中间轴(4)的输入端连接,所述中间轴(4)通过第一行星排与第一电机(12)连接,中间轴(4)的输出端与输出轴(5)的输入端连接,所述输出轴(5)的输出端与车辆后桥传动连接,输出轴(5)与第一行星排连接,所述第一行星排与制动器一(14)以及制动器二(15)连接,所述第二电机(11)、第一电机(12)、制动器一(14)、制动器二(15)以及第二行星排均与变速器壳体(13)连接。
2.根据权利要求1所述的一种双电机两挡行星排混动变速器,其特征在于:所述第二行星排包括外齿圈二(7)、行星架二(8)、行星轮二(9)及太阳轮二(10);所述输入轴(3)的外侧套装有行星架二(8)以及太阳轮二(10),所述行星架二(8)与输入轴(3)固定连接,并行星架二(8)上设有行星轮二(9),所述行星轮二(9)与太阳轮二(10)以及外齿圈二(7)均啮合连接,所述外齿圈二(7)固定安装在变速器壳体(13)上,所述太阳轮二(10)与第二电机(11)连接,所述第二电机(11)与变速器壳体(13)固定连接,。
3.根据权利要求1或2所述的一种双电机两挡行星排混动变速器,其特征在于:所述第一行星排包括外齿圈一(16)、行星架一(17)、太阳轮三(18)、太阳轮一(19)以及行星轮组;所述输出轴(5)的外侧固定套装有行星架一(17),所述行星架一(17)上设有行星轮组,所述中间轴(4)的外侧套装有太阳轮三(18)以及太阳轮一(19),所述太阳轮一(19)与第一电机(12)连接,所述第一电机(12)与变速器壳体(13)固定连接,所述行星轮组与外齿圈一(16)、太阳轮一(19)以及太阳轮三(18)均啮合连接,所述太阳轮三(18)与制动器二(15)的输入端连接,所述外齿圈一(16)与制动器一(14)的输入端连接,所述制动器一(14)以及制动器二(15)均设置在变速器壳体(13)上。
4.根据权利要求3所述的一种双电机两挡行星排混动变速器,其特征在于:所述行星轮组包括行星轮一(20)、行星轮三(21)以及行星轮四(22);所述行星轮一(20)与外齿圈一(16)、太阳轮一(19)以及行星轮四(22)均啮合连接,所述行星轮四(22)与行星轮三(21)同轴连接,所述行星轮三(21)与太阳轮三(18)啮合连接。
5.一种根据权利要求4中任一权利要求所述的双电机两挡行星排混动变速器的纯电动模式一挡的传动方法,其特征在于:所述方法包括如下步骤:
S1:使所述发动机(1)以及第二电机(11)处于非工作状态,使所述离合器(6)以及制动器二(15)处于分离状态,使所述制动器一(14)处于结合状态,使所述第一电机(12)处于工作状态;
S2:启动所述第一电机(12)驱动太阳轮一(19)转动;
S3:所述太阳轮一(19)带动行星轮一(20)转动;
S4:所述行星轮一(20)带动行星架一(17)转动;
S5:所述行星架一(17)带动输出轴(5)转动,将动力输出。
6.一种根据权利要求4所述的双电机两挡行星排混动变速器的纯电动模式二挡的传动方法,其特征在于:所述方法包括如下步骤:
S1:使所述发动机(1)以及第二电机(11)处于非工作状态,使所述离合器(6)以及制动器一(14)处于分离状态,使所述制动器二(15)处于结合状态,使所述第一电机(12)处于工作状态;
S2:启动所述第一电机(12)驱动太阳轮一(19)主动转动;
S3:所述太阳轮一(19)带动行星轮一(20)自转以及绕太阳轮一(19)公转;
S4:所述行星轮一(20)带动行星轮四(22)同步转动;
S5:所述行星轮四(22)带动行星轮三(21)自转并绕太阳轮三(18)公转,在行星轮一(20)以及行星轮三(21)的作用下带动行星架一(17)转动;
S6:所述行星架一(17)带动输出轴(5)转动,将动力输出。
7.一种根据权利要求1-4中任一权利要求所述的双电机两挡行星排混动变速器的发动机直驱模式的传动方法,其特征在于:所述方法包括如下步骤:
S1:使所述第一电机(12)以及第二电机(11)处于非工作状态,使所述制动器一(14)以及制动器二(15)处于分离状态,使所述离合器(6)处于结合状态,使所述发动机(1)处于工作状态;
S2:启动所述发动机(1),带动输入轴(3)转动;
S3:所述输入轴(3)通过离合器(6)带动中间轴(4)以及输出轴(5)转动,将动力输出。
8.一种根据权利要求5或6所述的双电机两挡行星排混动变速器的增程驱动模式的传动方法,其特征在于:所述方法包括如下步骤:
S1:使所述第一电机(12)以及第二电机(11)处于非工作状态,使所述离合器(6)以及制动器一(14)处于分离状态,使所述制动器二(15)处于结合状态,使所述发动机(1)处于工作状态;
S2:所述发动机(1)通过第二行星排带动第二电机(11)的转子转动,使第二电机(11)进行发电;
S3:所述第二电机(11)为第一电机(12)供电;
S4:所述第一电机(12)通过纯电动模式一挡或纯电动模式二挡模式传输到输出轴(5),将动力输出。
9.一种根据权利要求5或6所述的双电机两挡行星排混动变速器的并联驱动模式的传动方法,其特征在于:所述方法包括如下步骤:
S1:使所述第二电机(11)处于非工作状态,使所述制动器一(14)以及制动器二(15)处于分离状态,使所述离合器(6)处于结合状态,使所述发动机(1)以及第一电机(12)处于工作状态;
S2:所述发动机(1)经输入轴(3)、离合器(6)以及中间轴(4)将动力传输到输出轴(5);
S3:所述第一电机(12)通过纯电动模式一挡或纯电动模式二挡模式传输到输出轴(5);
S4:所述发动机(1)与第一电机(12)的动力在输出轴(5)处耦合,将动力输出。
10.一种根据权利要求1-4中任一权利要求所述的双电机两挡行星排混动变速器的停车发电模式的传动方法,其特征在于:所述方法包括如下步骤:
S1:使所述第二电机(11)以及第一电机(12)处于非工作状态,使所述离合器(6)、制动器一(14)以及制动器二(15)均处于分离状态,使所述发动机(1)处于工作状态;
S2:所述发动机(1)通过第二行星排带动第二电机(11)的转子转动,为第二电机(11)提供动力发电。
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