雙排行星多擋位純電動傳動裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種雙排行星多擋位純電動傳動裝置，包括小電機(EM1)、大電機(EM2)及雙排行星齒輪機構和兩級減速齒輪系，雙排行星齒輪機構的動力輸出通過兩級減速齒輪系經差速器傳遞至車輪，并通過控制第一制動器(B1)、第二制動器(B2)、第三制動器(B3)的閉合或打開實現三個擋位的純電動驅動模式。本實用新型的雙排行星多擋位純電動傳動裝置，結構緊湊，可以實現多擋位純電動驅動模式。
【專利說明】
雙排行星多擋位純電動傳動裝置
技術領域
[0001] 本實用新型涉及一種汽車用傳動裝置，特別涉及一種雙排行星多擋位純電動傳動 裝置。
【背景技術】
[0002] 隨著國家新能源汽車戰(zhàn)略的發(fā)展以及環(huán)境能源問題的加劇，驅動系統(tǒng)的電動化已 經成為汽車動力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。目前較多的純電動系統(tǒng)都采用了單電機和固定擋位的傳 動方案，即電機通過固定速比的減速齒輪驅動車輛。該類方案依靠電機自身的轉速范圍滿 足整車的速度要求，在行駛過程中電機工作點完全取決于行駛路況，無法進行優(yōu)化。而如何 使得純電動汽車的傳動裝置滿足整車動力性的要求，并具有較高的傳動裝置的系統(tǒng)效率， 成為當前面臨的課題。 【實用新型內容】
[0003] 本實用新型旨在提供一種結構緊湊、具有多種工作模式的雙排行星多擋位純電動 傳動裝置。通過以下方案實現：
[0004] -種雙排行星多擋位純電動傳動裝置，包括小電機EM1、大電機EM2、差速器，還包 括第一單行星排PG1、第二單行星排PG2、第一制動器B1、第二制動器B2、第三制動器B3、第一 減速齒輪Z1、大減速齒輪Z2和小減速齒輪Z3，第一單行星排PG1包括第一太陽輪S1、第一行 星輪P1、第一行星架PC1和第一外齒圈R1，第二單行星排PG2包括第二太陽輪S2、第二行星輪 P2、第二行星架PC2和第二外齒圈R2,第一單行星排PG1與第二單行星排PG2并排放置構成雙 排行星齒輪機構，第一單行星排的第一行星架PC1與第二單行星排的第二太陽輪S2相連接 構成第一軸，第一單行星排的第一外齒圈R1與第二單行星排的第二行星架PC2相連接構成 第二軸，第二軸作為雙排行星齒輪機構的輸出軸;在第二軸上安裝第一減速齒輪Z1，大減速 齒輪Z2與小減速齒輪Z3通過轉軸相連接，第一減速齒輪Z1與大減速齒輪Z2相嚙合形成第一 級減速齒輪系，小減速齒輪Z3與安裝在差速器殼體上的差速器主減速齒輪Z4相嚙合形成第 二級減速齒輪系；差速器通過整車半軸連接車輪，該傳動裝置的動力由差速器輸出至整車 半軸驅動車輪轉動;第一單行星排的第一太陽輪S1通過第三軸與小電機EM1的轉子連接，第 二單行星排的第二外齒圈R2通過第四軸與大電機EM2的轉子連接;第一制動器B1的一端連 接在第三軸上，第二制動器B2的一端連接在第四軸上，第三制動器B3的一端連接在第一軸 上，第一制動器B1、第二制動器B2和第三制動器B3的另一端均固定在變速箱殼體上;第四軸 為內部中空結構，第一軸穿過第四軸的內部。
[0005] 進一步地，所述小電機、雙排行星齒輪機構、大電機依次同軸排列放置，第一級減 速齒輪系、第二級減速齒輪系和差速器布置在小電機與雙排行星齒輪機構之間，雙排行星 齒輪機構的動力輸出通過兩級減速齒輪系經差速器傳遞至車輪。
[0006] 根據現有技術可知，單行星排包括太陽輪、行星輪、行星架和外齒圈，行星輪安裝 在行星架上，行星輪分別和太陽輪和外齒圈相嚙合。具體至本實用新型中，第一單行星排 PG1中各部件之間的連接關系為:第一行星輪P1安裝在第一行星架PCI上，第一行星輪P1分 別和第一太陽輪S1和第一外齒圈R1相嚙合;第二單行星排PG2中各部件之間的連接關系為： 第二行星輪P2安裝在第二行星架PC2上，第二行星輪P2分別和第二太陽輪S2和第二外齒圈 R2相嚙合。
[0007] 本實用新型的雙排行星多擋位純電動傳動裝置，所采用的動力耦合裝置為由第一 單行星排與第二單行星排并排放置構成的雙排行星齒輪機構，第一單行星排和第二單行星 排之間的傳動比設置不受彼此制約，結構設計更加靈活，同時單行星排的結構簡單更有利 于降低齒輪傳動噪聲。本實用新型的雙排行星多擋位純電動傳動裝置，其動力由雙排行星 齒輪機構的輸出軸即第二軸輸出經由兩級減速齒輪系到差速器傳遞至車輪從而驅動車輛 行駛。
[0008] 本實用新型的雙排行星多擋位純電動傳動裝置，第一制動器B1、第二制動器B2、第 三制動器B3為常見的濕式換擋元件。當閉合第二制動器B2時，小電機EM1單獨驅動，可以實 現第一擋位純電動驅動模式；當閉合第三制動器B3時，小電機EM1和大電機EM2同時驅動，可 以實現第二擋位純電動驅動模式；當閉合第一制動器B1時，大電機EM2單獨驅動，可以實現 第三擋位純電動驅動模式。在第一制動器B1、第二制動器B2和第三制動器B3全部都打開時， 小電機EM1和大電機EM2同時輸出正扭矩驅動車輛，當小電機EM1、大電機EM2的轉速相等時， 行星排各元件轉速也相等，此時可以獲得高車速而不會導致電機轉速過高。
[0009] 本實用新型的雙排行星多擋位純電動傳動裝置，結構緊湊，可實現四個擋位的純 電動驅動模式，可根據路況切換電機的工作狀態(tài)，滿足純電動驅動的車速和扭矩要求，同時 可實現對大電機、小電機兩個電機的優(yōu)化控制，具有較高的傳動裝置的系統(tǒng)效率。
【附圖說明】

[0010] 圖1:雙排行星多擋位純電動傳動裝置的整體結構示意圖
[0011] 圖2(a):第一擋位純電動驅動模式的等效杠桿圖
[0012] 圖2(b):第二擋位純電動驅動模式的等效杠桿圖 [0013]圖2(c):第三擋位純電動驅動模式的等效杠桿圖
[0014] 圖2(d):第四擋位純電動驅動模式的等效杠桿圖
[0015] 圖3:純電動倒車模式的等效杠桿圖
【具體實施方式】
[0016] 實施例只是為了說明本實用新型的一種實現方式，不作為對本實用新型保護范圍 的限制性說明。
[0017] 實施例1
[0018] -種雙排行星多擋位純電動傳動裝置，如圖1所示，包括小電機EM1、大電機EM2、差 速器1、第一單行星排PG1、第二單行星排PG2、第一制動器B1、第二制動器B2、第三制動器B3、 第一減速齒輪Z1、大減速齒輪Z2和小減速齒輪Z3,第一單行星排PG1包括第一太陽輪S1、第 一行星輪P1、第一行星架PC1和第一外齒圈R1，第一行星輪P1安裝在第一行星架PC1上，第一 行星輪P1分別和第一太陽輪S1和第一外齒圈R1相嚙合;第二單行星排PG2包括第二太陽輪 S2、第二行星輪P2、第二行星架PC2和第二外齒圈R2,第二行星輪P2安裝在第二行星架PC2 上，第二行星輪P2分別和第二太陽輪S2和第二外齒圈R2相嚙合;第一單行星排PG1與第二單 行星排PG2并排放置構成雙排行星齒輪機構3,第一單行星排PG1的第一行星架PC1與第二單 行星排PG2的第二太陽輪S2相連接構成第一軸4,第一單行星排PG1的第一外齒圈R1與第二 單行星排PG2的第二行星架PC2相連接構成第二軸5,第二軸5作為雙排行星齒輪機構3的輸 出軸;在第二軸5上安裝第一減速齒輪Z1，大減速齒輪Z2與小減速齒輪Z3通過轉軸6相連接， 第一減速齒輪Z1與大減速齒輪Z2相嚙合形成第一級減速齒輪系7,小減速齒輪Z3與安裝在 差速器1殼體上的差速器主減速齒輪Z4相嚙合形成第二級減速齒輪系8;差速器1通過整車 半軸9連接車輪10，該傳動裝置的動力由差速器輸出至整車半軸驅動車輪轉動;第一單行星 排PG1的第一太陽輪S1通過第三軸11與小電機EM1的轉子12連接，第二單行星排PG2的第二 外齒圈R2通過第四軸13與大電機EM2的轉子14連接;第一制動器B1的一端連接在第三軸11 上，第二制動器B2的一端連接在第四軸13上，第三制動器B3的一端連接在第一軸4上，第一 制動器B1、第二制動器B2和第三制動器B3的另一端均固定在變速箱殼體2上;第四軸13為內 部中空結構，第一軸4穿過第四軸13的內部。本實施例中的小電機EM1、雙排行星齒輪機構3、 大電機EM2依次同軸排列放置，第一級減速齒輪系7、第二級減速齒輪系8和差速器1布置在 小電機EM1與雙排行星齒輪機構3之間。
[0019]本實施例采用的動力耦合裝置為由第一單行星排與第二單行星排并排放置構成 的雙排行星齒輪機構，小電機EM1和大電機EM2兩個動力源輸入的轉矩耦合后傳遞到減速齒 輪，并通過差速器經整車半軸傳遞到車輪。車輛在實際行駛過程中，各動力源與各換擋元件 (離合器、制動器)組合使用將產生多種不同的工作模式。該傳動裝置可以實現四種工作模 式，分別為第一擋位純電動驅動模式EV-1、第二擋位純電動驅動模式EV-2、第三擋位純電動 驅動模式EV-3、第四擋位純電動驅動模式EV-4,各工作模式和換擋元件之間的控制關系如 表1所示，其中〇表示打開狀態(tài)，?表示閉合狀態(tài)。
[0020]表1傳動裝置各工作模式和換擋元件之間的控制關系
[0023]在車輛低速起步時，當第二制動器B2閉合時，采用小電機EM1單獨驅動車輛，該模 式定義為第一擋位純電動驅動模式EV-1，該模式為低速大扭矩輸出模式，第一擋位純電動 驅動模式的等效杜桿圖如圖2 (a)所示，圖中Temi表示小電機EM1的扭矩，?Υ表示傳遞到第二 軸上的車輛行駛阻力，圖中箭頭表示各軸上的扭矩，向上表示正扭矩，向下表示負扭矩。該 模式下傳動裝置的傳動比即小電機EM1到車輪邊的傳動比為：
[0025]其中，iEv-iS第一擋位純電動驅動模式下傳動裝置的傳動比，^為第一單行星排 PG1的傳動比（數值等于第一外齒圈R1與第一太陽輪S1的齒數之比，數值為負），12為第二單 行星排PG2的傳動比(數值等于第二外齒圈R2與第二太陽輪S2的齒數之比，數值為負），i FD為 兩級減速齒輪總的減速比。例如選擇行星齒輪設計常用的傳動比和主減速比，即：第一單行 星排PG1的傳動比ii = -2.6,第二單行星排PG2的傳動比i2 = _l .6,兩級減速齒輪總的減速比 i? = 4,將數據代入上述公式中計算得到第一擋位純電動模式下傳動裝置的傳動比4^為 28，即當小電機輸出扭矩為lOONm時，車輪將獲得2800Nm的驅動扭矩。
[0026] 當第三制動器B3閉合時，采用小電機EM1和大電機EM2同時驅動，小電機EM1負轉速 輸出負扭矩，大電機EM2正轉速輸出正扭矩，該模式定義為第二擋位純電動驅動模式EV-2， 第二擋位純電動模式的等效杜桿圖如圖2 (b)所不，圖中Temi表不小電機EM1的扭矩，Tem2表不 大電機EM2的扭矩，TL表示傳遞到第二軸上的車輛行駛阻力，圖中箭頭表示各軸上的扭矩， 向上表示正扭矩，向下表示負扭矩。該擋位下小電機EM1和大電機EM2到輪邊的傳動比分別 為：
[0027] ? EV-2EM1 = - ? 1* 1FD
[0029] 其中，iEV-2_EM1為第二擋位純電動驅動模式下小電機EM1的傳動比，iEV-2_EM2為第二 擋位純電動驅動模式下大電機EM2的傳動比，^為第一單行星排PG1的傳動比（數值等于第 一外齒圈R1與第一太陽輪S1的齒數之比，數值為負），12為第二單行星排PG2的傳動比（數值 等于第二外齒圈R2與第二太陽輪S2的齒數之比，數值為負），i FD為兩級減速齒輪總的減速 比。
[0030]當第一制動器B1閉合時，采用大電機EM2單獨驅動，該模式定義為第三擋位純電動 驅動模式EV-3，該模式可以獲得較高的車速。第三擋位純電動驅動模式的等效杠桿圖如圖2 (c)所示，圖中TEM2表示大電機EM2的扭矩，T L表示傳遞到第二軸上的車輛行駛阻力，圖中箭 頭表示各軸上的扭矩，向上表示正扭矩，向下表示負扭矩。該擋位下傳動裝置的傳動比，即 大電機EM2到輪邊的傳動比為：
[0032]其中，iEV-3_EM2為第三擋位純電動驅動模式下傳動裝置的傳動比，il為第一單行星 排PG1的傳動比（數值等于第一外齒圈R1與第一太陽輪S1的齒數之比，數值為負），i2為第二 單行星排PG2的傳動比(數值等于第二外齒圈R2與第二太陽輪S2的齒數之比，數值為負），i FD 為兩級減速齒輪總的減速比。
[0033]隨著車速進一步增加，在上述各擋位下小電機EM1、大電機EM2兩個電機的轉速都 有可能過高，此時第一制動器B1、第二制動器B2和第三制動器B3全部為打開狀態(tài)，采用小電 機EM1和大電機EM2同時驅動，該模式定義為第四擋位純電驅動模式EV-4，第四擋位純電動 驅動模式的等效杜桿圖如圖2(d)所不，圖中Temi表不小電機EM1的扭矩，Tem2表不大電機EM2 的扭矩，TL表示傳遞到第二軸上的車輛行駛阻力，圖中箭頭表示各軸上的扭矩，向上表示正 扭矩，向下表示負扭矩。該模式下輪邊獲得驅動扭矩為：
[0034] TwheelEV-4= (TEMi+TEM2)*iFD
[0035] 其中，TwheelEV-4為第四擋位純電動驅動模式下輪邊獲得驅動扭矩，TmS小電機 EM1的扭矩，TEM2為大電機EM2的扭矩，iFD為兩級減速齒輪總的減速比。當小電機EM1、大電機 EM2轉速相等時，各行星齒輪元件轉速也相等，此時車輛可獲得最高車速而不會導致小電機 EM1、大電機EM2兩個電機自身轉速過高。
[0036]在純電動倒車時，采用第一擋位純電動驅動模式EV-1，控制小電機EM1負轉速輸出 負扭矩，純電動倒車模式的等效杜桿圖如圖3所不，圖中Temi表不小電機EM1的扭矩，Tl表不 傳遞到第二軸上的車輛行駛阻力，圖中箭頭表示各軸上的扭矩，向上表示正扭矩，向下表示 負扭矩。
[0037] 在整車行駛過程中，各驅動模式之間的切換，需要經過第四擋位純電動驅動模式 EV-4進行過渡，當各軸轉速進入相應制動器的閉合轉速范圍時執(zhí)行閉合操作。該換擋模式 利用對小電機EM1、大電機EM2兩個電機的轉速控制，避免了采用復雜的換擋元件滑動控制 實現換擋。在車輛起步到加速過程中，各驅動模式的工作順序為：
[0038] EV-1 -EV-44EV-24EV-4-EV-34EV-4。
【主權項】
1. 一種雙排行星多擋位純電動傳動裝置，包括小電機(EMI)、大電機(EM2)、差速器，其 特征在于:還包括第一單行星排(PG1)、第二單行星排(PG2)、第一制動器(B1)、第二制動器 (B2)、第三制動器(B3)、第一減速齒輪(Z1)、大減速齒輪(Z2)和小減速齒輪(Z3)，第一單行 星排(PG1)包括第一太陽輪(S1)、第一行星輪(P1)、第一行星架(PC1)和第一外齒圈(R1)，第 二單行星排(PG2)包括第二太陽輪(S2)、第二行星輪(P2)、第二行星架(PC2)和第二外齒圈 (R2)，第一單行星排(PG1)與第二單行星排(PG2)并排放置構成雙排行星齒輪機構，第一單 行星排的第一行星架(PC1)與第二單行星排的第二太陽輪(S2)相連接構成第一軸，第一單 行星排的第一外齒圈（R1)與所述第二單行星排的第二行星架(PC2)相連接構成第二軸，在 第二軸上安裝第一減速齒輪(Z1)，大減速齒輪(Z2)與小減速齒輪(Z3)通過轉軸相連接，第 一減速齒輪(Z1)與大減速齒輪(Z2)相嚙合形成第一級減速齒輪系，小減速齒輪(Z3)與安裝 在差速器殼體上的差速器主減速齒輪(Z4)相嚙合形成第二級減速齒輪系；差速器通過整車 半軸連接車輪，該傳動裝置的動力由差速器輸出至整車半軸驅動車輪轉動;第一單行星排 的第一太陽輪（S1)通過第三軸與小電機(EM1)的轉子連接，第二單行星排的第二外齒圈 (R2)通過第四軸與大電機(EM2)的轉子連接;第一制動器(B1)的一端連接在第三軸上，第二 制動器(B2)的一端連接在第四軸上，第三制動器(B3)的一端連接在第一軸上，第一制動器 (B1)、第二制動器(B2)和第三制動器(B3)的另一端均固定在變速箱殼體上;第四軸為內部 中空結構，第一軸穿過第四軸的內部。2. 如權利要求1所述的雙排行星多擋位純電動傳動裝置，其特征在于:所述小電機、雙 排行星齒輪機構、大電機依次同軸排列放置，第一級減速齒輪系、第二級減速齒輪系和差速 器布置在小電機與雙排行星齒輪機構之間。
【文檔編號】B60K17/08GK205706166SQ201620570026
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月13日
【發(fā)明人】韓兵, 鐘發(fā)平, 張彤
【申請人】科力遠混合動力技術有限公司