雙離合式混合動力驅動裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及具有發(fā)動機和電機的混聯(lián)式混合動力車輛驅動方案。
【背景技術】
[0002]隨著能源危機和環(huán)境危機的持續(xù)加深，世界各大廠商紛紛把目光投向了混合動力汽車和純電動汽車，以期得到更好的經濟性和排放特性?；旌蟿恿ζ囉捎诩婢邆鹘y(tǒng)汽車和純電動汽車的優(yōu)點，成為了各大汽車廠商研發(fā)的重點?；炻?lián)式混合動力汽車由于其電力驅動系統(tǒng)提供的動力占總動力的比例增加，可以更大程度上克服傳統(tǒng)發(fā)動機的缺陷，故其是燃油經濟性最好的混合動力方案。
[0003]就傳動系統(tǒng)而言，混聯(lián)式混合動力傳動方案一般具有I個發(fā)動機、I個電動機和I個發(fā)電機。以往，混聯(lián)式混合動力傳動方案的電動機主要用于驅動，而發(fā)電機主要用于發(fā)電，基本上屬于各司其職。除了少數(shù)工況外，電動機很少用于發(fā)電，發(fā)電機也很少用于驅動。這就造成了電動機的轉矩儲量要滿足所設計驅動工況的需求，驅動成本和電機尺寸都會增大。

【發(fā)明內容】

[0004]在本發(fā)明中，發(fā)電機不僅長時用作發(fā)電，也可長時作為電動機和主驅動電機一起對車輪進行驅動。這樣可以相應的減小主驅動電機的尺寸和轉矩容量，從而減小驅動成本。此功能的實現(xiàn)是通過兩套摩擦片式離合器機構實現(xiàn)的。其中一套離合器的兩端分別為發(fā)動機和發(fā)電機，另外一套離合器的兩端分別為發(fā)電機和主驅動電機。
【附圖說明】
[0005]附圖1是汽車正向行駛時車輪旋轉方向與發(fā)動機曲軸旋轉方向相反情況下的驅動裝置簡圖。在本附圖中，ICE代表內燃機，A代表發(fā)電機-電動機(以下簡稱電機A)，I代表電機A的轉子，B代表主驅動電動機(以下簡稱電機B)，2代表電機B的轉子；PG1代表電機A的減速行星排，PG2代表電機B的減速行星排，Cl和C2分別代表2個摩擦片式離合器；4代表曲軸扭轉減震裝置或雙質量飛輪，3代表內燃機輸出軸同時也是變速驅動橋輸入軸，5代表主減速器主動齒輪，7代表主減速器從動齒輪，8代表差速器，9代表車輪。
[0006]附圖2是汽車正向行駛時車輪旋轉方向與發(fā)動機曲軸旋轉方向相同情況下的驅動裝置簡圖。在本附圖中，基本結構與附圖1相同，只是為了滿足旋轉方向變換的需求而增加了主減速器中間齒輪組6，至此主減速器由附圖1的一級減速傳動變?yōu)槎墱p速傳動。
【具體實施方式】
[0007]在如附圖1所示的結構圖中，行星排PGl只起到減速(電機A轉子I相對于行星排行星架而言)的作用，并不起到動力耦合的作用。電機A轉子I連接行星排PGl的齒圈，PGl的太陽輪和殼體固定在一起，PGl的行星架作為電機A經過行星排PGl后的輸出軸，PGl的行星架連接摩擦片式離合器Cl 一端的同時也連接摩擦片式離合器C2的一端。
[0008]在如附圖1所示的結構圖中，行星排PG2只起到減速的作用，同樣不起到動力耦合的作用。電機B轉子2連接行星排的PGl的太陽輪，PG2的齒圈和殼體固定在一起，PG2的行星架作為電機B經過行星排PG2后的輸出軸，PG2的行星架連接主減速器輸入軸同時也連接摩擦片式離合器C2的一端。動力由PG2的行星架輸出，經過一套減速齒輪傳動，便可由差速器8直接輸出到車輪9。
[0009]本方案的創(chuàng)新點就在于兩套摩擦片式離合器的布置。如前所述，摩擦片式離合器Cl的兩端分別為發(fā)動機動力輸出軸3和行星排PGl的行星架，摩擦片式離合器C2的兩端分別為行星排PG2的行星架(主減速器主動齒輪5)和行星排PGl的行星架。離合器C1、C2共用一個與行星排PGl行星架相連的托架。通過兩套離合器的狀態(tài)即可實現(xiàn)不同的工作模式。
[0010]當離合器Cl和C2都分離時，內燃機ICE和電機A都不工作，電機B可單獨驅動車輪9。
[0011]當離合器Cl閉合、離合器C2分離時，內燃機ICE可驅動電機A使其發(fā)電，電機A也可以驅動內燃機ICE使其起動，同時此狀態(tài)不影響電機B對車輪9的驅動。所以在此狀態(tài)下一共有4種工作狀態(tài):1、在電機B不工作的情況下，內燃機ICE驅動電機A發(fā)電；2、在電機B不工作的情況下，電機A驅動內燃機ICE使其起動；3、在電機B工作的情況下，內燃機ICE驅動電機A發(fā)電；4、在電機B工作的情況下，電機A驅動內燃機ICE使其起動。只要電機B工作即驅動車輪9使車輛行進。
[0012]當離合器Cl分離、離合器C2閉合時，內燃機ICE不工作，電機A可以當做驅動電機使用直接驅動車輪9。故此時可以有3種工作方式:1、電機A單獨驅動車輪9 ;2、電機B單獨驅動車輪9 ;3、電機A和電機B同時驅動車輪9。
[0013]當離合器Cl和C2都閉合時，內燃機ICE、電機A和電機B就全部連接在一起。這樣可以存在的工作方式一共有以下5種:1、內燃機ICE單獨工作；2、內燃機ICE工作的同時，電機A工作在發(fā)電機狀態(tài)，電機B不工作；3、內燃機ICE工作的同時，電機A工作在電動機狀態(tài)，電機B不工作；4、內燃機ICE工作的同時，電機B工作，電機A不工作；5、內燃機ICE工作的同時，電機A工作在電動機狀態(tài)，電機B也工作。因為此時發(fā)動機ICE與車輪9相連，只要發(fā)動機ICE工作(轉動)即對車輪9提供動力。
[0014]以上所述的工作方式是在沒有考慮制動能量回收的情況下來進行闡述的，同時以上工作方式只代表此裝置可以存在的工作方式，哪些工作方式能被應用到實際中要根據(jù)具體的控制策略而定。
[0015]附圖1和附圖2所示的結構，其區(qū)別僅在于發(fā)動機的旋轉方向上。發(fā)動機和電機不一樣，其旋轉方向在設計好之后就不能再改變了，所以主減速器的設計除了要考慮傳動比之外還要考慮旋轉方向這一環(huán)節(jié)。一般而言，沿著曲軸軸向由曲軸前端向飛輪端看，發(fā)動機的旋轉方向以順時針為主，不過也有的發(fā)動機旋轉方向是逆時針的。發(fā)動機的旋轉方向并不影響其性能，只是為了適應原有變速器和主減速器的設計。不過一個廠家生產的發(fā)動機旋轉方向一般為固定的，否則會造成成本的增加。而且混合動力用內燃機一般為阿特金森循環(huán)發(fā)動機，不同于傳統(tǒng)的內燃機，雖然結構大體相同但性能完全不同，很多廠家需要重新設計。所以，附圖1所示的方案并不會因發(fā)動機旋轉方向而失去可用性?？傊绻l(fā)動機旋轉方向為逆時針，可應用附圖1所示的方案；如果發(fā)動機旋轉方向為順時針，可應用附圖2所示的方案。
[0016]在混聯(lián)式混合動力汽車中，發(fā)動機一般工作在高轉速狀態(tài)，而且其工作的車速也比較高，所以由發(fā)動機動力輸出軸3到車輪9的傳動比一般不大。具體的混聯(lián)式混合動力汽車主減速器傳動比大多數(shù)略小于3，用一級圓柱齒輪減速傳動即可實現(xiàn)。如果用二級圓柱齒輪減速傳動實現(xiàn)，則會因為多一次齒輪嚙合而使傳動效率降低。如果允許發(fā)動機逆時針旋轉，使用附圖1所示的方案會更加合理，會使整個動力總成的傳動效率提高、軸向尺寸和重量減小。
[0017]主驅動電機B由于主要工作在起動以及低轉速工況，而且如果在功率一定的前提下，電動機轉速越低其轉矩越大，大轉矩會造成電機重量和尺寸的增加。所以，電機B轉子2到車輪9的傳動比一般要求較大，大概在7到10之間。為了滿足傳動比要求的同時兼顧效率，主驅動電機B的轉子2連接行星排PG2的太陽輪，行星排PG2的齒圈固定，行星排PG2的行星架作為輸出軸，以獲得Ι+a的傳動比(a為齒圈與太陽輪齒數(shù)之比)。同時其傳動效率約為98%。
[0018]發(fā)電機-電動機A主要用作發(fā)電機，同時輔助電機B對車輪9進行驅動，所以與發(fā)電機-電動機A相配合的減速行星排PGl的傳動比參數(shù)要盡量符合發(fā)電工況的需求。因為混合動力用發(fā)動機主要工作在經濟工況，而且其工作轉速也較高，所以要求PGl的傳動比不能太高，行星排PG2的傳動形式就不太適合于電機A。本發(fā)明采取的方案是，電機A的轉子I連接行星排PGl的齒圈，行星排PGl的太陽輪固定，行星排PGl的行星架作為輸出軸，以獲得l+1/a的傳動比。同時此種傳動形式的效率也很高，能達到99%。另外一種行星排的傳動方式也可以用于電機A的減速，其具體的傳動形式為:行星排PGl的太陽輪連接電機A的轉子1，行星排PGl的行星架固定，行星排PGl的齒圈為輸出軸，這樣可以獲得_a的傳動比。但是，此傳動形式的效率不高，不到97%，所以本發(fā)明沒有采取這種方案。
[0019]由附圖1可以看出，摩擦片式離合器Cl所承受的最大轉矩為發(fā)動機的最大轉矩；摩擦片式離合器C2所承受的最大轉矩為發(fā)動機最大轉矩和電機A最大轉矩之和。離合器C2的承載能力要強于離合器Cl，所以離合器Cl、C2可以共用一個托架(即與行星排PGl行星架相連接的托架)，布置成如附圖1的形式。這樣可以使兩個行星排和兩個離合器基本不占用驅動橋的軸向尺寸，使結構更加地緊湊。
【主權項】
1.一種混聯(lián)式混合動力車輛驅動裝置，其動力系統(tǒng)具有I個發(fā)電機-電動機(A)、l個主驅動電動機(B)和I個發(fā)動機(ICE)，其特征在于:存在2個摩擦片式離合器(Cl)、(C2)對傳動形式進行分配；其中離合器(Cl)的兩端分別為發(fā)動機輸出軸(4)和發(fā)電機-電動機(A)經過減速行星排(PGl)之后的輸出軸，離合器(C2)的兩端分別為發(fā)電機-電動機(A)經過減速行星排(PGl)之后的輸出軸和主驅動電動機(B)經過減速行星排(PG2)之后的輸出軸；主驅動電動機(B)經過減速行星排(PG2)之后的輸出軸通過主減速器驅動車輪(9)。2.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)電機-電動機(A)的減速行星排(PGl)和主驅動電動機(B)的減速行星排(PG2)，其具體的減速特征為:發(fā)電機-電動機(A)的轉子(I)連接減速行星排(PGl)的齒圈，減速行星排(PGl)的太陽輪固定，減速行星排(PGl)的行星架作為輸出軸；主驅動電動機(B)的轉子(2)連接減速行星排(PG2)的太陽輪，減速行星排(PG2)的齒圈固定，減速行星排(PG2)的行星架作為輸出軸；減速行星排(PGl)和(PG2)都為內外嚙合單行星排且只作為減速裝置，不用作2自由度動力耦合裝置。
【專利摘要】本發(fā)明為具有發(fā)電機-電動機A、主驅動電動機B和發(fā)動機的混合驅動傳動方案，該方案通過兩套摩擦片式離合器C1、C2對傳動進行分配，離合器C1的兩端分別為發(fā)動機輸出軸和電機A經過減速行星排PG1后的輸出軸；離合器C2的兩端為電機A經過減速行星排PG1后的輸出軸和電機B經過減速行星排PG2后的輸出軸。電機A連接行星排PG1的齒圈，行星排PG1的太陽輪固定，行星排PG1的行星架為輸出軸；電機B連接行星排PG2的太陽輪，行星排PG2的齒圈固定，行星排PG2的行星架為輸出軸。行星排PG1和PG2只用作減速裝置，不用作2自由度動力耦合裝置使用；離合器C1、C2共用與PG1行星架相連的托架。
【IPC分類】B60K6/38, B60K6/44
【公開號】CN104890498
【申請?zhí)枴緾N201510339886
【發(fā)明人】王亞
【申請人】王亞
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年6月18日