一种模块化混合动力耦合装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种模块化混合动力耦合装置，包括发动机、发电机与行星齿轮，所述发动机与发电机通过离合器直接连接后再与行星齿轮连接；两个行星齿轮系之间以离合器相连实现模块化，且能根据效率优先或动力性能优先的原则灵活选择隔离或是接合发动机、发电机子系统；通过三组离合器和两组制动器的控制使系统在任一台单电机驱动时都能实现两挡运行，在双电机共同驱动时或混合动力工况下都能实现电气无级变速(eCVT)工作模式运行。本发明专利技术可以将发动机和发电机的最高效率设计在同一工作点上，使发电效率和驱动效率最大化；不仅可以实现模块化，而且可以根据效率优先或动力性能优先的原则灵活选择隔离或是接合发动机、发电机子系统；使纯电动运行的效率和可靠性均得到进一步提升。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于车辆动力传动系统领域，尤其涉及一种应用于以内燃机和驱动电机为动力的多动力源车辆的动力耦合传动装置。
技术介绍
以内燃机为动力的汽车在发展过程中面临着不断减少污染物排放的挑战，汽车动力正向着可再生、清洁能源的方向发展。混合动力技术是一种将内燃机动力和电动机动力以一定方式耦合以驱动汽车的技术，它是汽车动力走向完全摆脱对化石燃料依赖、百分之百依靠清洁能源之前的一种中间过渡技术。与传统的内燃机动力技术相比，混合动力技术可以显著提高能量利用效率，降低排放。由于储能技术尚待完善，车载清洁能源还存在着价格昂贵或者能量密度小的不足，混合动力技术在一定程度上可以弥补目前清洁能源驱动技术的短板，使整车在排放方面满足政府不断变得严苛的法规要求，而在续驶里程方面则可以满足汽车用户的使用要求，避免出现里程焦虑。现有技术主要包括两大类。一类是采用行星齿轮系作为耦合装置的技术，通常采用1到3个行星齿轮系以不同的方式与输入的多个动力源连接起来，其中典型的代表性专利包括美国专利US3566717、US6155364以及中国专利CN200810053530.7、CN201110185854.8。另一大类是采用平行轴(Layshaft)式齿轮系作为耦合装置的技术，例如中国专利CN200610141069.1、CN200910199960.4(US8727939B2)等。上述第一类行星齿轮系耦合装置技术的缺陷主要包括：(1)在纯电动工况运行时，由于发动机不参与驱动，通过行星齿轮系与其高度耦合的发动机控制电机(即发电机)无法参与驱动，限制了整个装置的动力性能；(2)在纯电动工况运行时，发动机控制电机(即发电机)和主驱动电机无法实现电气无级变速工作方式，因此无法实现纯电动工作模式下性能和效率的最大化；(3)在纯电动工况下，仅以主驱动电机驱动时，只能以固定传动比运行，无法保证电机经常在高效区运行，系统效率不高；(4)当车速较低时，在混合动力模式下，发动机参与驱动时发动机控制电机只能以发电机模式运行，发出的电供给主驱动电机使用，这一工作方式使发动机提供的一部分动力经历了机械能到电能、再由电能到机械能的转换，效率不高；(5)当车速较高时，在混合动力模式下，发动机参与驱动时发动机控制电机只能以电动机模式运行，而主驱动电机将以发电机模式运行，发出的电供给发动机控制电机使用，这一工作方式也使发动机提供的一部分动力经历了机械能到电能、再由电能到机械能的转换，效率不高；(6)发动机驱动发电机给电池充电时，发动机和发电机的工作点受到整车运行工作点的牵制，选取工作点的自由度较小，使发电效率受到影响；(7)在滑行工况下，仅主驱动电机能够参与能量的回收，而发动机控制电机处于空转状态，使制动能量回馈的效果受到负
面影响；(8)在制动能量回馈工况下，为了使效果最大化，发动机控制电机需要以发电机工况运行，而发动机则必须进入发动机制动工作模式，这在一定程度上浪费了本可以回收的动能，影响能量回收的效果；(9)系统各部件高度一体化，很难实现模块化，无法在纯电动和混合动力之间进行部件或子系统的通用化，对成本控制不利。上述第二类平行轴式耦合装置技术的缺陷主要包括：(1)在纯电驱动工况下电机到车轮的动力传动通常只能是固定传动比，无法保证电机经常在高效区运行，系统效率不高；(2)若是采用两台电机配合同步器换挡，则在纯电驱动工况下虽然可以实现双动力源之间的切换或是双电机共同驱动，但是每台电机到车轮的动力传动只能是固定传动比，无法保证电机经常在高效区运行，系统效率不高；(3)当系统在混合动力模式下工作时，发动机虽然可以参与驱动，但是由于发动机到车轮的传动比是固定的，无法根据工况对其工作点进行连续调节(即电动无级变速工作模式)，发动机驱动的性能、效率和排放指标都会很差，无法发挥出其效能；(4)对于系统仅有一台电机的方案，在发动机驱动发电机给电池充电的工况下，发动机和发电机的工作点受到整车运行工作点的牵制，选取工作点缺乏自由度，使发动机、发电机的效率都受到影响；(5)在制动能量回馈工况下，双电机虽然都可以同时进入发电模式回收能量，但一部分能量会消耗于拖动发动机，因而降低了能量回馈比例。
技术实现思路
为了解决现有混合动力耦合技术中的上述缺陷，本专利技术提出了一种结合了行星齿轮和平行轴结构优点的模块化混合动力耦合装置结构。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种模块化混合动力耦合装置，包括发动机、发电机与行星齿轮，所述发动机与发电机通过离合器直接连接后再与行星齿轮连接；两个行星齿轮系之间以离合器相连实现模块化，且能根据效率优先或动力性能优先的原则灵活选择隔离或是接合发动机、发电机子系统；通过三组离合器和两组制动器的控制使系统在任一台单电机驱动时都能实现两挡运行，在双电机共同驱动时或混合动力工况下都能实现电气无级变速(eCVT)工作模式运行。进一步，在发动机和第一行星齿轮系之间设置第一离合器，用于控制发动机和第一行星齿轮系的连接。在第一行星齿轮系和第二行星齿轮系之间设置第二离合器，用于控制第一行星齿轮系和第二行星齿轮系的连接。在第二行星齿轮系的太阳轮和行星架之间设置第三离合器，用于控制第二行星齿轮系的输出传动比。第一行星齿轮系的齿圈与变速器箱体连接，用于锁止该齿圈。第二行星齿轮系的太阳轮还通过第二制动器与箱体连接，用于锁止该太阳轮。第二行星齿轮系的齿圈通过第一制动器与变速器箱体连接，用于锁止该齿圈。优选地，所述的模块化混合动力耦合装置包括发动机、第一离合器、第一电动/发电机、第一行星齿轮系、第二离合器、第二行星齿轮系、第一制动器、第三离合器、第二制动器、第二电动/发电机、主减速小齿轮、主减速大齿轮、差速器；所述发动机连接到第一离合器，
第一离合器再连接到第一电动/发电机，第一电动/发电机连接到第一行星齿轮系的太阳轮，第一行星齿轮系的行星架连接到第二离合器，第二离合器连接第二行星齿轮系的齿圈，第二电动/发电机与第二行星齿轮系的太阳轮连接，第二行星齿轮系的行星架通过输出轴与主减速小齿轮连接，主减速小齿轮与主减速大齿轮啮合，主减速小齿轮与差速器连接，第二行星齿轮系的行星架与太阳轮还通过第三离合器连接。优选地，所述的模块化混合动力耦合装置：其发动机的曲轴通过挠性盘连接到第一离合器的主动盘，第一离合器的从动盘再连接到第一电动/发电机的主轴，然后从第一电动/发电机的主轴连接到第一行星齿轮系的太阳轮，第一行星齿轮系的行星架连接到第二离合器的主动盘，第二离合器的从动盘则连接第二行星齿轮系的齿圈，第二行星齿轮系的齿圈通过第一制动器与变速器箱体连接，第二电动/发电机与第二行星齿轮系的太阳轮连接，第二行星齿轮系的行星架通过输出轴与主减速小齿轮连接，主减速小齿轮与主减速大齿轮啮合，主减速小齿轮与差速器连接。本专利技术技术方案与行星齿轮耦合方案的区别包括：(1)本方案的发动机与第一电动/发电机串联后再连接到第一行星齿轮系上，而不是行星齿轮耦合方案中通常采用的分别与行星齿轮的三个部件中的两个直接相连；(2)第一电动/发电机与第一行星齿轮系的太阳轮连接，而不是与第一行星齿轮系的行星架或齿圈连接；(3)第二电动/发电机与第二行星齿轮系的太阳轮连接，而不是与第二行星齿轮系的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模块化混合动力耦合装置，其特征在于：包括发动机、发电机与行星齿轮，所述发动机与发电机通过离合器直接连接后再与行星齿轮连接；两个行星齿轮系之间以离合器相连实现模块化，且能根据效率优先或动力性能优先的原则灵活选择隔离或是接合发动机、发电机子系统；通过三组离合器和两组制动器的控制使系统在任一台单电机驱动时都能实现两挡运行，在双电机共同驱动时或混合动力工况下都能实现电气无级变速工作模式运行。

【技术特征摘要】
1.一种模块化混合动力耦合装置，其特征在于：包括发动机、发电机与行星齿轮，所述发动机与发电机通过离合器直接连接后再与行星齿轮连接；两个行星齿轮系之间以离合器相连实现模块化，且能根据效率优先或动力性能优先的原则灵活选择隔离或是接合发动机、发电机子系统；通过三组离合器和两组制动器的控制使系统在任一台单电机驱动时都能实现两挡运行，在双电机共同驱动时或混合动力工况下都能实现电气无级变速工作模式运行。2.根据权利要求1所述的模块化混合动力耦合装置，其特征在于：在发动机和第一行星齿轮系之间设置第一离合器，用于控制发动机和第一行星齿轮系的连接。3.根据权利要求1所述的模块化混合动力耦合装置，其特征在于：在第一行星齿轮系和第二行星齿轮系之间设置第二离合器，用于控制第一行星齿轮系和第二行星齿轮系的连接。4.根据权利要求1所述的模块化混合动力耦合装置，其特征在于：在第二行星齿轮系的太阳轮和行星架之间设置第三离合器，用于控制第二行星齿轮系的输出传动比。5.根据权利要求1所述的模块化混合动力耦合装置，其特征在于：第一行星齿轮系的齿圈与变速器箱体连接，用于锁止该齿圈。6.根据权利要求1所述的模块化混合动力耦合装置，其特征在于：第二行星齿轮系的太阳轮还通过第二制动器与箱体连接，用于锁止该太阳轮。7.根据权利要求1所述的模块化混合动力耦合装置，其特征在于：第二行星齿轮系的齿圈通过第一制动器与变速器箱体...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁一卿，陶伟，
申请(专利权)人：袁一卿，陶伟，
类型：发明
国别省市：上海;31