[发明专利]混合动力汽车双行星排机电耦合驱动装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种机械技术领域的驱动装置，具体是一种混合动力汽车双行星排机电耦合驱动装置。

背景技术

随着世界能源的紧张与人类环保意识的加强，安全、节能、环保成为当今汽车发展的主题。作为新能源汽车之一的混合动力汽车能够较好的解决上述问题。混合动力汽车是一种由发动机和电机系统共同驱动的车辆。其中发动机可以是使用多种燃料的内燃机；电机既可以是永磁电机也可以是励磁电机，既可以是同步电机也可以是异步电机。混合动力车辆(HEV)的结构主要分为并联式、串联式和混联式。混联形式以及电驱动程序的增加是混合动力发展的大方向，它采用差动行星齿轮，因为行星齿轮传动与普通定轴齿轮传动相比，具有质量小、体积小、传动比大、承载能力大、传动平稳及传动效率高等优点，可以同时实现功率分流和变速的目的，单个行星齿轮的机构就可以代替原型车中的离合器和变速器。而双行星排机电耦合驱动装置在具备上述优点的同时，可以更好的减少发动机与电机切换过程中的速度波动，更好地实现无级变速，同时降低对于电机的要求，是一种先进的混合动力汽车驱动装置。

经对现有技术的文献检索发现，专利03128810.3公开了一种混合动力汽车驱动系统，提供了一种较传统车辆而言经济性好、排放低，可实现制动能量回收的混合动力汽车驱动系统，包括发动机、前轮、蓄电池、轮毂电动机、后轮、发电机、后桥，但只是混合动力技术的初步应用，没有较大发挥混合动力的优势；国内专利200610064953.X，200710078132.6及200710047421.X均为基于双行星排的混合动力驱动装置，结构上均采用单电机，双离合器或多离合器以及多制动器，虽能实现机电耦合与无级变速功能，但驱动装置尺寸较大且成本较高，同时对于电机的要求较高。美国专利US 2004/0147365 A1披露了一种在变速箱前后采用双电机的混合动力结构，但未对该结构提出任何机构上的改进以实现利用手动变速箱时实现车辆的纯电动驱动功能，不利于发挥混合动力汽车的优势。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种混合动力汽车双行星排机电耦合驱动装置，通过两个电机、两行星排和一个离合器的不同组合状态实现混合动力汽车的多种工作模式，具有无级变速功能和模式切换功能，这种驱动装置结构紧凑，传递部件少，能够在最大限度的节约制造和改造成本的基础上实现节约燃油和保证整车动力性能的目的。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明所述的混合动力汽车双行星排机电耦合驱动装置，包括：发动机、行星架、集成起动发电机(以下简称ISG)、前行星排行星轮、前行星排太阳轮、前行星排齿圈、后行星排行星轮、驱动电机TM、后行星排太阳轮、动力输出齿轮、后行星排齿圈、离合器。其中发动机通过行星架与前行星排行星轮连接，ISG电机与前行星排太阳轮连接，前行星排齿圈与离合器主动盘连接，离合器从动盘与后行星排齿圈相连，后行星排行星轮行星架固接于车架，后行星排太阳轮与驱动电机TM连接，后行星排齿圈外圈齿轮与动力输出齿轮常啮合。

本发明装置将发动机输出的动力与ISG和TM的动力通过前后两行星排进行耦合，前后行星排与各自的动力源连接，均可视为独立的耦合机构，两行星排的齿圈通过一个可控离合器连接，便于各种工作模式时通过控制策略对可控离合器以及各动力元件进行独立控制，以达到最优效果。后行星排行星轮固接于车架，作为不动件，由外齿圈经一对常啮合齿轮输出动力，相对于单行星齿轮而言，由于前行星排机电耦合装置的参与，可以明显降低对于驱动电机TM的要求，经动力学分析知，其扭矩需求可降低约70％。

本发明装置结构上的创新之处在于以下两点：第一，应用了双行星排结构，结构紧凑、传动比大、承载能力大、传动平稳、传动效率高，并且在双行星排各自的齿圈之间连接一个离合器，从而克服了普通双行星排结构中前后电机或电机与发动机之间在起动或制动过程中的干扰阻力，能够较好实现混合动力汽车各传动部件之间的良好匹配和最优控制。第二，前行星排太阳轮连接集成起动发电机ISG，后行星排太阳轮连接驱动电机TM，能够充分发挥各自优势，且降低了对于TM的要求，实现了机电装置的较好耦合和动力的高效利用。

本发明上述装置，包括以下多种工作模式：

(1)启动模式：启动模式根据车的状态，分为静止启动和纯电动启动两种情况：

静止启动时，离合器结合，ISG做起动机运行，其动力输出通过前行星排太阳轮带动前行星排行星轮转动，再经过行星架拖动发动机启动，根据启动转速的不同决定启动同时充电与否；