一种四挡位-双电机驱动的混合动力传动装置及传动方法与流程

一种四挡位
‑
双电机驱动的混合动力传动装置及传动方法
技术领域
1.本发明涉及一种四挡位
‑
双电机驱动的混合动力传动装置及传动方法，属于变速器技术领域。


背景技术：

2.随着汽车行业的快速发展和技术的革新，以及新能源汽车实际运行数量的逐步攀升，新能源混合动力装置在变速器领域的应用也越来越广泛，混合动力装置可以满足发动机、发电机、电动机的各种动力组合模式，且多挡位变速箱可根据不同工况进行速比变化，可达到较好的整车收益，未来几年内，是新能源汽车的主要发展方向。
3.但是现有的混合动力装置挡位较少，主要为单挡或者两挡，挡位转速差较大，挡位冲击大的问题比较突出。


技术实现要素：

4.为解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种四挡位
‑
双电机驱动的混合动力传动装置及传动方法。
5.实现上述目的，本发明采取下述技术方案：一种四挡位
‑
双电机驱动的混合动力传动装置，包括发电电机、输入轴、第一离合器、第二离合器、驱动电机、第一制动器、第二制动器、输出轴、壳体、单行星排以及cr
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cr式行星齿轮机构，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单行星排与发电电机连接以及通过cr
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cr式行星齿轮机构与驱动电机连接；所述单行星排与第一离合器的一端以及第二离合器的一端连接，所述第一离合器的另一端与驱动电机连接，所述第二离合器的另一端与cr
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cr式行星齿轮机构的第三太阳轮连接；所述驱动电机的另一端与cr
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cr式行星齿轮机构的前齿圈后行星架组件连接；所述cr
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cr式行星齿轮机构的前齿圈后行星架组件与第一制动器的一端连接，cr
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cr式行星齿轮机构的第二太阳轮与第二制动器的一端连接，所述第一制动器以及第二制动器的另一端均固定安装在壳体上；cr
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cr式行星齿轮机构的前行星架后齿圈组件与输出轴连接。
6.本发明的一种四挡位
‑
双电机驱动的混合动力传动装置的一挡传动方法，所述方法包括如下步骤：
7.s1：使所述第二离合器、第一制动器以及发动机处于工作状态，使所述发电电机、第一离合器、驱动电机以及第二制动器处于非工作状态；
8.s2：启动所述发动机，发动机动力经输入轴和第二离合器传至cr
‑
cr式行星齿轮机构的第三太阳轮，使第三太阳轮顺时针转动；
9.s3：通过cr
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cr式行星齿轮机构的第三行星轮带动cr
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cr式行星齿轮机构的前行星架后齿圈顺时针转动；
10.s4：所述前行星架后齿圈通过输出轴和驱动轮连接，将动力输出。
11.本发明的一种四挡位
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双电机驱动的混合动力传动装置的二挡传动方法，所述方
法包括如下步骤：
12.s1：使所述第二离合器、第二制动器以及发动机处于工作状态，使所述发电电机、第一离合器、驱动电机以及第一制动器处于非工作状态；
13.s2：启动所述发动机，发动机动力经输入轴和第二离合器传至cr
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cr式行星齿轮机构的第三太阳轮，使第三太阳轮顺时针转动；
14.s3：所述第三太阳轮带动cr
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cr式行星齿轮机构的第三行星轮转动；
15.s4：所述第三行星轮带动cr
‑
cr式行星齿轮机构的前行星架后齿圈组件顺时针转动，
16.同时，第三行星轮带动前齿圈后行星架组件顺时针转动，所述前齿圈后行星架组件带动前行星架后齿圈组件顺时针转动，
17.所述前行星架后齿圈组件通过输出轴和驱动轮连接，将动力输出。
18.本发明的一种四挡位
‑
双电机驱动的混合动力传动装置的三挡传动方法，所述方法包括如下步骤：
19.s1：使所述第一离合器、第二离合器以及发动机处于工作状态，使所述发电电机、驱动电机、第一制动器以及第二制动器处于非工作状态；
20.s2：启动所述发动机，发动机动力经输入轴、第一离合器以及第二离合器传至cr
‑
cr式行星齿轮机构的前齿圈后行星架组件和第三太阳轮，使前齿圈后行星架组件和第三太阳轮顺时针转动；
21.s3：所述前齿圈后行星架组件和第三太阳轮带动第三行星轮顺时针转动；
22.s4：所述第三行星轮带动前行星架后齿圈组件顺时针转动；
23.s5：所述前行星架后齿圈通过输出轴和驱动轮连接，将动力输出。
24.本发明的一种四挡位
‑
双电机驱动的混合动力传动装置的四挡传动方法，所述方法包括如下步骤：
25.s1：使所述第一离合器、第二制动器以及发动机处于工作状态，使所述发电电机、第二离合器、驱动电机以及第一制动器处于非工作状态；
26.s2：启动所述发动机，发动机动力经输入轴以及第一离合器传至cr
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cr式行星齿轮机构的前齿圈后行星架组件，使前齿圈后行星架组件顺时针转动；
27.s3：所述cr
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cr式行星齿轮机构的前齿圈后行星架组件通过带动cr
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cr式行星齿轮机构的前行星架后齿圈顺时针转动；
28.s4：所述前行星架后齿圈通过输出轴和驱动轮连接，将动力输出。
29.本发明的一种四挡位
‑
双电机驱动的混合动力传动装置的ev挡传动方法，所述方法包括如下步骤：
30.s1：使所述驱动电机以及第二制动器处于工作状态，使所述发电电机、第一离合器、第二离合器、第一制动器以及发动机处于非工作状态；
31.s2：启动所述驱动电机，驱动电机带动前齿圈后行星架组件顺时针转动；
32.s3：前齿圈后行星架组件带动前行星架后齿圈组件顺时针转动；
33.s4：所述前行星架后齿圈通过输出轴和驱动轮连接，将动力输出。
34.本发明的一种四挡位
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双电机驱动的混合动力传动装置的并联模式传动方法，所述方法包括如下步骤：
35.s1：使所述第一离合器、第二离合器、驱动电机以及发动机处于工作状态，使所述发电电机、第一制动器以及第二制动器处于非工作状态；
36.s2：启动所述驱动电机以及发动机，驱动电机以及发动机以相同的转速带动前齿圈后行星架组件和第三太阳轮同时顺时针转动；
37.s3：通过第三行星轮带动前行星架后齿圈组件顺时针转动；
38.s4：所述前行星架后齿圈通过输出轴和驱动轮连接，将动力输出。
39.本发明的一种四挡位
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双电机驱动的混合动力传动装置的ecvt模式传动方法，所述方法包括如下步骤：
40.s1：使所述发电电机、第二离合器、驱动电机以及发动机处于工作状态，使所述第一离合器、第一制动器以及第二制动器处于非工作状态；
41.s2：启动所述发动机，发动机动力经输入轴以及第二制动器传至第三太阳轮，使第三太阳轮顺时针转动；
42.启动所述驱动电机，驱动电机将动力传递给前齿圈后行星架组件；
43.s3：通过第三行星轮带动前行星架后齿圈组件顺时针转动；
44.s4：所述前行星架后齿圈通过输出轴和驱动轮连接，将动力输出。
45.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
46.本发明结构简单紧凑，提供了一种基于双单级行星齿轮排、双电机驱动的混合动力车辆传动装置，包括cr
‑
cr式行星齿轮机构、单行星排、两个电机、两个制动器以及两个离合器，两个离合器和两个制动器的不同组合，发动机及两个电机的不同工作状态，可实现ev挡、发动机四挡、并联模式以及ecvt模式，具有能量回收、停车发电功能，在加速时电机也能给予相当有效的助力，避免发动机负载过高，cr
‑
cr式行星齿轮机构和单行星排可以独立设计传动比，具有较高的传动效率、构件转速低、传动比大的特点。
附图说明
47.图1是本发明的结构示意图；
48.图2是挡位示意图；
49.图3是一挡位结构示意图；
50.图4是二挡位结构示意图；
51.图5是三挡位结构示意图；
52.图6是四挡位结构示意图；
53.图7是ev挡位结构示意图；
54.图8是并联模式结构示意图；
55.图9是ecvt模式结构示意图。
具体实施方式
56.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。
57.一种四挡位
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双电机驱动的混合动力传动装置，包括发电电机1、输入轴2、第一离合器7、第二离合器8、驱动电机9、第一制动器16、第二制动器17、输出轴18、壳体19、单行星排以及cr
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cr式行星齿轮机构，所述输入轴2的输入端与发动机的动力系统连接，输入轴2的输出端通过单行星排的第一太阳轮3与发电电机1连接以及通过cr
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cr式行星齿轮机构与驱动电机9连接；所述单行星排的行星架5与第一离合器7的一端以及第二离合器8的一端连接，所述第一离合器7的另一端与驱动电机9连接，所述第二离合器8的另一端与cr
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cr式行星齿轮机构的第三太阳轮13连接；所述驱动电机9的另一端与cr
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cr式行星齿轮机构的前齿圈后行星架组件12连接；所述cr
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cr式行星齿轮机构的前齿圈后行星架组件12与第一制动器16的一端连接，cr
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cr式行星齿轮机构的第二太阳轮10与第二制动器17的一端连接，所述第一制动器16以及第二制动器17的另一端均固定安装在壳体19上；cr
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cr式行星齿轮机构的前行星架后齿圈组件15与输出轴18连接。
58.所述单行星排包括第一太阳轮3、第一行星轮4、行星架5以及外齿圈6；所述输入轴2的外侧套装有行星架5，所述行星架5上设有第一行星轮4，所述第一行星轮4与第一太阳轮3以及外齿圈6均啮合连接，所述外齿圈6固定安装在壳体19上，所述第一太阳轮3与发电电机1连接。
59.本发明的一种四挡位
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双电机驱动的混合动力传动装置的一挡传动方法，所述方法包括如下步骤：
60.s1：使所述第二离合器8、第一制动器16以及发动机处于工作状态，使所述发电电机1、第一离合器7、驱动电机9以及第二制动器17处于非工作状态；
61.s2：启动所述发动机，发动机动力经输入轴2和第二离合器8传至cr
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cr式行星齿轮机构的第三太阳轮13，使第三太阳轮13顺时针转动；
62.s3：第三太阳轮13的转动带动第三行星轮14转动，通过cr
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cr式行星齿轮机构的第三行星轮14带动cr
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cr式行星齿轮机构的前行星架后齿圈15顺时针转动；
63.s4：所述前行星架后齿圈15通过输出轴18和驱动轮连接，将动力输出。
64.一挡位时，转速较低，第三行星轮14带动前行星架后齿圈组件15顺时针方向转动时，对前齿圈后行星架组件12产生一个朝逆时针方向转动的力矩，为防止逆时针转动，第一制动器16工作，从而发动机动力经输入轴2、第三太阳轮13、第三行星轮14以及前行星架后齿圈组件15传递给输出轴18。
65.本发明的一种四挡位
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双电机驱动的混合动力传动装置的二挡传动方法，所述方法包括如下步骤：
66.s1：使所述第二离合器8、第二制动器17以及发动机处于工作状态，使所述发电电机1、第一离合器7、驱动电机9以及第一制动器16处于非工作状态；
67.s2：启动所述发动机，发动机动力经输入轴2和第二离合器8传至cr
‑
cr式行星齿轮机构的第三太阳轮13，使第三太阳轮13顺时针转动；
68.s3：所述第三太阳轮13带动cr
‑
cr式行星齿轮机构的第三行星轮14转动；
69.s4：所述第三行星轮14带动cr
‑
cr式行星齿轮机构的前行星架后齿圈组件15顺时针转动，
70.同时，第三行星轮14带动前齿圈后行星架组件12顺时针转动，由于第二制动器17工作，第二太阳轮10固定，所述前齿圈后行星架组件12通过第二行星轮11带动前行星架后
齿圈组件15顺时针转动，
71.所述前行星架后齿圈组件15通过输出轴18和驱动轮连接，将动力输出。
72.在此挡位时，前行星架后齿圈组件15同时收到来自第三行星轮14和第二行星轮11的动力输出。
73.本发明的一种四挡位
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双电机驱动的混合动力传动装置的三挡传动方法，所述方法包括如下步骤：
74.s1：使所述第一离合器7、第二离合器8以及发动机处于工作状态，使所述发电电机1、驱动电机9、第一制动器16以及第二制动器17处于非工作状态；
75.s2：启动所述发动机，发动机动力经输入轴2、第一离合器7以及第二离合器8传至cr
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cr式行星齿轮机构的前齿圈后行星架组件12和第三太阳轮13，输入轴2与前齿圈后行星架组件12和第三太阳轮13连接为一个整体，使前齿圈后行星架组件12和第三太阳轮13以相同的转速随输入轴2顺时针转动；
76.s3：所述前齿圈后行星架组件12和第三太阳轮13带动第三行星轮14顺时针转动；
77.s4：所述第三行星轮14带动前行星架后齿圈组件15顺时针转动；
78.s5：所述前行星架后齿圈15通过输出轴18和驱动轮连接，将动力输出。此时第二行星轮11处于空转状态。
79.本发明的一种四挡位
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双电机驱动的混合动力传动装置的四挡传动方法，所述方法包括如下步骤：
80.s1：使所述第一离合器7、第二制动器17以及发动机处于工作状态，使所述发电电机1、第二离合器8、驱动电机9以及第一制动器16处于非工作状态；
81.s2：启动所述发动机，发动机动力经输入轴2以及第一离合器7传至cr
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cr式行星齿轮机构的前齿圈后行星架组件12，使前齿圈后行星架组件12顺时针转动；
82.s3：由于第二制动器17工作，第二太阳轮10固定，所述cr
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cr式行星齿轮机构的前齿圈后行星架组件12通过第二行星轮11带动cr
‑
cr式行星齿轮机构的前行星架后齿圈15顺时针转动；
83.s4：所述前行星架后齿圈15通过输出轴18和驱动轮连接，将动力输出。此时第三行星轮14处于空转状态。
84.本发明的一种四挡位
‑
双电机驱动的混合动力传动装置的ev挡传动方法，所述方法包括如下步骤：
85.s1：使所述驱动电机9以及第二制动器17处于工作状态，使所述发电电机1、第一离合器7、第二离合器8、第一制动器16以及发动机处于非工作状态；
86.s2：启动所述驱动电机9，驱动电机9将动力传递给前齿圈后行星架组件12，带动前齿圈后行星架组件12顺时针转动；
87.s3：由于第二制动器17工作，第二太阳轮10固定，前齿圈后行星架组件12通过第二行星轮11带动前行星架后齿圈组件15顺时针转动；
88.s4：所述前行星架后齿圈15通过输出轴18和驱动轮连接，将动力输出。
89.本发明的一种四挡位
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双电机驱动的混合动力传动装置的并联模式传动方法，所述方法包括如下步骤：
90.s1：使所述第一离合器7、第二离合器8、驱动电机9以及发动机处于工作状态，使所
述发电电机1、第一制动器16以及第二制动器17处于非工作状态；
91.s2：启动所述驱动电机9以及发动机，驱动电机9动力来源于电池或发电电机1输入，驱动电机9以及发动机以相同的转速带动前齿圈后行星架组件12和第三太阳轮13同时顺时针转动；
92.s3：通过第三行星轮14带动前行星架后齿圈组件15顺时针转动；
93.s4：所述前行星架后齿圈15通过输出轴18和驱动轮连接，将动力输出。
94.本发明的一种四挡位
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双电机驱动的混合动力传动装置的ecvt模式传动方法，所述方法包括如下步骤：
95.s1：使所述发电电机1、第二离合器8、驱动电机9以及发动机处于工作状态，使所述第一离合器7、第一制动器16以及第二制动器17处于非工作状态；
96.行星机构中前齿圈后行星架组件12与前行星架后齿圈组件15扭矩比是固定的，传递的功率与转速成正比，发动机与驱动电机9通过转速的调节为机构提供更高效的动力搭配，动力分配为：驱动电机9协助发动机一起向末端齿轮传递动力，发电电机1作为发电机从发动机分配功率为驱动电机9提供动力源；
97.当汽车出发，且以较低速度(0
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30km/h)运行时，发动机将功率传递给发电电机1，驱动电机9提供主要动力，驱动车辆前进，
98.车辆正常行驶时(30
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100km/h)，发动机将功率分配为两个功率流，一部分直接驱动车轮，一部分传递给发电电机1，
99.当车辆急加速时(＞100km/h)，功率除了发动机提供外，还需驱动电机9增补功率，发动机与驱动电机9一起工作，提供加速车俩所需的功率，
100.s2：启动所述发动机，发动机动力经输入轴2以及第二制动器8传至第三太阳轮13，使第三太阳轮13顺时针转动；
101.启动所述驱动电机9，动力来源于电池或发电电机1输入，驱动电机9将动力传递给前齿圈后行星架组件12；
102.s3：通过第三行星轮14带动前行星架后齿圈组件15顺时针转动；
103.s4：所述前行星架后齿圈15通过输出轴18和驱动轮连接，将动力输出。
104.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。
105.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。