一种组合轮系式汽车混合动力系统的制作方法

文档序号：15289893发布日期：2018-08-29 00:38阅读：217来源：国知局

本实用新型属于汽车混合动力技术领域，特别是涉及一种组合轮系式汽车混合动力系统。

背景技术：

目前，因化石燃料过度应用导致的气候异常和环境污染问题，已经成为影响人类未来共同命运的首要议题，为了人类的共同未来，世界各国都在做着积极的努力，而寻找能够替代化石能源的新能源，在目前看来是最为有效的解决办法，作为化石能源消耗量名列前茅的汽车领域，通过新能源汽车来替代传统的燃油汽车已势在必行。

无论燃油汽车的排放标准定的有多高，燃油汽车排放的废气都将不可避免的污染环境，因此不解决废气排放问题，只能是治标不治本的。再有，经统计表明，在8成以上的道路条件下，一辆普通的燃油汽车仅能发挥动力潜能的40％，而在严重拥堵的市区，动力潜能甚至会下降到25％，导致燃油汽车的低效排放已经成为常态。

自20世纪90年代以来，世界各国对改善环境的呼声愈发高涨，人们普遍认为，纯电动汽车未来势必会全面取代燃油汽车，但实际情况是，纯电动汽车因受到电池技术的制约，以及高昂的成本阻碍，纯电动汽车在很长一段时间内都将难以撼动燃油汽车的地位。

为此，汽车工程师们便提出了一种折中方案，即开发一种兼具燃油发动机和电动机的混合动力汽车，既发挥燃油发动机持续工作时间长以及动力性好的优点，又可以发挥电动机无污染及低噪声的优势，实现了取长补短，使汽车的综合热效率提高了10％以上，而废气排放降低了30％以上。

自从1997年全球第一辆混合动力汽车下线以来，全球各家汽车厂商都纷纷上马了混合动力汽车，且各家汽车厂商也都研发了各具特色的汽车混合动力系统，但现有的汽车混合动力系统在运行模式多样性方面以及模式切换方面仍有欠缺。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种组合轮系式汽车混合动力系统，拥有纯电动单电机驱动模式、纯电动双电机驱动模式、混动并联驱动模式、混动串联驱动模式、发动机单独驱动模式及惯性能量回收模式，能够平稳快速的实现模式切换，能够根据车辆实际运行工况快速改变档位速比，实现能量的优化配置，提升车辆的动力性和经济性。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种组合轮系式汽车混合动力系统，包括发动机、第一电机、第二电机、电池组、逆变器、第一主动齿轮、第二主动齿轮、第三主动齿轮、第一从动齿轮、第二从动齿轮、第三从动齿轮、第四从动齿轮、拨叉接合套及组合轮系变速机构；所述发动机的动力输出轴通过离合器与第一电机的电机轴相连，所述第一主动齿轮和第二主动齿轮均安装在第一电机的电机轴上，第一主动齿轮和第二主动齿轮相对于第一电机的电机轴仅具有转动自由度；所述拨叉接合套安装在第一主动齿轮与第二主动齿轮之间的第一电机的电机轴上，拨叉接合套相对于第一电机的电机轴仅具有轴向移动自由度，拨叉接合套分别与第一主动齿轮和第二主动齿轮进行接合配合；所述第三主动齿轮固定安装在第二电机的电机轴上；所述第一从动齿轮和第二从动齿轮均固定安装在组合轮系变速机构的动力输入轴上，第一从动齿轮与第一主动齿轮相啮合，第二从动齿轮同时与第二主动齿轮和第三主动齿轮相啮合；所述第三从动齿轮固定安装在组合轮系变速机构的动力输出轴上，所述第四从动齿轮固定安装在车轮的轮轴上，第三从动齿轮与第四从动齿轮相啮合；所述电池组通过逆变器分别与第一电机和第二电机进行电连接。

所述第一主动齿轮与第一从动齿轮构成增速传动齿轮组，所述第二主动齿轮与第二从动齿轮构成等速传动齿轮组，所述第三主动齿轮与第二从动齿轮构成减速传动齿轮组。

所述组合轮系变速机构包括太阳轮、外行星轮、内行星轮、行星轮架、中心轮、制动盘、内齿圈、第一制动器及第二制动器；所述太阳轮固定安装在组合轮系变速机构的动力输入轴上，所述行星轮架固定安装在组合轮系变速机构的动力输出轴上，所述外行星轮和内行星轮沿径向安装在行星轮架上，外行星轮和内行星轮在行星轮架上仅具有转动自由度；所述外行星轮同时与内行星轮、太阳轮及内齿圈相啮合；所述中心轮及制动盘以共轴方式套装在组合轮系变速机构的动力输入轴上，中心轮及制动盘相对于组合轮系变速机构的动力输入轴仅具有转动自由度，中心轮与内行星轮相啮合；所述第一制动器与制动盘进行制动配合，所述第二制动器与内齿圈进行制动配合。

所述第一制动器松开且第二制动器结合时，制动盘为自由状态，内齿圈为制动状态，组合轮系变速机构为高速档位；所述第一制动器结合且第二制动器松开时，制动盘为制动状态，内齿圈为自由状态，组合轮系变速机构为低速档位。

所述第一主动齿轮与第一从动齿轮构成的增速传动齿轮组进行动力传输时，且组合轮系变速机构为高速档位时，汽车混合动力系统为一档速比；所述第二主动齿轮与第二从动齿轮构成的等速传动齿轮组进行动力传输时，且组合轮系变速机构为高速档位时，汽车混合动力系统为二档速比；所述第一主动齿轮与第一从动齿轮构成的增速传动齿轮组进行动力传输时，且组合轮系变速机构为低速档位时，汽车混合动力系统为三档速比；所述第二主动齿轮与第二从动齿轮构成的等速传动齿轮组进行动力传输时，且组合轮系变速机构为低速档位时，汽车混合动力系统为四档速比。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的组合轮系式汽车混合动力系统，拥有纯电动单电机驱动模式、纯电动双电机驱动模式、混动并联驱动模式、混动串联驱动模式、发动机单独驱动模式及惯性能量回收模式，能够平稳快速的实现模式切换，能够根据车辆实际运行工况快速改变档位速比，实现能量的优化配置，提升车辆的动力性和经济性。

附图说明

图1为本实用新型的一种组合轮系式汽车混合动力系统的结构原理图；

图2为本实用新型在纯电动单电机驱动模式下的动力传递示意图；

图3为本实用新型在纯电动双电机驱动模式下的动力传递示意图；

图4为本实用新型在混动并联驱动模式下的动力传递示意图；

图5为本实用新型在混动串联驱动模式下的动力传递示意图；

图6为本实用新型在发动机单独驱动模式下的动力传递示意图；

图7为本实用新型在惯性能量回收模式下的动力传递示意图；

图中，1—发动机，2—第一电机，3—第二电机，4—电池组，5—逆变器，6—第一主动齿轮，7—第二主动齿轮，8—第三主动齿轮，9—第一从动齿轮，10—第二从动齿轮，11—第三从动齿轮，12—第四从动齿轮，13—拨叉接合套，14—离合器，15—车轮，16—太阳轮，17—外行星轮，18—内行星轮，19—行星轮架，20—中心轮，21—制动盘，22—内齿圈，23—第一制动器，24—第二制动器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的详细说明。

如图1所示，一种组合轮系式汽车混合动力系统，包括发动机1、第一电机2、第二电机3、电池组4、逆变器5、第一主动齿轮6、第二主动齿轮7、第三主动齿轮8、第一从动齿轮9、第二从动齿轮10、第三从动齿轮11、第四从动齿轮12、拨叉接合套13及组合轮系变速机构；所述发动机1的动力输出轴通过离合器14与第一电机2的电机轴相连，所述第一主动齿轮6和第二主动齿轮7均安装在第一电机2的电机轴上，第一主动齿轮6和第二主动齿轮7相对于第一电机2的电机轴仅具有转动自由度；所述拨叉接合套13安装在第一主动齿轮6与第二主动齿轮7之间的第一电机2的电机轴上，拨叉接合套13相对于第一电机2的电机轴仅具有轴向移动自由度，拨叉接合套13分别与第一主动齿轮6和第二主动齿轮7进行接合配合；所述第三主动齿轮8固定安装在第二电机3的电机轴上；所述第一从动齿轮9和第二从动齿轮10均固定安装在组合轮系变速机构的动力输入轴上，第一从动齿轮9与第一主动齿轮6相啮合，第二从动齿轮10同时与第二主动齿轮7和第三主动齿轮8相啮合；所述第三从动齿轮11固定安装在组合轮系变速机构的动力输出轴上，所述第四从动齿轮12固定安装在车轮15的轮轴上，第三从动齿轮11与第四从动齿轮12相啮合；所述电池组4通过逆变器5分别与第一电机2和第二电机3进行电连接。

所述第一主动齿轮6与第一从动齿轮9构成增速传动齿轮组，所述第二主动齿轮7与第二从动齿轮10构成等速传动齿轮组，所述第三主动齿轮8与第二从动齿轮10构成减速传动齿轮组。

所述组合轮系变速机构包括太阳轮16、外行星轮17、内行星轮18、行星轮架19、中心轮20、制动盘21、内齿圈22、第一制动器23及第二制动器24；所述太阳轮16固定安装在组合轮系变速机构的动力输入轴上，所述行星轮架19固定安装在组合轮系变速机构的动力输出轴上，所述外行星轮17和内行星轮18沿径向安装在行星轮架19上，外行星轮17和内行星轮18在行星轮架19上仅具有转动自由度；所述外行星轮17同时与内行星轮18、太阳轮16及内齿圈22相啮合；所述中心轮20及制动盘21以共轴方式套装在组合轮系变速机构的动力输入轴上，中心轮20及制动盘21相对于组合轮系变速机构的动力输入轴仅具有转动自由度，中心轮20与内行星轮18相啮合；所述第一制动器23与制动盘21进行制动配合，所述第二制动器24与内齿圈22进行制动配合。

所述第一制动器23松开且第二制动器24结合时，制动盘21为自由状态，内齿圈22为制动状态，组合轮系变速机构为高速档位；所述第一制动器23结合且第二制动器24松开时，制动盘21为制动状态，内齿圈22为自由状态，组合轮系变速机构为低速档位。

所述第一主动齿轮6与第一从动齿轮9构成的增速传动齿轮组进行动力传输时，且组合轮系变速机构为高速档位时，汽车混合动力系统为一档速比；所述第二主动齿轮7与第二从动齿轮10构成的等速传动齿轮组进行动力传输时，且组合轮系变速机构为高速档位时，汽车混合动力系统为二档速比；所述第一主动齿轮6与第一从动齿轮9构成的增速传动齿轮组进行动力传输时，且组合轮系变速机构为低速档位时，汽车混合动力系统为三档速比；所述第二主动齿轮7与第二从动齿轮10构成的等速传动齿轮组进行动力传输时，且组合轮系变速机构为低速档位时，汽车混合动力系统为四档速比。

下面结合附图说明本实用新型的使用过程：

实施例一：纯电动单电机驱动模式

如图2所示，此模式下，发动机1不工作，离合器14分离，根据实际工况，可选择第一电机2或第二电机3作为动力输出电机，电池组4通过逆变器5为第一电机2或第二电机3提供电能。

当选择第一电机2作为动力输出电机时，第二电机3不工作，拨叉接合套13处于左位或右位，使拨叉接合套13与第一主动齿轮6或第二主动齿轮7接合在一起，则第一电机2的动力将通过增速传动齿轮组(第一主动齿轮6与第一从动齿轮9啮合)或等速传动齿轮组(第二主动齿轮7与第二从动齿轮10啮合)传递给组合轮系变速机构的动力输入轴；同一时刻，通过减速传动齿轮组(第三主动齿轮8与第二从动齿轮10啮合)带动第二电机3空转；

当第二电机3作为动力输出电机时，第一电机2不工作，拨叉接合套13处于中位，则第二电机3的动力将通过减速传动齿轮组(第三主动齿轮8与第二从动齿轮10啮合)传递给组合轮系变速机构的动力输入轴；同一时刻，第一主动齿轮6和第二主动齿轮7进行空转；

当第一制动器23松开且第二制动器24结合时，制动盘21为自由状态，内齿圈22为制动状态，组合轮系变速机构的动力输入轴首先带动太阳轮16转动，进而驱动外行星轮17自转，通过外行星轮17的自转以及与内齿圈22的啮合传动，实现外行星轮17绕太阳轮16的公转，通过外行星轮17的公转实现行星轮架19的转动；同一时刻，内行星轮18、中心轮20及制动盘21进行空转；

当第一制动器23结合且第二制动器24松开时，制动盘21和中心轮20为制动状态，内齿圈22为自由状态，组合轮系变速机构的动力输入轴首先带动太阳轮16转动，进而驱动外行星轮17自转，通过外行星轮17的自转以及与内行星轮18的啮合传动，实现内行星轮18绕中心轮20的公转，通过内行星轮18的公转实现行星轮架19的转动；同一时刻，内齿圈22进行空转；