专利名称：多动力源耦合传动系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种多能源输入输出系统，尤其涉及一种混合动力汽车动力耦合传动系统。
背景技术：
随着全球能源危机的不断加深，石油资源的日趋枯竭以及大气污染、全球气温上升的危害加剧，具有节能和减排的新能源汽车受到各国政府及汽车企业的广泛的关注，特别是混合动力汽车动力驱动系统综合了内燃机和电机驱动系统的优点，在大幅度改善能耗和排放的同时，获得内燃机汽车驱动系统同样的性能，极具市场化前景。混合动力汽车机电耦合系统的形式不仅决定了混合动力汽车具备的工作模式，也是功率分配策略制定的依据，并最终对整车的动力性、经济性和排放性能产生重大影响。随着混合动力汽车混合程度的提高和结构形式的变化，对动力合成装置提出了越来越高的要求；国外混合动力系统表现出“传动系统集成化”的趋势，而国内的集成度还很低，急需混合动力专用的动力传动系统集成装置；由于城市交通越来越拥挤和人们对驾驶舒适性的要求，以及混合动力匹配的需要，使用自动变速器已是大势所趋。CVT无级变速箱技术是一种比较成熟的技术，其中的关键零部件行星齿轮机构，已是成熟产品，其主要结构如图1所示的一组行星轮结构，这为我们利用现有的行星齿轮技术及加工制造条件组成新型的混合动力汽车用机电耦合传动系统提供了基础，这将大大降低动力耦合传动系统开发的风险和成本。当前具有代表性的混合动力系统是丰田Prius的THS系统，采用专业开发的动力分配装置，具备纯电动行驶模式，能将内燃机的剩余能量通过发电机向动力电池充电，但是其动力耦合装置机构复杂，系统所用零部件需要重新设计加工，设计难度大，制造成本高。
实用新型内容本实用新型的目的是为了解决现有混合动力系统技术的上述缺点而提供一种结构简单、成本低、控制方便的多动力源耦合传动系统，特别将此系统用于混合动力汽车。本实用新型的目的通过以下技术方案来实现多动力源的耦合传动系统，包括内燃发动机、ISG (Integrated Starter and Generator,即汽车起动发电一体机)电机、驱动电机、制动器和变速机构，其特征在于变速机构的动力输入通过两组由行星排和离合器构成的机构传入，所述行星排均为双行星圆柱斜齿轮机构，该双行星圆柱斜齿轮机构由行星轮架、安装在行星轮架上的行星轮以及与行星轮相啮合的太阳轮和齿圈组成，齿轮的齿形为斜齿。每个行星排的太阳轮和行星轮架之间接有离合器，其中一个行星排的齿圈接有制动器，另一个行星排的齿圈连接驱动电机。两个离合器、制动器、内燃发动机和行星排的太阳轮同轴布置；驱动电机为电动/发电一体化环式电机。变速器常用的是金属带式无极变速器，其包含主动轮、从动轮、金属带，主动轮上的动力经金属带从从动轮输出。优选的方案是离合器是湿式的，通过电控液压系统实现其离合与制动功能。进一步优选的技术方案是两组行星排可以使用面对被的组合方式或者面对面的组合方式。本实用新型的有益效果是具有两个动力输入源，通过对两个离合器和制动器的控制实现两种动力输入源的耦合，从而实现内燃发动机、电机的协同工作或者二者之一单独工作。应用于混合动力汽车，可以满足多种路况的行驶要求，控制方便，改善了混合动力汽车的动力性、燃油经济性和排放性。另外，本实用新型采用行星排机构使结构紧凑，体积小， 最突出的是由于采用的是现有成熟的CVT无级变速箱技术，其中的关键零部件行星齿轮机构，我国已经具有设计、加工制造能力，并已有成熟产品，使得本实用新型专利产品化风险小、成本低。
图1为现有的CVT无级变速器采用的一组双行星齿轮机构结构框图。图2为本实用新型实施例1的结构框图。图3为本实用新型实施例2的结构框图。
具体实施方式
本实用新型的典型应用是油、电混合动力的汽车，为其提供多种动力耦合模式，以下实施例以内燃机配合金属带式无极变速器为例，并结合附图详细说明。实施例一本实施例为两行星排采用面对被的组合方式，即内燃机6接ISG电机7转子，ISG 电机7转子接第一个行星排81的行星轮架，行星排81的太阳轮接第二个行星排82的行星轮架，驱动电机9接行星排82的齿圈，行星排82的太阳轮接无级变速器的主动轮3，主动轮3上的动力经金属带4从无级变速器从动轮5输出；在行星排81的太阳轮与行星轮架间有离合器11，行星排81的齿圈接有制动器2 ；在行星排82的太阳轮与行星轮架间有离合器 12。W014]该混合动力机电耦合传动系统可以实现发动机单独驱动模式、纯电动模式、混合驱动模式、再生制动模式，根据模式的不同离合器11、12处于不同状态，而制动器2实现汽车的倒档。纯电动模式当汽车起步或小负荷时，采用驱动电机9单独驱动模式，即纯电动模式，实现零排放，降低噪音。电控液压系统控制离合器81分离，制动器2分离，离合器82结合。离合器 11分离，制动器2分离，发动机动力输出断开；离合器12结合，使行星排82的太阳轮和行星轮架结合为一体无相对转动，根据行星轮机构的运动学方程可以知道，此时行星排82的齿圈的速度与太阳轮、行星轮架的速度相同，即此时行星排82机构结合为一体，传动系数为1，驱动电机9动力直接输出到无级变速器的主动轮3，经金属带4传递到从动轮5输出驱动汽车行驶。内燃机单独驱动模式当汽车正常行驶时，采用内燃机6单独驱动模式，此时内燃机处在燃油经济最佳区域。电控液压系统控制离合器11结合，制动器2分离，此时行星排81结合为一体，传动比为1，离合器12结合，行星排82结合为一体，传动比为1，驱动电机9供电电源断开，驱动电机转子空转。ISG电机7根据内燃机6的负载情况和蓄电池SOC值处于电动机、发电机或空转状态。内燃发动机6的动力直接经两个行星排81、82、主动轮3、金属带4到从动轮 5输出。混合驱动模式当汽车加速、爬坡、高速行驶等大负荷情况下，采用内燃发动机6和驱动电机9混合驱动模式。混合驱动在这里有转矩耦合和转速耦合两种方式可以实现，采用转矩模式时， 电控液压系统控制离合器11结合、制动器2分离、离合器12结合，此时输出到主动轮的扭矩是内燃机扭矩、ISG电机扭矩、驱动电机扭矩之和，即是三者扭矩直接的线性叠加，实现了内燃机的转矩解耦。采用转速模式时，电控液压系统控制离合器11结合、制动器2分离、离合器12分离，由于离合器12分离，行星排82是一个两自由度机构，此机构可以实现内燃机转速与驱动电机转速的解耦。再生制动模式汽车减速或制动时，采用再生制动模式，电控液压系统控制离合器11分离、制动器2分离，离合器12结合，行星排82锁止为一整体。汽车的惯性力带动驱动电机9发电， 并为动力电池组充电。实施例二如图3所示，本实施例与实施例一不同的是，在实施例一中两行星排81、82的布置是面对被，而实施例二中的布置是面对面，即第一个行星排81的太阳轮接第二个行星排82 的太阳轮、环式驱动电机9接第二个行星排82的齿圈，行星排82的行星轮架接无级变速的主动轮3。除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式，例如，离合器和制动器除了为湿式的，还可以为干式的；再如变速机构除了为金属带式无级变速箱外，还可以为手动变速箱、手自一体变速箱、自动变速箱或双离合器自动变速箱。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围之内。
权利要求1.多动力源耦合传动系统，包括内燃发动机(6)、ISG电机(7)、驱动电机(9)、制动器 (2)和变速机构，其特征在于变速机构的动力输入通过两组由行星排(81、82)和离合器 (11、12)构成的机构传入，所述行星排均为双行星圆柱斜齿轮机构，该双行星圆柱斜齿轮机构由行星轮架、安装在行星轮架上的行星轮以及与行星轮相啮合的太阳轮和齿圈组成，齿轮的齿形为斜齿；每个行星排的太阳轮和行星轮架之间接有离合器，其中一个行星排的齿圈接有制动器(2)，另一个行星排的齿圈连接驱动电机(9);两个离合器、制动器、内燃发动机(6)和行星排的太阳轮同轴布置；驱动电机(9)为电动/发电一体化环式电机。
2.根据权利要求1所述的多动力源耦合传动系统，其特征是所述两组行星排使用面对被的组合方式，即内燃机(6)接ISG电机(7)转子，ISG电机转子接行星排(81)的行星轮架，行星排(81)的太阳轮接行星排(82)的行星轮架，驱动电机(9)接行星排(82)的齿圈，行星排(82)的太阳轮接变速器后输出；在行星排(81)的太阳轮与行星轮架间有离合器(11)， 行星排(81)的齿圈接有制动器(2)；在行星排(82)的太阳轮与行星轮架间有离合器(12)。
3.根据权利要求1所述的多动力源耦合传动系统，其特征是所述两组行星排使用面对面的组合方式，即内燃机(6)接ISG电机(7)转子，ISG电机转子接行星排(81)的行星轮架，行星排(81)的太阳轮接行星排(82)的太阳轮，驱动电机(9)接行星排(82)的齿圈，行星排(82)的行星轮架接变速器后输出；在行星排1的太阳轮与行星轮架间有离合器C (11)， 行星排(81)的齿圈接有制动器(2)；在行星排(82)的太阳轮与行星轮架间有离合器(12)。
4.根据权利要求广3条任一条所述的多动力源耦合传动系统，其特征是所述变速器是金属带式无极变速器，包含主动轮(3)、从动轮(5)和金属带(4)，主动轮(3)上的动力经金属带(4)从从动轮(5)输出。
5.根据权利要求1所述的多动力源耦合传动系统，其特征是所述离合器(2)是湿式的，通过电控液压系统实现其离合与制动功能。
专利摘要本实用新型涉及一种多动力源耦合传动系统，尤其涉及一种混合动力汽车动力耦合传动系统，包括内燃机、ISG电机、驱动电机、两组行星轮和离合器、制动器和变速器。行星排为双行星圆柱斜齿轮机构，其中一个行星排的齿圈接有制动器，另一个行星排的齿圈连接驱动电机，两个离合器、制动器、内燃发动机和行星排的太阳轮同轴布置。离合器和制动器都是湿式的，驱动电机是电动/发电一体化环式电机。本实用新型应用于混合动力汽车，可以满足多种路况的行驶要求，控制方便，改善了混合动力汽车的动力性、燃油经济性和排放性，另外，采用行星排机构使结构紧凑，体积小。
文档编号F16H3/72GK202080112SQ20102058793
公开日2011年12月21日 申请日期2010年11月3日 优先权日2010年11月3日
发明者罗桂秀, 薛殿伦 申请人:薛殿伦