乘用车串并联混合动力传动装置的制作方法

发明涉及一种传动装置，具体涉及一种串并联混合动力传动装置，属于动力传动技术领域。

背景技术：

混合动力传动技术为乘用车节能减排的重要手段，各大汽车厂家积极发展。丰田公司的ths混联形式的混动技术具备良好的节油效果，利用行星机构进行功率分流，保证发动机常工作在经济区间，但行星机构要求较高。串联形式的混合动力系统能保证发动机工作在经济区间，适合于经常启停、负荷变化剧烈、城市行车等工况；但对于高速稳定工况，由于多了一次能量转化，效率较低。并联形式混合动力系统适合于高速工况，获得高传动效率，高动力性能。串并联混合动力系统能有效应对城市工况和高速工况，实现低燃油消耗。

cn103298637b公布了一种乘用车双电机串并联混合动力装置，两台电机同轴布置，通过两对定轴齿轮实现发电机的增速和电动机的减速，离合器布置在定轴齿轮中间。cn103097159b公布了该传动装置的详细结构形式。

cn102869526b公布了一种乘用车双电机串并联混合动力转置，两台电机同轴布置，通过两个行星机构实现内发电机的增速和电动机的减速，布置两个离合器，实现两个并联的机械挡位。

cn103221242b公布了一种乘用车双电机串并联混合动力转置，两台电机同轴布置，通过两个行星机构实现内发电机的增速和电动机的减速，布置4个或者5个离合器/制动器，实现4到6个并联的机械挡位。实现多个并联挡位，需要增加离合器/制动器数目，导致结构和工艺复杂，cn103298637b公布的单个并联挡位的混合动力传动装置是较为简单的解决方案，适用于城市和高速工况，能达到较高的燃油经济性。

技术实现要素：

有鉴于此，提供一种乘用车串并联混合动力传动装置，在该传动装置中只布置一个离合器，实现并联工况，通过行星排进行发电机的增速，定轴齿轮实现电动机的减速增扭，结构和工艺都较为简单，便于控制成本。

所述的乘用车串并联混合动力传动装置包括：输入轴、减振器、离合器、增速行星排、差速器、电动机、发电机和定轴齿轮传动机构；所述定轴齿轮传动机构包括：齿轮a、齿轮b、齿轮c、齿轮d和齿轮e；

其连接关系为：所述输入轴通过减振器连接发动机输入轴，且分别与离合器的主动端和增速行星排的齿圈连接，增速行星排的行星架制动，所述发电机的转子与增速行星排的太阳轮连接；

所述电动机的转子连接齿轮b，所述齿轮b与齿轮c啮合，所述离合器的被动端与齿轮a相连，所述齿轮a与齿轮d啮合，所述齿轮c、齿轮d以及齿轮e共轴，所述齿轮e与差速器减速齿轮啮合，左输出轴和右输出轴分别与所述差速器相连。

当所述离合器处于分离状态时，该传动装置处于串联工况，此时所述电动机和发电机均工作；发动机的动力经过所述输入轴输入后，依次经过所述减振器、增速行星排、发电机、电动机、齿轮b、齿轮c、齿轮e、差速器减速齿轮、差速器后分别经过左输出轴和右输出轴输出；

当所述合器离接合时，该传动装置可以采用发动机直驱模式，或电动机、发电机辅助驱动模式以及制动能量回收模式；在所述发动机直驱模式下，所述电动机和发电机均不工作，发动机的动力经过所述输入轴输入后，依次经过所述减振器、离合器、齿轮a、齿轮d、齿轮e、差速器减速齿轮、差速器后分别经过左输出轴和右输出轴输出；在电动机和发电机辅助驱动模式下，所述电动机和发电机均处于电动机工作模式，和发动机共同驱动；当需要制动能量回收时，所述电动机和发电机处于发电机工作模式，回收制动能量。

作为本发明的一种优选方式，所述增速行星排布置在发电机所在侧；所述定轴齿轮传动机构布置在电动机所在侧，电动机与减振器之间；所述离合器位于所述电动机和发电机之间，所述齿轮a的齿轮轴和齿轮b的齿轮轴均依次套装在输入轴外；该种布置方式能够充分利用电机端部绕组的空间。

作为本发明的另一种优选方式，所述增速行星排布置在发电机所在侧；所述离合器和定轴齿轮传动机构均布置在电动机所在侧，电动机与减振器之间；所述齿轮b的齿轮轴套装在输入轴外；该种布置方式能够减少套轴层数，简化结构。

有益效果：

(1)该传动装置中只布置一个离合器，实现并联工况，通过行星排进行发电机的增速，定轴齿轮实现电动机的减速增扭，串联工况应对起步、中低速行驶，保证发动机工作在常用高效区间；并联工况用于高速行驶，具备较高的传动效率；结构和工艺都较为简单，便于控制成本。

(2)增速行星排布置在发电机侧，空间紧凑，可与发电机进行异性设计，提高发电机的转速，保证发电机的功率密度。

(3)在该传动装置中发电机、电动机同轴布置，结构和工艺简单。

(4)离合器布置灵活，可布置在发电机和电动机之间，充分利用电机端部绕组的空间；也可布置在输入端，减少套轴层数。

(5)电动机可全程进行制动能量回收，提高整车经济性。

(6)如匹配较大容量的动力电池组，采用电动机驱动车辆行驶，可方便拓展为插电混合动力系统。

附图说明

图1为实施例1中串并联混合动力传动装置简图；

图2实施例1中串并联混合动力传动装置串联工况动力传递构件图；

图3实施例1中串并联混合动力传动装置发动机直驱工况动力传递构件图；

图4为实施例2中串并联混合动力传动装置简图；

其中，1-发动机输入轴，2-减振器，3-齿轮a，4-齿轮b，5-电动机、6-发电机、7-增速行星排的齿圈、8-增速行星排的太阳轮、9-增速行星排的行星架，10-离合器、11-齿轮c、12-齿轮d、13-左输出轴，14-差速器、15-右输出轴，16-差速器减速齿轮、17-齿轮e、18-输入轴。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

实施例1：

本实施例提供一种适用于乘用车的串并联混合动力传动装置，如图1所示，该传动装置包括：输入轴18、减振器2、离合器10、增速行星排、差速器14、电动机5、发电机6以及多个齿轮。其中，电动机5和发电机6同轴布置，增速行星排布置在发电机6所在侧，离合器10位于电动机5和发电机6之间，其连接关系为：输入轴18的一端通过减振器2连接发动机输入轴1，另一端依次与离合器10的主动端和增速行星排的齿圈7连接，增速行星排的行星架9制动，发电机6的转子与增速行星排的太阳轮8连接。

电动机5的转子连接齿轮b4，齿轮b4与齿轮c11啮合，离合器10的被动端与齿轮a3相连，齿轮a3与齿轮d12啮合，其中齿轮a3的齿轮轴和齿轮b4的齿轮轴均依次同轴套装在输入轴18外；齿轮c11、齿轮d12以及齿轮e17共轴，齿轮e17与差速器减速齿轮16啮合，左输出轴13和右输出轴15分别与差速器14相连。

串联工况如图2所示，此时离合器10处于分离状态，电动机5和发电机6均工作，动力的流动方向：发动机输入轴1→减振器2→增速行星排→发电机6→电动机5→齿轮b4→齿轮c11→齿轮e17→差速器减速齿轮16→差速器→左(右)输出轴。

并联工况时，可以依据实际工况需求，采用发动机直驱，或电动机5、发电机6辅助驱动以及制动能量回收模式。发动机直驱工况如图3所示，此时离合器10接合，动力的流动方向：发动机输入轴1→减振器2→离合器10→齿轮a3→齿轮d12→齿轮e17→差速器减速齿轮16→差速器14→左(右)输出轴。当辅助驱动时，电动机5和发电机6处于电动机工作模式(电动机5和发电机6的工作模式可依据需要转换)，和发动机共同驱动。当需要制动能量回收时，电动机5和发电机6处于发电机工作模式，制动能量储存在电池组中。

实施例2：

如图4所示，与图1所示的实施例1不同的是：离合器10布置在输入端，其主动端与输入轴18相连，其被动端与齿轮a3相连。离合器10布置在输入端可简化套轴层数，即此时仅有齿轮b4的齿轮轴同轴套装在输入轴18外，但会增大轴向长度。

上述两个实施例中，发电机和电动机同轴布置，增速行星排布置在发电机侧，提升发电机的转速，提高发电机的功率密度。电动机的动力通过两对定轴齿轮传递到差速器，驱动两侧车轮。离合器接合后，发动机的动力通过另外一对定轴齿轮传递到差速器，直接驱动车辆行驶。

起步、低速、中速工况采用纯电驱动或者串联混合动力驱动，电动机单独驱动车辆，电动机的功率可来至电池组或者发电机。串联混合动力工况下，发动机通过增速行星排驱动发电机发电，此时发电机可工作在经济油耗区间，多余的电能可存储在电池组内，用于电动机的纯电动行驶。城市拥堵路况，发动机关闭，电动机依靠电池组的能量纯电行驶，当电池组的soc低于某个限制后，发动机才启动，带动发电机进行发电。

发动机直驱工况，如车速大于80km/h，离合器接合，发动机的动力直接驱动车辆行驶，减少一次能量转化过程，提高传动效率，此时，发动机工作在经济区间附件，利用发电机调整发动机的负荷，使发动机尽量工作在经济区间。

倒车，采用纯电动方式，电动机反转实现。电动机在串联或者并联工况下都可以实现制动能量回收，提高整车的燃油经济性。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。