一种多模式多挡位混合动力传动系统

本发明属于动力传动，具体涉及车辆用的一种多模式多挡位混合动力传动系统。

背景技术：

1、混合动力汽车按照动力总成的构型连接方式不同，可分为串联式、并联式、功率分流式以及串并联构型方案。功率分流系统与串并联两种方案，相比串联式方案而言不存在机-电-机能量二次能量转换，传动效率更高，同时相比并联式方案而言，发动机转速与车速解耦，具有更优特性。以丰田prius和本田immd为代表的功率分流式与串并联式混合动力系统，简单高效，是全球市场主流的两条混合动力技术路线。然而，功率分流方案侧重于城市工况下的经济性，在高速工况产生循环功率效率，导致传动下降。为改善输入分流在高速的低效情况，通常通过离合器增加复合分流或并联模式等高速工况下的高效模式进行优势互补，但需要两到三个行星齿轮机构，以及较多离合器和制动器，导致控制复杂度、布置空间需求、成本的增加，传动效率与工作可靠性的降低。而immd等串并联方案更侧重于动力性能，但发动机直连输出端，在城市环境经济性不如prius等功率分流方案，因此二者各有优劣。如何综合prius经济性优与immd方案动力性强的优点，如何合理设置执行元件和挡位齿轮的模式切换逻辑，改善中高速工况下prius的低效功率循环区间，如何充分发挥发动机、电机整体性能潜力，提高系统动力性、燃油经济性及工况适应性，成为本发明专利主要解决的问题方向。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多模式多挡位混合动力传动系统，通过1个同步器和1个制动器实现模式切换控制，可以实现包括串联、单电机并联、双电机并联、功率分流evt、纯电动等多种工作模式的优势互补。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：第一电机、行星排组件、第二电机和减速差速系统，行星排组件包括行星架、行星排齿圈与太阳轮，第一电机连接有同步器，该同步器的左工位连接有第一定轴齿轮，右工位连接有第二定轴齿轮，第一定轴齿轮与第二定轴齿轮分别与太阳轮、行星架啮合；第二电机与第一电机平行轴布置并连接有减速定轴齿轮，该减速定轴齿轮与行星排齿圈之间通过设置中间轴齿轮与减速差速系统连通；行星架与发动机相连，太阳轮还连接有制动器。

3、可选的，第一电机和第二电机为发电及电动一体化电机。

4、可选的，通过同步器与制动器实现不同构型模式与挡位切换，利用两个电机主动调节换挡元件主从端转速差，实现换挡元件的主从端几乎无转速差切换，实现自然同步，不存在换挡冲击和动力中断问题，具体模式包括：单电机并联构型模式、输入分流evt构型模式、双电机并联构型模式、串联构型模式、单电机并联构型模式、纯电动构型模式；还包括与上述模式匹配的再生制动能量回收模式，该模式为刹车的再生制动能量可以通过减速差速系统，传动减速定轴齿轮，反传给第二电机，用于发电，再生回收制动能量。

5、可选的，单电机并联构型模式为：同步器处于左工位，且制动器结合且制动太阳轮，第一电机制动不工作，发动机的动力通过行星架，传递到行星排齿圈，并与第二电机通过减速定轴齿轮传来的动力耦合，通过减速差速系统，将动力传递到车轮。

6、可选的，输入分流evt构型模式为：同步器处于左工位，且制动器断开，发动机的动力通过行星架，一部分动力通过太阳轮驱动第一电机发电，并通过调控第一电机转速，可以控制发动机传动的速比，另一部分动力通过行星排齿圈与第二电机通过减速定轴齿轮传来的动力耦合，通过减速差速系统，将动力传递到车轮。

7、可选的，双电机并联构型模式为：同步器处于右工位，且制动器结合且制动太阳轮，第一电机通过第二定轴齿轮，与发动机的动力耦合于行星架，并传递到行星排齿圈，并与第二电机通过减速定轴齿轮传来的动力耦合，通过减速差速系统，将动力传递到车轮。

8、可选的，在双电机并联构型模式下，还存在两种单电机各自工作以及两电机联合并联工作的三种模式作为子模式：

9、第一种，第一电机通过第二定轴齿轮，与发动机的动力耦合于行星架，并传递到行星排齿圈，通过减速差速系统，将动力传递到车轮，此时第二电机空转不使能；

10、第二种，第一电机空转不使能，发动机的动力通过行星架，传递到行星排齿圈，并与第二电机通过减速定轴齿轮传来的动力耦合，通过减速差速系统，将动力传递到车轮；

11、第三种，第一电机通过第二定轴齿轮，与发动机的动力耦合于行星架，并传递到行星排齿圈，并与第二电机通过减速定轴齿轮传来的动力耦合，通过减速差速系统，将动力传递到车轮。

12、可选的，串联构型模式为：同步器处于右工位，且制动器断开，发动机的动力通过行星架以及第二定轴齿轮传递给第一电机发电，行星排齿圈空转，并且第二电机通过减速定轴齿轮输出动力，通过减速差速系统，将动力传递到车轮。

13、可选的，单电机并联构型模式为：同步器处于中间工位，且制动器结合且制动太阳轮，此时的系统为单电机并联构型模式，此时行星传动转变为定速比传动，发动机的动力通过行星架和齿圈，并与第二电机通过减速定轴齿轮传来的动力并联耦合，通过减速差速系统，将动力传递到车轮。

14、可选的，纯电动构型模式为：同步器处于中间工位，且制动器断开，此时系统为纯电动构型模式，第二电机通过减速定轴齿轮传递到减速差速系统，将动力传递到车轮。

15、本发明的有益效果在于：

16、1、本发明一种多模式多挡位混合动力传动系统，结构紧凑、用一个同步器取代多个离合器，简化了控制与成本；

17、2、本发明一种多模式多挡位混合动力传动系统，通过制动器和同步器的结合与断开实现动力传递与换挡，实现混合动力汽车的纯电动、多挡并联、串联、功率分流等模式；

18、3、本发明一种多模式多挡位混合动力传动系统，具有多样性的工作模式，可以同时优化提升车辆在城市和高速公路工况的工作效率，进一步提升整车的燃油经济性及动力性。

19、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到启发。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

技术特征：

1.一种多模式多挡位混合动力传动系统，包括发动机(8)、第一电机(1)、行星排组件、第二电机(9)和减速差速系统(12)，行星排组件包括行星架(5)、行星排齿圈(7)与太阳轮(6)，其特征在于：第一电机连接有同步器(3)，该同步器的左工位连接有第一定轴齿轮(2)，右工位连接有第二定轴齿轮(4)，第一定轴齿轮与第二定轴齿轮分别与太阳轮、行星架啮合；

2.根据权利要求1所述的一种多模式多挡位混合动力传动系统，其特征在于：第一电机和第二电机为发电及电动一体化电机。

3.根据权利要求1所述的一种多模式多挡位混合动力传动系统，其特征在于，通过同步器与制动器实现不同构型模式与挡位切换，利用两个电机主动调节换挡元件主从端转速差，实现换挡元件的主从端无转速差切换，实现自然同步，不存在换挡冲击和动力中断问题，具体模式包括：单电机并联构型模式、输入分流evt构型模式、双电机并联构型模式、串联构型模式、单电机并联构型模式、纯电动构型模式；

4.根据权利要求3所述的一种多模式多挡位混合动力传动系统，其特征在于，单电机并联构型模式为：同步器处于左工位，且制动器结合且制动太阳轮，第一电机制动不工作，发动机的动力通过行星架，传递到行星排齿圈，并与第二电机通过减速定轴齿轮传来的动力耦合，通过减速差速系统，将动力传递到车轮。

5.根据权利要求3所述的一种多模式多挡位混合动力传动系统，其特征在于，输入分流evt构型模式为：同步器处于左工位，且制动器断开，发动机的动力通过行星架，一部分动力通过太阳轮驱动第一电机发电，并通过调控第一电机转速，可以控制发动机传动的速比，另一部分动力通过行星排齿圈与第二电机通过减速定轴齿轮传来的动力耦合，通过减速差速系统，将动力传递到车轮。

6.根据权利要求3所述的一种多模式多挡位混合动力传动系统，其特征在于，双电机并联构型模式为：同步器处于右工位，且制动器结合且制动太阳轮，第一电机通过第二定轴齿轮，与发动机的动力耦合于行星架，并传递到行星排齿圈，并与第二电机通过减速定轴齿轮传来的动力耦合，通过减速差速系统，将动力传递到车轮。

7.根据权利要求6所述的一种多模式多挡位混合动力传动系统，其特征在于，在双电机并联构型模式下，还存在三种单电机并联工作模式作为子模式：

8.根据权利要求3所述的一种多模式多挡位混合动力传动系统，其特征在于，串联构型模式为：同步器处于右工位，且制动器断开，发动机的动力通过行星架以及第二定轴齿轮传递给第一电机发电，行星排齿圈空转，并且第二电机通过减速定轴齿轮输出动力，通过减速差速系统，将动力传递到车轮。

9.根据权利要求3所述的一种多模式多挡位混合动力传动系统，其特征在于，单电机并联构型模式为：同步器处于中间工位，且制动器结合且制动太阳轮，此时的系统为单电机并联构型模式；此时行星传动转变为定速比传动，发动机的动力通过行星架和齿圈，并与第二电机通过减速定轴齿轮传来的动力并联耦合，通过减速差速系统，将动力传递到车轮。

10.根据权利要求3所述的一种多模式多挡位混合动力传动系统，其特征在于，纯电动构型模式为：同步器处于中间工位，且制动器断开，此时系统为纯电动构型模式，第二电机通过减速定轴齿轮传递到减速差速系统，将动力传递到车轮。

技术总结
本发明属于动力传动技术领域，具体涉及车辆多模式多挡位混合动力传动系统，系统包括发动机、同步器、制动器、第一电机、行星排组件、定轴齿轮系统、第二电机和减速差速系统；第一定轴齿轮与第二定轴齿轮分别与太阳轮、行星架啮合，太阳轮还连接有制动器；第二电机平行轴布置并连接有减速定轴齿轮，与行星排齿圈输出的动力耦合后，通过减速差速系统将动力传输至驱动轴，用于驱动车轮。本发明通过控制同步器和制动器动作，可以获得多种构型模式和多样化挡位，使各动力源工作在更优区域，适应更复杂的驾驶工况，整车具备更好的能耗特性与动力性。

技术研发人员：杨亚联,邹云葛,张毓昕,胡晓松,刘昌东
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17