雙輸出混合動力傳動驅動裝置的製作方法
2023-05-29 16:26:56 2
本發明屬於混合動力汽車動力傳動技術領域，特別是一種能夠應用在汽車上實現四驅驅動的雙輸出混合動力傳動驅動裝置。
背景技術：
近年來，由於化石資源的日益匱乏與環境汙染問題的日益突出，汽車的節能與環保得到了世界各國政府與人民的重視，各國政府均制訂了越來越嚴苛的燃油經濟性與排放法規以限制汽車燃油消耗與尾氣排放。在中國，隨著2017年國五排放標準的實施，大氣汙染中由汽車尾氣產生的氮氧化物、碳氫化合物、一氧化碳和懸浮粒子等會有所降低，而霧霾等大氣汙染問題將會得到一定程度上的緩解，但為了進一步降低汽車尾氣的影響，2020年即將實施國六排放標準，同時工信部新修訂的《乘用車燃料消耗量限值》和《乘用車燃料消耗量評價方法及指標》這兩項國家強制性標準要求乘用車新車的平均燃油經濟性低於5L每百公裡。
為了達到這一指標，各大汽車廠商紛紛推出混合動力汽車。但在提高燃油經濟性的同時，在車輛的操縱性能，特別是加速性能與通過性方面難以避免地作出了一定的讓步。隨著混合動力汽車的市場進一步擴大，並慢慢推廣至SUV或者皮卡等車型，車輛的通過性與加速性對於消費者而言會顯得尤為重要，但是目前市面上的混合動力SUV仍然採用一般乘用車使用的形式，這難免使其在銷售過程中有一定阻礙。以豐田首輛混合動力汽車普銳斯為例，雖然其具有極佳的燃油經濟性，但其加速性能卻不盡如人意。
究其原因之一，在於現有的混聯式混合動力車型均採用單輸出模式，無法實現四驅模式，最終導致動力性與通過性不佳。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種雙輸出混合動力傳動驅動裝置，能夠實現四驅驅動，提高車輛的通過性。
實現本發明目的的技術解決方案為：
一種雙輸出混合動力傳動驅動裝置，包括內燃機、第一電動機/發電機、第二電動機/發電機、前輪輸出軸、後輪輸出軸、第一行星齒輪系、第二行星齒輪系、齒輪Ⅰ、齒輪Ⅱ、齒輪Ⅲ、齒輪Ⅳ、離合器Ⅰ、離合器Ⅱ和制動器，所述第一行星齒輪系與第一電動機/發電機的輸出軸固定連接，所述第二電動機/發電機的輸出軸一端與齒輪Ⅱ固定連接，另一端與後輪輸出軸固定連接，所述離合器Ⅰ一端與第一行星齒輪系固定連接，另一端與第二行星齒輪系固定連接，所述離合器Ⅱ一端與齒輪Ⅳ固定連接，另一端與前輪輸出軸固定連接，所述制動器一端固定，另一端與第二行星齒輪系和齒輪Ⅲ固定連接，所述第二行星齒輪系與齒輪Ⅰ嚙合，所述齒輪Ⅰ與齒輪Ⅱ嚙合，所述齒輪Ⅲ與齒輪Ⅳ嚙合，所述第一行星齒輪系與內燃機的輸出軸嚙合。
本發明與現有技術相比，其顯著優點為：
1、動力性與通過性好：本發明具有雙輸出軸，可分別作為車輛的前後輸出軸，實現車輛的四輪驅動，兩驅輸入型功率分流驅動模式與兩驅純電動模式可用於普通路況的驅動，全時四驅複合型功率分流驅動模式可用於複雜路況，如山地路段或者冰雪路面駕駛狀況，提高系統的通過性與可駕馭性；
2、適應性強：多種工作模式使得該系統能夠適應複雜，多變的工作環境，有效地提高和改善車輛的動力性、燃油經濟性和排放性能，適用於深度混合動力汽車和插電式混合動力汽車。
下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步的詳細描述。
附圖說明
圖1為本發明雙輸出混合動力傳動驅動裝置的結構示意圖。
圖中，1—內燃機，2—第一電動機/發電機，3—第二電動機/發電機，4—輸出軸Ⅰ，5—輸出軸Ⅱ，6—第一行星齒輪系，7—第二行星齒輪系，61—太陽輪Ⅰ，62—行星架Ⅰ，63—齒圈Ⅰ，71—太陽輪Ⅱ，72—行星架Ⅱ，73—齒圈Ⅱ，8—齒輪Ⅰ，9—齒輪Ⅱ，10—齒輪III，11—齒輪IV，12—離合器Ⅰ，13—離合器Ⅱ，14—制動器。
具體實施方式
如圖1所示，本發明雙輸出混合動力傳動驅動裝置，包括內燃機1、第一電動機/發電機2、第二電動機/發電機3、前輪輸出軸4、後輪輸出軸5、第一行星齒輪系6、第二行星齒輪系7、齒輪Ⅰ8、齒輪Ⅱ9、齒輪Ⅲ10、齒輪Ⅳ11、離合器Ⅰ12、離合器Ⅱ13和制動器14，
所述第一行星齒輪系6與第一電動機/發電機2的輸出軸固定連接，所述第二電動機/發電機3的輸出軸一端與齒輪Ⅱ9固定連接，另一端與後輪輸出軸5固定連接，
所述離合器Ⅰ12一端與第一行星齒輪系6固定連接，另一端與第二行星齒輪系7固定連接，所述離合器Ⅱ13一端與齒輪Ⅳ11固定連接，另一端與前輪輸出軸4固定連接，所述制動器14一端固定，另一端與第二行星齒輪系7和齒輪Ⅲ10固定連接，
所述第二行星齒輪系7與齒輪Ⅰ8嚙合，所述齒輪Ⅰ8與齒輪Ⅱ9嚙合，所述齒輪Ⅲ10與齒輪Ⅳ11嚙合，
所述第一行星齒輪系6與內燃機1的輸出軸嚙合。
所述第一行星齒輪系6包括太陽輪Ⅰ61、行星架Ⅰ62和齒圈Ⅰ63，所述行星架Ⅰ62一端與太陽輪Ⅰ61嚙合，另一端與齒圈Ⅰ63嚙合，
所述第二行星齒輪系7包括太陽輪Ⅱ71、行星架Ⅱ72和齒圈Ⅱ73，所述行星架Ⅱ72一端與太陽輪Ⅱ71嚙合，另一端與齒圈Ⅱ73嚙合，
所述太陽輪Ⅰ61與第一電動機/發電機2的輸出軸固定連接，所述第二電動機/發電機3的輸出軸一端與齒輪Ⅱ9連接，另一端與輸出軸5連接，
所述離合器Ⅰ12一端與行星架Ⅰ62固定連接，另一端與行星架Ⅱ72固定連接，所述制動器14一端固定，另一端與太陽輪Ⅱ71和齒輪Ⅲ10固定連接，
所述齒圈Ⅱ73與齒輪Ⅰ8嚙合。
所述齒圈Ⅰ63與內燃機1的輸出軸嚙合。
本發明通過控制離合器Ⅰ12、離合器Ⅱ13和制動器14的接合與分離，可實現兩驅純電動驅動模式，兩驅輸入型功率分流驅動模型及全時四驅複合型功率分流驅動模式，特別是通過離合器Ⅱ接合與分離可實現兩驅與四驅兩種驅動模式的切換，
下面將根據系統執行器狀態，發動機啟動狀態，對該混合動力傳動驅動裝置的工作模式與狀態進行介紹。
1、停車模式Ⅰ：離合器Ⅰ12、離合器Ⅱ13和制動器14均處於分離狀態，均不工作，車輛處於靜止狀態。
2、兩驅純電動驅動模式時，制動器14接合，離合器Ⅰ12、離合器Ⅱ13均分離。
在此模式之下，太陽輪Ⅱ71與齒輪Ⅲ10被固定，內燃機1與第一電動機/發電機2通過第一行星齒輪系6相互連接，第二電動機/發電機3與輸出軸5連接，可以兩輪驅動汽車前進與後退；同時內燃機1不工作，第二電動機/發電機3作為電動機與輸出軸5相連，電池供電給第二電動機/發電機3驅動車輛；若在該模式下，電機處於工作狀態、車輛不處於制動減速狀態，第二電動機/發電機3以電池能量為能源驅動車輛前進，則實現兩驅純電動驅動模式；若車輛處於制動減速狀態，第二電動機/發電機3可作為發電機，將制動能量轉換為電能，從而給電池充電，但由於該模式只有一個電機能夠參與制動能量回收，故該模式的制動能量回收狀態為中低功率制動能量回收。由於兩驅純電動驅動模式使得該混合動力傳動驅動裝置具有純電動模式和制動能量回收模式。
3、兩驅輸入性功率分流驅動模式時，離合器Ⅰ12、制動器14均接合，離合器Ⅱ13分離。
在此模式之下，行星架Ⅰ62與行星架Ⅱ72相互連接在一起，形成一體，此時，第二電動機/發電機3與輸出軸5直接連接，可以兩輪驅動汽車前進與後退；內燃機1工作，內燃機1動力經過內燃機1輸出軸，輸入到第一排行星系的齒圈Ⅰ53，此時，此時第一排行星齒輪系作起功率分流功能，並以第二排行星系的行星架Ⅱ72作為輸出，當發動機能量大於需求功率時，將多餘能量輸送給第二電動機/發電機3發電給電池充電，而當發動機能量小於需求功率時，第二電動機/發電機3又作為電動機提供能量驅動車輛；此時，第一電動機/發電機2的主要作用是通過調節其自身轉速，使得內燃機1工作於其最佳燃油經濟效率區域，提高系統的效率。而該模式中，兩個電動機/發電機只有在車輛處於中低速工況時，才工作在高效率區域，故該模式適合於工作在中低速工況。除此之外，內燃機1不工作，第一電動機/發電機2也可作為電動機或者發電機，實現純電動驅動模式或者制動能量回收模式，該制動能量回收模式也是中低功率制動能量回收。
4、全時四驅複合型功率分流驅動模式時，離合器Ⅰ12、離合器Ⅱ13均接合，制動器14分離。
在此模式下，行星架Ⅰ62與行星架Ⅱ72相互連接在一起，形成一體，此時，輸出軸4與行星架行星架Ⅱ72通過傳動齒輪10、11連接，輸出軸5與第二電動機/發電機連接；內燃機1工作時，實現混合驅動模式，內燃機1動力經過內燃機1輸出軸，輸入到第一排行星系的齒圈Ⅰ63，此時，此時第一排行星齒輪系作起功率分流功能，並以第二排行星系的行星架Ⅱ72作為輸出給太陽輪Ⅱ71與齒圈Ⅱ73；此時第一電動機/發電機2主要作用是通過調節其自身轉速，使得內燃機1工作於其最佳燃油經濟效率區域；而當發動機能量大於需求功率時，第二電動機/發電機3將多餘的發動機能量轉換為電能給電池充電，而當發動機能量小於需求功率時，第二電動機/發電機3作為電動機提供能量驅動車輛；當內燃機1不工作時，通過協調兩個電動機/發電機也可實現純電動驅動模式或者制動能量回收模式，但不同於串聯式與輸入型功率分流驅動模式，該種模式下，電機的控制相對複雜。
5、停車模式Ⅱ：離合器Ⅰ12、離合器Ⅱ13和制動器14均處於接合狀態，車輛處於靜止狀態。
表1為本發明的工作模式匯總表：
表1 工作模式匯總表
本發明的混合動力驅動裝置具有雙輸出軸，可分別作為車輛的前後輸出軸，實現車輛的四輪驅動，增加車輛的通過性與可駕馭性。
通過離合器Ⅰ、離合器Ⅱ和制動器的接合與分離，可實現兩驅純電動驅動模式，兩驅輸入型功率分流驅動模型及全時四驅複合型功率分流驅動模型，通過離合器Ⅱ接合與分離可實現兩驅與四驅兩種驅動模式的切換。兩驅輸入型功率分流驅動模式與兩驅純電動模式可用於普通路況的驅動，全時四驅複合型功率分流驅動模式可用於複雜路況，如山地路段或者冰雪路面駕駛狀況，提高系統的通過性。
多種工作模式使得該系統能夠適應複雜，多變的工作環境，有效地提高和改善車輛的動力性、燃油經濟性和排放性能，適用於深度混合動力汽車和插電式混合動力汽車。