大功率車輛的混合動力變速箱的製作方法

2024-03-10 01:04:15 1

本發明涉及動力傳動技術領域，特別是指一種大功率車輛的混合動力變速箱。

背景技術：

目前能源短缺已成為全球面臨的一個重要問題，而混合動力技術能有效改善車輛低速動力輸出和燃油消耗，已成為汽車工業的發展方向。大功率車輛(如大巴、商用車、重型礦用自卸車等功率超過200KW以上的)在工作時，經常在低速、啟停工況下工作；在該工況下，可以用電動機驅動，避免發動機在低轉速下工作；在減速工況下，電動機能實現制動能量回收。

在混合動力變速箱的設計文獻資料中，還未發現有適用於大功率車輛的混合動力變速箱，此混合動力變速箱能在很大程度上提高車輛的燃油經濟性。

技術實現要素：

本發明為提高大功率車輛的燃油經濟性，提升車輛動力性能，提供一種大功率車輛的混合動力變速箱。

該變速箱包括發動機、電動機M1、電動機M2、行星排P1、行星排P2、離合器C1、離合器C2、制動器B2和液壓控制系統，液壓控制系統對變速箱提供液壓控制；

其中，行星排P1包括P1排太陽輪、P1排行星輪、P1排行星架和P1排齒圈，P1排行星架與發動機相連，P1排太陽輪與電動機M1相連，或P1排太陽輪通過離合器C1與電動機M2和P1排齒圈相連；行星排P2包括P2排太陽輪、P2排行星輪、P2排行星架和P2排齒圈，P2排行星架作為輸出軸，P2排太陽輪經過P1排齒圈與電動機M2相連，P2排齒圈經過離合器C2與P2排太陽輪相連，或P2排齒圈與制動器B2連接；

發動機、電動機M1、電動機M2和P2排行星架同軸輸入、輸出；

電動機M1、電動機M2集成在行星排P1和行星排P2的同一側。

電動機M2單獨發電或電動機M1、電動機M2同時發電；離合器C1隻用於電動機M1故障和車輛需要瞬時大扭矩的工況。

該變速箱在使用過程中，分為純電模式一檔、純電模式二擋、混動模式低速、混動模式高速、電傳動模式一檔、電傳動模式二擋和跛行模式；

當為純電模式一擋時，電動機M2動力輸出，離合器C2斷開、制動器B2結合、離合器C1斷開，行星齒輪機構傳動比為3.82，輸出軸轉速在電動機M2轉速範圍內實現連續變化；

當為純電模式二擋時，電動機M2動力輸出，離合器C2結合、制動器B2斷開、離合器C1斷開，行星齒輪機構傳動比為1，輸出軸轉速在電動機M2轉速範圍內實現連續變化；

當為混動模式低速時，發動機和電動機M1工作，離合器C1斷開、離合器C2斷開、制動器B2結合；

當為混動模式高速時，發動機和電動機M1工作，離合器C1斷開、離合器C2結合、制動器B2斷開；

當為電傳動模式一擋時，發動機和電動機M1、電動機M2工作，離合器C2斷開、制動器B2結合、離合器C1斷開，傳動比為3.82；

當為電傳動模式二擋時，發動機和電動機M1、電動機M2工作，離合器C2結合、制動器B2斷開、離合器C1斷開，傳動比為1；

當為跛行模式時，在電動機M1故障時，離合器C1結合，此時為發動機直驅模式，實現車輛跛行回家。

發動機和電動機M2能共同工作，能提供更大的扭矩，並通過電動機M1調節發動機轉速，使發動機一直工作在最佳燃油經濟區。電動機M1主要用於發電以及發動機調速，用於混動和電傳動模式。

車輛倒擋行駛時，電動機M2反轉，離合器C1斷開、制動器B2結合、離合器C2斷開。

當車輛需要制動時，制動器B2閉合，電動機M2發電或電動機M2和電動機M1同時發電，實現能量回收。

本發明電動機M2工作時，經離合器或制動器連接，可實現3種工作模式：低速爬坡、高速巡航和倒擋；發動機和電動機共同工作時，可以提供更大的扭矩，更廣的調速範圍且能一直讓發動機工作在最佳燃油經濟區。

本發明的上述技術方案的有益效果如下：

一是集成化程度高，兩個電動機放在行星排P1、P2的同一側，使整體結構形式簡單、緊湊，可靠性高，且提供倒擋功能；二是可實現混聯形式的混合動力技術，在低速及啟動工況下，可以用電機驅動，提高了車輛的燃油經濟性；需要大扭矩工況下可以實現混合驅動，減速工況下實現能量回收；三是所述變速箱中離合器C1的存在，一可提高車輛的通過性、二可實現車輛跛行回家。

附圖說明

圖1為本發明的大功率車輛的混合動力變速箱結構示意圖；

圖2為本發明的混合動力變速箱電動機M2工作在1擋時的功率流圖；

圖3為本發明的混合動力變速箱混動模式高速時的功率流圖；

圖4為本發明的混合動力變速箱電傳動模式一擋時的功率流圖；

圖5為本發明的混合動力變速箱發動機直驅高速時的功率流圖。

其中：

1-發動機；2-電動機M1；3-離合器C1；4-電動機M2；5-P1排齒圈；6-離合器C2；7-制動器B2；8-P2排齒圈；9-P2排行星架；10-P2排太陽輪；11-P1排行星架；12-P1排太陽輪。

具體實施方式

為使本發明要解決的技術問題、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。

本發明為提高大功率車輛的燃油經濟性，提升車輛動力性能，提供一種大功率車輛的混合動力變速箱。

如圖1所示，該變速箱包括發動機1、電動機M12、電動機M24、行星排P1、行星排P2、離合器C13、離合器C26、制動器B27和液壓控制系統，液壓控制系統對變速箱提供液壓控制；

其中，行星排P1包括P1排太陽輪12、P1排行星輪、P1排行星架11和P1排齒圈5，P1排行星架11與發動機1相連，P1排太陽輪12與電動機M12相連，或P1排太陽輪12通過離合器C13與電動機M24和P1排齒圈5相連；行星排P2包括P2排太陽輪10、P2排行星輪、P2排行星架9和P2排齒圈8，P2排行星架9作為輸出軸，P2排太陽輪10經過P1排齒圈5與電動機M24相連，P2排齒圈8經過離合器C26與P2排太陽輪10相連，或P2排齒圈8與制動器B27連接；

發動機1、電動機M12、電動機M24和P2排行星架9同軸輸入、輸出；

電動機M12、電動機M24集成在行星排P1和行星排P2的同一側。

本發明變速箱中，動力由發動機1或電動機輸入，通過切換離合器和制動器能使動力以不同的速比輸出，滿足車輛不同的工況需求。

如表1所示為本發明混合動力變速箱純電工作時換擋過程的具體實施。

倒擋時，制動器B27閉合，電動機M24反轉，其輸出轉矩傳遞到P2排太陽輪12，P2排齒圈8固定，通過P2排行星架9輸出；

1擋時，制動器B27閉合，電動機M24正轉，其輸出轉矩傳遞到P2排太陽輪12，P2排齒圈8固定，通過P2排行星架9輸出；其功率流圖如圖2所示；

2擋時，離合器B27閉合，電動機M24正轉，其輸出轉矩傳遞到P2排太陽輪12，P2排齒圈8固定，通過P2排行星架9輸出；

表1電動機M2工作時的擋位切換

如表2所示為本發明混合動力變速箱混動模式工作時切換過程的具體實施。

低速行駛時，離合器C13斷開、離合器C26斷開、制動器B27閉合，發動機1正轉，電動機M12調速，轉矩經過P1排齒圈5輸出到P2排太陽輪10，P2排齒圈8固定，通過P2排行星架9輸出；

高速行駛擋時，離合器C13斷開、離合器C26結合、制動器B27斷開，發動機1正轉，電動機M12調速，其輸出轉矩經過P1齒圈5傳遞至P2排齒圈8和P2排太陽輪10，通過P2排行星架9輸出；其功率流圖如圖3所示。

表2混動模式工作時的切換過程

如表3所示為本發明混合動力變速箱電傳動模式工作時換擋過程的具體實施。

倒擋時，制動器B27閉合，電動機M24反轉，其輸出轉矩傳遞到P2排太陽輪10，P2排齒圈8固定，通過P2排行星架9輸出；

1擋時，制動器B27閉合，電動機M24正轉，其輸出轉矩傳遞到P2排太陽輪10，P2排齒圈8固定，通過P2排行星架9輸出；其功率流圖如圖4所示；

2擋時，離合器B27閉合，電動機M24正轉，其輸出轉矩傳遞到P2排太陽輪10，P2排齒圈8固定，通過P2排行星架9輸出；

表3電傳動模式工作時的擋位切換

如表4所示為本發明混合動力變速箱發動機直驅時工作過程的具體實施。

低速行駛時，離合器C13閉合、離合器C26斷開、制動器B27閉合，發動機1正轉，轉矩經過P1排齒圈5輸出到P2排太陽輪10，P2排齒圈8固定，通過P2排行星架9輸出；

高速行駛擋時，離合器C13閉合、離合器C26結合、制動器B27斷開，發動機1正轉，其輸出轉矩經過P1排齒圈5傳遞至P2排齒圈8和P2排太陽輪10，通過P2排行星架9輸出；其功率流圖如圖5所示。

表4發動機直驅時的擋位切換

以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明所述原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。