混合动力汽车用多轴级联机电耦合构造制造技术

本实用新型专利技术公开了一种混合动力汽车用多轴级联机电耦合构造，包括发动机、驱动桥、电机控制单元；所述驱动桥包括二级行星排、多轴级联双转子电机、三级行星排和四级差速锥齿轮行星排；本实用新型专利技术将发动机与多电机等动力源动力通过磁场磁力传递进行耦合输出，极大改善发动机工作条件，使其能够工作在高效率区间内，从而使得汽车运行在理想工况下；将双转子电机作为机构一部分而与机构多轴级联连接，充分挖掘其机构特性，而不同离合器的组合使用，可获得多种运行模式，适用于各种复杂工况；从而优于市场上现有的绝大多数混合动力汽车的机电耦合装置，并为未来汽车全传动系统集成化、电气化提供了设计思路。

Multi axis online electrical coupling structure for hybrid electric vehicle

The utility model discloses a multi-axis cascade electromechanical coupling structure for hybrid electric vehicles, including an engine, a driving axle and a motor control unit; the driving axle comprises a two-stage planetary row, a multi-axis cascade double-rotor motor, a three-stage planetary row and a four-stage differential bevel gear planetary row; the engine is connected with a multi-motor, etc. The coupling output of power source power through magnetic field magnetic force transmission greatly improves the working conditions of the engine so that it can work in the high efficiency range, so that the vehicle runs in the ideal working condition; the double rotor motor as a part of the mechanism and multi-axis cascade connection with the mechanism, fully tapping its mechanism characteristics, but different from each other. The combination of the clutch can obtain a variety of operating modes, suitable for various complex operating conditions, thus superior to most existing hybrid electric vehicle electromechanical coupling devices on the market, and provide a design idea for the future of vehicle full-drive system integration and electrification.

【技术实现步骤摘要】
混合动力汽车用多轴级联机电耦合构造
本技术涉及汽车动力传动
，具体涉及一种混合动力汽车用多轴级联机电耦合构造。
技术介绍
近几年，许多国家纷纷加快了取消内燃机汽车的议程。而囿于现有电动汽车在电池及电机技术尚需更大突破的难题，混合动力汽车作为内燃机汽车(ISE)向电动汽车的过渡产品而备受关注。由于混合动力汽车往往具有多动力源，因而高性能的动力耦合装置的研究设计尤为关键。目前电机与机械耦合的动力耦合方式主要有固定轴齿轮式耦合式及行星轮耦合式。前者结构简单，控制难度低，造价低，但是体积大，结合平顺性差；后者结构紧凑，结合平顺性好，但是控制难度大。我国目前仍停留在前者的设计开发中，而国外对于后者的研究已经趋于成熟。丰田THS，福特FHS，通用的AHS以及在这些基础上不断衍生的双模、多模形式，变化灵活，功能完备，结构复杂，控制先进。因而突破国外专利技术垄断，设计出一套全新高效率的机电耦合装置具有重要意义。EVT(电力无级变速器)通过双电机对发动机输出的转速、转矩分别解耦，从而使得内燃机在整个运行工况中均运行在最佳效率下。丰田PRUIS所搭载的油电混合动力系统THS由功率分流装置(单行星排机构)把并联式混合系统和串联式混合系统组合在一起，这一混合动力系统具有出色的燃油经济性，而ECVT就是其模式的一种，相当于传统的双CVT模式。为了简化双电机结构，专利号200820123600.7名称是“一种集成基于行星齿轮两档变速机构的电力无极变速器”以及专利号200810223615.5、名称是“一种集成有双速比输出机构的电力无极变速器”等提出了有两个档位变化的无级变速器，但是由于其发动机与电力无级变速器输入轴固定连接，因而在单独驱动发动机或单独驱动电机时，发动机和电机都要转动，会对发动机造成影响。而专利号200710074741.4，名称是“混合动力汽车动力总成”，虽然解决了发动机与ECVT的固结问题，但是变速比范围较小。专利号US20030162617A1，名称是“Hybridtransmissionanditsassemblingmethod”提供了一种将行星排与双电机结合的新方法，其中双电机具有双自由度，相当于双转子电机，并且提出了几种双电机的布置形式。但是其机构较为复杂，未能充分发挥双电机与行星齿轮结合后的优势。专利号201310642134.9，名称是“一种基于双转子电机与行星轮机构的双模式混合动力系统”提出了一种模式更多的机电耦合方案，其中的双转子电机仅对转速进行了解耦，而通过另外一个电机进行转矩解耦，虽然其与离合器的组合使用提供了更多工作模式，但是同时也造成机构过于复杂，使得双转子电机的特性未能完全发挥出来。专利号201010555166.1，名称是“具有三档变速功能的电力无极变速器及其动力驱动模式”提出了一种调速范围更宽、传动效率较高的电力无极变速器，但是其仍未做到全传动系统集成化、电气化，从而使得机械效率得不到进一步提高，同时，双转子电机仍未在与行星齿轮的结合中充分发挥其本身优势，使得机构无法得到进一步简化。类似此类将双转子电机作为电力无极变速器与发动机直接结合，或通过离合器结合，或加以行星齿轮机构结合的方式还有很多，但是大多数仍存在一定缺陷。电机学领域相关研究人员往往关注于双转子电机本身特性研究而忽略与机构的结合，而机构学研究人员大多数只是将双转子电机作为双电机的简化装置进行使用。如何将电力无极变速器与机电耦合装置以及传动系统的结合一直是研究的热点。而全传动系统的集成化、电气化势必成为未来汽车底盘传动系统以及多动力耦合控制发展的方向之一。充分发挥双转子电机的结构优势，同时简化机构有助于设计出高度集成化、可靠性强、轻量化、低成本的机电耦合装置。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的是克服现有技术中的缺陷，提供混合动力汽车用多轴级联机电耦合构造，能够解决目前混合动力汽车机电耦合装置存在的结构复杂、不易于集成化或集成化程度低、不能充分发挥双转子电机本身的机构特性、调速范围小，不能满足轻量化、高效、可靠、紧凑、适用多种车型以及批量生产等要求。本技术的混合动力汽车用多轴级联机电耦合构造，包括发动机、驱动桥、电机控制单元；所述驱动桥包括二级行星排、多轴级联双转子电机、三级行星排和四级差速锥齿轮行星排；所述多轴级联双转子电机的外转子的两端分别为外转子输入端和外转子输出端，多轴级联双转子电机的内转子的两端分别为内转子输入端和内转子输出端；所述发动机的输出端通过离合器CL1与二级行星排齿圈R1传动连接，二级行星排太阳轮S1与多轴级联双转子电机的内转子输入端传动连接，二级行星排行星架C1通过离合器CL2与多轴级联双转子电机外转子输入端传动连接，多轴级联双转子电机的内转子输出端通过离合器CL3与三级行星排太阳轮S2传动连接，多轴级联双转子电机外转子输出端与三级行星排齿圈R2传动连接，三级行星排行星架C2与四级差速锥齿轮行星排行星轮P3传动连接，四级差速锥齿轮行星排太阳轮分别通过半轴与车轮传动连接，所述多轴级联双转子电机与电机控制单元电连接。进一步，所述驱动桥还包括一级锥齿轮减速齿轮，所述发动机的输出端依次通过离合器CL1和一级锥齿轮减速齿轮与二级行星排齿圈R1减速传动连接。进一步，还包括蓄电池，所述蓄电池与电机控制单元电连接；所述电机控制单元为现有技术，在此不再赘述。进一步，所述多轴级联双转子电机为同心磁场调制式齿轮双转子电机；同心磁场调制式为现有技术，在此不再赘述。本技术的有益效果是：本技术公开的一种混合动力汽车用多轴级联机电耦合构造，通过将一般双转子电机多轴化，使得其不仅仅是两个电机的集成，而是充分作为一个并行系统巧妙并入整个机构中，同时具有电力学与机构学作用，使其成为整个机构不可或缺的一部分；由于该多轴级联双转子电机为新型电机，采用了磁场调制式齿轮作为内外转子，所以不会出现空转时烧毁电机的现象，故其作为机构件接入整个系统中是可行的；通过与离合器的配合使用，使双转子电机具有多种不同动力传输路径，同时消除一般双转子电机不能实现纯机械路径输出及动力路径过于单一的问题，最大化发挥其机构特性和电机特性；本技术结构简单，但同时具有多种模式，较之其它同类机构在不增加机构复杂度的同时增加了更多模式，在具有较宽传动比的同时适用于汽车在不同工况条件下使用；ECVT模式下使得汽车发动机的转速转矩与车轮处转速、转矩解耦，从而使发动机长期运行在高效率点，在保证动力性的同时提高发动机的经济型；发动机功率可以直接通过机械路径输出，从而满足了汽车高速需求，且与电机的并行使用，提高了爬坡性能和加速性能；多种制动能量回收模式有利于不同情况下能量回收，提高能量利用率；将整个传动系统集成在驱动桥上，取消传统变速器、主减速器等机构的使用但将其功能进行了集成，使得整体机构更为简单、紧凑，且同轴式布置，提高了传动系统功率密度，易于实现全传动系统的高度集成化和电气化。本技术适用于绝大多数车型，且其拓扑结构可以满足不同混合度混合动力汽车的需要，易于在本技术提出机构构型上作出其它改进，从而满足实际需要。附图说明下面结合附图和实施例对本技术作进一步描述：图1为本技术的结构示意图；图2为发动机及一级锥齿轮连接图；图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合动力汽车用多轴级联机电耦合构造，其特征在于：包括发动机、驱动桥、电机控制单元；所述驱动桥包括二级行星排、多轴级联双转子电机、三级行星排和四级差速锥齿轮行星排；所述多轴级联双转子电机的外转子的两端分别为外转子输入端和外转子输出端，多轴级联双转子电机的内转子的两端分别为内转子输入端和内转子输出端；所述发动机的输出端通过离合器CL1与二级行星排齿圈R1传动连接，二级行星排太阳轮S1与多轴级联双转子电机的内转子输入端传动连接，二级行星排行星架C1通过离合器CL2与多轴级联双转子电机外转子输入端传动连接，多轴级联双转子电机的内转子输出端通过离合器CL3与三级行星排太阳轮S2传动连接，多轴级联双转子电机外转子输出端与三级行星排齿圈R2传动连接，三级行星排行星架C2与四级差速锥齿轮行星排行星轮P3传动连接，四级差速锥齿轮行星排太阳轮分别通过半轴与车轮传动连接，所述多轴级联双转子电机与电机控制单元电连接。

【技术特征摘要】
1.一种混合动力汽车用多轴级联机电耦合构造，其特征在于：包括发动机、驱动桥、电机控制单元；所述驱动桥包括二级行星排、多轴级联双转子电机、三级行星排和四级差速锥齿轮行星排；所述多轴级联双转子电机的外转子的两端分别为外转子输入端和外转子输出端，多轴级联双转子电机的内转子的两端分别为内转子输入端和内转子输出端；所述发动机的输出端通过离合器CL1与二级行星排齿圈R1传动连接，二级行星排太阳轮S1与多轴级联双转子电机的内转子输入端传动连接，二级行星排行星架C1通过离合器CL2与多轴级联双转子电机外转子输入端传动连接，多轴级联双转子电机的内转子输出端通过离合器CL3与三级行星排太阳轮S2传动连接，多轴级联双转子电机外转子输出端与三级...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓涛，唐鹏，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：新型
国别省市：重庆,50