一种多离合器无动力中断换挡混合动力装置及其工作方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多离合器无动力中断换挡混合动力装置及其工作方法，由发动机、输入轴、常啮合齿轮(I、II、III、IV)、发电机、电池组、电动机、离合器(I、II、III、IV、V)、中间轴(I、II、III)、输出轴(I、II)、一至六挡主动和从动齿轮、同步器(I、II、III)和固定齿轮(I、II、III)组成，输入轴和输出轴I同轴布置，与输出轴II平行布置，中间轴(I、II、III)布置在输出轴I的周围，发动机与输入轴固连，发电机的转子空套在输出轴I上，且与离合器V相连，电动机与固定齿轮I连接。本装置换挡时间短、快捷，能实现无动力中断越级换挡，具有多种工作模式，结构紧凑，能量利用率高，车辆综合性能好。

A Multi-clutch Non-power Interrupt Gear Shifting Hybrid Power Plant and Its Working Method

The invention discloses a multi-clutch non-power interrupt gear shifting hybrid power device and its working method, comprising engine, input shaft, constant meshing gear (I, II, III, IV), generator, battery pack, motor, clutch (I, II, III, IV, V), intermediate shaft (I, II, III), output shaft (I, II), one-to-six-gear active and six-gear. The follower gear, synchronizer (I, II, III) and fixed gear (I, II, III) are composed of input shaft and output shaft I coaxially arranged in parallel with output shaft II. The intermediate shaft (I, II, III) is arranged around the output shaft I. The engine is fixed with the input shaft. The rotor of the generator is sleeved on the output shaft I and connected with the clutch V. The motor is connected with the fixed gear I. The device has the advantages of short shifting time, fast speed, non-power interruption, multi-mode operation, compact structure, high energy utilization and good comprehensive performance of the vehicle.

【技术实现步骤摘要】
一种多离合器无动力中断换挡混合动力装置及其工作方法
本专利技术涉及混合动力汽车传动领域，特别是涉及一种多离合器无动力中断换挡混合动力装置及其工作方法。
技术介绍
对于节能与新能源汽车产业的发展，《中国制造2025》指出，插电式混合动力汽车是我国未来重点发展的方向之一，混合动力装置直接影响着混合动力汽车工作模式的切换控制和能量管理策略，对整车的动力性、燃油经济性、乘坐舒适性和行驶平顺性等方面都有很大影响。在汽车现用有级自动变速器中，双离合器变速器(DCT)既继承了手动变速器(MT)与机械式自动变速器(AMT)传动效率高、结构紧凑、质量轻等优点，又融合了AT换挡无动力中断的特性。从结构和性能上，DCT较适合混合动力汽车的使用，已成为混合动力汽车变速技术的发展方向。由于DCT的两个离合器分别参与奇数挡和偶数挡的动力传递，挡位切换时只能在奇数挡和偶数挡之间变换，不能实现奇数挡与奇数挡或偶数挡与偶数挡之间的切换，无法实现越级换挡。在现有技术中，CN105202128A公开了一种车用三离合器变速器，可实现越级换挡，但三个中间轴上的奇数挡齿轮和偶数挡齿轮分别共用一个输出轴上的齿轮形成啮合传动，这样会对同时考虑各挡位的最佳传动比和三个中间轴与输出轴的平行布置带来困难，并且没有电动机、发动机和电池组，无法实现混合动力汽车的多种工作模式。CN106347096A公开了一种车用三离合器混合动力传动系统，但是在该系统中，由于低速挡齿轮布置在同一输入轴上，当工作在发动机单独驱动模式时，只能通过一个离合器实现换挡，导致换挡时间较长，挡位时有短时动力中断，会产生冲击现象，给驾驶性能带来不良的影响。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的不足，提出一种多离合器无动力中断换挡混合动力装置及其工作模式，使换挡更快捷、可靠，能够实现无动力中断的越级换挡，提高燃油经济性。本专利技术所采用的技术方案是：一种多离合器无动力中断换挡混合动力装置，包括：发动机、输入轴、常啮合齿轮、发电机、电池组、电动机、离合器、中间轴、输出轴I、输出轴II、主动齿轮、从动齿轮、同步器及固定齿轮；发动机与输入轴固连，输入轴与输出轴I同轴布置、与输出轴II平行布置，输出轴I固定安装有从动齿轮和固定齿轮III，中间轴布置在输入轴和输出轴I的周围，并以输出轴I轴线为中心沿圆周均匀布置，中间轴上安装有一对主动齿轮、离合器和同步器，中间轴通过离合器连接有常啮合齿轮，同步器位于一对主动齿轮之间，中间轴连接的常啮合齿轮与安装在输入轴上的常啮合齿轮保持啮合；输出轴I上空套有发电机，发电机分别与电池组和离合器V连接，电池组与电动机连接，电动机连接有与固定齿轮III相啮合的固定齿轮。上述方案中，所述中间轴为三个、主动齿轮为六个、同步器三个、与中间轴相连的离合器为三个、与离合器相连的常啮合齿轮为三个，具体为：中间轴I上安装有一挡主动齿轮和四挡主动齿轮、离合器I和同步器I，中间轴I通过离合器I与常啮合齿轮I相连，同步器I安装在一挡主动齿轮和四挡主动齿轮之间；中间轴II上安装有二挡主动齿轮和五挡主动齿轮、离合器II和同步器II，中间轴II通过离合器II与常啮合齿轮II相连，同步器II安装在二挡主动齿轮和五挡主动齿轮之间；中间轴III上安装有三挡主动齿轮和六挡主动齿轮、离合器III和同步器III，中间轴III通过离合器III与常啮合齿轮III相连，同步器III安装在三挡主动齿轮和六挡主动齿轮之间。上述方案中，所述从动齿轮包括依次固定安装在输出轴I上的一挡从动齿轮、四挡从动齿轮、二挡从动齿轮、五挡从动齿轮、三挡从动齿轮和六挡从动齿轮。上述方案中，所述发动机通过输入轴、常啮合齿轮IV、离合器IV与输出轴I连接，形成直接挡，与一至六挡一起构成七个前进挡位。一种多离合器无动力中断换挡混合动力装置的工作方法，混合动力装置能工作在发动机单独驱动、纯电动、混合驱动、行车充电和制动能量回收多种模式，发动机单独驱动和混合驱动模式下能实现无动力中断逐级和越级换挡。进一步，所述发动机单独驱动模式下的无动力中断逐级和越级换挡的具体过程为：通过控制离合器I、离合器II、离合器III、离合器IV和同步器I、同步器II、同步器III中不同的离合器和同步器产生动作，可实现从一挡至六挡、直接挡之间的无动力中断逐级和越级换挡。进一步，所述纯电动驱动模式的具体过程为：发动机不工作，电池组为电动机提供电能，车辆仅由电动机驱动，动力经由固定齿轮I、固定齿轮II、输出轴II进行输出。进一步，所述混合驱动模式下的具体过程为：通过控制离合器I、离合器II、离合器III、离合器IV和同步器I、同步器II、同步器III中相应的离合器和同步器产生动作，实现从一挡至六挡、直接挡之间的无动力中断逐级和越级换挡；该模式下，电动机参与车辆驱动，经过发动机和电动机的调速、调矩完成驱动功率的分配。进一步，所述行车充电模式的具体过程为：当电池组的SOC值不能再继续维持电动机的运转后，且发动机输出功率大于车辆需求功率时，可利用发动机输出的部分功率对电池组进行充电。进一步，所述制动能量回收模式的具体过程为：当车辆由某一速度采取制动措施后，发动机不再向外输出动力，电动机转换为发电机工作状态，动力经由输出轴II、固定齿轮、固定齿轮I，带动电动机运转，使其工作于发电机状态，对电池组进行充电，实现制动能量回收。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：通过预先结合同步器和相应空套主动齿轮，然后同时控制离合器I、离合器II、离合器III、离合器IV中的某两个离合器进行挡位切换，即分离控制动力断开的离合器的同时结合另一个控制要换入挡位的离合器，挡位切换时间短、便捷，可实现不同挡位之间无动力中断的逐级换挡和越级换挡；发电机的转子轴为空心的，空套在输出轴I上，当离合器V结合时，可使发电机发电，对电池组进行充电，结构布置紧凑；发动机通过输入轴、常啮合齿轮IV、离合器IV与输出轴I连接，形成直接挡，可实现最高效率的动力传递，与一至六挡总共可构成七个前进挡位；电池组具有外接充电接口，可以使用外部电源对其进行充电；可采用电动机的反向运转实现车辆的倒挡工作模式，省去了添加惰轮轴，使整个装置结构得以简化；可实现发动机单独驱动、纯电动、混合驱动、制动能量回收和行车充电多种工作模式，满足车辆实际行驶时各种复杂工况的功率需求；动力传递不存在能量之间的多次转换，能量利用率高、综合性能较好，在保证车辆动力性的前提下，有效提高了燃油经济性和排放性。附图说明图1为多离合器无动力中断换挡混合动力装置的结构示意图。图2为多离合器无动力中断换挡混合动力装置单发动机一挡驱动模式动力传递路线图。图3为多离合器无动力中断换挡混合动力装置单发动机四挡驱动模式动力传递路线图。图4为多离合器无动力中断换挡混合动力装置单发动机二挡驱动模式动力传递路线图。图5为多离合器无动力中断换挡混合动力装置单发动机五挡驱动模式动力传递路线图。图6为多离合器无动力中断换挡混合动力装置单发动机三挡驱动模式动力传递路线图。图7为多离合器无动力中断换挡混合动力装置单发动机六挡驱动模式动力传递路线图。图8为多离合器无动力中断换挡混合动力装置单发动机直接挡驱动模式动力传递路线图。图9为多离合器无动力中断换挡混合动力装置纯电动驱动模式动力传递路线图。图10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多离合器无动力中断换挡混合动力装置，其特征在于，包括：发动机(1)、输入轴(2)、常啮合齿轮、发电机(26)、电池组(18)、电动机(19)、离合器、中间轴、输出轴I(16)、输出轴II(22)、主动齿轮、从动齿轮、同步器及固定齿轮；发动机(1)与输入轴(2)固连，输入轴(2)与输出轴I(16)同轴布置、与输出轴II(22)平行布置，输出轴I(16)固定安装有从动齿轮和固定齿轮III(23)，中间轴布置在输入轴(2)和输出轴I(16)的周围，并以输出轴I(16)轴线为中心沿圆周均匀布置，中间轴上安装有一对主动齿轮、离合器和同步器，中间轴通过离合器连接有常啮合齿轮，同步器位于一对主动齿轮之间，中间轴连接的常啮合齿轮与安装在输入轴(2)上的常啮合齿轮保持啮合；输出轴I(16)上空套有发电机(26)，发电机(26)分别与电池组(18)和离合器V(17)连接，电池组(18)与电动机(19)连接，电动机(19)连接有与固定齿轮III(23)相啮合的固定齿轮。

【技术特征摘要】
1.一种多离合器无动力中断换挡混合动力装置，其特征在于，包括：发动机(1)、输入轴(2)、常啮合齿轮、发电机(26)、电池组(18)、电动机(19)、离合器、中间轴、输出轴I(16)、输出轴II(22)、主动齿轮、从动齿轮、同步器及固定齿轮；发动机(1)与输入轴(2)固连，输入轴(2)与输出轴I(16)同轴布置、与输出轴II(22)平行布置，输出轴I(16)固定安装有从动齿轮和固定齿轮III(23)，中间轴布置在输入轴(2)和输出轴I(16)的周围，并以输出轴I(16)轴线为中心沿圆周均匀布置，中间轴上安装有一对主动齿轮、离合器和同步器，中间轴通过离合器连接有常啮合齿轮，同步器位于一对主动齿轮之间，中间轴连接的常啮合齿轮与安装在输入轴(2)上的常啮合齿轮保持啮合；输出轴I(16)上空套有发电机(26)，发电机(26)分别与电池组(18)和离合器V(17)连接，电池组(18)与电动机(19)连接，电动机(19)连接有与固定齿轮III(23)相啮合的固定齿轮。2.如权利要求1所述的一种多离合器无动力中断换挡混合动力装置，其特征在于，所述中间轴为三个、主动齿轮为六个、同步器三个、与中间轴相连的离合器为三个、与离合器相连的常啮合齿轮为三个，具体为：中间轴I(15)上安装有一挡主动齿轮(12)和四挡主动齿轮(14)、离合器I(11)和同步器I(13)，中间轴I(15)通过离合器I(11)与常啮合齿轮I(4)相连，同步器I(13)安装在一挡主动齿轮(12)和四挡主动齿轮(14)之间；中间轴II(28)上安装有二挡主动齿轮(33)和五挡主动齿轮(31)、离合器II(37)和同步器II(32)，中间轴II(28)通过离合器II(37)与常啮合齿轮II(38)相连，同步器II(32)安装在二挡主动齿轮(33)和五挡主动齿轮(31)之间；中间轴III(7)上安装有三挡主动齿轮(8)和六挡主动齿轮(10)、离合器III(6)和同步器III(9)，中间轴III(7)通过离合器III(6)与常啮合齿轮III(5)相连，同步器III(9)安装在三挡主动齿轮(8)和六挡主动齿轮(10)之间。3.如权利要求1所述的一种多离合器无动力中断换挡混合动力装置，其特征在于，所述从动齿轮包括依次固定安装在输出轴I(16)上的一挡从动齿轮(36)、四挡从动齿轮(35)、二挡从动齿轮(34)、五挡从动齿轮(30)、三挡从动齿轮(29)和六挡从动齿轮(27)。4.如权利要求1所述的一种多离合器无动力中断换挡混合动力装置，其特征在于，所述发动机...

【专利技术属性】
技术研发人员：何仁，李军民，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32