机电式混合动力系统技术方案

一种车辆传动系统技术领域的机电式混合动力系统，包括发动机和设置在壳体内的第一电动机、第二电动机、第一行星排、第二行星排、第一机械换挡机构、第二机械换挡机构、第三机械换挡机构，其中，第一机械换挡机构设有第一齿套，第二机械换挡机构设有第二齿套，第三机械换挡机构设有一个或两个齿套。本发明专利技术采用行星排进行多动力源动力耦合传动，并且采用机械换挡机构控制离合和制动，结构简单，系统效率高。

Electromechanical Hybrid Power System

An electromechanical hybrid power system in the technical field of vehicle transmission system includes an engine and a first motor, a second motor, a first planetary row, a second planetary row, a first mechanical shift mechanism, a second mechanical shift mechanism and a third mechanical shift mechanism, in which the first mechanical shift mechanism has a first gear sleeve and the second mechanical shift mechanism has a first gear sleeve. The second gear sleeve and the third mechanical gear shifting mechanism are provided with one or two gear sleeves. The invention adopts planetary row for multi-power source power coupling transmission, and adopts mechanical shift mechanism to control clutch and brake. The structure is simple and the system efficiency is high.

【技术实现步骤摘要】
机电式混合动力系统
本专利技术涉及的是一种车辆传动系统领域的技术，具体是一种机电式混合动力系统。
技术介绍
以内燃机为动力的汽车在发展过程中面临着不断减少污染物排放的挑战，汽车动力正向着可再生、清洁能源的方向发展。混合动力技术是一种将内燃机动力和电动机动力以一定方式耦合以驱动汽车的技术，它是汽车动力走向完全摆脱对化石燃料依赖、百分之百依靠清洁能源之前的一种中间过渡技术。与传统的内燃机动力技术相比，混合动力技术可以显著提高能量利用效率，降低排放。由于储能技术尚待完善，车载清洁能源还存在着价格昂贵或者能量密度小的不足，混合动力技术在一定程度上可以弥补目前清洁能源驱动技术的短板，使整车在排放方面满足政府不断变得严苛的法规要求，而在续驶里程方面则可以满足汽车用户的使用要求，避免出现里程焦虑。现有技术主要包括两大类。一类是采用行星齿轮系作为耦合装置的技术，通常采用1到3个行星齿轮系以不同的方式与输入的多个动力源连接起来，其中典型的代表性专利包括美国专利US3566717、USB35B264以及中国专利CN2008100B2B20.7、CN201110185854.8。另一大类是采用平行轴(Layshaft)式齿轮系作为耦合装置的技术，例如专利CN200B301C1069.1、CN200910199960.4等。为了进一步提高混合动力系统的效率，目前趋向于增加混合动力系统的挡位数量。在采用上述行星齿轮系的混合动力系统中，通常采用多片湿式离合器或多片湿式制动器等液压换挡系统对行星齿轮进行控制，而在上述平行轴式齿轮系的混合动力系统中，通常采用机电换挡系统进行换挡。上述第一类行星齿轮系耦合装置技术的缺点主要为：1)采用的多片湿式离合器工作时需要活塞腔内的液压油保持高压以向活塞提供足够的压力，因此需要高压油泵持续供油，从而提高了动力系统的损耗，并对控制器和整车线束有更高的要求；2)每一个执行元件均需要一个控制油路，因此离合器或制动器的数量增加的同时，会直接增加液压油路的复杂程度，从而提高了动力总成的成本；3)在纯电动工况运行时，由于发动机不参与驱动，通过行星齿轮系与其高度耦合的发动机控制电动机(即发电动机)无法参与驱动，限制了整个装置的动力性能；4)在纯电动工况下，仅以主驱动电动机驱动时，只能以固定传动比运行，无法保证电动机经常在高效区运行，系统效率不高；5)当车速较低时，在混合动力模式下，发动机参与驱动时发动机控制电动机只能以发电动机模式运行，发出的电供给主驱动电动机使用，这一工作方式使发动机提供的一部分动力经历了机械能到电能、再由电能到机械能的转换，效率不高；6)当车速较高时，在混合动力模式下，发动机参与驱动时发动机控制电动机只能以电动机模式运行，而主驱动电动机将以发电动机模式运行，发出的电供给发动机控制电动机使用，这一工作方式也使发动机提供的一部分动力经历了机械能到电能、再由电能到机械能的转换，效率不高；7)发动机驱动发电动机给电池充电时，发动机和发电动机的工作点受到整车运行工作点的牵制，选取工作点的自由度较小，使发电效率受到影响；8)在滑行工况下，仅主驱动电动机能够参与能量的回收，而发动机控制电动机处于空转状态，使制动能量回馈的效果受到负面影响；9)在制动能量回馈工况下，为了使效果最大化，发动机控制电动机需要以发电动机工况运行，而发动机则必须进入发动机制动工作模式，这在一定程度上浪费了本可以回收的动能，影响能量回收的效果；上述第二类平行轴式耦合装置技术的缺陷主要包括：1)在纯电驱动工况下电动机到车轮的动力传动通常只能是固定传动比，无法保证电动机经常在高效区运行，系统效率不高；2)若是采用两台电动机配合同步器换挡，则在纯电驱动工况下虽然可以实现双动力源之间的切换或是双电动机共同驱动，但是每台电动机到车轮的动力传动只能是固定传动比，无法保证电动机经常在高效区运行，系统效率不高；3)当系统在混合动力模式下工作时，发动机虽然可以参与驱动，但是由于发动机到车轮的传动比是固定的，无法根据工况对其工作点进行连续调节(即电动无级变速工作模式)，发动机驱动的性能、效率和排放指标都会很差，无法发挥出其效能；4)对于系统仅有一台电动机的方案，在发动机驱动发电动机给电池充电的工况下，发动机和发电动机的工作点受到整车运行工作点的牵制，选取工作点缺乏自由度，使发动机、发电动机的效率都受到影响；5)在制动能量回馈工况下，双电动机虽然都可以同时进入发电模式回收能量，但一部分能量会消耗于拖动发动机，因而降低了能量回馈比例。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提出了一种机电式混合动力系统，采用行星排进行多动力源动力耦合传动，并且采用机械换挡机构控制离合和制动，结构简单，系统效率高。本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术包括设置在壳体内的发动机、第一电动机、第二电动机、第一行星排、第二行星排、第一机械换挡机构、第二机械换挡机构和第三机械换挡机构，其中，第一机械换挡机构设有第一齿套，第二机械换挡机构设有第二齿套，第三机械换挡机构设有一个或两个齿套。第一行星排设有第一太阳轮、第一齿圈、数个第一行星齿轮和第一行星架，其中，第一太阳轮与第一电动机上一输出端固定连接。第二行星排设有第二太阳轮、第二齿圈、数个第二行星齿轮和第二行星架，其中，第二太阳轮与第二电动机上一输出端固定连接。第一齿套沿轴向前后移动，第一齿圈与发动机的输出端通过第一齿套周向固定连接时构成第一离合器，第一齿圈与壳体通过第一齿套周向固定连接时构成第一制动器；第二齿套沿轴向前后移动，第一太阳轮与第一行星架通过第二齿套周向固定连接时构成第二离合器，第一太阳轮与壳体通过第二齿套周向固定连接时构成第二制动器；从而第一换挡机构具有三个工作位置：一个第一离合器闭合位置、一个空挡位置和一个第一制动器闭合位置，第二换挡机构同样具有三个工作位置：一个第二离合器闭合位置、一个空挡位置和一个第二制动器闭合位置。根据车辆行驶工况的需要，第三机械换挡机构可设置一个或两个齿套，具体地：1)第三机械换挡机构设置一个齿套；第三齿套沿轴向前后移动，第二齿圈与第二行星架通过第三齿套周向固定连接时构成第三离合器，第二齿圈与壳体通过第三齿套周向固定连接时构成第三制动器，第二行星架与壳体通过第三齿套周向固定连接时构成第四制动器，从而第三机械换挡机构具有五个工作位置：一个第三离合器闭合位置、两个空挡位置、一个第三制动器闭合位置和一个第四制动器闭合位置；2)第三机械换挡机构设置一个齿套；第三齿套沿轴向前后移动，第二齿圈与所述第一电动机上另一输出端通过第三齿套周向固定连接时构成第三离合器，第二齿圈与壳体通过第三齿套周向固定连接时构成第三制动器，从而第三机械换挡机构具有三个工作位置：一个第三离合器闭合位置、一个空挡位置和一个第三制动器闭合位置；3)第三机械换挡机构设置两个齿套，一个第三齿套、一个第四齿套；第三齿套沿轴向前后移动，第二齿圈与所述第一电动机上另一输出端通过第三齿套周向固定连接时构成第三离合器；第四齿套沿轴向前后移动，第二齿圈与壳体通过第四齿套周向固定连接时构成第三制动器，第二齿圈与第二行星架通过第四齿套周向固定连接时构成第四离合器，从而第三机械换挡机构具有四个工作位置：第一位置中第三齿套处于空挡位置、第四齿套处于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机电式混合动力系统，其特征在于，包括发动机和设置在壳体内的第一电动机、第二电动机、第一行星排、第二行星排、第一机械换挡机构、第二机械换挡机构、第三机械换挡机构，其中，第一机械换挡机构设有第一齿套，第二机械换挡机构设有第二齿套，第三机械换挡机构设有第三齿套；所述第一行星排设有第一太阳轮、第一齿圈、数个第一行星齿轮和第一行星架，其中，第一太阳轮与第一电动机上一输出端固定连接；第一齿套沿轴向前后移动，第一齿圈与发动机的输出端通过第一齿套周向固定连接时构成第一离合器，第一齿圈与壳体通过第一齿套周向固定连接时构成第一制动器；第二齿套沿轴向前后移动，第一太阳轮与第一行星架通过第二齿套周向固定连接时构成第二离合器，第一太阳轮与壳体通过第二齿套周向固定连接时构成第二制动器；第二行星排设有第二太阳轮、第二齿圈、数个第二行星齿轮和第二行星架，其中，第二太阳轮与第二电动机上一输出端固定连接；第三齿套沿轴向前后移动，第二齿圈与第二行星架通过第三齿套周向固定连接时构成第三离合器，第二齿圈与壳体通过第三齿套周向固定连接时构成第三制动器，第二行星架与壳体通过第三齿套周向固定连接时构成第四制动器；所述第一行星架的输出端与第二行星架轴向固定连接，第二行星架轴向固定连接有输出轴。...

【技术特征摘要】
1.一种机电式混合动力系统，其特征在于，包括发动机和设置在壳体内的第一电动机、第二电动机、第一行星排、第二行星排、第一机械换挡机构、第二机械换挡机构、第三机械换挡机构，其中，第一机械换挡机构设有第一齿套，第二机械换挡机构设有第二齿套，第三机械换挡机构设有第三齿套；所述第一行星排设有第一太阳轮、第一齿圈、数个第一行星齿轮和第一行星架，其中，第一太阳轮与第一电动机上一输出端固定连接；第一齿套沿轴向前后移动，第一齿圈与发动机的输出端通过第一齿套周向固定连接时构成第一离合器，第一齿圈与壳体通过第一齿套周向固定连接时构成第一制动器；第二齿套沿轴向前后移动，第一太阳轮与第一行星架通过第二齿套周向固定连接时构成第二离合器，第一太阳轮与壳体通过第二齿套周向固定连接时构成第二制动器；第二行星排设有第二太阳轮、第二齿圈、数个第二行星齿轮和第二行星架，其中，第二太阳轮与第二电动机上一输出端固定连接；第三齿套沿轴向前后移动，第二齿圈与第二行星架通过第三齿套周向固定连接时构成第三离合器，第二齿圈与壳体通过第三齿套周向固定连接时构成第三制动器，第二行星架与壳体通过第三齿套周向固定连接时构成第四制动器；所述第一行星架的输出端与第二行星架轴向固定连接，第二行星架轴向固定连接有输出轴。2.根据权利要求1所述机电式混合动力系统，其特征是，所述第一、第二、第三和第四制动器均为机械式制动器，所述机械式制动器为犬牙式制动器、同步器和可控单向制动器中任意一种。3.一种机电式混合动力系统，其特征在于，包括发动机和设置在壳体内的第一电动机、第二电动机、第一行星排、第二行星排、第一机械换挡机构、第二机械换挡机构、第三机械换挡机构，其中，第一机械换挡机构设有第一齿套，第二机械换挡机构设有第二齿套，第三机械换挡机构设有第三齿套；所述第一行星排设有第一太阳轮、第一齿圈、数个第一行星齿轮和第一行星架，其中，第一太阳轮与第一电动机上一输出端固定连接；第一齿套沿轴向前后移动，第一齿圈与发动机的输出端通过第一齿套周向固定连接时构成第一离合器，第一齿圈与壳体通过第一齿套周向固定连接时构成第一制动器；第二齿套沿轴向前后移动，第一太阳轮与第一行星架通过第二齿套周向固定连接时构成第二离合器，第一太阳轮与壳体通过第二齿套周向固定连接时构成第二制动器；第二行星排设有第二太阳轮、第二齿圈、数个第二行星齿轮和第二行星架，其中，第二太阳轮与第二电动机上一输出端固定连...

【专利技术属性】
技术研发人员：何祥延，袁一卿，张寅，
申请(专利权)人：昆山德拉特兰传动科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32