一种机械与电气无级变速的复合传动系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种机械与电气无级变速的复合传动系统及其控制方法，包括输入轴组件、机械传动组件、电动传动组件和输出轴组件，通过离合器和制动器之间的组合切换实现单流传动模式、复合传动模式和能量回收模式的切换；所述单流传动模式包括EVT传动模式和机械传动模式；所述复合传动模式为EVT与机械复合传动模式。有益效果：本发明专利技术可以适应不同的工况，提高发动机功率利用率，改善燃油经济性；有效地减少了换挡冲击，增大了速比调节范围；在动力调节方面，电动传动组件可以通过储能器有效地补充驱动力，并且EVT还可以回收制动时的能量；本发明专利技术有效拓宽了调速范围，能够满足大范围线性、非线性无级调速的要求。非线性无级调速的要求。非线性无级调速的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种机械与电气无级变速的复合传动系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及一种传动系统及其控制方法，特别提供了一种机械与电气无级变速的复合传动系统及其控制方法，属于变速传动装置


技术介绍

[0002]汽车变速器是汽车传动系统的核心部件，是车辆性能的重要评价指标之一。汽车变速器在汽车的行驶过程中，通过改变发动机与驱动轮之间的传动比，使得发动机始终工作在其最佳动力性能状态下，适应在起步、加速、行驶以及克服各种道路障碍等不同形式条件下对于驱动车轮牵引力和车速不同要求的需要。
[0003]传统的机液无级变速器中液压机构的油液混入空气中时容易引起振动和噪声，使系统的工作性能受到影响，且液压机构的油液容易受到污染，当油液污染后，会影响系统工作的可靠性。
[0004]电气无级变速器即EVT是一项近年发展起来的先进技术，它为车辆提供无级变速，使得驾驶更加平稳舒适，当电气无级变速器和内燃机有效控制配合时，可以大幅提高汽车的燃油效率。在动力调节方面，EVT可以通过储能器有效的补充驱动力而无需改变内燃机的动力要求，从而保持内燃机的工作状态不受路况的影响，以提高整车的效率。但是在EVT与输出轴直连时在较高转速时会遇到EVT过热的问题，因此单独EVT传动模式无法满足多工况的传动需求。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种机械与电气无级变速的复合传动系统及其控制方法，本专利技术通过切换离合器组件和制动器组件，实现EVT传动、机械传动、机械
‑<br/>EVT复合传动以及能量回收多种模式的切换；可以适应不同的工况，提高发动机功率利用率，改善燃油经济性。
[0006]技术方案：一种机械与电气无级变速的复合传动系统，
[0007]包括输入轴组件，所述输入轴组件包括输入轴、第一离合器C1和输入齿轮副；
[0008]机械传动组件，所述机械传动组件包括机械传动轴、前行星排组件、后行星排组件、第五离合器C5、第一制动器B1和第二制动器B2，所述前行星排组件包括前太阳轮、前行星架、前齿圈，所述后行星排组件包括后太阳轮、后行星架和后齿圈；所述机械传动轴通过第一离合器C1与输入轴连接，所述机械传动轴分别与前齿圈和后太阳轮固定连接，所述前行星架与后行星架连接，所述前太阳轮通过第五离合器C5与机械传动轴连接，所述第一制动器B1可以锁定前太阳轮，所述第二制动器B2可以同时锁定前行星架和后行星架；
[0009]电动传动组件，所述电动传动组件包括电动输入轴、内转子、外转子、定子、电源、电动输出轴、第二离合器C2和第三离合器C3；所述输入齿轮副通过第二离合器C2与电动输入轴连接，所述电动输入轴与内转子连接，所述电动输出轴与外转子连接，所述电源给定子供电产生磁场，通过定子产生的磁场控制内转子相对外转子传动速比，实现电动输入轴相对
电动输出轴传动速比的调节；
[0010]输出轴组件，所述输出轴组件包括输出轴、输出太阳轮、输出行星架、输出齿圈、输出齿轮副和第四离合器C4；所述输出太阳轮与后齿圈连接，所述输出齿圈通过输出齿轮副与第三离合器C3连接，所述输出行星架与输出轴连接，所述输出太阳轮通过第四离合器C4与输出轴连接。
[0011]本专利技术通过切换离合器组件和制动器组件，实现EVT传动、机械传动、机械
‑
EVT复合传动以及能量回收多种模式的切换；可以适应不同的工况，提高发动机功率利用率，改善燃油经济性；有效地减少了换挡冲击，增大了速比调节范围；在动力调节方面，电动传动组件可以通过储能器有效地补充驱动力，并且EVT还可以回收制动时的能量，送回储能器中；本专利技术所述的功率分流式机械
‑
EVT复合传动系统，设置的机械
‑
EVT并联传动模式，有效拓宽了调速范围，能够满足大范围线性、非线性无级调速的要求。
[0012]优选项，为了实现制动能量的回收同时补充驱动动力，所述电动传动组件包括滑环，所述滑环与内转子连接，所述内转子将机械能转化为电能，所产生的电能通过滑环输送到电源。
[0013]一种机械与电气无级变速的复合传动系统的控制方法，通过离合器和制动器之间的组合切换实现单流传动模式、复合传动模式和能量回收模式的切换；所述单流传动模式包括EVT传动模式和机械传动模式；所述复合传动模式为EVT与机械复合传动模式。
[0014]各个传动模式的接合元件如表1所示。具体如下：
[0015]表1模式切换元件接合状态
[0016][0017]注：
▲
代表执行元件处于接合状态，
△
代表执行元件处于分离状态。
[0018]优选项，所述EVT传动模式的控制方法如下：
[0019]第二离合器C2、第三离合器C3和第四离合器C4接合，同时第一离合器C1、第五离合器C5、第一制动器B1和第二制动器B2分离；动力由输入轴经过输入齿轮副、第二离合器C2、电动输入轴、内转子、外转子、电动输出轴、第三离合器C3、输出齿轮副、输出齿圈、输出行星架
至输出轴输出。
[0020]优选项，所述机械传动模式包括机械传动1档、机械传动2档和机械传动3档，具体控制方法如下：
[0021]机械传动1档(M1)：第一离合器C1、第四离合器C4和第一制动器B1接合，同时第二离合器C2、第三离合器C3、第五离合器C5和第二制动器B2分离；动力由输入轴经过第一离合器C1至机械传动轴，动力由机械传动轴分流，一路由前齿圈、前行星架至后行星架，另一路由后太阳轮至后行星架，两路动力汇合于后行星架，再由后齿圈、第四离合器C4至输出轴输出；
[0022]机械传动2档(M2)：第一离合器C1、第四离合器C4和第五离合器C5接合，同时第二离合器C2、第三离合器C3、第一制动器B1和第二制动器B2分离；动力由输入轴经过第一离合器C1至机械传动轴，动力由机械传动轴分流，第一路由第五离合器C5、前太阳轮至前行星架，第二路由前齿圈至前行星架，第一路和第二路动力汇合后至后行星架，第三路由后太阳轮至后行星架，动力汇合于后行星架，再由后齿圈、第四离合器C4至输出轴输出；
[0023]机械传动3档(M3)：第一离合器C1、第四离合器C4和第二制动器B2接合，同时第二离合器C2、第三离合器C3、第五离合器C5和第一制动器B1分离；动力由输入轴经过第一离合器C1、机械传动轴、后太阳轮、后行星架、后齿圈、第四离合器C4至输出轴输出。
[0024]优选项，所述EVT与机械复合传动模式包括EVT与机械复合传动1档(EVT
‑
M1)、EVT与机械复合传动2档(EVT
‑
M2)和EVT与机械复合传动3档(EVT
‑
M3)，具体控制方法如下：
[0025]EVT与机械复合传动1档(EVT
‑
M1)：第一离合器C1、第二离合器C2、第三离合器C3和第一制动器B1接合，同时第四离合器C4、第五离合器C5和第二制动器B2分离；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机械与电气无级变速的复合传动系统，其特征在于：包括输入轴组件(1)，所述输入轴组件(1)包括输入轴(11)、第一离合器C1(12)和输入齿轮副(13)；机械传动组件(2)，所述机械传动组件(2)包括机械传动轴(21)、前行星排组件(22)、后行星排组件(23)、第五离合器C5(24)、第一制动器B1(25)和第二制动器B2(26)，所述前行星排组件(22)包括前太阳轮(221)、前行星架(222)、前齿圈(223)，所述后行星排组件(23)包括后太阳轮(231)、后行星架(232)和后齿圈(233)；所述机械传动轴(21)通过第一离合器C1(12)与输入轴(11)连接，所述机械传动轴(21)分别与前齿圈(223)和后太阳轮(231)固定连接，所述前行星架(222)与后行星架(232)连接，所述前太阳轮(221)通过第五离合器C5(24)与机械传动轴(21)连接，所述第一制动器B1(25)可以锁定前太阳轮(221)，所述第二制动器B2(26)可以同时锁定前行星架(222)和后行星架(232)；电动传动组件(3)，所述电动传动组件(3)包括电动输入轴(31)、内转子(32)、外转子(33)、定子(34)、电源(35)、电动输出轴(36)、第二离合器C2(37)和第三离合器C3(38)；所述输入齿轮副(13)通过第二离合器C2(37)与电动输入轴(31)连接，所述电动输入轴(31)与内转子(32)连接，所述电动输出轴(36)与外转子(33)连接，所述电源(35)给定子(34)供电产生磁场，通过定子(34)产生的磁场控制内转子(32)相对外转子(33)传动速比，实现电动输入轴(31)相对电动输出轴(36)传动速比的调节；输出轴组件(4)，所述输出轴组件(4)包括输出轴(41)、输出太阳轮(42)、输出行星架(43)、输出齿圈(44)、输出齿轮副(45)和第四离合器C4(46)；所述输出太阳轮(42)与后齿圈(233)连接，所述输出齿圈(44)通过输出齿轮副(45)与第三离合器C3(38)连接，所述输出行星架(43)与输出轴(41)连接，所述输出太阳轮(42)通过第四离合器C4(46)与输出轴(41)连接。2.根据权利要求1所述的机械与电气无级变速的复合传动系统，其特征在于：所述电动传动组件(3)包括滑环(39)，所述滑环(39)与内转子(32)连接，所述内转子(32)将机械能转化为电能，所产生的电能通过滑环(39)输送到电源(35)。3.根据权利要求1或2所述的机械与电气无级变速的复合传动系统的控制方法，其特征在于：通过离合器和制动器之间的组合切换实现单流传动模式、复合传动模式和能量回收模式的切换；所述单流传动模式包括EVT传动模式和机械传动模式；所述复合传动模式为EVT与机械复合传动模式。4.根据权利要求3所述的机械与电气无级变速的复合传动系统的控制方法，其特征在于，所述EVT传动模式的控制方法如下：第二离合器C2(37)、第三离合器C3(38)和第四离合器C4(46)接合，同时第一离合器C1(12)、第五离合器C5(24)、第一制动器B1(25)和第二制动器B2(26)分离；动力由输入轴(11)经过输入齿轮副(13)、第二离合器C2(37)、电动输入轴(31)、内转子(32)、外转子(33)、电动输出轴(36)、第三离合器C3(38)、输出齿轮副(45)、输出齿圈(44)、输出行星架(43)至输出轴(41)输出。5.根据权利要求3所述的机械与电气无级变速的复合传动系统的控制方法，其特征在于，所述机械传动模式包括机械传动1档、机械传动2档和机械传动3档，具体控制方法如下：机械传动1档(M1)：第一离合器C1(12)、第四离合器C4(46)和第一制动器B1(25)接合，同
时第二离合器C2(37)、第三离合器C3(38)、第五离合器C5(24)和第二制动器B2(26)分离；动力由输入轴(11)经过第一离合器C1(12)至机械传动轴(21)，动力由机械传动轴(21)分流，一路由前齿圈(223)、前行星架(222)至后行星架(232)，另一路由后太阳轮(231)至后行星架(232)，两路动力汇合于后行星架(232)，再由后齿圈(233)、第四离合器C4(46)至输出轴(41)输出；机械传动2档(M2)：第一离合器C1(12)、第四离合器C4(46)和第五离合器C5(24)接合，同时第二离合器C2(37)、第三离合器C3(38)、第一制动器B1(25)和第二制动器B2(26)分离；动力由输入轴(11)经过第一离合器C1(12)至机械传动轴(21)，动力由机械传动轴(21)分流，第一路由第五离合器C5(24)、前太阳轮(221)至前行星架(222)，第二路由前齿圈(223)至前行星架(222)，第一路和第二路动力汇合后至后行星架(232)，第三路由后太阳轮(231)至后行星架(232)，动力汇合于后行星架(232)，再由后齿圈(233)、第四离合器C4(46)至输出轴(41)输出；机械传动3档(M3)：第一离合器C1(12)、第四离合器C4(46)和第二制动器B2(26)接合，同时第二离合器C2(37)、第三离合器C3(38)、第五离合器C5(24)和第一制动器B1(25)分离；动力由输入轴(11)经过第一离合器C1(12)、机械传动轴(21)、后太阳轮(231)、后行星架(232)、后齿圈(233)、第四离合器C4(46)至输出轴(41)输出。6.根据权利要求3所述的机械与电气无级变速的复合传动系统的控制方法，其特征在于，所述EVT与机械复合传动模式包括EVT与机械复合传动1档(EVT
‑
M1)、EVT与机械复合传动2档(EVT
‑
M2)和EVT与机械复合传动3档(EVT
‑
M3)，具体控制方法如下：EVT与机械复合传动1档(EVT
‑
M1)：第一离合器C1(12)、第二离合器C2(37)、第三离合器C3(38)和第一制动器B1(25)接合，同时第四离合器C4(46)、第五离合器C5(24)和第二制动器B2(26)分离；动力由输入轴(11)分流，一路经过输入齿轮副(13)、第二离合器C2(37)、电动输入轴(31)、内转子(32)、外转子(33)、电动输出轴(36)、第三离合器C3(38)、输出齿轮副(45)、输出齿圈(44)至输出行星架(43)；另一路动力经过第一离合器C1(12)至机械传动轴(21)，动力由机械传动轴(21)分流，一路由前齿圈(223)、前行星架(222)至后行星架(232)，另一路由后太阳轮(231)至后行星架(232)，两路动力汇合于后行星架(232)，再由后齿圈(233)、输出太阳轮(42)至输出行星架(43)，经过机械传动组件(2)和电动传动组件(3)的动力汇合于输出行星架(43)后由输出轴(...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱镇，后睿，陈龙，蔡英凤，田翔，孙晓东，韩江义，夏长高，张奕涵，盛杰，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：