一种双电机单挡单行星排多工作模式混合动力系统

技术领域

本发明涉及新能源汽车技术领域，具体是一种双电机单挡单行星排多工作模式混合动力系统。

背景技术

纯电变速器总成包括电机和传动系统(变速器)，电机有单电机方案和双电机方案，传动系统有普通齿轮变速器或减速器，也有带行星排的变速器，行星排有单排、双排、三排等方案。

现有方案，常见为双电机系统两个电机可以实现换挡动力补偿，如图1所示，其工作原理：发动机与第一电机E1连接第一行星排，输出混合动力；第二电机E1通过两挡齿轮机构连接第二行星排，与发动机、第一电机的动力通过共用的齿圈进行合流，增加动力输出。驾驶舒适性好，同时减小单个电机功率扭矩，综合成本降低。

但是上述专利尚存在如下缺陷：

1、采用多个行星排，造成系统构型复杂，分流效率低，主轴的长度占用空间大，成本高，故障率较高。

2、采用多个换挡机构进行挡位调节，系统零件多而复杂，占用空间。

公开于以上背景技术部分的信息仅仅皆在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双电机单挡单行星排多工作模式混合动力系统，仅采用离合器控制多个工作模式切换，通过电机调速，内外齿圈共用，大幅精简了换挡结构，使发动机和电机具备更好的工作状态。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种双电机单挡单行星排多工作模式混合动力系统，包括依次连接的发动机、发动机输入轴、行星排、输出轴、车轮系统；所述行星排包括空心轴、太阳轮、行星轮、行星架、内齿圈，所述空心轴套装在发动机输入轴上，所述行星架和所述发动机输入轴末端连接，所述太阳轮空套在空心轴上，所述行星轮设置在行星架上，太阳轮与行星轮啮合，行星轮与内齿圈啮合；内齿圈的后端面与输出轴连接；还包括第一电机、第一电机输入轴、固定在第一电机输入轴上的第一电机输入齿轮，所述第一电机为可调速电机，在空心轴上固定有第一电机输出齿轮，在第一电机输入轴、空心轴之间设置有第一电机中间齿轮,第一电机输入齿轮、第一电机输出齿轮分别与第一电机中间齿轮啮合；还包括第二电机、第二电机输入轴、固定在第二电机输入轴上的第二电机输入齿轮，在齿圈的外边缘上还设置有第二电机输出齿轮,第二电机输入齿轮与第二电机输出齿轮啮合；还包括电磁离合器，所述电磁离合器通电吸合可以把空心轴固定。

具体的，还包括壳体，所述行星排、电磁离合器均设置在壳体内部，所述电磁离合器的线圈固定在壳体上。

具体的，所述第一电机、第二电机均设置在壳体同侧的外部。

具体的，在发动机与电磁离合器之间的发动机输入轴上还设置有扭转减振器。

具体的，所述第二电机输出齿轮和所述内齿圈为一体成型件。

本发明的有益效果：

1、相比现有的技术方案，本发明取消第二电机行星排，将第二电机输出齿轮和行星排齿圈做成一体，共用齿轮轮辐，大幅精简结构。

2.在发动机启动时，通过控制离合器脱开和接合，使系统在功率分流混合驱动模式和超速混合驱动模式之间切换。利用第一电机进行调速，取消了所有的换挡机构，具有更精简和紧凑的结构，可以减小尺寸重量和成本，提高功率密度，使发动机和电机具备更好的工作状态。

附图说明

图1为现有技术中双电机双行星排混合动力系统示意图。

图2为本发明一种双电机单挡单行星排多工作模式混合动力系统的示意图。

图中，100-发动机；200-扭转减振器；300-壳体；301-发动机输入轴；302-电磁离合器；303-第一电机输出齿轮；304-空心轴；305-太阳轮；306-行星轮；307-行星架；308-第二电机输出齿轮；309-内齿圈；310-输出轴；311-第一电机输入轴；312-第一电机输入齿轮；313-第一电机中间齿轮；314-第二电机输入轴；315-第二电机输入齿轮；401-第一电机；402-第二电机；500-主减速器；601-右半轴；602-左半轴；701-右车轮；702-左车轮。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容-所实现目的及效果，以下结合实施例并配合附图予以说明。在实施例的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位-以特定的方位构造和操作因此不能理解为对本发明的限制。

根据本方案具体实施方式的一种双电机单挡单行星排多工作模式混合动力系统，参考图2所示，主要包括：发动机100、第一电机401、第二电机402、发动机输入轴301、第一电机输入轴311、第二电机输入轴314、输出轴310、行星排、壳体300、车轮系统。

发动机100设置于壳体300外的前端，第一电机401、第二电机402设置于壳体300外的后端，行星排设置在壳体300内部，其中，发动机100输出端的发动机输入轴301从前端穿入壳体300内，与行星排传动连接，第一电机401、第二电机402的第一电机输入轴311、第二电机输入轴314分别从后端穿入壳体300内与行星排传动连接；输出轴310一端从行星排后端穿入壳体300内与行星排传动连接，另一端与车轮系统传动连接。

具体地，行星排包括空心轴304、太阳轮305、行星轮306、行星架307、内齿圈309，空心轴304套装在发动机输入轴301上，行星架307和发动机输入轴301末端连接，太阳轮305空套在空心轴304上，行星轮306设置在行星架307上，太阳轮305与行星轮306啮合，行星轮306与内齿圈309啮合；内齿圈309的后端面与输出轴310连接。

具体地，第一电机401为可调速电机，第一电机输入轴311上固定有第一电机输入齿轮312，在空心轴304上固定有第一电机输出齿轮303，在第一电机输入轴311、空心轴304之间设置有第一电机中间齿轮313,第一电机输入齿轮312、第一电机输出齿轮303分别与第一电机中间齿轮313啮合。

具体地，第二电机输入轴314上固定有第二电机输入齿轮315，在齿圈309的外边缘上还设置有第二电机输出齿轮308,第二电机输入齿轮315与第二电机输出齿轮308啮合。

本实施例中，还包括电磁离合器302，其线圈固定在壳体300上，电磁离合器302通电吸合可以把空心轴304固定住，电磁离合器302执行端为电控方式，具体操作视车量控制系统而定。

本实施例中，在发动机100与电磁离合器302之间的发动机输入轴301上还设置有扭转减振器200。主要作用是降低传动系的首端扭转刚度，从而降低传动系扭转系统的某阶固有频率，改变系统的固有振型，使之能避开由发动机转矩主谐量激励引起的激励，并用以有效耗散振动能量。

本实施例中，第二电机输出齿轮和所述内齿圈为一体成型件，精简了系统零件数量。

本实施例的动力传输路径如下：

发动机100的动力经扭转减振器200、发动机输入轴301传输到行星架307、行星轮306，然后在行星排处进行功率分流，其中一部分动力经齿圈309传输到输出轴310用于动力输出，另一部分动力经太阳轮305、空心轴304、第一电机输出齿轮303、第一电机中间齿轮313、第一电机输入齿轮312、第一电机输入轴311传输到第一电机401用于发电。在不同工作模式下，发动机100的动力可全部传输到输出轴310进行动力输出，也可全部传输到第一电机401进行发电。

第二电机402的动力经第二电机输入轴314、第二电机输入齿轮315、第二电机输出齿轮308、齿圈309传输到输出轴310进行动力输出，并可通过以上路径的逆向传输回收制动能量。

本实施例系统通过上述设置，实现的工作模式如下：

1.纯电驱动模式：发动机100处于关闭状态，通过消耗电能，使第二电机402单独输出动力驱动车辆，该工作模式无需消耗燃油。

2.功率分流混合驱动模式：发动机100处于启动状态，电磁离合器302与空心轴304脱开，发动机100向输出轴310输出动力驱动车辆，同时将一部分动力用于第一电机401发电，该工作模式下需要消耗燃油，但可以通过发电为动力电池补充电能，也可以将发电取得的电能输送到第二电机402，使第二电机402与发动机100一同输出动力，增加动力输出。在该工作模式下，第一电机401具有调速功能，可通过调节第一电机401的转速实现发动机无级变速，使发动机100具有更好的工作状态，提高发动机100运行的经济性和动力性。

3.超速混合驱动模式：发动机100处于启动状态，电磁离合器302接合，此时第一电机401被锁止，发动机100经行星排向输出轴310输出动力驱动车辆，该工作模式需要消耗燃油，也可以通过消耗电能，使第二电机402与发动机100一同输出动力，增加动力输出。该工作模式下行星排速比为增速，提高发动机100在高速运行时的经济性和动力性。

4.动能回收模式：在以上任意驱动模式下，车辆具有制动需求时，可反拖第二电机402进行发电，对输出端产生制动效果，并为动力电池补充电能。

5.驻车发电模式：车辆处于驻车状态，输出轴310被锁止，发动机100启动，电磁离合器302脱开，此时发动机100带动第一电机401进行发电，该工作模式可以消耗燃油为动力电池补充电能。

综上，本实施例相比现有的技术方案，取消第二行星排，将第二电机输出齿轮308和行星排内齿圈309做成一体，共用齿轮轮辐，大幅精简结构；在发动机100启动时，通过控制电磁离合器302脱开和接合，使系统在功率分流混合驱动模式和超速混合驱动模式之间切换。利用第一电机401进行无级调速，取消了所有的换挡机构，具有更精简和紧凑的结构，可以减小尺寸重量和成本，提高功率密度，使发动机100和电机具备更好的工作状态，最终达到本实施例的目的。

虽然，上文中已经用具体实施方式，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。