一種用于前驅插電式混合動力車輛的傳動裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種汽車用傳動裝置，特別涉及一種用于前驅插電式混合動力車輛的 傳動裝置。
【背景技術】
[0002] 為了應對能源安全、大氣污染等問題，各大汽車公司都在積極采取應對措施，主要 集中在內燃機系統(tǒng)的改進、新能源驅動系統(tǒng)開發(fā)。在技術上比較成熟的混合動力系統(tǒng)以及 在此基礎上發(fā)展而來的插電混合動力系統(tǒng)，都成為現(xiàn)階段解決汽車能耗和環(huán)境污染的可行 技術方案，并且具有廣闊的市場前景。
[0003] 目前已經(jīng)大批量生產(chǎn)的混合動力系統(tǒng)都屬于深度混合動力系統(tǒng)，具有代表性的產(chǎn) 品是豐田公司1997年推出的首款單行星排混合動力車型PRIUS。該車型采用行星齒輪機構 作為動力耦合裝置，結構緊湊、占用空間小，是比較理想的混合動力方案。但是對于更加側 重純電動行駛的插電混合動力系統(tǒng)來說，該方案還存在一定的不足。比如發(fā)動機的扭矩需 要由與太陽輪連接的小電機平衡，即增大發(fā)動機就需要提高小電機的扭矩要求，該系統(tǒng)的 結構特點限制了其匹配能力。在純電動行駛時，該系統(tǒng)只能實現(xiàn)單一擋位的純電動模式，無 法對電機工作狀態(tài)進行優(yōu)化。因此豐田系統(tǒng)在用于插電混合動力系統(tǒng)時，還有較大地提升 空間。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明旨在提供一種可以實現(xiàn)高效傳動和大扭矩輸出的用于前驅插電式混合動 力車輛的傳動裝置。
[0005] 本發(fā)明通過以下方案實現(xiàn)：
[0006] 一種用于前驅插電式混合動力車輛的傳動裝置，包括小電機EMl、大電機EM2、第一 離合器C0、差速器、輸入軸、輸出軸，還包括第一單行星排PG1、第二單行星排PG2、第一制動 器Bl、第二制動器B2、第一減速齒輪Zl、第二減速齒輪Z2、第三減速齒輪Z3，所述第一單行星 排包括第一太陽輪S1、第一行星輪PU第一行星架PCl和第一外齒圈Rl，所述第二單行星排 PG2包括第二太陽輪S2、第二行星輪P2、第二行星架PC2和第二外齒圈R2,所述第一單行星排 PGl與第二單行星排PG2并排放置構成行星齒輪動力耦合機構，所述第一單行星排的第一行 星架PCl與所述第二單行星排的第二外齒圈R2相連接構成第一軸，所述第一單行星排的第 一外齒圈Rl與所述第二單行星排的第二行星架PC2相連接構成第二軸，在第二軸上安裝第 一減速齒輪Zl，第二減速齒輪Z2與第三減速齒輪Z3通過第一轉軸相連接，所述第一減速齒 輪Zl與第二減速齒輪Z2相嚙合形成第一級減速齒輪系，所述第三減速齒輪Z3與安裝在差速 器殼體上的第四減速齒輪Z4相嚙合形成第二級減速齒輪系；所述差速器連接輸出軸;所述 第一單行星排的第一太陽輪Sl與所述小電機EMl的轉子軸連接，所述第二單行星排的第二 太陽輪S2與所述大電機EM2的轉子軸連接;第一制動器Bl的一端固定在變速箱殼體上，其另 一端通過第二轉軸與第一離合器CO的一邊相連接，第一離合器CO的另一邊連接在輸入軸 上，輸入軸通過飛輪減震器FW與發(fā)動機的輸出軸連接;所述第二制動器B2-端固定在變速 箱殼體上，其另一端與小電機EMl的轉子軸連接。
[0007] 為更好的獲得大扭矩輸出，還包括第二離合器Cl，所述第二離合器Cl的一邊與大 電機EM2的轉子軸相連接，其另一邊與輸入軸相連接。
[0008] 進一步地，還包括第三離合器C2,所述第三離合器C2為爪形結構，所述第三離合器 C2分別與所述小電機EMl的轉子軸、第二轉軸、第一軸相連接。在第三離合器C2不作動狀態(tài) 下，爪形結構將第二轉軸和第一軸連接在一起;在第三離合器C2作動狀態(tài)下，爪形結構將連 接第二轉軸和小電機EMl的轉子軸。在第三離合器C2作動時，閉合第一離合器CO和第一制動 器Bl，發(fā)動機將通過小電機EMl的轉子軸與行星齒輪耦合機構連接，實現(xiàn)車輛的混合動力倒 車模式。
[0009] 進一步地，在與性能相匹配的發(fā)動機裝配時，所述發(fā)動機、小電機、行星齒輪動力 親合機構、大電機依次同軸排列放置，并且行星齒輪動力機構的動力輸出布置在小電機和 大電機之間，行星齒輪動力機構的動力輸出通過減速齒輪系經(jīng)差速器傳遞至輸出軸。其中 發(fā)動機的扭矩轉速要和大電機、小電機的轉速扭矩相匹配，才能使得整個系統(tǒng)性能最優(yōu)。 [0010]插電式混合動力系統(tǒng)更加強調純電動行駛的能力，第一離合器⑶、第二離合器Cl 設計成常開類型，在默認狀態(tài)下就與發(fā)動機斷開。
[0011] 根據(jù)現(xiàn)有技術可知，單行星排一般都包括太陽輪、行星輪、行星架和外齒圈，行星 輪安裝在行星架上，行星輪分別和太陽輪和外齒圈相嚙合。具體至本發(fā)明中，第一單行星排 PGl中各部件之間的連接關系為:第一行星輪Pl安裝在第一行星架PCl上，第一行星輪Pl分 別和第一太陽輪Sl和第一外齒圈Rl相嚙合;第二單行星排PG2中各部件之間的連接關系為： 第二行星輪P2安裝在第二行星架PC2上，第二行星輪P2分別和第二太陽輪S2和第二外齒圈 R2相嚙合。
[0012] 本發(fā)明的一種用于前驅插電式混合動力車輛的傳動裝置，其動力由差速器傳遞至 車輪從而驅動車輛行駛。在輸入軸與第二轉軸之間設置第一離合器CO，在輸入軸和大電機 EM2的轉子軸之間設置了第二離合器C1。在混合動力模式下閉合第二離合器Cl實現(xiàn)發(fā)動機 與大電機EM2同軸，傳動裝置將以固定傳動比并聯(lián)模式輸出大扭矩。在第二轉軸上設置第一 制動器Bl，在小電機EMl的轉子軸上設有第二制動器B2。在混合動力模式時，閉合第二制動 器B2能夠鎖止小電機EMl，提高傳動裝置的傳動效率。
[0013] 本發(fā)明的一種用于前驅插電式混合動力車輛的傳動裝置，采用的雙電機中的小電 機EMl主要起發(fā)電作用和啟動發(fā)動機的功能，而大電機EM2主要起驅動作用，所采用的動力 耦合裝置為由第一單行星排與第二單行星排并排放置構成的行星齒輪動力耦合機構，第一 單行星排和第二單行星排之間的傳動比設置不受彼此制約，結構設計更加靈活，同時單行 星排的結構簡單更有利于降低齒輪傳動噪聲。本發(fā)明通過對小電機EMl和大電機EM2的精確 控制，使發(fā)動機始終處于高效率和低排放的工作狀態(tài)。
[0014] 本發(fā)明的一種用于前驅插電式電動車輛的傳動裝置，第一制動器B1、第二制動器 B2、第一離合器C0、第二離合器Cl為常見的多片濕式換擋元件，第三離合器C2采用爪形結構 離合器。在大多數(shù)情況下，第三離合器C2處于不作動狀態(tài)下，連接第二轉軸和第一軸，由于 采用爪形連接方式，避免液壓系統(tǒng)持續(xù)提供高壓油，降低了能量消耗。
[0015] 在汽車以純電動模式行駛時，第一離合器CO和第二離合器Cl同時打開將發(fā)動機脫 離，閉合第一制動器BI，采用電機EMl和電機EM2同時驅動可以實現(xiàn)第一擋位固定傳動比驅 動；閉合第二制動器B2,單獨采用電機EM2驅動實現(xiàn)第二擋位固定傳動比驅動。在第一制動 器Bl和第二制動器B2都打開時，通過對大電機、小電機的轉速控制實現(xiàn)汽車純電動模式下 的無級變速，即定義為第三擋位純電動驅動模式。
[0016] 在汽車以混合動力經(jīng)濟模式行駛時，第一離合器CO閉合，發(fā)動機參與工作，車輛以 動力分流模式行駛，此時發(fā)動機一部分功率通過機械傳動傳遞至輸出軸齒輪，一部分功率 通過電功率路徑傳遞至輸出軸齒輪，實現(xiàn)對發(fā)動機工作狀態(tài)的持續(xù)優(yōu)化和無級變速功能， 即E-CVT功能。在車速較高時，小電機EMl需要控制在零轉速附近以調節(jié)發(fā)動機的工作狀態(tài)， 此時小電機EMl效率很低。本發(fā)明中通過設于小電機EMl軸上的第二制動器B2將小電機EMl 鎖止，避免了小電機EMl工作在低效率區(qū)間，提高了傳動裝置的傳動效率。
[0017] 在汽車以混合動力運動模式行駛時，整車需要大扭矩輸出滿足動力性要求，此時 可以協(xié)調控制第一制動器B1、第二制動器B2、第一離合器CO和第二離合器Cl實現(xiàn)多個固定 傳動比的混合動力驅動模式。同時閉合制動器Bl和離合器Cl，發(fā)動機和大電機EM2將同軸傳 動，為第一擋位混合動力驅動模式，僅采用發(fā)動機和大電機EM2驅動就可以獲得足夠的驅動 扭矩。
[0018] 在車速較高需要大扭矩輸出時，比如高速超車工況，此時閉合第二制動器B2和第 二離合器Cl。
[0019] 當?shù)谝浑x合器CO和第二離合器Cl同時閉合時，行星齒輪動力耦合機構所有元件同 轉速轉動，機械傳動效率達到最高，實現(xiàn)直接擋位驅動。
[0020] 在倒車時，優(yōu)先使用純電動模式，閉合第一制動器Bl，通過大電機EM2或小電機EMl 或大電機、小電機同時驅動實現(xiàn)倒車行駛。當電池電量不足時，第二離合器C2作動，同時閉 合離合器CO將發(fā)動機連接到小電機EMl轉子軸上，實現(xiàn)混合動力倒車模式。
[0021] 本發(fā)明的一種用于前驅插電式混合動力車輛的傳動裝置，與現(xiàn)有技術相比，具有 以下優(yōu)點：
[0022] 1.實現(xiàn)三個擋位的純電動驅動模式，既可以滿足純電動驅動的車速要求，也可以 滿足純電動行駛的動力性需求;采用大電機、小電機兩個電機同時驅動時可以對電機工作 點進行優(yōu)化控制，提高動力系統(tǒng)效率。
[0023] 2.采用動力分流驅動模式作為混動狀態(tài)的主要工作模式，能夠保證整車良好的燃 油經(jīng)濟性；同時設計多個固定傳動比模式，更好地滿足動力性駕駛需求。各制動器、離合器 還可以模塊設計，根據(jù)產(chǎn)品定位進行選配，方便實現(xiàn)