一种双模式混合动力传动装置
阅读说明：本技术 一种双模式混合动力传动装置 (Dual-mode hybrid power transmission device ) 是由 丁华锋 柯涛 于 2021-09-30 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种双模式混合动力传动装置,涉及混合动力汽车传动技术领域,包括控制器、以及同轴布置的行星齿轮排组、两台电机、扭矩传递装置；所述扭矩传递装置包括第一离合器、第二离合器、第一制动器和第二制动器,由两个行星齿轮排和扭矩传递装置组成的功率分流机构可以提供双模式的功率分流模式和四个固定速比的纯燃油模式,双模式分为输入式功率分流模式、复合式功率分流模式,纯燃油模式的四个固定速比分别为两个减速档、一个直接档和一个超速档。本发明与单模式功率分流相比,一方面可扩大混合动力传动装置的速比范围,另一方面可以减少电机的转矩和功率,还可以提供四个纯燃油行驶模式来满足更多不同工况的要求。(The invention provides a dual-mode hybrid power transmission device, which relates to the technical field of hybrid power automobile transmission and comprises a controller, a planetary gear row group, two motors and a torque transmission device, wherein the planetary gear row group, the two motors and the torque transmission device are coaxially arranged; the power split mechanism consisting of the two planetary gear rows and the torque transmission device can provide a double-mode power split mode and four fixed speed ratio pure fuel modes, wherein the double modes are divided into an input power split mode and a compound power split mode, and the four fixed speed ratios of the pure fuel mode are two speed reduction gears, a direct gear and an overdrive gear respectively. Compared with single-mode power splitting, the speed ratio range of the hybrid power transmission device can be expanded, the torque and the power of the motor can be reduced, and four pure fuel oil running modes can be provided to meet the requirements of more different working conditions.)
技术领域
本发明涉及混合动力汽车技术领域，具体而言，涉及一种双模式混合动力传动装置。
背景技术
混合动力传动装置是降低汽车油耗和减少污染物排放的有效途径，已成为各大汽车制造商研发的重点。采用功率分流配置的混合动力变速器可以实现无极变速，从而在更大程度上降低发动机的油耗和有害气体排放。这使得这种配置在混合动力变速箱中具有巨大优势。
然而，单模混合动力传动装置无法满足大范围速比的要求。为了解决这些问题，将两种功率分流模式相结合，提出了双模功率分流混合动力传动装置。双模功率分流式混合动力传动装置可以具备不同功率分流模式的特点，提高系统的传输效率和车辆的性能。
专利申请号为CN201710078036.5公开了一种双模式混合动力传动装置，该发明采用拉维娜机构，配合一个制动器、两个电机和两个离合器得到两种功率分流模式和两个固定档位。但是该发明可实现的固定档位数较少，在纯燃油模式下行驶时由于档位数较少换档时会有顿挫感。
一般通用公司的双模式混合动力传动系统具有三个行星排，同样可以实现双模式的功率分流，但是由于采用三个行星排传动，其轴向尺寸较大。
双模式混合动力传动装置使用行星齿轮系、电机、离合器和制动装置来组成并实现多种功率分流模式。随着汽车在社会的普及程度越来越高，人们对能显著降低汽车油耗和减少污染物排放的混合动力传动装置的需求也越来越大，研究开发新型传动比范围更大、传动效率更高的双模式混合动力传动装置是十分必要的。
发明内容
本发明的目的在于解决背景技术中现有动力传动装置轴向尺寸大、传动效率低的技术问题，从而提供一种双模式混合动力传动装置。
为解决上述问题，本发明提供一种双模式混合动力传动装置，包括：发动机输入轴、发动机输出轴、壳体、行星齿轮排组、扭矩传递装置、控制器、第一电机和第二电机，
所述行星齿轮排组包括从前往后依次安装的第一行星齿轮排和第二行星齿轮排，
所述第一行星齿轮排包括第一太阳轮、第一行星架、第一行星轮和第一齿圈，所述第一太阳轮和所述第一行星轮外啮合传动，所述第一行星轮和所述第一齿圈内啮合传动，且所述第一行星轮旋转支撑在所述第一行星架上；
所述第二行星齿轮排包括第二太阳轮、第二行星架、第二行星轮和第二齿圈，所述第二太阳轮和所述第二行星轮外啮合传动，所述第二行星轮和所述第二齿圈内啮合传动，所述第二行星轮旋转支撑在所述第二行星架上；
所述发动机输入轴与所述第一行星架固定连接，所述第一齿圈和所述第二太阳轮固定连接，所述第二行星架与所述发动机输出轴固定连接；
所述第一电机的第一定子与所述壳体固连，所述第一电机的第一转子通过电机轴连接所述第一太阳轮；
所述第二电机的第二定子与所述壳体固连，所述第二电机的第二转子通过电机轴连接所述第一齿圈；
所述扭矩传递装置包括第一离合器、第二离合器、第一制动器和第二制动器、所述第一制动器和所述第二制动器均与所述壳体固连，所述第一制动器与所述第二齿圈连接，所述第二制动器与所述第一齿圈连接；
所述第一太阳轮通过所述第一离合器与所述第二齿圈连接，所述第二太阳轮通过所述第二离合器与所述第一齿圈连接；
所述控制器控制所述第一离合器、所述第二离合器、所述第一制动器、和所述第二制动器选择性地接合，以及所述控制器控制所述第一电机和所述第二电机选择性工作，实现纯电动模式、输入式功率分流模式、复合式功率分流模式和纯燃油模式。
可选地，通过所述控制器接合所述第一制动器，并关闭引擎以使所述发动机输入轴无动力输入，所述第二电机工作，实现纯电动模式。
可选地，所述控制器接合所述第一制动器，并打开引擎工作以使所述发动机输入轴有动力输入，所述第一电机和所述第二电机工作，实现输入分流式功率分流模式。
可选地，所述控制器接合所述第一离合器，并打开引擎工作以使所述发动机输入轴有动力输入，所述第一电机和所述第二电机工作，实现复合分流式功率分流模式。
可选地，所述控制器接合所述第二离合器和所述第一制动器，并打开引擎工作以使所述发动机输入轴有动力输入，所述第一电机和所述第二电机均不工作，实现纯燃油模式，并在所述输入轴和所述发动机输出轴之间建立一档传动比。
可选地，所述控制器接合所述第一离合器和所述第一制动器，并打开引擎工作以使所述发动机输入轴有动力输入，所述第一电机和所述第二电机均不工作，实现纯燃油模式，并在所述发动机输入轴和所述发动机输出轴之间建立二档传动比。
可选地，所述控制器接合所述第一离合器和所述第二离合器，并打开引擎工作以使所述发动机输入轴有动力输入，所述第一电机和所述第二电机均不工作，实现纯燃油模式，并在所述发动机输入轴和所述发动机输出轴之间建立三档传动比。
可选地，所述控制器接合所述第一离合器和所述第二制动器，并打开引擎工作以使所述发动机输入轴有动力输入，所述第一电机和所述第二电机均不工作，实现纯燃油模式，并在所述发动机输入轴和所述发动机输出轴之间建立四档传动比。
可选地，所述控制器接合所述第一制动器，并关闭引擎以使所述发动机输入轴无动力输入，所述第二电机反转，实现倒车档。
可选地，所述第一离合器和所述第二离合器均为多片式湿式离合器或牙嵌式离合器，所述第一制动器和所述第二制动器为鼓式制动器或多片式湿式制动器。
本发明与现有技术相比，至少具有以下有益效果：
1、本发明提供的双模式混合动力传动装置采用行星轮系传动，两个行星排结构简单紧凑，轴向尺寸小；
2、不仅可以提供输入分流式和复合分流式这两种功率分流模式满足车辆低速行驶和高速行驶不同的需求，还可以提供四个固定速比的纯燃油模式，在电池电量不足时可以只使用引擎驱动具有与传统燃油车一样的牵引力；
3、各个模式和档位的控制只需要结合一个或两个控制元件(离合器或制动器)，且燃油档相邻档位之间变换时只需要更换一对扭矩传递构件的结合与断开，控制简单。
附图说明
图1为本发明实施例中双模式混合动力传动装置的结构示意图；
附图标记说明：
1-发动机输入轴，2-第二转子，3-第二定子，4-壳体，5-第一转子，6-第一定子，7-第一齿圈，8-第一行星轮，9-第一行星架，10-第一太阳轮，11-第二齿圈，12-第二行星架，13-第二行星架，14-第二太阳轮，15-发动机输出轴。
EM1-第一电机，EM2-第二电机，C1-第一离合器，C2-第二离合器，B1-第一制动器，B2-第二制动器。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参考图1所示，本发明的实施例提供了一种混合动力传动装置，包括控制器、发动机输入轴1、发动机输出轴15、壳体4、行星齿轮排组、扭矩传递装置、第一电机EM1和第二电机EM2，行星齿轮排组包括从前往后依次安装的第一行星齿轮排、第二行星齿轮排，各行星齿轮排均由太阳轮、行星架、行星轮和齿圈构成。
第一行星排由第一太阳轮10、第一行星架9、第一行星轮8和第一齿圈7组成，第一太阳轮10和第一行星轮8外啮合传动，第一行星轮8和第一齿圈7内啮合传动，第一行星轮8旋转支撑在第一行星架9上；
第二行星排由第二太阳轮14、第二行星架12、第二行星轮13和第二齿圈11组成，第二太阳轮14和第二行星轮13外啮合传动，第二行星轮13和第二齿圈11内啮合传动，第二行星轮13旋转支撑在第二行星架12上；
扭矩传递装置包括第一离合器C1、第二离合器C2、第一制动器B1和第二制动器B2。第一离合器C1将第一太阳轮10与第二齿圈11互连；第二离合器C2将第一太阳轮10与第一齿圈7互连；
第一制动器B1与第二齿圈11连接，第二制动器B2与第一齿圈7连接，
第一离合器C1、第二离合器C2、第一制动器B1、第二制动器B2选择性地接合，结合第一电机EM1和第二电机EM2，可以实现纯电动模式、输入式功率分流模式、复合式功率分流模式和纯燃油模式。其具体实施过程为：
控制器通过接合第一制动器B1，此时引擎关闭，发动机输入轴1无动力输入，第二电机EM2工作，实现纯电动模式。
具体地，第一制动器B1被接合以使第二齿圈11与壳体4相连，阻止了第二齿圈11相对于壳体4的旋转，仅由第二电机EM2驱动车辆。
控制器通过接合第一制动器B1，此时引擎工作，发动机输入轴1有动力输入，第一电机EM1和第二电机EM2工作，实现输入分流式功率分流模式，
具体地，第一制动器B1被接合以使第二齿圈11与壳体4相连，阻止了第二齿圈11相对于壳体4的旋转。此时引擎的功率被分为两部分，一部分输入第一行星架9，通过第一齿圈7和第二太阳轮14流入到第二行星架12，最后流入发动机输出轴15；另一部分功率通过第一太阳轮10带动第一电机EM1发电转化为电功率，然后带动第二电机EM2工作驱动第一齿圈7转动，再通过第二太阳轮14流入到第二行星架12，最后流入发动机输出轴15，该模式的功率分流发生在第一行星排处，适用于车辆起步和低速行驶时。
控制器通过接合第一离合器C1，此时引擎工作，发动机输入轴1有动力输入，第一电机EM1和第二电机EM2工作，实现复合分流式功率分流模式。
具体地，第一离合器C1被接合以使得第一太阳轮10和第二齿圈11连接在一起旋转。此时引擎的一部分输入第一行星架9，通过第一齿圈7和第二太阳轮14流入到第二行星架12，最后流入发动机输出轴15；一部分通过第一太阳轮10带动第一电机EM1发电转化为电功率，然后带动第二电机EM2工作驱动第一齿圈7转动，再通过第二太阳轮14流入到第二行星架12，最后流入发动机输出轴15；一部分通过第一太阳轮10流入第二齿圈11，然后流入到第二行星架12，最后流入发动机输出轴15，该模式为复合分流模式，适用于车辆在中高速行驶。
控制器通过接合第二离合器C2、第一制动器B1，此时引擎工作，发动机输入轴1有动力输入，第一电机EM1和第二电机EM2均不工作，实现纯燃油模式。
具体地，第二离合器C2被接合第一太阳轮10和第一齿圈7被连接到一起旋转，此时第一行星排自由度为零，整个行星排的旋转速度与输入轴相同。第一制动器B1被接合以使第二齿圈11与壳体4相连，阻止了第二齿圈11相对于壳体4的旋转，通过第二行星排在发动机输入轴1与发动机输出轴15之间建立一档传动比，一档为减速档。
控制器通过接合第一离合器C1、第一制动器B1，此时引擎工作，发动机输入轴1有动力输入，第一电机EM1和第二电机EM2均不工作，实现纯燃油模式。
具体地，第一离合器C1被接合以使得第一太阳轮10和第二齿圈11连接在一起旋转，第一制动器B1被接合以使第二齿圈11与壳体4相连，阻止了第二齿圈11相对于壳体4的旋转，通过第一行星排和第二行星排在发动机输入轴1与发动机输出轴15之间建立二档传动比，二档为减速档。
控制器通过接合第一离合器C1、第二离合器C2，此时引擎工作，发动机输入轴1有动力输入，第一电机EM1和第二电机EM2均不工作，实现纯燃油模式。
具体地，第一离合器C1被接合以使得第一太阳轮10和第二齿圈11连接在一起旋转，第二离合器C2被接合以使得第一太阳轮10和第一齿圈7被连接到一起旋转，此时第一行星排和第二行星排自由度为0，旋转速度与发动机输入轴1的速度相同，在发动机输入轴1与发动机输出轴15之间建立三档传动比，三档为直接档。
控制器通过接合第一离合器C1、第二制动器B2，此时引擎工作，输入轴1有动力输入，第一电机EM1和第二电机EM2均不工作，实现纯燃油模式。
具体地，第一离合器C1被接合以使得第一太阳轮10和第二齿圈11连接在一起旋转，第二制动器B2被接合以使第一齿圈7与壳体4相连，阻止了第一齿圈7相对于壳体4的旋转，通过第一行星排和第二行星排在发动机输入轴1与发动机输出轴15之间建立四档传动比，四档为超速档。
控制器通过接合第一制动器B1，此时引擎关闭，发动机输入轴1无动力输入，通过第二电机EM2反转驱动车辆倒车，实现倒档。
其中，第一离合器C1、第二离合器C2、第一制动器B1、第二制动器B2的操作逻辑表如表1所示：
模式
工作离合器
工作制动器
发动机
第一电机
第二电机
纯电动模式
/
B1
停止
停止
启动
输入分流模式
/
B1
启动
启动
启动
复合分流模式
C1
/
启动
启动
启动
固定档1
C2
B1
启动
停止
停止
固定档2
C1
B1
启动
停止
停止
固定档3
C1
C2
启动
停止
停止
固定档4
C1
B2
启动
停止
停止
倒档
/
B1
停止
停止
启动
在本发明中，第一离合器C1、第二离合器C2为多片式湿式离合器或牙嵌式离合器，第一制动器B1、第二制动器B2为鼓式制动器或多片式湿式制动器。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。
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