本發明涉及車輛傳動技術領域,具體而言涉及一種動力傳動系統以及具有該動力傳動系統的車輛。
背景技術:
相關技術中,混合動力車輛的動力傳動系統中,系統整體效率有待改善,不能實現不同的工作模式下均能達到極佳的燃油經濟性,例如,混聯模式時,發動機工作,部分動力驅動連接在發動機輸出軸的第一電動發電機發電,以電功率路徑傳遞到第二電動發電機,驅動第二電動發電機,發動機的另外一部分動力從行星齒輪機構機械輸出,該模式是基于行星齒輪機構的輸出動力分流模式,輸出動力分流模式僅僅在車輛高速行駛時是高效的,在低速時,系統工作在電功率循環狀態,降低系統效率;而為了避免低速電功率循環,系統在低速時,以串聯模式運行,但是對于串聯模式,發動機功率全部轉換為電功率,以電功率傳遞到電機,電機驅動車輛,因而系統的多次能量轉換使得系統效率降低,存在改進空間。
技術實現要素:
本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此,本發明的一個目的在于提出一種可在各種工況下實現極佳的燃油經濟性的動力傳動系統。
本發明的第二個目的在于提出一種具有上述動力傳動系統的車輛。
根據本發明第一方面的動力傳動系統,包括發動機;動力輸入軸,所述動力輸入軸與所述發動機的曲軸相連;第一電動發電機,所述第一電動發電機的轉子可選擇性地與所述動力輸入軸同步轉動;第二電動發電機;行星齒輪機構,所述行星齒輪機構的太陽輪剛性連接在所述第二電動發電機的轉子上,所述行星齒輪機構的齒圈可選擇性地與所述第一電動發電機的轉子同步轉動,所述行星齒輪機構的行星架剛性連接在所述動力輸入軸上;動力輸出部,所述動力輸出部與所述齒圈聯動以將所述發動機、所述第一電動發電機和所述第二電動發電機中的至少一個的動力輸出。
根據本發明實施例的動力傳動系統,具有多種工作模式,且在各模式適應不同的工況,各工況下均可保證極佳的燃油經濟性,結構簡單緊湊。
根據本發明第二方面實施例的車輛包括第一方面所述的動力傳動系統,從而具有整車布置緊湊,燃油經濟性高等優點。
附圖說明
圖1是根據本發明的第一個實施例的動力傳動系統的結構示意圖;
圖2是根據本發明的第二個實施例的動力傳動系統的結構示意圖,在圖1的基礎上增加了第一離合裝置;
圖3是根據本發明的第三個實施例的動力傳動系統的結構示意圖,在圖1的基礎上增加了制動裝置;
圖4是圖1的基礎上,將將第二離合裝置和第三離合裝置由離合器變為同步器的動力傳動系統的一種實施例。
附圖標記:
動力傳動系統1000、
差速器100、
發動機200、
動力輸入軸1、
第一電動發電機MG1、第一電動發電機MG1的轉子2、
第二電動發電機MG2、第二電動發電機MG2的轉子12、
第一離合裝置C1、
第二離合裝置C2、第一主動部分21、第一從動部分22、
第一輸入軸3、
行星齒輪機構P、齒圈7、行星架8、太陽輪9、行星輪10、
第三離合裝置C3、第二主動部分31、第二從動部分32、
第二輸入軸5、第三輸入軸11、
動力輸出部300、第一主動齒輪6、第一從動齒輪13、中間軸14、二級主動齒輪15、差速器從動齒輪16、
第一同步器S1、第二同步器S2、
制動裝置B。
具體實施方式
下面詳細描述本發明的實施例,所述實施例的示例在附圖中示出。下面通過參考附圖 描述的實施例是示例性的,旨在用于解釋本發明,而不能理解為對本發明的限制。
下面參照圖1-圖4描述根據本發明實施例的動力傳動系統1000,如圖1-圖4所示,根據本發明實施例的動力傳動系統1000包括發動機200、動力輸入軸1、第一電動發電機MG1、第二電動發電機MG2、行星齒輪機構和動力輸出部300。
如圖1-圖4所示,發動機200的曲軸和動力輸入軸1相連以將發動機200的動力輸出給動力輸入軸1,曲軸與動力輸入軸1同軸設置。
第一電動發電機MG1和第二電動發電機MG2均可作為電動機使用也可作為發電機使用,且根據動力傳動系統1000所處的不同工作模式第一電動發電機MG1和第二電動發電機MG2均可在電動機與發電機之間轉換。具體而言,第一電動發電機MG1和第二電動發電機MG2均可在驅動狀態和發電狀態之間轉換。
如圖1-圖4所示,第一電動發電機MG1的轉子2可選擇性地與動力輸入軸1同步轉動,也就是說,第一電動發電機MG1的轉子2的旋轉軸線與動力輸入軸1的旋轉軸線同軸,第一電動發電機MG1的轉子2可以與動力輸入軸1繞同一軸線一起同步轉動,也可以各自繞該軸線轉動。
可選地,動力輸入軸1通過第二離合裝置C2可選擇性地與第一電動發電機MG1的轉子2同步轉動。如圖1-圖3所示,第二離合裝置C2可以為離合器;在另一些可選的實施例中,如圖4所示,第二離合裝置C2也可以為同步器,例如第一同步器S1。
行星齒輪機構P包括太陽輪9、行星輪10、行星架8和齒圈7,行星輪10可轉動地設在行星架8上,且行星輪10與齒圈7內嚙合且與太陽輪9外嚙合。
如圖1-圖4所示,行星齒輪機構P的太陽輪9剛性連接在第二電動發電機MG2的轉子12上以與第二電動發電機MG2的轉子12一起同步繞旋轉軸線轉動,即太陽輪9與第二電動發電機MG2的轉子12同軸設置且可同步轉動。可選地,太陽輪9通過第三輸入軸11與第二電動發電機MG2的轉子12剛性連接。
可以理解的是,下面的描述中“兩部件剛性連接”是指兩個部件固定在一起,可以一起運動。
行星齒輪機構P的行星架8剛性連接在動力輸入軸1上以與動力輸入軸1一起同步繞動力輸入軸1轉動,即行星齒輪機構P還與動力輸入軸1同軸設置。
行星齒輪機構P的齒圈7可選擇性地與第一電動發電機MG1的轉子2同步轉動,也就是說,齒圈7的旋轉軸線與第一電動發電機MG1的轉子2的旋轉軸線同軸,齒圈7與第一電動發電機MG1的轉子2可以繞同一軸線一起同步轉動,也可以各自繞該軸線轉動。
可選地,齒圈7通過第三離合裝置C3可選擇性地與第一電動發電機MG1的轉子2同步轉動。如圖1-圖3所示,第三離合裝置C3可以為離合器;在另一些可選的實施例中,如 圖4所示,第三離合裝置C3也可以為同步器,例如第二同步器S2。
動力輸出部300與齒圈7聯動以將發動機200、第一電動發電機MG1和第二電動發電機MG2中的至少一個的動力輸出,即動力輸出部300通過與齒圈7聯動以將發動機200的動力單獨輸出、或者將第一電動發電機MG1的動力單獨輸出、或者將第二電動發電機MG2的動力單獨輸出、或者將發動機200與第一電動發電機MG1耦合后的動力輸出、或者將發動機200與第二電動發電機MG2耦合后的動力輸出、或者將發動機200、第一電動發電機MG1和第二電動發電機MG2三者的動力耦合后輸出、或者將第一電動發電機MG1和第二電動發電機MG2兩者的動力耦合后輸出。
其中,兩個部件“聯動”是指兩個部件之間的運動有關聯,一個部件運動帶動另一個部件運動或者兩者可同步運動。
可選地,動力輸出部300可以為單級減速機構、二級減速機構或無級減速機構。例如,圖1-圖3所示的一些實施例中,動力輸出部300為二級減速機構,具體地該二級減速機構為二級齒輪減速機構。
在本發明的另一些可選地實施例中,動力輸出部300為單級減速機構,具體地該單級減速機構為鏈傳動機構或帶傳動機構。當動力輸出部300為鏈傳動機構或帶傳動機構時從動鏈輪和從動帶輪可以設在差速器100上。可選地,單級減速機構也可以為單級齒輪減速機構,無級減速機構可以為金屬帶式無級減速器。
動力輸出部300的具體形式可以根據動力傳動系統1000的具體需求而定,從而使動力傳動系統100的適用范圍更廣。
下面參照圖1詳細描述根據本發明的動力傳動系統1000的一個具體的實施例。如圖1所示,動力傳動系統1000包括發動機200、動力輸入軸1、第一電動發電機MG1、第二電動發電機MG2、行星齒輪機構P、動力輸出部300、第二離合裝置C2和第三離合裝置C3。
發動機200的曲軸、動力輸入軸1、第一電動發電機MG1的轉子2、第二電動發電機MG2的轉子12、行星齒輪機構P同軸設置。
發動機200的曲軸與動力輸入軸1相連,第一電動發電機MG1的轉子2通過第二離合裝置C2可選擇性地與動力輸入軸1同步轉動,行星齒輪機構P的太陽輪9剛性連接在第二電動發電機MG2的轉子12上,行星齒輪機構P的行星架8剛性連接在動力輸入軸1上,行星齒輪機構P的齒圈7通過第三離合裝置C3與第一電動發電機MG1的轉子2可選擇性地同步轉動,行星齒輪機構P的齒圈7與動力輸出部300聯動。
如圖1所示,第二離合裝置C2包括第一主動部分21和第一從動部分22,第一主動部分21與第一從動部分22可選擇性地同步轉動,動力輸入軸1與第一從動部分22剛性連接,第一電動發電機MG1的轉子2與第一主動部分21剛性連接,例如圖1所示,第一電動發電 機MG1的轉子2通過空套在動力輸入軸1上的第一輸入軸3與第一主動部分21剛性連接,從而使動力輸入軸1與第一電動發電機MG1的轉子2可選擇性地同步轉動,其中第一輸入軸3為中空軸且空套在動力輸入軸1上,第一電動發電機MG1的轉子2為中空結構且空套在動力輸入軸1上。
具體而言,第二離合裝置C2具有接合和斷開兩種工作狀態,當第二離合裝置C2接合時,第一主動部分21與第一從動部分22接合并同步轉動,從而使動力輸入軸1與第一電動發電機MG1的轉子2同步轉動;第二離合裝置C2斷開時,第一主動部分21與第一從動部分22分離,從而使動力輸入軸1與第一電動發電機MG1的轉子2分離,各自獨立運動。
如圖1所示,第三離合裝置C3包括第二主動部分31和第二從動部分32,第二主動部分31與第二從動部分32可選擇性地同步轉動,第一電動發電機MG1的轉子2與第二主動部分31剛性連接,齒圈7與第二從動部分32剛性連接,例如圖1所示,齒圈7通過空套在動力輸入軸1上的第二輸入軸5與第二從動部分32剛性連接,從而使齒圈7與第一電動發電機MG1的轉子2可選擇性地同步轉動,其中第二輸入軸5為中空軸且空套在動力輸入軸1上,第一電動發電機MG1的轉子2為中空結構且空套在動力輸入軸1上。
具體而言,第三離合裝置C3具有接合和斷開兩種工作狀態,當第三離合裝置C3接合時,第二主動部分31與第二從動部分32接合并同步轉動,從而使齒圈7與第一電動發電機MG1的轉子2同步轉動;第三離合裝置C3斷開時,第二主動部分31與第二從動部分32分離,從而使齒圈7與第一電動發電機MG1的轉子2分離,各自獨立運動。
可以理解的是,上述描述中各自獨立運動包括靜止狀態,空套表示空套在軸上的部件與軸可相對運動,即部件可繞軸轉動而不是與軸一起同步轉動。
進一步地,如圖1所示,太陽輪9通過第三輸入軸11剛性連接在第二電動發電機MG2的轉子12上,第一輸入軸3、第二輸入軸5、第三輸入軸11均與動力輸入軸1同軸設置。
優選地,如圖1-圖3所示,第二離合裝置C2和第三離合裝置C3集成為一個雙離合器,由此結構更緊湊且布置容易、控制結構簡單。具體地,第一主動部分21和第二主動部分31可以一體形成,且第一主動部分21和第二主動部分31均與第一電動發電機MG1的轉子2剛性連接。
當然,第二離合裝置C2和第三離合裝置C3的設置方式并不限于此,例如在一些可選的實施例中,第二離合裝置C2和第三離合裝置C3可以單獨設置,從而位置更靈活地布置在動力傳動系統1000中。
如圖1所示,動力輸出部300為二級減速機構,該二級減速機構包括相互嚙合的第一主動齒輪6和第一從動齒輪13以及二級主動齒輪15,第一主動齒輪6空套在動力輸入軸1上,且第一主動齒輪6與齒圈7相連并可隨齒圈7同步轉動,第一從動齒輪13和二級主動 齒輪15同軸設置且可同步轉動,即第一從動齒輪13和二級主動齒輪15均剛性連接在中間軸14上且沿中間軸14的軸向上間隔設置,二級主動齒輪15適于與差速器100的差速器從動齒輪16嚙合,從而將動力輸出部300輸出的動力通過差速器100輸出給車輛的車輪。
下面參照上述動力傳動系統1000的各部件的連接關系,詳細描述根據本發明實施例的動力傳動系統1000具有的不同工作模式,例如第一動力分流模式、第二動力分流模式、第一純電動模式、發動機單獨驅動模式、第一并聯驅動模式、第二并聯驅動模式、第一駐車發電模式、第二駐車發電模式和第一制動能回收模式。
動力傳動系統1000處于不同工作模式時,各部件的運動狀態如表1所示:
表1
下面結合表1詳細描述根據本發明實施例的動力傳動系統1000的各工作模式:
1)、第一動力分流模式即輸入動力分流模式:
動力傳動系統1000處于第一動力分流模式時,發動機200工作,第一電動發電機MG1為電動機即處于驅動狀態且第二電動發電機MG2為發電機即處于發電狀態,第二離合裝置C2斷開且第三離合裝置C3接合。
具體而言,該模式適用于低速工況,車輛低速行駛時,由于第二離合裝置C2斷開且第三離合裝置C3接合,發動機200的動力輸入到行星齒輪機構P,且發動機200輸出的動力一部分驅動第二電動發電機MG2發電供給第一電動發電機MG1,發動機200輸出的動力另一部分從齒圈7機械地輸出,并經由第一主動齒輪6、第一從動齒輪13、中間軸14、二 級主動齒輪15、差速器從動齒輪16經差速器輸出給車輪,同時第一電動發電機MG1工作在驅動狀態并輸出扭矩到第一主動齒輪6,補充動力傳動系統1000所需的扭矩,通過調節第二電動發電機MG2的轉速使發動機200工作在經濟轉速區間。
2)、第二動力分流模式即輸出動力分流模式:
動力傳動系統1000處于第二動力分流模式時,發動機200工作,第一電動發電機MG1為發電機即處于發電狀態且第二電動發電機MG2為電動機即處于驅動狀態,第二離合裝置C2接合且第三離合裝置C3斷開。
具體而言,該模式適用于高速工況,車輛高速行駛時,由于第二離合裝置C2接合且第三離合裝置C3斷開,發動機200輸出的動力先驅動第一電動發電機MG1發電供給第二電動發電機MG2,發動機200輸出的另外一部分動力輸入到行星齒輪機構P并與第二電動發電機MG2的轉速耦合后從齒圈7輸出,并經由第一主動齒輪6、第一從動齒輪13、中間軸14、二級主動齒輪15、差速器從動齒輪16經差速器輸出給車輪,通過調節第二電動發電機MG2的轉速使發動機工作在經濟轉速區間。
綜上而言,上述兩種動力分流模式適用于不同的工況,在動力傳動系統1000中可以通過改變第二離合裝置C2、第三離合裝置C3以及兩個電動發電機的工作狀態靈活地切換,且通過動力分流實現了發動機轉速與車速解耦,優化了發動機200的工作狀態,這就使動力傳動系統1000表現出良好的燃油經濟性。
具體而言,一般的動力傳動系統僅具有上述兩種工作模式中的一種,且該模式具有其不適用的工況且在該不適用工況下燃油經濟性差,而根據本發明實施例的動力傳動系統1000,將輸入動力分流模式、輸出動力分流模式兩種模式有機的結合在一起,其中輸入動力分流模式適用于低速或中低速工況、輸出動力分流模式適用于高速或中高速工況,從而在車輛低速和高速行駛時,都可以利用行星齒輪機構P優化發動機200的工作狀態,減少電功率循環,提升系統效率,發動機200始終在經濟轉速區間運行,且通過改變第二離合裝置C2、第三離合裝置C3的接合和斷開的狀態實現動力傳動系統1000在輸入動力分流模式和輸出動力分流模式切換,結構簡單且控制容易,由此實現了動力傳動系統1000在各工況下均能保證良好的燃油經濟性。
3)第一純電動模式,即第一電動發電機MG1單獨驅動模式
動力傳動系統1000處于第一純電動模式時,發動機200不工作,第一電動發電機MG1為電動機,第二電動發電機MG2不工作,第二離合裝置C2斷開且第三離合裝置C3接合。
具體而言,該模式適用于電量充足的工況,電量充足的情況下,動力傳動系統1000由第一電動發電機MG1單獨驅動,由于第二離合裝置C2斷開且第三離合裝置C3接合,第一電動發電機MG1輸出的動力到第一主動齒輪6經過第一從動齒輪13、中間軸14、二級主動 齒輪15、差速器從動齒輪16經差速器輸出給車輪,此時,發動機200靠自身摩擦力保持靜止,與太陽輪9相連的第二電動發電機MG2空轉。
4)發動機單獨驅動模式
動力傳動系統1000處于發動機單獨驅動模式時,發動機200工作,第一電動發電機MG1和第二電動發電機MG2均不工作,第二離合裝置C2和第三離合裝置C3均接合。
具體而言,由于第二離合裝置C2和第三離合裝置C3均接合,行星齒輪機構P作為一個整體轉動,發動機200輸出的動力經過第一主動齒輪6、第一從動齒輪13、中間軸14、二級主動齒輪15、差速器從動齒輪16經差速器輸出給車輪,此時,第一電動發電機MG1空轉且與太陽輪9相連的第二電動發電機MG2空轉。
5)第一并聯驅動模式
動力傳動系統1000處于第一并聯驅動模式時,發動機200工作,第一電動發電機MG1不工作,第二電動發電機MG2為電動機,第二離合裝置C2和第三離合裝置C3均斷開。
具體而言,由于第二離合裝置C2和第三離合裝置C3均斷開,發動機200輸出的動力與第二電動發電機MG2輸出的動力在行星齒輪機構P處耦合后從齒圈7輸出,并經由動力輸出部300輸出給車輪。
6)第二并聯驅動模式
動力傳動系統1000處于第二并聯驅動模式時,發動機200工作,第一電動發電機MG1和第二電動發電機MG2中的至少一個為電動機,即第一電動發電機MG1和第二電動發電機MG2兩者中的一個為電動機或者兩者均為電動機,第二離合裝置C2和第三離合裝置C3均接合。
具體而言,由于第二離合裝置C2和第三離合裝置C3均接合,行星齒輪機構P作為一個整體轉動,發動機200和第一電動發電機MG1和第二電動發電機MG2中的至少一個共同驅動車輛。
7)、第一駐車發電模式和第二駐車發電模式,其中第一駐車發電模式為第一電動發電機MG1單獨發電或第一電動發電機MG1和第二發電機MG2共同發電模式,第二駐車發電模式為第二發電機MG2單獨發電模式
動力傳動系統1000處于第一駐車發電模式時,齒圈7制動,發動機200工作,第一電動發電機MG1為發電機且第二電動發電機MG2不工作或為發電機,第二離合裝置C2接合且第三離合裝置C3斷開。
具體而言,由于車輛駐車,即車輪被駐車系統抱死,因而齒圈7制動,由于第二離合裝置C2接合且第三離合裝置C3斷開,發動機200驅動第一電動發電機MG1發電,由于齒圈7制動,因而與太陽輪9相連的第二電動發電機MG2空轉或發電。
動力傳動系統1000處于第二駐車發電模式時,齒圈7制動,發動機200工作,第一電動發電機MG1不工作且第二電動發電機MG2為發電機,第二離合裝置C2和第三離合裝置C3均斷開。
具體而言,由于車輛駐車,即車輪被駐車系統抱死,因而齒圈7制動,由于第二離合裝置C2和第三離合裝置C3均斷開,發動機200驅動第二電動發電機MG2發電,由于齒圈7制動,因而與齒圈7相連的第一電動發電機MG1空轉。
8)、第一制動能回收模式;
動力傳動系統處于第一制動能回收模式時,發動機200不工作,第一電動發電機MG1為發電機且第二電動發電機MG2不工作,第二離合裝置C2斷開且第三離合裝置C3接合。
具體而言,由于第二離合裝置C2斷開且第三離合裝置C3接合,由于車輛處于制動狀態,因而第一電動發電機MG1在第一主動齒輪6的帶動下處于發電狀態,回收制動能量,發動機200靠自身的摩擦力保持靜止,第二電動發電機MG2空轉。
可以理解的是,根據電池電量、車速等不同情況可以選擇不同的工作模式,例如,電量充足時,可采用電動發電機單獨驅動,電量不足同時車速較低時,可以選擇輸入動力分流模式運行,電量不足同時車速較高時以輸出動力分流模式運行,中高速情況下以發動機單獨驅動模式運行。
就功能上而言,該動力傳動系統1000由發動機200、兩個電動發電機、一個行星齒輪機構和兩個離合裝置組成,通過對兩個離合裝置的控制既可以實現發動機200單獨輸出和純電動輸出,同時在混合動力工況下還可以靈活地實現輸入動力分流模式和輸出動力分流模式的相互切換。通過控制第二離合裝置C2、第三離合裝置C3、第一電動發電機MG1和第二電動發電機MG2的不同工作狀態,可以在不同工況下,為確保整車最佳燃油經濟性、舒適性或動力性需求從而選擇混合動力系統不同的工作模式。
也就是說,在發動機200、兩個電動發電機、一個行星齒輪機構和兩個離合裝置連接關系的基礎上,通過與不同工作狀態的第二離合裝置C2、第三離合裝置C3、第一電動發電機MG1和第二電動發電機MG2的結合,可以至少實現上述八種工作模式,且每種工作模式均適用于不同工況且在該適用工況確保了整車最佳燃油經濟性、舒適性或動力性的需求,由此動力傳動系統1000的結構簡單、功能多樣且應用于車輛上,可使車輛在各工況下運動時都能具有良好的燃油經濟性、舒適性及動力性。
特別地,在不同工況下,匹配具備整車極佳燃油經濟性、舒適性或動力性需求的工作模式,各模式切換控制思路簡單,車輛行駛模式多樣化,最大地將極佳的燃油經濟性和舒適性覆蓋車輛所有行駛工況。就結構而言,行星齒輪機構作為混合動力耦合單元,其兼具傳動效率高、實現速比范圍廣和結構緊湊等優點。
簡言之,根據本發明實施例的動力傳動系統1000,根據不同工況可以選擇不同的工作模式,且燃油經濟性高、系統效率高、電功率循環小,同時各模式切換結構簡單。
下面參照圖2所示描述根據本發明的動力傳動系統1000的第二個實施例。
如圖2所示的動力傳動系統1000的第二個實施例中,動力傳動系統1000包括發動機200、動力輸入軸1、第一電動發電機MG1、第二電動發電機MG2、行星齒輪機構P、動力輸出部300、第二離合裝置C2、第三離合裝置C3和第一離合裝置C1。可選地,第一離合裝置C1可以為離合器。
也就是說,圖2所示的動力傳動系統1000在圖1的基礎上增加了一個,第一離合裝置C1,第一離合裝置C1設在發動機200的曲軸與動力輸入軸1之間,通過設置第一離合裝置C1,在不需要發動機200工作時,避免第一電動發電機MG1動力輸出時使發動機200的曲軸發生隨動的現象,避免不必要的能量損耗,有利于提升動力傳動系統1000的工作效率。
也就是說,第一離合裝置C1具有接合和斷開兩種工作狀態,第一離合裝置C1接合時,動力輸入軸1和發動機200的曲軸接合可同步轉動,第一離合裝置C1斷開時,動力輸入軸1和發動機200的曲軸分離可單獨轉動。
由于圖2所示的動力傳動系統1000,增加了第一離合裝置C1,因而工作模式發生了變化,具體而言,圖2所示的動力傳動系統1000具有第一動力分流模式、第二動力分流模式、第一純電動模式、第二純電動模式、發動機單獨驅動模式、第一并聯驅動模式、第二并聯驅動模式、第一駐車發電模式、第二駐車發電模式、第一制動能回收模式和第二制動能回收模式。
圖2所示的動力傳動系統1000處于不同工作模式時,各部件的運動狀態如表2所示:
表2:
其中,圖2所示的動力傳動系統1000處于第一動力分流模式、第二動力分流模式、第一純電動模式、發動機單獨驅動模式、第一并聯驅動模式、第二并聯驅動模式、第一駐車發電模式、第二駐車發電模式和第一制動能回收模式時,第一離合裝置C1處于接合狀態,其余部件(例如,兩個離合裝置、一個行星齒輪機構、兩個電動發電機、發動機200)的工作過程都與圖1所示的動力傳動系統1000處于對應地第一動力分流模式、第二動力分流模式、第一純電動模式、發動機單獨驅動模式、第一并聯驅動模式、第二并聯驅動模式、第一駐車發電模式、第二駐車發電模式和第一制動能回收模式時相同,在此不再詳細敘述。
下面詳細描述圖2所示的動力傳動系統1000的與圖1所示的動力傳動系統1000不同的工作模式:
1)第二純電動模式,即第一電動發電機MG1和第二電動發電機MG2共同驅動模式
動力傳動系統1000處于第二純電動模式時,發動機200不工作,第一電動發電機MG1和第二電動發電機MG2均為電動機,第一離合裝置C1斷開,第二離合裝置C2和第三離合裝置C3均接合,或者第一離合裝置C1斷開,第二離合裝置C2接合且第三離合裝置C3斷開。
具體而言,由于第二離合裝置C2接合、第三離合裝置C3接合,齒圈7和行星架8相互連接,行星齒輪機構P以一個整體轉動,第一電動發電機MG1和第二電動發電機MG2輸出的動力在第一主動齒輪6處耦合后輸出;當第二離合裝置C2接合且第三離合裝置C3斷開時,第一電動發電機MG1和第二電動發電機MG2輸出的動力在第一主動齒輪6處耦合后輸出。
2)、第二制動能回收模式;
動力傳動系統1000處于第二制動能回收模式時,第一電動發電機MG1和第二電動發電機MG2均為發電機,第一離合裝置C1斷開,第二離合裝置C2和第三離合裝置C3均接合;或者或者第一離合裝置C1斷開,第二離合裝置C2接合且第三離合裝置C3斷開。
具體而言,由于第二離合裝置C2和第三離合裝置C3均接合,齒圈7和行星架8相互連接,行星齒輪機構P以一個整體轉動,第一電動發電機MG1和第二電動發電機MG2共同 發電回收制動能,相比第一制動能回收模式可以提供更大的制動力;當第二離合裝置C2接合且第三離合裝置C3斷開時,第一電動發電機MG1和第二電動發電機MG2也可共同發電回收制動能,相比第一制動能回收模式可以提供更大的制動力。
根據本發明實施例的動力傳動系統1000,在第一電動發電機MG1、行星齒輪機構P、第二電動發電機MG2、以及動力輸出部300的連接關系以及工作狀態的基礎上,在發動機200的曲軸與動力輸入軸1之間設置第一離合裝置C1,不僅實現了多種不同的工作模式(例如在之前的工作模式基礎上,增加了第二純電動模式、第二制動能回收模式),且各工作模式適用于不同的工況,并確保了極佳燃油經濟性和舒適性,且模式切換結構簡單,還在不需要發動機200工作時,避免第一電動發電機MG1動力輸出時使發動機200的曲軸發生隨動的現象,避免不必要的能量損耗,有利于提升動力傳動系統1000的工作效率。
下面參照圖3所示描述根據本發明的動力傳動系統1000的第三個實施例。
如圖3所示的動力傳動系統1000的第三個實施例中,動力傳動系統1000包括發動機200、動力輸入軸1、第一電動發電機MG1、第二電動發電機MG2、行星齒輪機構P、動力輸出部300、第二離合裝置C2、第三離合裝置C3和制動裝置B。可選地,制動裝置B可以為制動器。
也就是說,圖3所示的動力傳動系統1000在圖1的基礎上增加了一個制動裝置B,制動裝置B用于制動動力輸入軸1。
也就是說,制動裝置B具有制動和解除制動兩種工作狀態,制動裝置B制動時,動力輸入軸1和行星架8同時被制動即不能轉動,制動裝置B解除制動時,動力輸入軸1和行星架8可轉動。
由于圖3所示的動力傳動系統1000,增加了制動裝置B,因而工作模式發生了變化,具體而言,圖3所示的動力傳動系統1000具有第一動力分流模式、第二動力分流模式、第一純電動模式、第三純電動模式、第四純電動模式、發動機單獨驅動模式、第一并聯驅動模式、第二并聯驅動模式、第一駐車發電模式、第二駐車發電模式、第一制動能回收模式、第三制動能回收模式和第四制動能回收模式。
圖3所示的動力傳動系統1000處于不同工作模式時,各部件的運動狀態如表3所示:
表3:
其中,圖3所示的動力傳動系統1000處于第一動力分流模式、第二動力分流模式、第一純電動模式、發動機單獨驅動模式、第一并聯驅動模式、第二并聯驅動模式、第一駐車發電模式、第二駐車發電模式和第一制動能回收模式時,制動裝置B處于解除制動狀態,其余部件(例如,兩個離合裝置、一個行星齒輪機構、兩個電動發電機、發動機200)的工作過程都與圖1所示的動力傳動系統1000處于對應地第一動力分流模式、第二動力分流模式、第一純電動模式、發動機單獨驅動模式、第一并聯驅動模式、第二并聯驅動模式、第一駐車發電模式、第二駐車發電模式和第一制動能回收模式時相同,在此不再詳細敘述。
下面詳細描述圖3所示的動力傳動系統1000的與圖1所示的動力傳動系統1000不同的工作模式:
1)、第三純電動模式,即第二電動發電機MG2單獨驅動模式
動力傳動系統1000處于第三純電動模式時,發動機200不工作,第一電動發電機MG1不工作且第二電動發電機MG2為電動機,制動裝置B制動,第二離合裝置C2和第三離合裝置C3均斷開。
具體而言,由于行星架8被制動,第二電動發電機MG2輸出的動力從太陽輪9輸入行星齒輪機構P,且經過減速后從齒圈7輸出。
2)、第四純電動模式,即第一電動發電機MG1和第二電動發電機MG2共同驅動模式
動力傳動系統1000處于第四純電動模式時,發動機200不工作,第一電動發電機MG1 和第二電動發電機MG2均為電動機,制動裝置B制動,第二離合裝置C2斷開且第三離合裝置C3接合。
具體而言,由于行星架8被制動,第一電動發電機MG1和第二電動發電機MG2輸出的動力在第一主動齒輪6處耦合后輸出。
3)、第三制動能回收模式,即第二電動發電機MG2單獨回收制動能模式
動力傳動系統1000處于第三制動能回收模式時,制動裝置B制動,第一電動發電機MG1不工作,第二電動發電機MG2為發電機,第二離合裝置C2和第三離合裝置C3均斷開。
具體而言,由于車輛處于制動狀態,且行星架8被制動,第二離合裝置C2和第三離合裝置C3均斷開,因而來自車輪的動力經過動力輸出部300從齒圈7輸入,并驅動第二電動發電機MG2發電。
4)、第四制動能回收模式,即第一電動發電機MG1和第二電動發電機MG2共同回收制動能模式
動力傳動系統1000處于第四制動能回收模式時,制動裝置B制動,第一電動發電機MG1和第二電動發電機MG2均為發電機,第二離合裝置C2斷開且第三離合裝置C3接合。
具體而言,由于車輛處于制動狀態,且行星架8被制動,第二離合裝置C2斷開且第三離合裝置C3接合,因而來自車輪的動力經過動力輸出部300從齒圈7輸入,并驅動第一電動發電機MG1和第二電動發電機MG2共同發電,從而提供更大的制動力。
圖4所示的動力傳動系統1000是在圖1所示的動力傳動系統1000的基礎上,將第二離合裝置C2和第三離合裝置C3的實施方式,由離合器更改為同步器,從而使通過第二離合裝置C2和第三離合裝置C3相連的部件的同步過程更平穩,圖4所示的動力傳動系統1000的工作模式與圖1所示的動力傳動系統1000的工作模式相同,在此不再詳細敘述。
當然可以理解的是,圖2和圖3所示的動力傳動系統1000中也可將第二離合裝置C2和第三離合裝置C3的實施方式,由離合器更改為同步器,而不影響其工作模式。
根據本發明實施例的動力傳動系統1000,在第一電動發電機MG1、行星齒輪機構P、第二電動發電機MG2、以及動力輸出部300的連接關系以及工作狀態的基礎上,在動力輸入軸1上設置制動裝置B,可實現多種不同的工作模式(例如在之前的工作模式基礎上,增加了第二電動發電機MG2單獨驅動模式、兩個電動發電機共同驅動模式、第二電動發電機MG2單獨回收制動能模式和兩個電動發電機共同回收制動能模式,且各工作模式適用于不同的工況,并確保了極佳燃油經濟性和舒適性,且模式切換結構簡單。
進一步地,如圖1-圖3所示,行星齒輪機構P設在第一電動發電機MG1和第二電動發電機MG2之間,第二離合裝置C2和第三離合裝置C3均設在第一電動發電機MG1與行星齒輪機構P之間。由此,充分利用軸向空間,使動力傳動系統1000的結構簡單、緊湊,同時第 一電動發電機MG1和第二電動發電機MG2間隔開設置,有利于軸向載荷更均勻。
也就是說,以第二離合裝置C2和第三離合裝置C3集成為雙離合器為例,第一電動發電機MG1、雙離合器、行星齒輪機構P和第二電動發電機MG2與發動機200的距離依次增加。
可選地,發動機200可以橫置也可以縱置。
這樣的布置結構,在發動機200橫置布置時,使動力輸入軸1特別地伸長,動力輸入軸1的一端與發動機200的曲軸相連,動力輸入軸1的遠離曲軸的一端與雙離合器以及行星齒輪機構P相連,盡可能地確保了差速器100接近于整車橫向對轉中心線上,避免了傳動半軸長短不一致現象,避免車輛出現跑偏現象,提升車輛的操控性。
可選地,動力輸入軸1的遠離曲軸的一端與雙離合器之間可以設置有扭轉盤、減振器或飛輪。
更加具體地,動力輸出部300的與齒圈7相連的部分在動力輸入軸1的軸向上位于第一電動發電機MG1和第二電動發電機MG2之間,第一主動齒輪6位于第一電動發電機MG1和第二電動發電機MG2之間,更具體地,如圖1-圖3所示,第二離合裝置C2和第三離合裝置C3集成為雙離合器時,第一主動齒輪6位于雙離合器與第二電動發電機MG2之間。由此,動力傳動系統1000的結構更加簡單、緊湊,并且進一步確保了差速器100接近于整車橫向對轉中心線上。
進一步地,與差速器從動齒輪16嚙合的二級主動齒輪15位于鄰近發動機200的一側,從而更進一步確保了差速器100接近于整車橫向對轉中心線上。
當然,發動機200縱置時,這樣的布置結構,也可以使動力傳動系統1000的結構更緊湊,充分利用動力輸入軸1的軸向和徑向空間。
綜上所述,該動力傳動系統1000功能實現豐富、結構緊湊、設計合理,同時兼具針對各個工況下確保極佳燃油經濟性和舒適性的模式切換方式,方案可靠,實用價值高。
此外,根據本發明實施例的動力傳動系統1000,將動力輸入軸1與第一從動部分22相連且將第一電動發電機MG1的轉子2與第一主動部分21和第二主動部分31剛性連接,且第二從動部分32與動力輸出部300剛性連接,從而使第一電動發電機MG1可以選擇連接到發動機200的動力輸入軸1或動力輸出部300。第一電動發電機MG1連接到動力輸入軸1時,動力傳動系統1000以輸出動力分流模式運行,第一電動發電機MG1連接到動力輸出部300時,動力傳動系統1000以輸入動力分流模式運行。通過雙離合器不同接合狀態,可以切換兩種動力分流模式,車輛低速行駛時使用輸入動力分流模式,車輛高速行駛,使用輸出動力分流模式。由此在低速和高速行駛都可以利用行星齒輪機構P優化發動機工作狀態,發動機200始終在經濟轉速區間運行,動力傳動系統1000具有良好的燃油經濟性。
綜上而言,本發明通過第二離合裝置C2和第三離合裝置C3,使動力傳動系統1000同時具有輸入動力分流和輸出動力分流模式,以一種簡單、緊湊的結構,實現更多的輸出模式讓動力傳動系統1000在更寬的轉速范圍內具有良好的經濟性。
此外,根據本發明的動力傳動系統1000,在第一電動發電機MG1、行星齒輪機構P、第二電動發電機MG2、第二離合裝置C2、第三離合裝置C3以及動力輸出部300的連接關系以及工作狀態的基礎上,創造性地布置第一電動發電機MG1、行星齒輪機構P、第二電動發電機MG2、第二離合裝置C2、第三離合裝置C3以及動力輸出部300的位置,不僅實現了多種不同的工作模式,且各工作模式適用于不同的工況,并確保了極佳燃油經濟性和舒適性,且模式切換結構簡單,還使動力傳動系統1000的整體結構緊湊,布置空間小,結構簡單易實現。
簡言之,根據本發明實施例的動力傳動系統1000,工作模式多樣且各工作模式切換簡單,特別是將輸入動力分流模式統和輸出動力分流模式有機地結合起來,從而應對各種工況,結合兩者的各自優勢實現極佳的燃油經濟性,且實現的結構簡單布置緊湊。
下面簡單描述根據本發明實施例的車輛,該車輛包括上述的動力傳動系統1000,從而具有整車布置緊湊,燃油經濟性高等優點。
在本發明的描述中,需要理解的是,術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系,僅是為了便于描述本發明和簡化描述,而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作,因此不能理解為對本發明的限制。
此外,術語“第一”、“第二”僅用于描述目的,而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。在本發明的描述中,“多個”的含義是至少兩個,例如兩個,三個等,除非另有明確具體的限定。
在本發明中,除非另有明確的規定和限定,術語“安裝”、“相連”、“連接”術語應做廣義理解,例如,可以是固定連接,也可以是可拆卸連接,或成一體;可以是機械連接,也可以是電連接或彼此可通訊;可以是直接相連,也可以通過中間媒介間接相連,可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系,除非另有明確的限定。對于本領域的普通技術人員而言,可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
在本發明中,除非另有明確的規定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸,或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且,第 一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本說明書的描述中,參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中,對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且,描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外,在不相互矛盾的情況下,本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。
盡管上面已經示出和描述了本發明的實施例,可以理解的是,上述實施例是示例性的,不能理解為對本發明的限制,本領域的普通技術人員在本發明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。