[发明专利]一种汽车油电混合动力变速箱

说明书

本发明公开一种汽车油电混合动力变速箱，其包括发动机、混合动力模块和变速箱，混合动力模块由电机和单行星轮行星排组成，电机的转子与行星排的太阳轮连接，发动机的输出轴与行星排的齿圈连接，变速箱的输入轴与行星排的行星架连接；行星排的齿圈与混合动力模块的壳体之间设置有制动器，太阳轮与行星架之间设置有第一离合器；第一离合器用于产生一对大小相等、方向相反的扭矩，分别作用在太阳轮和行星架上；合理选择发动机轴的角加速度和变速箱的输入轴和行星架的角加速度，能够使发动机在预期时间内加速到预定的转速并点火启动，且保持车辆行驶平顺。本发明实现了纯电驱动和行驶中启动发动机的功能，实现了在纯电驱动模式下快速平稳启动发动机。

技术领域

本发明涉及混合动力车辆动力传动技术领域，尤其是涉及一种汽车油电混合动力变速箱。

背景技术

混合动力汽车是电动化汽车中最具有产业化和市场化前景的动力系统。混合动力汽车采用热能发动机和电机作为动力源，既可以使用发动机驱动，也可以使用电力驱动，还可以混合动力驱动，能够降低油耗，还能够用外接电源充电，用电能取代一部分燃油或燃气，部分改变能源结构。

单电机并联式混合动力系统是混合动力汽车中应用广泛的一种混合动力系统，由发动机、电机、动力耦合机构和机械变速箱构成，其中，电机具有多项功能，包括单独驱动车辆行驶、助力发动机驱动车辆、行驶时和驻车时发电、能量再生制动等；动力耦合机构的功能是：根据需要和指令，开通或关闭发动机和电机动力的输出通道，或切换其流向，实现混动车的各种工况；机械变速装置的功能是减速和增扭，并改变输入轴和输出轴之间的速比，使得发动机和电机能够高效率工作；同时放大扭矩，增大车轮扭矩。自动变速箱（AutomaticTransmission）、双离合器变速箱（Dual Clutch Transmission）等经常被用做机械变速机构。

美国专利6569054公开了一种并联式油电混合动力系统，其机电耦合机构主要由一个发动机、一个电机、一套行星齿轮机构、一个电磁离合器和一个变速箱构成，其中行星齿轮机构的太阳轮轴S和齿圈轴R作为力矩输入轴，行星架轴C作为力矩输出轴，力矩输入轴S、R分别与发动机和电机的轴相连，力矩输出轴C通过变速箱与车轮的驱动轴相连，该行星齿轮机构的作用是用于合成发动机和电机输出的扭矩来共同驱动车辆。所述电磁离合器接在太阳齿轮轴S和行星架轴C之间，用于机械锁定行星齿轮机构的三个轴，电磁离合器分离时，行星齿轮机构的三个轴分别以各自的速度转动。该系统的两个动力源，即发动机和电机，是并联的，两个动力源输出的驱动扭矩均可以通过机械传动而直接作用在车轮的驱动轴上，因此，动力传递效率高，而且只用了一个电机，结构简单；但是，该系统存在着一个较大的缺点：系统没有锁定发动机轴的机构，纯电驱动由电机单独输出驱动扭矩时，该驱动扭矩通过行星齿轮机构后会传递给发动机轴一个反向扭矩，使发动机倒转，会损坏发动机，因此，该系统不具备纯电动行驶功能，也没有说明如何启动发动机。然而，对于一个油电全混合动力系统而言，具备纯电驱动和在纯电驱动下启动发动机是非常重要的。纯电动工况时，关闭发动机以减少油耗，由电机驱动车辆行驶；当电机动力不足时，可以迅速启动发动机，进行油电合力驱动；这是一个非常节省燃料的工作状态，在城市道路上行驶时显得尤为重要，也是插电式混合动力车的重要工作模式。

如果在齿圈C/发动机轴上增加一个制动器或单向离合器，制止发动机反转，电机扭矩就可以通过行星排传递，实现纯电动行驶；行驶中需要启动发动机时，释放制动器，并通过离合器产生耦合扭矩，通过齿圈C在发动机轴上作用正向扭矩，使发动机轴加速，从而启动发动机。这是用离合器将零转速的齿圈C与转动的太阳轮S、行星架C锁定在一起，使三轴同速转动，把发动机轴加速到点火转速、启动发动机。但是，这带来一个问题：在离合器耦合之前，发动机轴/齿圈R转速为零，而太阳轮S和行星架C高速转动；如果这时将离合器耦合，就等于行星齿轮系的三个轴要进行一个完全非弹性的转动碰撞，这个转动碰撞会在力矩输出轴C上产生负扭矩冲击，该负扭矩是由发动机轴的惯性矩产生的，这一负扭矩传递到车轮上时会对车辆速度产生冲击，并使乘车者感到难受，更甚者可能导致机械结构的损坏而发生安全事故。

发明内容