[发明专利]双模两级行星轮混合动力传动装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种混合动力传动装置，尤其是一种采用行星齿轮传动的传动装置。

技术背景

混合动力汽车作为一种新兴的节能环保型汽车，其技术和市场处于一种蓬勃的发展阶段，重视和扶持我国的混合动力汽车产业，是快速缩短与世界汽车技术水平差距的发展良机，也是保障我国汽车行业健康持续发展的重要机遇。混合动力汽车（HEV）与传统汽车及纯电动汽车相比，最大差别是动力系统。对于并联和混联式HEV，动力耦合系统负责将HEV的多个动力组合在一起，实现多动力源间合理的功率分配并把动力传给驱动桥，它在HEV开发中处于重要地位，其性能直接关系到HEV整车性能是否达到设计要求，是HEV最核心部分。行星轮系具有多自由度、输入输出灵活可控的特点，而且结构紧凑、体积小、速比大、因此被越来越多的混合动力汽车动力耦合系统所采用，这也是当今混合动力汽车动力总成发展的一种趋势。

1997年丰田推出首款混合动力汽车Prius, 2005年又推出了搭载最新第3代机电混合动力系统的2006款Prius，仍采用THS混联式结构，灵巧精密的行星齿轮系统对发动机的输出功率进行重新分配，达到合理平衡发动机负荷的目的。图1所示即为丰田Prius混合动力传动装置结构图，其中1、发动机，2、曲轴，3、减速器，4、发电机MG1，5、行星齿轮系，6、太阳轮，7、行星轮，8、外齿圈，8a、齿圈主动链轮，9、行星架，10、无声链，11、减速齿轮，12、被动齿轮。13，减速齿轮，14、差速器，15a、b、驱动车轮，16、电动机MG2。其混合动力系统总成由发动机(Engine)、发电机(MG1)、电动机(MG2)、动力耦合系统、逆变器以及动力蓄电池等部件组成。在此机构中发动机与行星架相联，通过行星齿轮将动力传递给外齿圈和太阳轮，齿圈轴与电动机和传动轴相联，太阳轮轴与发电机相联。该系统将发动机大部分转矩直接传递到驱动轴上，将小部分转矩传给发电机，发电机发出的电能根据指令用于电池充电或电动机，以增加驱动力。这种结构可以通过调节发电机转速使其产生变化，使发动机一直处于高效率区或低排放区。此外，通过调节行星排各元件的转速，使其像无级变速器一样工作。

此结构特点：

1）            动力耦合系统采用了一单行星排三轴传动系统；

2）            两电机分别布置在行星排的两侧；

3）            行星排的输出齿圈与中间齿轮轴之间采用了链传动技术；

4）            由于行星齿轮实现无极变速，发动机转速与车速没有直接关系；并且发动机是主动力源，在整个运行过程中，发动机提供全部能量。因此，整车控制的关键是寻找某功率下发动机的最佳效率点，即通过调节电机MG1的转速来实现发动机优化控制。

5）            电机MG2输出轴与行星排外齿圈固接，纯电动起步时，只需要对MG2进行控制，系统驱动控制实现非常简单。

现有技术缺点

1、电机布置方式

两个电机布置在行星排的两侧，冷却系统布置复杂、电机系统集成度低、并且行星排两侧左右传动轴不等长，不利于前舱布置。电机MG1和发动机并排布置于行星排右侧，由于两者距离比较近，并且MG1的最佳工作温度为60℃小于发动机最佳工作温度90℃，因此MG1壳体会受到发动机壳体散热的影响快速升高，会造成电机冷却系统经常处于冷却MG1的工作状态，影响整车效率。由于MG1和MG2共用一套冷却系统，MG1和MG2布置在行星排的两侧，散热系统比较复杂，集成度低，带来了成本增加，可靠性低。

2、单排行星轮系减速比过低对系统造成影响

(a) 混合动力系统对电机性能要求过高

混合动力系统对电机的转速变化范围宽，对电机制造精度、转速/扭矩特性及其动平衡要求十分苛刻。

(b) 混合动力系统对空间布置要求过高；

为了达到足够的减速比，传动齿轮减速系统对空间布置要求过高，该减速装置采用了包括链传动的多级传动部件，进一步加大了系统的复杂性。

3、电机MG1的锁止功能缺失，某些工况下其工作效率下降明显；

在某些车辆行驶工况过程中，由于需求功率的浮动造成了电机MG1总是需要控制在零转速上下浮动来调节发动机的功率输出。在此工况下，MG1的工作效率非常低，并且系统的输出功率与功率需求总是会有一些波动，还存在一定的滞后性，这都增加了控制的上的难度。

发明内容

技术问题：