一种纵置混联式混合动力传动系统及控制方法与流程

1.本发明涉及混合动力汽车传动技术领域，更具体地，涉及一种纵置混联式混合动力传动系统及控制方法。


背景技术：

2.由于环境污染和能源危机问题日益突出，环保问题越来越受到国内外的重视，国家也一直在更新汽车尾气排放的相关法规。现有的传统燃油车驱动模式单一，动力系统的优化难以应对严格的法规，而纯电动汽车则受限于续航里程、电池、成本等问题无法完全替代传统动力汽车。
3.混合动力汽车以电池和燃油为能量源，以发动机和电动机提供驱动力，兼具传统燃油汽车长续航和纯电动汽车运行效率高、排放少的优点，混合动力汽车的油耗及排放水平有了很大的提升，对环境保护及能源节约具有重大意义。
4.现有技术一：
5.混合动力传动系统，包括依次同轴设置的内燃机、发电机组件、第一行星轮系、驱动电机组件和系统输出轴；发电机组件与第一行星轮系啮合连接；第一行星轮系上设置有断开接合装置，断开接合装置通过其上的第一轮系输出轴与系统输出轴连接，系统输出轴通过输出法兰与车辆传动系统进行连接；驱动电机组件通过驱动电机输出中间轴与系统输出轴相连。
6.现有技术一的缺点：
7.1)离合器与行星排集成，不利于模块化设计，加工维护成本高；
8.2)升速机构行星排行星架固定，齿圈旋转对转速较敏感，不利于电机高转速设计匹配；
9.3)减速机构采用行星排尺寸更小，结构更紧凑。
10.现有技术二：
11.包括同轴设置的发动机、第一电机以及第二电机，发动机的动力输入轴与第一行星排连接，第一电机与第一行星排的太阳轮连接，第二电机第二行星排的太阳轮连接，动力传动轴用于被配置为向车轮输出来自发动机、第一电机和第二电机中至少一个动力源的动力，以驱动车轮转动，离合器设于第一行星排与动力传动轴之间，用于在结合状态下将动力从第一行星排传递至动力传动轴。
12.现有技术二的缺点：
13.1)离合器与行星排集成，不利于模块化设计，加工维护成本高；
14.2)升速机构行星排行星架固定，齿圈旋转对转速较敏感，不利于电机高转速设计匹配。
15.因此，如何提供一种满足纯电驱动，发动机直驱，串联/并联混合动力传动等功能，满足整车节能降耗目标的动力传动系统及控制方法成为本领域亟需解决的技术难题。


技术实现要素：

16.本发明的目的是提供一种纵置混联式混合动力传动系统及控制方法，满足纯电驱动，发动机直驱，串联/并联混合动力传动等功能，满足整车节能降耗目标。采用行星排结构解决系统模块化设计不足，径向布置空间大等问题。
17.根据本发明的第一方面，提供了一种纵置混联式混合动力传动系统，包括发动机、p1电机、p3电机以及后桥；
18.所述发动机与所述p1电机以及所述p3电机同轴设置，所述发动机与所述p1电机之间通过升速机构连接，以实现所述发动机与所述p1电机之间传递动力；
19.所述p3电机与所述后桥之间通过减速机构连接，以实现车轮驱动；所述p1电机与所述p3电机之间通过离合器连接，以实现所述发动机与所述p3电机的连接或断开；
20.所述升速机构包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮以及第四齿轮，所述发动机通过曲轴飞轮轴与所述第一齿轮连接，所述第二齿轮与所述第三齿轮通过中间轴同轴连接，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合传动，所述第四齿轮与p1电机轴同轴连接，并与所述第三齿轮啮合传动。
21.可选地，根据本发明所述的纵置混联式混合动力传动系统，所述减速机构包括行星轮、行星架、太阳轮以及齿圈所组成的行星排减速机构，所述太阳轮与p3电机轴连接，所述行星轮与所述太阳轮啮合传动、所述齿圈与所述行星架啮合传动但不传递动力，所述行星轮驱动所述行星架转动，所述后桥与所述行星架通过输出轴连接，以实现车轮驱动。
22.可选地，根据本发明所述的纵置混联式混合动力传动系统，所述离合器前端与p1电机轴花键连接、后端与所述输出轴连接，通过所述离合器结合与分离实现所述传动系统的模式切换。
23.根据本发明的第二方面，还提供了一种纵置混联式混合动力传动系统控制方法，采用上述实施例所述的纵置混联式混合动力传动系统，并实现以下功能模式：
24.纯电行使：所述发动机停止工作，所述离合器分离，所述p3电机工作、驱动所述减速机构和所述后桥实现车轮驱动；
25.串联行使：所述发动机正常工作，通过所述升速机构驱动所述p1电机给电池系统供电；所述离合器分离，所述p3电机工作、驱动所述减速机构和所述后桥实现车轮驱动；
26.高速直驱：所述发动机正常工作，所述离合器结合，p1电机和p3电机停止工作；即所述发动机通过所述升速机构、p1电机轴、离合器以及输出轴至后桥驱动车轮；
27.能量回收：所述发动机停止工作，所述离合器分离，车辆制动减速，车轮通过后桥反驱动减速机构，从而驱动p3电机实现能量回收。
28.可选地，根据本发明所述的纵置混联式混合动力传动系统控制方法，还包括耦合并联行驶模式，在该模式下，纯电行使和高速直驱模式能够独立存在或同时存在。
29.可选地，根据本发明所述的纵置混联式混合动力传动系统控制方法，在所述纯电行使模式下，所述p3电机通过p3电机轴驱动太阳轮旋转，所述太阳轮驱动行星轮旋转，所述行星轮驱动所述行星架旋转，所述行星架驱动输出轴转动，所述输出轴驱动后桥实现车轮驱动。
30.可选地，根据本发明所述的纵置混联式混合动力传动系统控制方法，在所述串联行使模式下，所述发动机提供曲轴飞轮组驱动输入轴转动，所述输入轴驱动第一齿轮旋转，
所述第一齿轮驱动所述第二齿轮旋转，所述第二齿轮通过中间轴驱动所述第三齿轮旋转，所述第三齿轮驱动所述第四齿轮旋转，所述第四齿轮驱动p1电机轴转动从而驱动p1电机给电池系统充电；
31.同时p3电机通过p3电机轴驱动所述太阳轮旋转，所述太阳轮驱动行星轮旋转，所述行星轮驱动所述行星架旋转，所述行星架驱动输出轴转动，所述输出轴驱动后桥实现车轮驱动。
32.可选地，根据本发明所述的纵置混联式混合动力传动系统控制方法，在所述高速直驱模式下，发动机通过曲轴飞轮组驱动输入轴转动，输入轴驱动所述第一齿轮旋转，所述第一齿轮驱动所述第二齿轮旋转，所述第二齿轮通过中间轴驱动所述第三齿轮旋转，所述第三齿轮驱动第四齿轮旋转，所述第四齿轮驱动p1电机轴转动，所述p1电机轴经离合器驱动所述输出轴转动，输出轴驱动后桥实现车轮驱动。
33.可选地，根据本发明所述的纵置混联式混合动力传动系统控制方法，在所述能量回收模式下，所述车轮反驱动后桥，所述后桥驱动输出轴转动，所述输出轴带动行星架旋转，所述行星架带动行星轮旋转，所述行星轮带动所述太阳轮旋转，所述太阳轮驱动p3电机轴转动从而驱动p3电机实现能量回收。
34.本发明技术方案带来的有益效果：
35.1)提供一种混动驱动传动系统，满足纯电驱动，发动机直驱，串联/并联混合动力传动等功能，满足整车节能降耗目标。
36.2)提升传动系统模块化设计水平，分别以平行轴升速模块，电机模块，行星排模块，离合器模块组合实现动力传递系统；
37.3)离合器独立，降低工艺复杂程度，便于加工维护、控制成本；
38.4)采用平行轴结构升速设计，更加适应速比匹配，便于变更调整、控制成本；
39.5)采用行星排结构减速设计，实现与电机同轴传递动力，整体径向尺寸小，实现轻量化同时提升整车布置自由度。
40.通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
41.被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
42.图1为本发明所公开的纵置混联式混合动力传动系统的模块结构示意图；
43.图2为本发明所公开的纵置混联式混合动力传动系统的零部件结构示意图。
44.附图标记说明：a-发动机模块；b-升速机构；c-发电机；d-电机；e-减速机构；
45.1-发动机；2-曲轴飞轮组；3-p1电机；4-p3电机；5-后桥；6-输入轴；7-中间轴；8-p1电机轴；9-离合器；10-输出轴；11-p3电机轴；12-第一齿轮；13-第二齿轮；14-第三齿轮；15-第四齿轮；16-齿圈；17-行星轮；18-行星架；19-太阳轮。
具体实施方式
46.现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具
体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
47.以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
48.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
49.在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
50.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
51.根据图1和图2所示，本发明提供了一种纵置混联式混合动力传动系统，包括发动机1、p1电机3、p3电机4以及后桥5。
52.整体布置结构分几个功能模块：发动机模块a驱动升速机构b实现发电机c高效充电；电机d驱动通过减速机构e和后桥5实现车轮驱动；发电机c和电机d之间布置离合器9，实现发动机模块a动力与电机d动力连接或断开；以上各个模块功能采用控制模块控制实现dht不同工作模式，达到高效驱动目标。升速机构b，发电机c，离合器9，电机d，减速机构e输入、输出同轴，实现发动机模块a与电机d/离合器9同轴传递动力，整体径向尺寸小，实现轻量化同时提升整车布置自由度。
53.发动机1与p1电机3以及p3电机4同轴设置，发动机1与p1电机3之间通过升速机构b连接，以实现发动机1与p1电机3之间传递动力。
54.p3电机4与后桥5之间通过减速机构e连接，以实现车轮驱动；p1电机3与p3电机4之间通过离合器9连接，以实现发动机1与p3电机4的连接或断开。
55.升速机构b包括第一齿轮12、第二齿轮13、第三齿轮14以及第四齿轮15，发动机1通过曲轴飞轮轴与第一齿轮12连接，第二齿轮13与第三齿轮14通过中间轴7同轴连接，第一齿轮12与第二齿轮13啮合传动，第四齿轮15与p1电机轴8同轴连接，并与第三齿轮14啮合传动。
56.升速机构b布置在发动机模块a与发电机c之间，实现发动机模块a转速提升，保证电机c高效充电。其中升速机构b的输入轴与发动机1飞轮连接，p1电机轴8与电机转子轴共用设计，即p1电机轴8上布置第四齿轮15，同时与p1电机3转子装配；
57.升速机构b由两对圆柱齿轮实现，输入轴6与p1电机轴8同轴，第一齿轮12布置在输入轴6上，且与输入轴6一体设计。第二齿轮13/第三齿轮14与中间轴7一体，第四齿轮15布置在p1电机轴8，与p1电机轴8一体设计。
58.进一步地，减速机构e包括行星轮17、行星架18、太阳轮19以及齿圈16所组成的行星排减速机构，太阳轮19与p3电机轴11连接，行星轮17与太阳轮19啮合传动、齿圈16与行星架18啮合传动但不传递动力，行星轮17驱动行星架18转动，后桥5与行星架18通过输出轴10连接，以实现车轮驱动。
59.减速机构e采用齿圈16固定，太阳轮19输入，行星架18输出。减速机构e布置在电机d后端，电机d的p3电机轴11为空心轴，p3电机轴11输入端与p3电机4转子连接，输出端与减速机构e中的太阳轮19花键连接。输出轴10嵌套在p3电机轴11内，之间可相对转动，输出轴
10后端与行星排减速机构e中的行星架18花键连接。
60.再进一步地，离合器9前端与p1电机轴8花键连接、后端与输出轴10连接，通过离合器9结合与分离实现传动系统的模式切换。
61.根据本发明的第二方面，还提供了一种纵置混联式混合动力传动系统控制方法，采用上述实施例的纵置混联式混合动力传动系统，并实现以下功能模式：
62.纯电行使：发动机1停止工作，离合器9分离，p3电机4工作、驱动减速机构e和后桥5实现车轮驱动；
63.串联行使：发动机1正常工作，通过升速机构b驱动p1电机3给电池系统供电；离合器9分离，p3电机4工作、驱动减速机构e和后桥5实现车轮驱动；
64.高速直驱：发动机1正常工作，离合器9结合，p1电机3和p3电机4停止工作；即发动机1通过升速机构b、p1电机轴8、离合器9以及输出轴10至后桥5驱动车轮；
65.能量回收：发动机1停止工作，离合器9分离，车辆制动减速，车轮通过后桥5反驱动减速机构e，从而驱动p3电机4实现能量回收。
66.再进一步地，还包括耦合并联行驶模式，根据动力匹配需要，将以下两种模式通过控制器控制进行并联控制，两种模式可独立存在或同时存在。在该模式下，纯电行使和高速直驱模式能够独立存在或同时存在。
67.再进一步地，在纯电行使模式下，p3电机4通过p3电机轴11驱动太阳轮19旋转，太阳轮19驱动行星轮17旋转，行星轮17驱动行星架18旋转，行星架18驱动输出轴10转动，输出轴10驱动后桥5实现车轮驱动。
68.再进一步地，在串联行使模式下，发动机1提供曲轴飞轮组2驱动输入轴6转动，输入轴6驱动第一齿轮12旋转，第一齿轮12驱动第二齿轮13旋转，第二齿轮13通过中间轴7驱动第三齿轮14旋转，第三齿轮14驱动第四齿轮15旋转，第四齿轮15驱动p1电机轴8转动从而驱动p1电机3给电池系统充电；
69.同时p3电机4通过p3电机轴11驱动太阳轮19旋转，太阳轮19驱动行星轮17旋转，行星轮17驱动行星架18旋转，行星架18驱动输出轴10转动，输出轴10驱动后桥5实现车轮驱动。
70.再进一步地，在高速直驱模式下，发动机1通过曲轴飞轮组2驱动输入轴6转动，输入轴6驱动第一齿轮12旋转，第一齿轮12驱动第二齿轮13旋转，第二齿轮13通过中间轴7驱动第三齿轮14旋转，第三齿轮14驱动第四齿轮15旋转，第四齿轮15驱动p1电机轴8转动，p1电机轴8经离合器9驱动输出轴10转动，输出轴10驱动后桥5实现车轮驱动。
71.再进一步地，在能量回收模式下，车轮反驱动后桥5，后桥5驱动输出轴10转动，输出轴10带动行星架18旋转，行星架18带动行星轮17旋转，行星轮17带动太阳轮19旋转，太阳轮19驱动p3电机轴11转动从而驱动p3电机4实现能量回收。
72.本系统离合器9可采用但不限于湿式摩擦片离合器9，电磁离合器9，以及啮合套式同步器结构代替。
73.虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

技术特征：
1.一种纵置混联式混合动力传动系统，其特征在于，包括发动机、p1电机、p3电机以及后桥；所述发动机与所述p1电机以及所述p3电机同轴设置，所述发动机与所述p1电机之间通过升速机构连接，以实现所述发动机与所述p1电机之间传递动力；所述p3电机与所述后桥之间通过减速机构连接，以实现车轮驱动；所述p1电机与所述p3电机之间通过离合器连接，以实现所述发动机与所述p3电机的连接或断开；所述升速机构包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮以及第四齿轮，所述发动机通过曲轴飞轮轴与所述第一齿轮连接，所述第二齿轮与所述第三齿轮通过中间轴同轴连接，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合传动，所述第四齿轮与p1电机轴同轴连接，并与所述第三齿轮啮合传动。2.根据权利要求1所述的纵置混联式混合动力传动系统，其特征在于，所述减速机构包括行星轮、行星架、太阳轮以及齿圈所组成的行星排减速机构，所述太阳轮与p3电机轴连接，所述行星轮与所述太阳轮啮合传动、所述齿圈与所述行星架啮合传动但不传递动力，所述行星轮驱动所述行星架转动，所述后桥与所述行星架通过输出轴连接，以实现车轮驱动。3.根据权利要求2所述的纵置混联式混合动力传动系统，其特征在于，所述离合器前端与p1电机轴花键连接、后端与所述输出轴连接，通过所述离合器结合与分离实现所述传动系统的模式切换。4.一种纵置混联式混合动力传动系统控制方法，其特征在于，采用权利要求3所述的纵置混联式混合动力传动系统，并实现以下功能模式：纯电行使：所述发动机停止工作，所述离合器分离，所述p3电机工作、驱动所述减速机构和所述后桥实现车轮驱动；串联行使：所述发动机正常工作，通过所述升速机构驱动所述p1电机给电池系统供电；所述离合器分离，所述p3电机工作、驱动所述减速机构和所述后桥实现车轮驱动；高速直驱：所述发动机正常工作，所述离合器结合，p1电机和p3电机停止工作；即所述发动机通过所述升速机构、p1电机轴、离合器以及输出轴至后桥驱动车轮；能量回收：所述发动机停止工作，所述离合器分离，车辆制动减速，车轮通过后桥反驱动减速机构，从而驱动p3电机实现能量回收。5.根据权利要求4所述的纵置混联式混合动力传动系统控制方法，其特征在于，还包括耦合并联行驶模式，在该模式下，纯电行使和高速直驱模式能够独立存在或同时存在。6.根据权利要求4所述的纵置混联式混合动力传动系统控制方法，其特征在于，在所述纯电行使模式下，所述p3电机通过p3电机轴驱动太阳轮旋转，所述太阳轮驱动行星轮旋转，所述行星轮驱动所述行星架旋转，所述行星架驱动输出轴转动，所述输出轴驱动后桥实现车轮驱动。7.根据权利要求4所述的纵置混联式混合动力传动系统控制方法，其特征在于，在所述串联行使模式下，所述发动机提供曲轴飞轮组驱动输入轴转动，所述输入轴驱动第一齿轮旋转，所述第一齿轮驱动所述第二齿轮旋转，所述第二齿轮通过中间轴驱动所述第三齿轮旋转，所述第三齿轮驱动所述第四齿轮旋转，所述第四齿轮驱动p1电机轴转动从而驱动p1电机给电池系统充电；同时p3电机通过p3电机轴驱动所述太阳轮旋转，所述太阳轮驱动行星轮旋转，所述行
星轮驱动所述行星架旋转，所述行星架驱动输出轴转动，所述输出轴驱动后桥实现车轮驱动。8.根据权利要求4所述的纵置混联式混合动力传动系统控制方法，其特征在于，在所述高速直驱模式下，发动机通过曲轴飞轮组驱动输入轴转动，输入轴驱动所述第一齿轮旋转，所述第一齿轮驱动所述第二齿轮旋转，所述第二齿轮通过中间轴驱动所述第三齿轮旋转，所述第三齿轮驱动第四齿轮旋转，所述第四齿轮驱动p1电机轴转动，所述p1电机轴经离合器驱动所述输出轴转动，输出轴驱动后桥实现车轮驱动。9.根据权利要求4所述的纵置混联式混合动力传动系统控制方法，其特征在于，在所述能量回收模式下，所述车轮反驱动后桥，所述后桥驱动输出轴转动，所述输出轴带动行星架旋转，所述行星架带动行星轮旋转，所述行星轮带动所述太阳轮旋转，所述太阳轮驱动p3电机轴转动从而驱动p3电机实现能量回收。

技术总结
本发明公开了一种纵置混联式混合动力传动系统及控制方法，包括发动机、P1电机、P3电机以及后桥；所述发动机与所述P1电机以及所述P3电机同轴设置，所述发动机与所述P1电机之间通过升速机构连接，以实现所述发动机与所述P1电机之间传递动力；所述P3电机与所述后桥之间通过减速机构连接，以实现车轮驱动；所述P1电机与所述P3电机之间通过离合器连接，以实现所述发动机与所述P3电机的连接或断开。本发明满足纯电驱动，发动机直驱，串联/并联混合动力传动等功能，满足整车节能降耗目标。采用行星排结构解决系统模块化设计不足，径向布置空间大等问题。问题。问题。


技术研发人员：方志勤 任翔 郭应清 郭海保 王铜奎 刘成文
受保护的技术使用者：安徽江淮汽车集团股份有限公司
技术研发日：2023.03.31
技术公布日：2023/6/26