一种用于前驱插电式混合动力车辆的传动装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种汽车用传动装置，特别涉及一种用于前驱插电式混合动力车辆的 传动装置。
【背景技术】
[0002] 为了应对能源安全、大气污染等问题，各大汽车公司都在积极采取应对措施，主要 集中在内燃机系统的改进、新能源驱动系统开发。在技术上比较成熟的混合动力系统以及 在此基础上发展而来的插电混合动力系统，都成为现阶段解决汽车能耗和环境污染的可行 技术方案，并且具有广阔的市场前景。
[0003] 目前已经大批量生产的混合动力系统都属于深度混合动力系统，具有代表性的产 品是丰田公司1997年推出的首款单行星排混合动力车型PRIUS。该车型采用行星齿轮机构 作为动力耦合装置，结构紧凑、占用空间小，是比较理想的混合动力方案。但是对于更加侧 重纯电动行驶的插电混合动力系统来说，该方案还存在一定的不足。比如发动机的扭矩需 要由与太阳轮连接的小电机平衡，即增大发动机就需要提高小电机的扭矩要求，该系统的 结构特点限制了其匹配能力。在纯电动行驶时，该系统只能实现单一挡位的纯电动模式，无 法对电机工作状态进行优化。因此丰田系统在用于插电混合动力系统时，还有较大地提升 空间。
【发明内容】
[0004] 本发明旨在提供一种可以实现高效传动和大扭矩输出的用于前驱插电式混合动 力车辆的传动装置。
[0005] 本发明通过以下方案实现：
[0006] 一种用于前驱插电式混合动力车辆的传动装置，包括小电机EMl、大电机EM2、第一 离合器C0、差速器、输入轴、输出轴，还包括第一单行星排PG1、第二单行星排PG2、第一制动 器Bl、第二制动器B2、第一减速齿轮Zl、第二减速齿轮Z2、第三减速齿轮Z3，所述第一单行星 排包括第一太阳轮S1、第一行星轮PU第一行星架PCl和第一外齿圈Rl，所述第二单行星排 PG2包括第二太阳轮S2、第二行星轮P2、第二行星架PC2和第二外齿圈R2,所述第一单行星排 PGl与第二单行星排PG2并排放置构成行星齿轮动力耦合机构，所述第一单行星排的第一行 星架PCl与所述第二单行星排的第二外齿圈R2相连接构成第一轴，所述第一单行星排的第 一外齿圈Rl与所述第二单行星排的第二行星架PC2相连接构成第二轴，在第二轴上安装第 一减速齿轮Zl，第二减速齿轮Z2与第三减速齿轮Z3通过第一转轴相连接，所述第一减速齿 轮Zl与第二减速齿轮Z2相啮合形成第一级减速齿轮系，所述第三减速齿轮Z3与安装在差速 器壳体上的第四减速齿轮Z4相啮合形成第二级减速齿轮系；所述差速器连接输出轴;所述 第一单行星排的第一太阳轮Sl与所述小电机EMl的转子轴连接，所述第二单行星排的第二 太阳轮S2与所述大电机EM2的转子轴连接;第一制动器Bl的一端固定在变速箱壳体上，其另 一端通过第二转轴与第一离合器CO的一边相连接，第一离合器CO的另一边连接在输入轴 上，输入轴通过飞轮减震器FW与发动机的输出轴连接;所述第二制动器B2-端固定在变速 箱壳体上，其另一端与小电机EMl的转子轴连接。
[0007] 为更好的获得大扭矩输出，还包括第二离合器Cl，所述第二离合器Cl的一边与大 电机EM2的转子轴相连接，其另一边与输入轴相连接。
[0008] 进一步地，还包括第三离合器C2,所述第三离合器C2为爪形结构，所述第三离合器 C2分别与所述小电机EMl的转子轴、第二转轴、第一轴相连接。在第三离合器C2不作动状态 下，爪形结构将第二转轴和第一轴连接在一起;在第三离合器C2作动状态下，爪形结构将连 接第二转轴和小电机EMl的转子轴。在第三离合器C2作动时，闭合第一离合器CO和第一制动 器Bl，发动机将通过小电机EMl的转子轴与行星齿轮耦合机构连接，实现车辆的混合动力倒 车模式。
[0009] 进一步地，在与性能相匹配的发动机装配时，所述发动机、小电机、行星齿轮动力 親合机构、大电机依次同轴排列放置，并且行星齿轮动力机构的动力输出布置在小电机和 大电机之间，行星齿轮动力机构的动力输出通过减速齿轮系经差速器传递至输出轴。其中 发动机的扭矩转速要和大电机、小电机的转速扭矩相匹配，才能使得整个系统性能最优。 [0010]插电式混合动力系统更加强调纯电动行驶的能力，第一离合器⑶、第二离合器Cl 设计成常开类型，在默认状态下就与发动机断开。
[0011] 根据现有技术可知，单行星排一般都包括太阳轮、行星轮、行星架和外齿圈，行星 轮安装在行星架上，行星轮分别和太阳轮和外齿圈相啮合。具体至本发明中，第一单行星排 PGl中各部件之间的连接关系为:第一行星轮Pl安装在第一行星架PCl上，第一行星轮Pl分 别和第一太阳轮Sl和第一外齿圈Rl相啮合;第二单行星排PG2中各部件之间的连接关系为： 第二行星轮P2安装在第二行星架PC2上，第二行星轮P2分别和第二太阳轮S2和第二外齿圈 R2相啮合。
[0012] 本发明的一种用于前驱插电式混合动力车辆的传动装置，其动力由差速器传递至 车轮从而驱动车辆行驶。在输入轴与第二转轴之间设置第一离合器CO，在输入轴和大电机 EM2的转子轴之间设置了第二离合器C1。在混合动力模式下闭合第二离合器Cl实现发动机 与大电机EM2同轴，传动装置将以固定传动比并联模式输出大扭矩。在第二转轴上设置第一 制动器Bl，在小电机EMl的转子轴上设有第二制动器B2。在混合动力模式时，闭合第二制动 器B2能够锁止小电机EMl，提高传动装置的传动效率。
[0013] 本发明的一种用于前驱插电式混合动力车辆的传动装置，采用的双电机中的小电 机EMl主要起发电作用和启动发动机的功能，而大电机EM2主要起驱动作用，所采用的动力 耦合装置为由第一单行星排与第二单行星排并排放置构成的行星齿轮动力耦合机构，第一 单行星排和第二单行星排之间的传动比设置不受彼此制约，结构设计更加灵活，同时单行 星排的结构简单更有利于降低齿轮传动噪声。本发明通过对小电机EMl和大电机EM2的精确 控制，使发动机始终处于高效率和低排放的工作状态。
[0014] 本发明的一种用于前驱插电式电动车辆的传动装置，第一制动器B1、第二制动器 B2、第一离合器C0、第二离合器Cl为常见的多片湿式换挡元件，第三离合器C2采用爪形结构 离合器。在大多数情况下，第三离合器C2处于不作动状态下，连接第二转轴和第一轴，由于 采用爪形连接方式，避免液压系统持续提供高压油，降低了能量消耗。
[0015] 在汽车以纯电动模式行驶时，第一离合器CO和第二离合器Cl同时打开将发动机脱 离，闭合第一制动器BI，采用电机EMl和电机EM2同时驱动可以实现第一挡位固定传动比驱 动；闭合第二制动器B2,单独采用电机EM2驱动实现第二挡位固定传动比驱动。在第一制动 器Bl和第二制动器B2都打开时，通过对大电机、小电机的转速控制实现汽车纯电动模式下 的无级变速，即定义为第三挡位纯电动驱动模式。
[0016] 在汽车以混合动力经济模式行驶时，第一离合器CO闭合，发动机参与工作，车辆以 动力分流模式行驶，此时发动机一部分功率通过机械传动传递至输出轴齿轮，一部分功率 通过电功率路径传递至输出轴齿轮，实现对发动机工作状态的持续优化和无级变速功能， 即E-CVT功能。在车速较高时，小电机EMl需要控制在零转速附近以调节发动机的工作状态， 此时小电机EMl效率很低。本发明中通过设于小电机EMl轴上的第二制动器B2将小电机EMl 锁止，避免了小电机EMl工作在低效率区间，提高了传动装置的传动效率。
[0017] 在汽车以混合动力运动模式行驶时，整车需要大扭矩输出满足动力性要求，此时 可以协调控制第一制动器B1、第二制动器B2、第一离合器CO和第二离合器Cl实现多个固定 传动比的混合动力驱动模式。同时闭合制动器Bl和离合器Cl，发动机和大电机EM2将同轴传 动，为第一挡位混合动力驱动模式，仅采用发动机和大电机EM2驱动就可以获得足够的驱动 扭矩。
[0018] 在车速较高需要大扭矩输出时，比如高速超车工况，此时闭合第二制动器B2和第 二离合器Cl。
[0019] 当第一离合器CO和第二离合器Cl同时闭合时，行星齿轮动力耦合机构所有元件同 转速转动，机械传动效率达到最高，实现直接挡位驱动。
[0020] 在倒车时，优先使用纯电动模式，闭合第一制动器Bl，通过大电机EM2或小电机EMl 或大电机、小电机同时驱动实现倒车行驶。当电池电量不足时，第二离合器C2作动，同时闭 合离合器CO将发动机连接到小电机EMl转子轴上，实现混合动力倒车模式。
[0021] 本发明的一种用于前驱插电式混合动力车辆的传动装置，与现有技术相比，具有 以下优点：
[0022] 1.实现三个挡位的纯电动驱动模式，既可以满足纯电动驱动的车速要求，也可以 满足纯电动行驶的动力性需求;采用大电机、小电机两个电机同时驱动时可以对电机工作 点进行优化控制，提高动力系统效率。
[0023] 2.采用动力分流驱动模式作为混动状态的主要工作模式，能够保证整车良好的燃 油经济性；同时设计多个固定传动比模式，更好地满足动力性驾驶需求。各制动器、离合器 还可以模块设计，根据产品定位进行选配，方便实现