本發(fā)明涉及一種油電混合動力自動變速器及其工作方法，屬于變速器技術領域。

背景技術：

目前常見的油電混合動力汽車變速器均采用單排或雙排行星輪系將發(fā)動機和電動機的動力合成并分配而構成動力合成組件。當發(fā)動機或電機單獨驅動時，分別最多只能實現(xiàn)4或3個前進檔位，不能充分提高發(fā)動機的燃油經濟性。采用多個檔位的混合動力自動變速器對保持發(fā)動機工作的高效區(qū)，降低整車油耗，提高混合動力汽車的動力性、延長續(xù)駛里程具有重要意義。

中國專利文件(申請?zhí)?01220408038.9)，公開了一種混合動力驅動裝置，包括發(fā)動機、第一電機、第二電機、行星齒輪構件，其特征在于，還包括設置于發(fā)動機與第一電機之間的第一離合裝置、發(fā)動機與行星齒輪構件之太陽輪之間的第二離合裝置、設置于齒圈與車體固定件之間的第三離合裝置以及設置于第二電機轉子與定子之間的第四離合裝置。該驅動裝置利用離合裝置與一套行星齒輪機構相配合，實現(xiàn)車輛三檔以上輸出。該專利采用單排行星輪系將發(fā)動機和電動機的動力合成并分配而構成混合動力驅動裝置，該裝置不能夠實現(xiàn)多檔驅動，不能夠有效提高發(fā)動機的工作效率。

中國專利文件(申請?zhí)?00680027536.6)，公開了一種采用雙馬達分離方式的混合動力驅動裝置，其可以確保低速范圍的加速性能，并且高速范圍的燃油效率也很高。具備與發(fā)動機驅動連結的輸入軸、與車輪驅動連結的輸出軸，具備第一電動機及第二電動機，具備依轉速的順序構成第一、第二、第三旋轉要素的動力分配用行星齒輪，其中第一電動機與第一旋轉要素連接，輸入軸與第二旋轉要素連接，中間傳動軸和第二電動機與第三旋轉要素連接，并且具備變速器，其具有多個變速級，將從中間傳動軸傳遞來的動力向輸出軸輸出，該變速器的多個變速級至少具備增速變速級和減速變速級。該專利采用雙排行星行星輪系將發(fā)動機和電動機的動力合成并分配，串聯(lián)兩個單排行星行星輪系構成的變速器，形成雙馬達分離方式的混合動力驅動裝置，驅動檔位選擇性小，且結構復雜。

技術實現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種油電混合動力自動變速器， 該裝置將三個單排行星行星輪系并聯(lián)構成混合動力自動變速器結構，可提供純電動驅動、發(fā)動機單獨驅動、混合驅動、行車發(fā)電和再生制動5種工作模式，在純電動驅動和發(fā)動機單獨驅動時，共可獲得9個前進擋，2個倒退檔，且發(fā)動機、電機等動力系統(tǒng)以及離合器、制動器等結合元件具有合理的布置，整體結構緊湊，傳動效率高。

本發(fā)明的技術方案如下：

一種油電混合動力自動變速器，包括動力系統(tǒng)、帶有結合元件的傳動系統(tǒng)；

動力系統(tǒng)包括發(fā)動機E、電機M1、電機M2；

傳動系統(tǒng)包括三個單排行星行星排，行星排包括太陽輪、行星輪、齒圈和行星架，三個行星排并聯(lián)連接，其中一個行星排連接輸出軸；

結合元件包括離合器、制動器；

動力系統(tǒng)通過離合器與行星排相連，制動器與行星排相連。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，離合器和制動器的數(shù)量均為四個，四個離合器分別為離合器C1、離合器C2、離合器C3、離合器C4，四個制動器分別為制動器B1、制動器B2、制動器B3、制動器B4；

三個行星排分別為行星排X1、行星排X2、行星排X3，行星排X1包括太陽輪S1、行星輪P1、齒圈R1、行星架PC1，行星排X2包括太陽輪S2、行星輪P2、齒圈R2、行星架PC2，行星排X3包括太陽輪S3、行星輪P3、齒圈R3、行星架PC3；

行星排X1的行星架PC1與行星排X2的太陽輪S2相連；行星排X1的太陽輪S1與行星排X2的行星架PC2相連；行星排X2的行星架PC2與行星排X3的太陽輪S3相連；行星排X2的齒圈R2與行星排X3的齒圈R3相連。使得行星排X1、X2、X3形成并聯(lián)方式連接。

進一步優(yōu)選的，電機M1通過離合器C1與行星排X1的齒圈R1相連；電機M2通過離合器C4與行星排X3的齒圈R3相連；發(fā)動機E通過離合器C2與行星排X1的行星架PC1相連；發(fā)動機E通過離合器C3與行星排X3的太陽輪S3相連。

進一步優(yōu)選的，制動器B1與齒圈R1連接；制動器B2與行星架PC1連接；制動器B3與行星架PC2連接；制動器B4與齒圈R3連接。

進一步優(yōu)選的，行星排X3的行星架PC3與輸出軸相連。

一種利用上述油電混合動力自動變速器進行純電動驅動的工作方法，包括步驟如下：

靜止狀態(tài)下，接合離合器C1，電機M1進入工作狀態(tài)，此時齒圈R1作為動力輸入件，若制動器B4工作制動齒圈R3，實現(xiàn)電機驅動起步；若制動器B3工作制動行星架PC2，實現(xiàn)電機驅動倒檔；

行駛狀態(tài)下，離合器C4接合，電機M2進入工作狀態(tài)，此時齒圈R3作為動力輸入件，制動器B3、制動器B2、制動器B1分別制動行星架PC2、行星架PC1、齒圈R1時，獲得3個減速檔，分別為電機驅動減速1檔、電機驅動減速2檔、電機驅動減速3檔。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，純電動驅動時，利用上述油電混合動力自動變速器進行行車發(fā)電的步驟如下：在電機驅動減速1檔或電機驅動減速2檔時，接合離合器C1，啟用電機M1為發(fā)電機，電機M2的一部分能量分流至電機M1轉化為電能存儲至蓄電池中。

一種利用上述油電混合動力自動變速器進行發(fā)動機單獨驅動的工作方法，包括步驟如下：

靜止狀態(tài)下，若電量低至不足以驅動車輛起步時，接合離合器C2，發(fā)動機E工作，此時行星架PC1作為動力輸入件，若制動器B4制動齒圈R3，進入發(fā)動機驅動減速1檔，實現(xiàn)發(fā)動機驅動起步；若制動器B3制動行星架PC2實現(xiàn)發(fā)動機驅動倒檔；

行駛狀態(tài)下，純電動驅動滿足不了行駛要求時，接合離合器C2發(fā)動機E工作，此時行星架PC1作為動力輸入件，制動器B4制動齒圈R3，進入發(fā)動機驅動減速1檔；分離離合器C2，接合離合器C3發(fā)動機E工作，此時太陽輪S3作為動力輸入件，制動器B4制動齒圈R3，進入發(fā)動機驅動減速2檔；分離制動器B4，接合離合器C3、離合器C2，此時太陽輪S3和行星架PC1共同作為動力輸入件，進入直接檔；分離離合器C2，保留離合器C3結合，此時太陽輪S3作為動力輸入件，制動器B1制動齒圈R1，進入超速1檔；分離制動器B1，制動器B2制動行星架PC1，進入超速2檔。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，發(fā)動機單獨驅動時，利用上述油電混合動力自動變速器進行行車發(fā)電的步驟如下：在發(fā)動機驅動減速1檔或發(fā)動機驅動減速2檔時，接合離合器C1，啟用電機M1為發(fā)電機；在直接檔或超速2檔時，接合離合器C1和離合器C4，啟用電機M1和電機M2為發(fā)電機；在超速1檔時接合離合器C4，啟用電機M2為發(fā)電機。發(fā)動機E的一部分能量分流至電機M1或(和)M2，轉化為電能存儲至蓄電池中。

一種利用上述油電混合動力自動變速器進行聯(lián)合驅動的工作方法，包括步驟如下：

結合離合器C3和離合器C4，其他結合元件不工作，由電機M2和發(fā)動機E分別帶動S3和R3共同驅動PC3輸出，實現(xiàn)聯(lián)合驅動車輛前進。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，聯(lián)合驅動時，利用上述油電混合動力自動變速器進行行車發(fā)電的步驟如下：接合離合器C1，啟用電機M1為發(fā)電機，發(fā)動機E和電機M2一部分能量分流至電機M1，轉化為電能存儲至蓄電池中。

一種利用上述油電混合動力自動變速器進行再生制動的工作方法，包括步驟如下：

接合離合器C1和離合器C4，啟用電機M1與電機M2為發(fā)電機，將制動剎車產生的能量通過電機發(fā)電轉化為電能存儲至蓄電池中。

本發(fā)明的有益效果在于：

利用本發(fā)明的技術方案能提供純電動驅動、發(fā)動機單獨驅動、聯(lián)合驅動、行車發(fā)電、再生制動5種工作模式。純電動驅動模式下可提供4個前進檔；發(fā)動機單獨驅動模式下可提供5個前進檔。結構簡單、緊湊，更有效發(fā)揮發(fā)動機的高效工作區(qū)，進而實現(xiàn)節(jié)能減排。

本發(fā)明提供兩種起步方案，在電量充足情況下，利用電機M1起步；在電量低情況下，利用發(fā)動機起步。在城市低速行駛路況下，電機M2驅動車輛前進，可產生3個前進檔；車輛處于爬坡等需要大轉矩的行駛工況時，電機M2與發(fā)動機聯(lián)合工作驅動車輛。

本發(fā)明的技術方案在電池容量低時，電機M1、M2同時或分別進入發(fā)電機模式為蓄電池充電。

本發(fā)明的技術方案在中等制動強度或長下坡制動時，電機M1、M2同時進入發(fā)電機模式回收制動能量。

本發(fā)明的技術方案中，各檔位只需2個結合元件工作，換檔控制方便。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結構示意圖。

圖中：M1為電機；M2為電機；E為發(fā)動機；C1為離合器；C2為離合器；C3為離合器；C4為離合器；B1為制動器；B2為制動器；B3為制動器；B4為制動器；R1為齒圈；R2為齒圈；R3為齒圈；P1為行星輪；P2為行星輪；P3為行星輪；PC1為行星架；PC2為行星架；PC3為行星架；S1為太陽輪；S2為太陽輪；S3為太陽輪；O為輸出軸；X1為行星排；X2為行星排；X3為行星排。

具體實施方式

下面通過實施例并結合附圖對本發(fā)明做進一步說明，但不限于此。

實施例1：

本發(fā)明提供的一種油電混合動力自動變速器，包括帶有結合元件的傳動系統(tǒng)；其特征在于：所述動力系統(tǒng)包括發(fā)動機E、電機M1、電機M2；所述傳動系統(tǒng)包括行星排X1、行星排X2、行星排X3以及離合器C1、離合器C2、離合器C3、離合器C4、制動器B1、制動器B2、制動器B3、制動器B4等結合元件。

行星排X1由太陽輪S1、行星輪P1、行星架PC1、齒圈R1組成；行星排X2由太陽輪S2、行星輪P2、行星架PC2、齒圈R2組成；行星排X3由太陽輪S3、行星輪P3、行星架PC3、齒圈R3組成。

太陽輪S1、行星架PC2、太陽輪S3三個構件相連；行星架PC1和太陽輪S2相連；齒圈R2和齒圈R3相連；行星架PC3與輸出軸O相連。

電機M1通過離合器C1與齒圈R1連接；電機M2通過離合器C4與齒圈R3連接；發(fā)動機E通過離合器C2、離合器C3分別與行星架PC1、太陽輪S3連接。

制動器B1與齒圈R1相連；制動器B2與行星架PC1相連；制動器B3與行星架PC2相連；制動器B4與齒圈R3相連。

實施例2：

利用實施例1提供的一種油電混合動力自動變速器，可實現(xiàn)純電動驅動工作模式，純電動驅動模式下能實現(xiàn)4個前進檔和1個倒檔，具體實施方案見表1。

接合離合器C1電機M1工作，齒圈R1作為動力輸入件，若制動器B4工作制動齒圈R3，實現(xiàn)驅動起步；若制動器B3工作制動行星架PC2，實現(xiàn)倒檔。

低速行駛工況下，使車輛工作在純電動驅動模式下，離合器C4接合電機M2工作，齒圈R3作為動力輸入件，制動器B3、制動器B2、制動器B1分別制動行星架PC2、行星架PC1、齒圈R1時，可獲得3個減速檔。

表1純電動驅動模式傳動情況

實施例3：

利用實施例1提供的一種油電混合動力自動變速器，可實現(xiàn)發(fā)動機單獨驅動工作模式，發(fā)動機單獨驅動模式下能實現(xiàn)5個前進檔和1個倒檔，具體實施方案見表2。

若電量低至不足以驅動車輛起步時，接合離合器C2，發(fā)動機E工作，行星架PC1作為動力輸入件，若制動器B4制動齒圈R3，進入發(fā)動機驅動減速1檔，驅動起步前進；若制動 器B3制動行星架PC2實現(xiàn)倒檔。分離離合器C2，接合離合器C3發(fā)動機E工作，太陽輪S3作為動力輸入件，制動器B4制動齒圈R3，進入發(fā)動機驅動減速2檔；分離制動器B4，接合離合器C3、離合器C2，太陽輪S3和行星架PC1共同作為動力輸入件，進入直接檔；分離離合器C2，保留離合器C3結合，太陽輪S3作為動力輸入件，制動器B1制動齒圈R1，進入超速1檔；分離制動器B1，制動器B2制動行星架PC1，進入超速2檔。

表2發(fā)動機單獨驅動工作模式傳動情況

實施例4：

利用實施例1提供的一種油電混合動力自動變速器，可實現(xiàn)聯(lián)合驅動工作模式，聯(lián)合驅動模式實施方式如下：

車輛處于加速、爬坡、重載等需要大轉矩的行駛工況時，切換至聯(lián)合驅動模式，結合離合器C3和離合器C4，由電機M2和發(fā)動機E聯(lián)合驅動車輛前進。

實施例5：

利用實施例1提供的一種油電混合動力自動變速器，當電池電量較低或負荷較低時，啟用電機以發(fā)電模式工作，為蓄電池充電。在不同的驅動模式下，行車發(fā)電模式實施方式見表3。

純電動驅動時，在電機驅動減速1檔和電機驅動減速2檔時接合離合器C1，啟用電機M1為發(fā)電機，電機M2的一部分能量分流至電機M1轉化為電能存儲至蓄電池中。

發(fā)動機單獨驅動時，在發(fā)動機驅動減速1檔和發(fā)動機驅動減速2檔時接合離合器C1，啟用電機M1為發(fā)電機；直接檔和超速2檔時接合離合器C1和離合器C4，啟用電機M1和電機M2為發(fā)電機；超速1檔時接合離合器C4，啟用電機M2為發(fā)電機。發(fā)動機E的一部分能量分流至電機M1或(和)M2，轉化為電能存儲至蓄電池中。

聯(lián)合驅動時，接合離合器C1，啟用電機M1為發(fā)電機，發(fā)動機E和電機M2一部分能量 分流至電機M1，轉化為電能存儲至蓄電池中。

表3行車發(fā)電模式電機工作狀態(tài)

實施例6：

利用實施例1提供的一種油電混合動力自動變速器，其再生制動模式實施方式如下：

中等制動強度及長下坡制動時，接合離合器C1和離合器C4，啟用電機M1與電機M2為發(fā)電機，將制動剎車產生的能量通過電機發(fā)電轉化為電能存儲至蓄電池中。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不用于限制本發(fā)明，本領域的普通技術人員通過閱讀本發(fā)明的說明書而對本發(fā)明技術方案采取的任何等效變換，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。