用于混动汽车的功率分配传动装置

本实用新型用于混动汽车的功率分配传动装置是一套用于混动汽车的传动装置，其拥有丰田E‑CVT系统的所有功能，包括5种不同的应用结构可以实现不同的效果。其核心功能是完成低速状态下功率分流，其采用电磁无级变速功率分配装置配合以多个离合器和制动器，使用离合器进行动力流切换，使用制动器对电磁无级变速功率分配装置的外转子进行制动，以使电磁无级变速功率分配装置可以在分动模式和电机模式进行切换，结构组件包括：发动机、离合器1、离合器2、离合器3、制动器、中间轴、电机、电磁无级变速功率分配装置、变速箱、差速器、车轮。

技术领域
新能源汽车、混动传动。
背景技术
现在国内新能源汽车混动汽车技术，均采用电机和发动机混合模式，低速电池有电时采用电机驱动，没有电时采用发动机直接驱动，此时发动机无法达到最佳工作状态，无法提供良好的环保节能性，目前汽车平均(长期平均)行驶速度普遍低于50KM/H，这种状态下发动机不能高效工作；本发明提供用于混动汽车的功率分配传动装置，能够实现分动，在低速行驶时可以将发动机输出功率一部分转换电能一部分传递到车轮，从而提高发动机的工作效率，采用了EPSD（电磁无级变速功率分配装置）其成本和电机相接近，实现和日本丰田汽车混动系统相同的功能，在其基础上提高了复用性，减少分动装置机械摩擦，日本丰田汽车采用行星齿轮组分动，存在机械摩擦。
发明内容
本发明用于混动汽车的功率分配传动装置：0包括发动机(A)、离合器1（C01）、离合器2（C02）、离合器3（C03）、制动器（D01）、中间轴（F01）、电机（B01）、EPSD（EPSD）、变速箱（G01）、差速器（G02）、车轮（G03）；EPSD（EPSD）包括EPSD内转子（EA）和 EPSD外转子（EB）；发动机（A）和离合器1（C01）一侧进行连接；离合器1（C01）为可选组件，主要作用为实现使用EPSD（EPSD）进行动能回收过程不会带动发动机、使用EPSD（EPSD）直接驱动过程不会带动发动机，离合器1（C01）一侧和发动机连接，另外一侧和EPSD内转子（EA）连接，当不存在离合器1（C01）时：发动机（A）直接和EPSD内转子（EA）连接；离合器2（C02）一侧和EPSD内转子（EA）连接,另外一侧和中间轴（F01）连接，主要作用为使发动机动能直接传递到中间轴（F01），实现发动机直驱（避免EPSD传动损耗）；离合器3（C03）为可选组件,一侧和EPSD外转子（EB）连接，另外一侧和中间轴（F01）连接，离合器3（C03）可以采用超越离合器，主要功能实现EPSD外转子（EB）动能可以传递到中间轴（F01），和中断中间轴（F01）到EPSD外转子（EB）动能的动能传递,当不存在离合器3（C03）时中间轴（F01）直接和EPSD外转子（EB）连接；制动器（D01）可以对EPSD外转子（EB）进行制动，制动器（D01）固定在外壳上，制动器（D01）为可选组件，制动器（D01）主要提供对EPSD外转子（EB）进行制动实现EPSD外转子（EB）通过制动变为一个定子；中间轴（F01）和变速箱（G01）输入侧连接，中间轴（F01）可以是变速箱（G01）的一部分；变速箱（G01）输出侧和差速器（G02）输入侧连接，变速箱（G01）包括变速箱、减速箱、增速箱;差速器（G02）输出侧和车轮（G03）连接；电机（B01）为可选组件，电机（B01）连接在中间轴（F01）和变速箱（G01）之间或变速箱（G01）和差速器（G02）之间或设置在车轮（G03）（轮边电机）上或设置在中间轴（F01）上（电机（B01）的轴为中间轴（F01）），电机（B01）连接可以采用传动机构如：减速箱、增速箱；离合器1（C01）、离合器3（C03）可以采用所有类型的离合器包括液力变矩器、超越离合器（单向轴承），离合器2（C03）可以采用所有类型的离合器包括液力变矩器但不可以采用超越离合器（单向轴承）。本发明主要工作模式包括：纯电动、混动、分动、启动发动机、动能回收、发电、直驱发电。本发明动力流关系如下表：上表中：A表示发动机（A）、C01表示离合器1（C01）、C02表示离合器2（C02）、C03表示离合器3（C03）、B01表示电机(B01)、F01表示中间轴(F01)、G01表示变速箱（G01）、G02表示差速器（G02）、G03表示车轮（G03）、EA表示EPSD内转子(EA)、EB表示EPSD内转子(EB)。下表为包含所有可选部件时工况控制关系：上述结构中电机（B01）输出动能可选，可以根据实际情况调整电机（B01）输出动能或EPSD（EPSD）输出动能。下表为不包含离合器1（C01）、包含电机（B01）时工况控制关系：上述结构中纯电动时可以采用EPSD（EPSD）输出动能，但发动机会跟随旋转，EPSD（EPSD）输出动能时需要离合器2（C02）结合，制动器（D01）制动，离合器3(C03)分离。下表为不包含电机（B01）时工况控制关系：上述结构具有EPSD多功能复用。下表为不包含离合器1（C01）、不包含电机（B01）时工况控制关系：上述结构组合动能回收时会存在动能浪费且纯电行驶过程发动机会跟随旋转有动能浪费。下表为不包含离合器1（C01）、不包含离合器3（C03）、不包含制动器（D01）时工况控制关系：上述结构具有结构简单特征，但对EPSD的作用发挥不够充分，且只能在汽车行驶速度满足发动机启动转速要求时依靠电机（B01）启动发动机，驻车发电需要依赖车轮制动或变速箱锁止。上述五种结构中如果汽车行驶中启动发动机不一定需要离合器（C02）分离，可以直接结合离合器1（C01）。上述五种结构中当离合器1（C01）采用超越离合器（发动机向EPSD内转子（EA）单项传动）时不具备启动发动机能力，但降低了制造成本，减少了需要控制的部件；离合器3（C03）采用超越离合器可以减少需要控制的部件。各组件的核心作用：发动机(A)提供动能；离合器1（C01）控制发动机和动力系统的连接，避免动力系统动能或惯性动能回传发动机；离合器2（C02）提供发动机（A）直接驱动或EPSD（EPSD）驱动（EPSD内转子（EA））；离合器3（C03）防止中间轴（F01）动能回传EPSD外转子（EB）；制动器1（D01）对EPSD外转子（EB）进行制动使EPSD外转子（EB）相当于定子，制动器1（D01）制动时EPSD（EPSD）相当于电机/发电机；EPSD（EPSD）提供功率分流，和制动器1（D01）配合实现转换为电机/发电机，提供多个功能：电机、发电机、功率分流。EPSD说明：EPSD是电磁无级变速功率分配装置，“电磁无级变速功率分配装置”专利号：ZL2020211273751，授权公告号：CN211481124U，其包含两个转子（内转子和外转子），两个转子中一个转子用于建立磁场，另一个转子为电枢转子包含磁轭和线圈，两个转子相对旋转时可以进行磁力线切割，用于建立磁场的转子的磁场可以是永磁体产生或通电线圈产生（包含磁场感应式：异步电机感应转子），包含磁轭和线圈的另一个转子是电枢转子，电枢转子线圈可以输入交变电流或输出交变电流，一个转子输入动能旋转时：通过调节电枢转子的线圈的电流实现调节两个转子之间的转速差。本发明在汽车低速行驶并且电能不足的时候进入“分动行驶”状态，分动行驶状态下使发动机转速不受控于汽车行驶速度，而是由EPSD发电电流决定，发动机可以在工作油耗最为经济环保的状态下，由EPSD发电电流调节车速，并且在此时进行发电，电能充足后可以继续电动行驶；注：发动机在特定转速特定功率范围内拥有最好燃油经济性，越接近效率越高，分动状态下发动机转速可以控制在最经济的转速，并且发动机负载功率等于EPSD发电功率和汽车行驶时所需功率之和，所以分动状态能提高然后经济性。
附图说明
附图图1是本发明整体结构示意图。附图图2是本发明整体不包含离合器1（C01）结构示意图。附图图3是本发明整体不包含电机（B01）时结构示意图。附图图4是本发明不包含离合器1（C01）、不包含电机（B01）时整体结构示意图。附图图5是本发明不包含离合器1（C01）、不包含离合器3（C03）、不包含制动器（D01）时结构示意图。附图图6是本发明案例1的结构图。附图图7是本发明案例1的结构图，隐藏了外壳和轴承。附图中编号说明附图图1、图2、图3、图4、图5中：A表示发动机、B01表示电机、C01表示离合器1、C02表示离合器2、C03表示离合器3、D01表示制动器1、F01表示中间轴、EA表示EPSD内转子、EB表示EPSD外转子、EPSD表示EPSD（电磁无级变速功率分配装置）、G01表示变速箱、G02表示差速器、G03表示车轮。附图图6、图7中：A表示发动机，G表示外壳、C01表示离合器1、C02表示离合器2、C03表示离合器3（超越离合器）、D01表示制动器1、F01表示中间轴、EA01表示EPSD内转子轴、EA02表示EPSD内转子的磁轭和线圈、EA03表示EPSD内转子的线圈引线连接到滑环的导线孔、EB01表示EPSD外转子的磁轭和线圈、EB02表示EPSD外转子的前部支架和轴，EB03表示EPSD外转子的后部支架和轴、EB04表示EPSD外转子的磁轭和两个支架的连接杆（紧固支架和磁轭保持磁轭和支架同心）、EB05表示EPSD外转子线圈引线连接到滑环的导线孔、H012表示EPSD外转子上的滑环、H011表示EPSD外转子滑环上的电刷、H022表示EPSD内转子上的滑环、H021表示EPSD内转子滑环上的电刷、H03表示轴承。
具体实施方式
实施案例1本案例使用附图图6、图7，提供一种结构图，附图中无变速箱（G01）、差速器（G02）、车轮（G03），变速箱（G01）在附图中由齿轮（F02）、齿轮(F03)、轴（F04）构成，轴（F04）和差速器（G02）连接，差速器（G02）和车轮（G03）连接。本案例中EPSD外转子（EB）包括支架1（EB02）、电枢（EB01）、支架2（EB03）、支架连接杆（EB04）、孔（EB05）、电刷（H011）、滑环（H012），支架1（EB02）、支架2（EB03）是轴和支架的复合体，采用一体结构；支架2（EB03）有孔（EB05）提供电枢（EB01）的线圈引线连接至滑环（H012）；滑环（H012）和电刷（H011）接触；EPSD电能输入输出端在电刷（H011）；支架1（EB02）、电枢（EB01）、支架2（EB03）之间使用支架连接杆（EB04）连接固定保持轴向同心；EPSD外转子（EB）为电枢，可以通过电刷（H011）输入或输出电流。本案例中EPSD内转子（EA）包括励磁旋转体（EA02）、内转子轴（EA01）、孔（EA03）、电刷（H021）、滑环（H022），内转子轴（EA01）有孔（EA03）提供励磁旋转体（EA02）的励磁线圈引线连接至滑环（H022）；滑环（H022）和电刷（H021）接触，励磁电流通过电刷（H021）输入。本案例中EPSD具有电刷、滑环机构可维护性（滑环位于尾部可以在不拆卸变速箱的情况下更换），EPSD位于尾部，远离发动机，减少受到发动机温度影响，可以采用风冷散热，EPSD输出电压可以通过调节EPSD内转子（EA）励磁线圈电流来调节输出电压。本案例中离合器3（C03）采用超越离合器，发动机顺时针旋转，EPSD外转子（EB）顺时针旋转是可以通过超越离合器传递到中间轴(F01)；中间轴(F01)顺时针旋转速度超过EPSD外转子（EB）时无法通过超越离合器传递到EPSD外转子（EB）。本案例无电机（B01），本发明电机（B01）为可选部件，不使用电机（B01）。本案例中齿轮（F02）、齿轮（F03），相当于一个简单的减速齿轮箱替代变速箱（G01）部分，齿轮（F03）安装在轴(F04)上，齿轮（F02）安装在中间轴（F01）上，轴(F04)和差速器连接。本案例中各部件工况控制如下：行驶中启动发动机不一定需要离合器2（C02）分离，当汽车行驶速度对应EPSD内转子（EA）转速超过发动机运行最低转速时无需分离。动力流如下：上表中G01在本案例中为F02->F03->F04。