本技术做了实用新型和发明双申请。实用新型已下证,证书号:第23265079号,授权公告号:CN223282479U,授权公告日:2025年8月29日。发明处于实质审查阶段。
本技术基于AT变速箱制造理念开发,主要部件为行星排和制动器。技术路线也非常适合于单电机AT混动变速箱制造。
行星排分两组,数量分别为n1和 n2,共有n1×n2个串联传动挡位。
两组行星排之间跨接一个行星排P3,起到差速器的作用,串联的两组行星排起到差速器半轴的作用,三者形成差速传动路径。可增加(n1-1) (n2-1)个混联挡位。
每个行星排配置相应的制动器,共有n1×n2 (n1-1) (n2-1)个纯机械挡位。
发电机与跨接行星排P3的行星架传动连接,两者配合起到换挡离合的作用。
换挡时,第一路动力串联传动,第二路动力差速传动,发动机和车轮的转速差由行星排P3的行星架以及与之传动连接的发电机吸纳用于发电,从而起到调速、调扭和离合的作用。
本技术具有不同于现有技术路线的属性:
AT变速箱配置:配备电热丝。换挡时超额发电量以热能的形式散耗掉,仅利用发电机的阻力扭矩用于动力分配。成为不使用液力变矩器的AT变速箱。
油混变速箱配置:配备小容量电池,低动力需求换挡时发电,强动力需求换挡时,电池释放电能给电动机,增加输出总功率,用于动力输出。类似于丰田THS 系统的油混。
插混变速箱配置:配备大容量电池,插电使用,可利用行星排P3上的电动机实现长距离多档位纯电驱动。
项目核心创新点:
跨接行星排P3的应用是本技术的核心创新点。
比照开放式差速器,行星排P3的行星架对应壳体,太阳轮和齿圈分别对应两个半轴,与之相连的两组行星排产生挡位变化时,系统的输出挡位就会产生相应的变化。这样的结构充分利用了行星排功率分流的功能,在不使用离合器的前提下,系统部件仍有极高的复用率,从而大幅降低了变速箱的复杂程度,降低制造难度。同时,这种机械架构与丰田THS系统的架构雷同,差别在于用串联的两组行星排替换掉一个电机,而这个改进,使本技术在混动变速箱领域也产生了显著的技术效果。
与丰田THS 系统的比较:
丰田THS系统主要由一个行星排、一个发电机和一个电动机构成,结构简单,但丰田THS系统在高速运行时,传动效率会有所下降,主要原因是丰田THS系统总有部分动力是通过发电机和电动机的电传动来传送的,电传动的效率只有85%,而机械传动效率可以达到92%,所以这套系统的高速传动效率低于92%。
丰田最新开发出了Multi-stage HEV多级混动,就是在THS输出轴后面再加一个变速器(4AT或者6AT),目的就是在更大范围内调节发动机工况,进一步提升中高速下的经济性,优势是在馈电状态下动力表现:
Multi-stage HEV多级混动>多挡混动>单档混动
本发明与丰田THS 系统相比,从结构上看,是将丰田THS 系统的一个电动机替换成了两组行星排,成本和制造难度相当,优势是可以实现纯机械驱动,传动效率可以达到92%。而与丰田最新开发的Multi-stage HEV多级混动相比,更具有比较优势,Multi-stage HEV多级混动额外增加了行星排,但仍然没有解决部分动力仍为电传动的传动模式,这套系统的传动效率仍然低于92%。
与比亚迪DMI 系统的比较:
比亚迪DMI系统实际上是低速纯电和高速纯油两个挡位,利用大电池储能优势,使车辆在城市拥堵路段和高速路段的燃油利用率基本不变。车重每增加100kg,油耗上升约0.3-0.6L/100km,在城市拥堵路段,高燃油利用率可以弥补这个损失,在高速行驶路段,燃油车的效率提高,比亚迪DMI系统的燃油经济性则弱于纯油车,所以说比亚迪DMI系统更适合的用车场景是城市拥堵路段。
本发明插混配置与比亚迪DMI系统相比,同样是用一个电机替换成了两组行星排,成本和制造难度相当,优势是在任何用车场景下,纯油、纯电、油电混动可以任意切换,不用顾虑低速用车场景下的保电问题,更不用顾虑未来电池日历寿命结束后车辆正常运行问题,对二手车保值具有比较大的优势,这也相应的降低了用车成本,也具有一定的优势。
项目详细用途:用于交通运输设备的变速箱制造,包括汽车、拖拉机、工程机械等。
技术优势:
制造难度变小:
主要部件为行星排和制动器,摒弃了离合器,制造难度大幅降低,制动器类型选择余地更大,进一步拓展了技术运用空间。
体积变小、重量变轻:
不使用离合器,可以减小轴向长度,制动器增加径向距离,可以提升传动扭矩。不使用液力变矩器,可以进一步减少轴向长度。电机可以平行轴设置,仅增加径向距离。体积减小,更利于发动机舱布局,重量相应变轻,实现轻量化目标,电机属于固有设备的额外功能应用,不产生负面影响。
制造成本降低:
制造难度降低、重量减小,都可以降低制造成本,节省液力变矩器的使用,更是使整个系统的成本大幅下降。
可靠性增强、维护成本降低:
结构更简单,外设部件减少,相应的都会提高个系统的可靠性,维护成本随之降低。
技术平台属性:
本身机械结构稳定,仅配置不同的外设设备,即可形成AT变速箱、油混变速箱、插混变速箱,设计弹性更大,技术生命力更强,产业投资风险更小,市场适应力更强。具有技术平台属性。
预期效益:
本技术使变速箱制造难度降低、成本下降、附属设备减少、维护成本降低,具有技术优势;根据不同的外设设置可以AT变速箱、油混变速箱、插混变速箱等不同用途,适应范围更广,投资风险更小,产业生命力更强;全新的技术路线,专利壁垒更少,利于衍生更多的相关专利,在全新的技术路线上获取先发优势。
综上,本发明在目前的技术背景下,具有非常乐观的技术前景和市场前景。
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