CN101879857A - 混合动力系统 - Google Patents

Abstract

一种混合动力系统，包括发动机、第一电机、第二电机、离合器、具有传动轴的传动机构和电池，所述第一电机和第二电机分别连接到所述电池，所述第二电机的电机轴与所述传动机构连接，所述发动机的输出轴与所述第一电机的电机轴连接，所述第一电机的电机轴为空心轴，所述离合器设置在所述第一电机的电机轴内，所述离合器的主动部分与所述第一电机的电机轴的内壁连接，所述离合器的从动部分与所述传动轴连接。本发明的混合动力系统使车辆内部结构紧凑，简化了混合动力系统的结构，提高了车辆内部的空间利用率。

Description

混合动力系统

技术领域

本发明涉及一种混合动力系统，更具体地，涉及一种能够在纯电动模式、纯发动机模式和混合动力模式下工作的混合动力系统。

背景技术

当今世界人类面临着能源匮乏和环境恶化两大挑战，传统车辆日益受到石油危机的严重困扰，节能环保逐渐成为车辆行业的发展主题。混合动力车辆因其在节能和环保方面的优异表现成为当前车辆行业发展的主题。混合动力系统的结构决定了能够实现的工作模式的种类，因此，为了能够实现多种工作模式，混合动力系统通常具有相对复杂的结构。这种复杂的结构导致混合动力系统占用相对较大的空间，大大降低了车辆内部的空间利用率。

发明内容

为了解决混合动力系统的占用空间大的问题，本发明提供一种结构紧凑、空间利用率高的混合动力系统。

本发明的混合动力系统，其中，该混合动力系统包括发动机、第一电机、第二电机、离合器、具有传动轴的传动机构和电池，所述第一电机和第二电机分别连接到所述电池，所述第二电机的电机轴与所述传动机构连接，所述发动机的输出轴与所述第一电机的电机轴连接，所述第一电机的电机轴为空心轴，所述离合器设置在所述第一电机的电机轴内，所述离合器的主动部分与所述第一电机的电机轴的内壁连接，所述离合器的从动部分与传动轴连接。

本发明通过将所述离合器设置在所述第一电机的电机轴内并使所述离合器的主动部分与所述第一电机的电机轴的内壁连接可以使车辆内部结构紧凑，大大简化了混合动力系统的结构，提高了车辆内部的空间利用率，同时能够使车辆提供多种工作模式。

附图说明

图1是本发明的混合动力系统的一种实施方式的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的混合动力系统包括发动机10、第一电机20、第二电机30、离合器40、具有传动轴51的传动机构50和电池(未示出，该电池可以是各种类型的蓄电池或蓄电池组成的电池包)，第一电机20和第二电机30分别连接到电池，第二电机30的电机轴与传动机构50连接，发动机10的输出轴与第一电机20的电机轴21连接，第一电机20的电机轴21为空心轴，离合器40设置在电机轴21内，离合器40的主动部分与电机轴21的内壁连接，离合器40的从动部分与传动轴51连接。

本发明的混合动力系统以电机驱动为主，也就是主要通过第二电机30向传动机构50提供动力，并通过传动机构50驱动车轮70。第二电机30可以通过各种方式与传动机构50连接，从而向传动机构50提供动力。传动机构50包括传动轴51和传动齿轮组。优选地，发动机10和第一电机20通过离合器40连接到传动轴51的一端，第二电机30连接到传动轴51的另一端，传动机构50的传动齿轮组的输入齿轮设置在第一电机20和第二电机30之间并固定在传动轴51上，从而使第一电机20和第二电机30都通过传动轴51连接到传动机构50。当然，第二电机30也可以通过单独的传动轴和离合器连接到传动机构50。

在本发明的混合动力系统中，发动机10的输出轴可以通过扭转减振装置11与第一电机20的电机轴固定连接，从而使发动机10的动力平稳传递到第一电机20。该扭转减振装置11可以是发动机10的一部分，也可以是单独的装置。通过接合离合器40，发动机10和第一电机20提供的动力可以通过传动轴51提供到传动机构50和车轮70。

下面，将根据本发明的一种实施方式具体说明发动机10、第一电机20和离合器40的连接，以及对离合器40的接合和分离的控制。

离合器40的接合实现了发动机10和第一电机20与传动轴51的连接。由图1可知，发动机10的输出轴与第一电机20的电机轴连接，离合器40的主动部分与第一电机20的电机轴21的内壁连接，离合器40的从动部分与传动轴51连接。其中，电机轴21的内壁包括形成为圆筒形状的周缘部分和形成在端部的侧壁部分，离合器40的主动部分可以连接到周缘部分或侧壁部分。因此，当离合器40的主动部分与从动部分接合时，发动机10和/或第一电机20的动力传递到传动轴51，当离合器40分离时，该动力传递关系中断。本发明的混合动力系统可以包括控制离合器40的接合和分离的离合器控制机构。

在本发明的一种实施方式中，离合器控制机构为液压机构60，该液压机构60包括液压缸、活塞和液压控制装置63。优选地，为了进一步提高空间利用率，使车辆内部结构紧凑，所述液压缸和活塞设置在电机轴21内，所述活塞与离合器40的主动部分(或从动部分)连接，从而所述活塞带动离合器40的主动部分(或从动部分)移动以使离合器40的主动部分与从动部分接合或分离。另外，液压控制装置63可以是任意形式，例如液压泵或其它装置，从而控制所述活塞的移动。

优选地，液压机构60包括环形活塞61和环形液压缸62。环形活塞61连接到离合器40的主动部分。

当ECU控制器选择使离合器40接合时，液压控制装置63将液压油压入环形液压缸62，从而环形活塞61推动主动部分朝向与从动部分接合的位置移动，使得离合器40的主动部分和从动部分接合，从而使发动机10和/或第一电机20向传动轴51传递动力。

反之，当ECU控制器选择使离合器40分离时，液压控制装置63使液压油排出环形液压缸62，使得环形活塞61带动主动部分远离与从动部分接合的位置，从而主动部分和从动部分分离，也就是使离合器40分离并中断发动机10、第一电机20与传动轴51的连接。

当离合器40接合时，推动环形活塞61的轴向力会间接作用在第一电机20的电机轴21的轴承22上。轴承22主要用于承受电机轴21的径向力，长时间承受轴向力会大大降低轴承22的使用寿命。

因此，优选地，液压机构60包括两个环形活塞61，该两个环形活塞61通过第一电机20的端面轴承23分别连接在离合器40的主动部分上和第一电机20的电机轴21内壁的侧壁部分上。其中，端面轴承23可以随第一电机20的电机轴转动。当离合器40接合时，液压油在两个环形活塞61上施加了大小相同方向相反的轴向力。其中一个环形活塞61(图1中左侧的环形活塞61)在主动部分上施加轴向力，使得该环形活塞61推动主动部分朝向与从动部分移动接合的位置移动，从而接合离合器40；而另一个环形活塞61对第一电机20的电机轴21内壁的侧壁部分施加大小相同方向相反的轴向力，从而在第一电机20的中空的电机轴21内抵消了液压油产生的轴向力，使得该轴向力不会作用在轴承22上，保证了轴承22的正常使用。

在本发明的一种实施方式中，离合器40为湿式离合器，该湿式离合器40包括对偶片41和摩擦片42，对偶片41可以作为主动部分与第一电机20的电机轴21的内壁的周缘部分连接，摩擦片42作为从动部分与传动轴51连接(也可以使对偶片41与传动轴51连接，摩擦片42与第一电机20的电机轴21的内壁连接)。其中，两个环形活塞61中的一个通过端面轴承22与对偶片41连接，另一个通过端面轴承与电机轴21的内壁的侧壁部分连接。因此，液压机构60可以通过所述活塞的移动控制对偶片41朝向或远离与摩擦片42接合的位置移动，从而使对偶片41与摩擦片42接合和分离，即实现离合器40的接合和分离。

传动轴51可以穿过环形液压缸62和环形活塞61的中空部分连接到湿式离合器40的摩擦片42。环形液压缸62可以固定在第一电机20的壳体或车架上，从而相对于车辆本身固定不动。

在本发明的混合动力系统中，第一电机20和第二电机30分别连接到电池，并且既能够用作发电机对电池充电也能够用作电动机为车辆提供动力。如图1所示，本发明的混合动力系统与传动机构50连接，进而将动力传递到车轮70。本发明的混合动力系统可以实现多种工作模式，包括纯电动模式、纯发动机模式和混合动力模式。下面分别说明各种工作模式的运转。

当ECU控制器判断出电池电量充足时，混合动力系统在纯电动模式下工作，离合器40分离，第二电机30是唯一的动力源，也就是只有第二电机30运转并将动力传递到传动机构50和车轮70。

当ECU控制器判断出电池电量不足但车辆处于低速行驶时，启动发动机10并使发动机10在最佳效率工况下运转，但离合器40保持分离，因此发动机10不会作为助力。由于发动机10的输出轴与第一电机20的电机轴连接，即发动机10的输出轴带动第一电机20的转子转动，从而使第一电机20作为发电机，对电池充电，以对第二电机30提供电力。

当ECU控制器判断出电池电量不足但车辆处于高速行驶时，启动发动机10并使离合器40接合，从而使发动机10在最佳工作效率工况下运转并协助第二电机30在混合动力模式下驱动车辆行驶。发动机10的启动同时也带动第一电机20的转子转动，从而使第一电机20作为发电机为电池充电。优选地，在这种情况下，如果发动机10提供的动力足以作为唯一的动力源对车辆提供动力，可以使第二电机30停止作为电动机运转，从而发动机10作为唯一动力源，车辆在纯发动机动力模式下运转。更优选地，发动机10还可以通过带动第二电机30的转子转动(例如通过传动轴51)使得第二电机30也作为发电机运转，这时第一电机20和第二电机30同时对电池充电。

当ECU控制器判断出车辆需要较大的动力例如爬坡时，第二电机30作为电动机运转，启动发动机10并接合离合器40，使得发动机10为第二电机30提供助力，车辆在混合动力模式下运转。由于爬坡需要的动力较大，发动机10在其最佳效率工况下运转，必要时还可以使第一电机20也作为电动机为第二电机30提供助力。

此外，当车辆制动时，离合器40分离，车轮70能够将车辆的惯性机械能通过传动机构50传递到第二电机30的转子，从而使第二电机30作为发电机对电池充电，也就是将机械能转换为电能回收。

使用本发明的混合动力系统，可以使车辆内部结构紧凑，大大简化了混合动力系统的结构，提高了车辆内部的空间利用率，同时能够使车辆提供多种工作模式。

Claims (9)

1.一种混合动力系统，其特征在于，该混合动力系统包括发动机(10)、第一电机(20)、第二电机(30)、离合器(40)、具有传动轴(51)的传动机构(50)和电池，所述第一电机(20)和第二电机(30)分别连接到所述电池，所述第二电机(30)的电机轴与所述传动机构(50)连接，所述发动机(10)的输出轴与所述第一电机(20)的电机轴(21)连接，所述第一电机(20)的电机轴(21)为空心轴，所述离合器(40)设置在所述第一电机(20)的电机轴(21)内，所述离合器(40)的主动部分与所述第一电机(20)的电机轴(21)的内壁连接，所述离合器(40)的从动部分与传动轴(51)连接。

2.根据权利要求1所述的混合动力系统，其中，所述混合动力系统还包括离合器控制机构，所述混合动力系统通过所述离合器控制机构控制所述离合器的接合和分离。

3.根据权利要求2所述的混合动力系统，其中，所述离合器控制机构为液压机构(60)，该液压机构(60)包括液压缸、活塞和液压控制装置，所述液压缸和所述活塞设置在所述第一电机(20)的电机轴(21)内，所述活塞与所述离合器(40)的主动部分连接，所述液压控制装置控制所述活塞移动，从而控制所述离合器(40)的接合和分离。

4.根据权利要求3所述的混合动力系统，其中，所述液压机构(60)包括环形活塞(61)和环形液压缸(62)。

5.根据权利要求4所述的混合动力系统，其中，所述液压机构(60)包括两个所述环形活塞(61)，该两个环形活塞(61)分别连接在所述离合器(40)的主动部分上和所述第一电机(20)的电机轴(21)内壁的侧壁上。

6.根据权利要求5所述的混合动力系统，其中，所述离合器(40)为湿式离合器，所述主动部分为对偶片(41)，所述从动部分为摩擦片(42)。

7.根据权利要求6所述的混合动力系统，其中，所述传动轴(51)穿过所述环形液压缸(62)和环形活塞(61)的中空部分与所述湿式离合器的对偶片(41)连接。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的混合动力系统，其中，所述第一电机(20)通过离合器(40)连接到所述传动轴(51)的一端，所述第二电机(30)连接到所述传动轴(51)的另一端。

9.根据权利要求8所述的混合动力系统，其中，所述发动机(10)的输出轴通过扭转减振装置(11)与所述第一电机(20)的电机轴(21)连接。

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