CN102275496B - 一种混联混合动力驱动系统 - Google Patents

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由毅
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Abstract

本发明提供了一种混联混合动力驱动系统，属于混合动力汽车技术领域。它解决了现有的混联式混合动力驱动系统轴向长度过长，不易布置的问题。本混联混合动力驱动系统包括变速箱、发动机(E)和可进行电能和机械能转化的第一电机(M1)和第二电机(M2)，汽车驱动轴(S5)穿设在变速箱的箱体上，第一电机(M1)的电机轴一(S1)、第二电机(M2)的电机轴二(S4)和发动机(E)的输出轴(S2)均设置在变速箱的箱体内，且所述电机轴一(S1)、电机轴二(S4)和发动机(E)的输出轴(S2)中至少有两根轴轴向并行设置。本发明提供一种新型混联混合动力总成构型，将两个电动机并排放置，整体结构紧凑，易于整车的总布置。

Description

一种混联混合动力驱动系统
技术领域
本发明属于混合动力汽车技术领域，涉及一种混联混合动力驱动系统。
背景技术
混合动力汽车动力总成构型有串联、并联和混联三种型式。串联型式结构简单、控制容易但效率低下、成本高。并联型式一般用于轻度混合的A级或A级以下乘用车；对于B级及B级以上乘用车型常采用混联型式，而混联型式结构复杂，控制困难，但节油效果最好。
目前的混联混合动力电动汽车动力总成一般由发动机、离合器、动力电池、电机、动力合成长装置、变速器、传动轴、驱动桥、车轮组成。为实现离合、动力耦合功能，现主要有两条技术路线：一种是采用电控离合器，离合器、动力合成装置、变速器都为独立机构，此方案优点是控制简单，缺点是传动机构多，布置困难；另一种是采用行星齿轮机构，优点是结构紧凑，布置方便，缺点是发动机、电机需根据结构要求重新设计，选型困难，控制复杂。
发明内容
本发明的目的是针对现有的混联混合动力驱动系统所存在的上述问题，而提出了一种整体结构紧凑，易于整车总布置的混联混合动力驱动系统。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种混联混合动力驱动系统，包括变速箱、发动机和可进行电能和机械能转化的第一电机和第二电机，汽车驱动轴穿设在变速箱的箱体上，其特征在于，第一电机的电机轴一、第二电机的电机轴二和发动机的输出轴均设置在变速箱的箱体内，所述电机轴一和发动机的输出轴之间通过第一变速机构进行联接，电机轴二则通过第二变速机构与汽车驱动轴相联接，所述的发动机的输出轴与汽车驱动轴之间还设有传动机构以供发动机对汽车驱动轴进行驱动，所述的第二变速机构包括变速轴和设置在汽车驱动轴上的差速器，所述的传动机构包括传动轴，所述电机轴一、电机轴二、发动机的输出轴、变速轴、传动轴和汽车驱动轴均轴向并行设置。相比于之前的三轴同轴布置来说，整体轴向长度大大缩短。
在上述的一种混联混合动力驱动系统中，所述的第一变速机构包括分别设置在电机轴一和发动机输出轴上的第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮与第二齿轮相啮合。第一变速机构为一个一级减速机构，发动机通过该一级减速机构与第一电机联接，发动机工作在较低转速就能带动第一电机以较高转速发电，既保证发动机工作在最优工作区间，又能保证第一电机工作在高效区间。
在上述的一种混联混合动力驱动系统中，所述第二变速机构还包括在电机轴二上设有第六齿轮，变速轴上设有第四齿轮和第五齿轮，差速器上设有第三齿轮，其中第三齿轮和第四齿轮相啮合，第五齿轮与第六齿轮相啮合。第二变速机构为一个二次减速机构，第二电机通过该两次减速机构与差速器相连，既能实现大速比变速功能，又降低了对齿轮加工精度的要求，能够实现批量生产。
在上述的一种混联混合动力驱动系统中，所述的传动机构还包括自动离合器和设置在发动机的输出轴上的第七齿轮，传动轴上设置有分别与上述第三齿轮和第七齿轮相啮合的第九齿轮和第八齿轮，自动离合器的输入端与第八齿轮同轴固连，自动离合器的输出端与传动轴同轴固连。
传动机构也是作为一个二级减速机构，发动机通过该传动机构与差速器联接，并通过自动离合器的控制，实现动力的耦合，适时参与整车的驱动。
在上述的一种混联混合动力驱动系统中，上述各个轴的两端与变速箱箱体之间均通过轴承进行联接。
与现有技术相比，本发明的目的在于提供一种新型混联混合动力总成构型，将两个电动机并排放置，整体结构紧凑，易于整车的总布置；由于采用一种集成离合、动力合成、变速、差速于一体的混联混合动力耦合装置，减少了传动部件，集成度高，形成了模块化。
附图说明
图1是本混联混合动力驱动系统的结构示意图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1所示，本混联混合动力驱动系统包括变速箱1、发动机E和可进行电能和机械能转化的第一电机M1和第二电机M2，汽车驱动轴S5穿设在变速箱1的箱体11上，汽车驱动轴S5的两端连接车轮。
电机轴一S1、电机轴二S4和输出轴S2均设置在变速箱1的箱体11内，电机轴二S4与汽车驱动轴S5之间轴向并行架设有变速轴S3，而发动机E的输出轴S2与汽车驱动轴S5之间则并行架设有传动轴S6,各轴与变速箱1的箱体11之间通过轴承进行联接。电机轴一S1与第一电机M1联接，电机轴二S4与第二电机M2联接，而输出轴S2则与发动机E联接。
上述各轴轴向并行依次架设在变速箱1的箱体11上，电机轴一S1上设有第一齿轮Z1，发动机E输出轴S2上设有与上述第一齿轮Z1相啮合的第二齿轮Z2。电机轴二S4上设有第六齿轮Z6，变速轴S3上设有第四齿轮Z4和第五齿轮Z5，汽车驱动轴S5上的差速器D1上设有第三齿轮Z3，其中第三齿轮Z3和第四齿轮Z4相啮合，第五齿轮Z5与第六齿轮Z6相啮合。传动轴S6上设有第九齿轮Z9、第八齿轮以及自动离合器C1，自动离合器C1的输入端与第八齿轮Z8同轴固连，自动离合器C1的输出端与传动轴S6同轴固连,第九齿轮Z9与上述第三齿轮Z3啮合，而发动机E的输出轴S2上还设有与所述第八齿轮Z8相啮合的第七齿轮Z7。
本混联方案的驱动系统所具备的功能及实现方式如下：
1、第一电机M1启动发动机E
第一电机M1可以做启动机用，当车辆需要发动机E工作时，第一电机M1启动，通过第一齿轮Z1和第二齿轮Z2启动发动机E，当发动机E达到启动转速时，发动机E供油系统供油，点燃发动机E。
2、发动机E带动第一电机M1发电
发动机E通过一级减速机构与第一电机M1相连，发动机E工作在较低转速就能带动第一电机M1以较高转速发电，既保证发动机E工作在最优工作区间，又能保证第一电机M1工作在高效区间，相比同轴布置的串联混合动力结构极大地提高了工作效率。
3、第二电机M2驱动车辆
第二电机M2一般情况下作为驱动电机，通过两级减速机构直接与集成在变速箱1中的差速器D1相连，驱动车辆运行。两级减速机构能够实现较大速比变速，在实现大速比变速的同时降低了对齿轮加工精度的要求，能够实现批量生产。
4、动力电池SOC值高于下限值
A、行车速度对整车功率的要求低于第二电机M2额定功率时，整车由纯电动模式驱动。
B、行车速度对整车功率的要求高于第二电机M2额定功率时，整车由由并联或混联模式驱动。并联模式时，自动离合器C1吸合，发动机E和第二电机M2一起驱动汽车行驶，此时发动机E只进行驱动而不进行发电，第一电机M1空转。混联模式时，自动离合器C1同样吸合，此时发动机E不但参与汽车的行驶驱动，还带动第一电机M1进行发电，所发电可以直接供给第二电机M2使用，也可以对动力电池进行充电。
5、动力电池SOC值低于下限值
A、行车速度对发动机E转速的要求不能达到设定的发动机E工作区域时，整车由串联模式驱动，自动离合器C1不吸合，此时发动机E工作于最优油耗区域发电，不参与汽车行驶驱动。
B、行车速度对发动机E转速的要求达到预先设置的发动机E工作区域时，整车由混联模式驱动，自动离合器C1吸合，此时发动机E工作于最优油耗区域,既参与汽车的行驶驱动又带动第一电机M1进行发电。
C、行车速度对发动机E转速的要求超出发动机E最优油耗区域时，自动离合器C1吸合，整车由发动机E直接进行驱动，第一电机M1空转不发电。
6、再生制动模式
A、纯电动工况：若动力电池能接受充电，则踩下制动踏板，第二电机M2工作于发电状态，回收制动能量；
B、发动机E直接驱动时：若只收回油门踏板，自动离合器C1断开，发动机E动力由第一电机M1发电补充入动力电池，以利用怠速工况回收能量；若收回油门踏板同时踩下制动踏板，第二电机M2工作于发电状态，回收制动能量；
C、串联模式时：踩下制动踏板，第二电机M2由电动模式切换至发电模式，回收制动能量。
第一电机M1和第二电机M2都能工作于电动和发电两种模式，并能在控制器的调节下实现正、反转切换，以满足整车各种不同驱动模式的需求。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (5)

1.一种混联混合动力驱动系统，包括变速箱(1)、发动机(E)和可进行电能和机械能转化的第一电机(M1)和第二电机(M2)，汽车驱动轴(S5)穿设在变速箱(1)的箱体(11)上，其特征在于，第一电机(M1)的电机轴一(S1)、第二电机(M2)的电机轴二(S4)和发动机(E)的输出轴(S2)均设置在变速箱(1)的箱体(11)内，所述电机轴一(S1)和发动机(E)的输出轴(S2)之间通过第一变速机构进行联接，电机轴二(S4)则通过第二变速机构与汽车驱动轴(S5)相联接，所述的发动机(E)的输出轴(S2)与汽车驱动轴(S5)之间还设有传动机构以供发动机(E)对汽车驱动轴(S5)进行驱动，所述的第二变速机构包括变速轴(S3)和设置在汽车驱动轴(S5)上的差速器(D1)，所述的传动机构包括传动轴(S6)，所述电机轴一(S1)、电机轴二(S4)、发动机(E)的输出轴(S2)、变速轴(S3)、传动轴(S6)和汽车驱动轴(S5)均轴向并行设置。
2.根据权利要求1所述的一种混联混合动力驱动系统，其特征在于，所述的第一变速机构包括分别设置在电机轴一(S1)和发动机(E)输出轴(S2)上的第一齿轮(Z1)和第二齿轮(Z2)，第一齿轮(Z1)与第二齿轮(Z2)相啮合。
3.根据权利要求1所述的一种混联混合动力驱动系统，其特征在于，所述第二变速机构还包括在电机轴二(S4)上设有第六齿轮(Z6)，变速轴(S3)上设有第四齿轮(Z4)和第五齿轮(Z5)，差速器(D1)上设有第三齿轮(Z3)，其中第三齿轮(Z3)和第四齿轮(Z4)相啮合，第五齿轮(Z5)与第六齿轮(Z6)相啮合。
4.根据权利要求3所述的一种混联混合动力驱动系统，其特征在于，所述的传动机构还包括自动离合器(C1)和设置在发动机(E)的输出轴(S2)上的第七齿轮(Z7)，传动轴(S6)上设置有分别与上述第三齿轮(Z3)和第七齿轮(Z7)相啮合的第九齿轮(Z9)和第八齿轮(Z8)，自动离合器(C1)的输入端与第八齿轮(Z8)同轴固连，自动离合器(C1)的输出端与传动轴(S6)同轴固连。
5.根据权利要求4所述的一种混联混合动力驱动系统，其特征在于，上述各个轴的两端与变速箱(1)箱体(11)之间均通过轴承进行联接。
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