CN102381180A

CN102381180A - 混合动力传动模块及混合动力汽车

Info

Publication number: CN102381180A
Application number: CN2011102223354A
Authority: CN
Inventors: 周云山; 贺双桂; 杨超; 高帅; 刘涛
Original assignee: Hunan Jianglu & Rongda Vehicle Transmission Ltd Co
Current assignee: Hunan Jianglu & Rongda Vehicle Transmission Ltd Co
Priority date: 2011-08-04
Filing date: 2011-08-04
Publication date: 2012-03-21

Abstract

本发明提供了一种混合动力传动模块及混合动力汽车，混合动力传动模块包括电机(1)、发动机(2)、行星机构(4)、无级变速机构(3)、减速机构(15)和输出轴(16)，行星机构(4)包括行星架(8)和太阳轮(7)；电机(1)的动力输出端与行星架(8)连接；无级变速机构(3)的输入端与行星架(8)的输出端相连接，无级变速机构(3)的输出端与减速机构(15)的输入端相连接；减速机构(15)的输出端与输出轴(16)相连接。本发明能够通过离合器和制动器的接合或者分离实现混合动力模式、纯电机驱动模式和纯发动机驱动模式的转换。

Description

混合动力传动模块及混合动力汽车

技术领域

本发明涉及混合动力汽车领域，特别地，涉及一种基于CVT的混合动力传动模块。此外，本发明还涉及一种包括上述基于CVT的混合动力传动模块的混合动力汽车。

背景技术

随着化石能源的日益枯竭、环境的日益恶化，节约化石能源和开发替代能源已经成为国家可持续发展的重大战略问题，并已列入国家中长期发展战略课题。节约化石能源和开发替代能源同样受到世界各国的高度重视。

全球汽车所消耗的化石能源占据整个能源消耗的极大份额，因此，汽车工业的发展受到各种环保和节能方面的法律和规约的限制。目前世界汽车工业可持续发展所面临的两大难题是环境污染、石油资源匮乏，环保和节能是21世纪汽车技术的一个重要发展方向。

混合动力汽车(HEV)正是具有低污染、低油耗特点的新一代清洁能源汽车。混合动力汽车中，电机和发动机的动力合成和传递，电机和发动机及传动装置如何在有限的空间内装配非常重要。现有的电机与发动机动力合成方式：一种是将ISG电机的一端与发动机的飞轮盘刚性连接，另一端通过离合器与MT、AMT变速器连接，或者通过液力变矩器与AT变速器连接。另一种是将ISG电机的一端与MT、AMT、AT变速器直接相连，另一端通过湿式、干式离合器或者液力变矩器与发动机飞轮连接。

上述两种方式均存在明显的缺陷：一是在原有动力总成的基础上增加了ISG电机，动力总成的总长度增加，不利于在整车上装配，尤其不适于发动机横置车辆；二是MT、AMT、AT变速器的档位不是连续的，不能保证大多数车速下发动机、电机在高效率区间运行，在换档时动力出现中断，影响舒适性；三是当ISG电机与发动机飞轮盘刚性连接，在纯电动工况时，发动机飞轮、曲轴等零件一起空转，影响发动机的使用寿命。

发明内容

本发明目的在于提供一种混合动力传动模块，以解决动力合成复杂、动力总成总长度过长、不同车速下电机不能在高效区间运行等技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种混合动力传动模块，包括电机、发动机、与电机和发动机相连接的行星机构、与行星机构连接的无级变速机构、与无级变速机构连接的减速机构和与减速机构连接的输出轴，行星机构包括行星架和与发动机的动力输出端连接的太阳轮；电机的动力输出端与行星架连接；无级变速机构的输入端与行星架的输出端相连接，无级变速机构的输出端与减速机构的输入端相连接；减速机构的输出端与输出轴相连接。

进一步地，行星机构还包括内行星轮、外行星轮和齿圈；太阳轮、内行星轮、外行星轮和齿圈依次啮合连接；行星机构还包括离合器和制动器；行星架分别与内行星轮的轮轴和外行星轮的轮轴连接。

进一步地，行星机构还包括离合器和制动器；离合器包括两组摩擦片，两组摩擦片分别固定于太阳轮和行星架。制动器包括两组摩擦片，两组摩擦片分别固定于变速器的壳体和齿圈。

进一步地，还包括一发动机动力输出轴，发动机动力输出轴与太阳轮为一整体结构。

进一步地，还包括一电机动力输出轴，电机动力输出轴通过花键与行星架连接。

进一步地，无级变速机构包括主动带轮轴总成、金属带和被动带轮轴总成，主动带轮轴总成通过金属带与被动带轮轴总成连接。

进一步地，行星架通过花键与主动带轮轴总成的轮轴连接。

进一步地，还包括油泵和油泵电机，油泵由油泵电机独立驱动。

根据本发明的另一方面，还提供了一种混合动力汽车，包括动力传动模块，动力传动模块为上述的混合动力传动模块。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明的混合动力传动模块中行星结构设计独特，能够通过离合器和制动器的接合或者分离实现混合动力模式、纯电机驱动模式和纯发动机驱动模式的转换，转换方便，操作简单。

2、由于在本发明的混合动力传动模块中集成了电机，因此，当车辆在低速运行或者起动阶段，可以关闭发动机，使用纯电动模式，不会产生怠速能量损失，节约能源和减少排放量。

3、当车辆处于持续高速或者爬坡或者加速阶段时，需要较大的动力，可以开启电机，给发动机有效补充动力，维持车辆的前述状态。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的前置前驱型混合动力传动模块示意图；

图2是本发明优选实施例的前置后驱型混合动力传动模块示意图；以及

图3是本发明优选实施例的混合动力传动模块的行星机构和动力输入部分的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1，一种混合动力传动模块，包括电机1、发动机2、与电机1和发动机2相连接的行星机构4、与行星机构4连接的无级变速机构3、与无级变速机构3连接的减速机构15和与减速机构15连接的输出轴16。电机1、发动机2输出的动力经过行星结构4、无级变速机构3、减速机构15之后，通过输出轴16输出。

电机1集成在CVT无级变速器内，电机1与一电机动力输出轴101相连接。该电机动力输出轴101与行星架8通过花键连接，以便于驱动行星架8运动。具体的，行星架8的分支架延伸并折弯后与电机动力输出轴101的第一端通过花键连接。该混合动力模块引入电机1，取消了传统CVT的液力变矩器，电机1安装在传统CVT的液力变矩器的位置，不另占安装空间，结构更为紧凑。这样，电机1输出的动力可通过电机动力输出轴101直接传递给行星架8，因为电机1的转速可以从零逐渐增大，因此电机1的设置可以避免发动机在高转数、车辆处于低速情况下，发动机转速和车辆速度不相配，造成拖档，并浪费能源。

发动机2安装在CVT无级变速器的前端，发动机2与一发动机动力输出轴201相连接，发动机动力输出轴201与太阳轮7的轮轴连接，并且延伸至离合器9，与离合器9固定连接。这样，发动机输出的动力，经过发动机动力输出轴201传递给太阳轮7，还可以通过离合器9传递给行星架8。在其它实施方式中，发动机动力输出轴201与太阳轮7的轮轴为一体成型的整体构件。

结合参见图2，无级变速机构3包括主动带轮轴总成12、金属带13和被动带轮轴总成14，主动带轮轴总成12通过金属带13与被动带轮轴总成14连接。其中，主动带轮轴总成12的轮轴121伸出与行星架8通过花键连接，作为无级变速机构3的动力输入端。其中，被动带轮轴总成14的轮轴伸出与减速机构15连接，作为无级变速机构的动力输出端。

该混合动力传动模块，还包括液压阀块17、滤清器18、油泵19和油泵电机20，该油泵19由油泵电机20独立驱动，无需发动机或者电机1为油泵提供动力。

结合参见图3，行星机构4包括太阳轮7、一组内行星轮6、一组外行星轮5、行星架8、齿圈11、离合器9和制动器10。其中，太阳轮7处于行星机构4的中心位置，即太阳轮7的轮轴也是行星机构4旋转轴。太阳轮7安装于发动机动力输入轴201的输出端。内行星轮6、外行星轮5均安装于行星架8，且太阳轮7、内行星轮6、外行星轮5和齿圈11依次啮合连接。其中，制动器10包括两组摩擦片，两组摩擦片分别固定于变速器的壳体和齿圈11。其中，离合器9包括两组摩擦片，两组摩擦片分别固定于太阳轮7和行星架8。

该混合动力传动模块的动力传递和动力合成的过程是：

当离合器9和制动器10都分离时，该动力传动模块处于纯电动模式，即发动机2处于停机或者空转状态，电机1处于通电状态。电机1输出的动力经电机动力输出轴101、行星架8直接传递给无级变速机构3，这时电机1独立驱动车辆前进或者后退。纯电动模式适用于车辆在车速较慢、需要动力较小的运行阶段。

当离合器9接合、制动器10不接合时，发动机2处于工作状态，发动机2输出动力经发动机动力输出轴201传递给太阳轮7和离合器9。此时，若电机1通电，则电机动力经电机动力输出轴101也传递给行星架8，行星机构4整体转动，为混合动力模式。若电机1不通电，则为纯发动机驱动模式，此时，发动机2输出的动力同时给电机1的电池充电。

当制动器10接合、离合器9不接合时，行星架8处于反转的工作状态，即为倒档模式。此时，若电机1通电，电机1也处于反转模式，则整个传动模块为混合动力倒档模式；若ISG电机1不通电，则为纯发动机倒档模式。

因此，整个动力传动模块可以通过离合器9和制动器10的接合或者分离来合成动力，当车辆速度处于低速缓慢运行时，特别是在起步阶段或者城市道路上交通拥挤时，只需使用电机1的动力即可，此时通过分离离合器9和制动器10，实现纯电动模式；当车辆处于较高速度运行，并且路况允许以较高速度运行时，单独使用发动机输出动力，即离合器9接合，关闭电机1，此时实现纯发动机驱动模式；当车辆处于持续高速运行或者爬坡或者加速阶段时，纯发动机驱动可能会出现动力不足的情况，此时，离合器9接合，并且电机1通电，则实现发动机和电机1同时输出动力的混合动力模式，电机1能够有效补充动力，实现车辆平稳高速运行，或者爬坡动力充足，或者加速顺畅。

作为另外的实施例，本发明提供一种混合动力汽车，包括动力传动模块，动力传动模块为上述的混合动力传动模块。

本发明的混合动力传动模块适用于前置前驱型车辆和前置后驱型车辆。参见图1，当输出轴16与发动机动力输出轴201垂直并与无级变速机构3和行星结构4横向设置时，适用于前置前驱型车辆。参见图2，当输出轴16与发动机动力输出轴201平行设置，或者设置在同一直线上时，适用于前置后驱型车辆。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种混合动力传动模块，包括

电机(1)、发动机(2)、与所述电机(1)和所述发动机(2)相连接的行星机构(4)、与所述行星机构(4)连接的无级变速机构(3)、与所述无级变速机构(3)连接的减速机构(15)和与所述减速机构(15)连接的输出轴(16)；

其特征在于，

所述行星机构(4)包括行星架(8)和与所述发动机(2)的动力输出端连接的太阳轮(7)；

所述电机(1)的动力输出端与所述行星架(8)连接；

所述无级变速机构(3)的输入端与所述行星架(8)的输出端相连接，所述无级变速机构(3)的输出端与所述减速机构(15)的输入端相连接；

所述减速机构(15)的输出端与所述输出轴(16)相连接。

2.根据权利要求1所述的混合动力传动模块，其特征在于，

所述行星机构(4)还包括内行星轮(6)、外行星轮(5)和齿圈(11)；

所述太阳轮(7)、所述内行星轮(6)、所述外行星轮(5)和所述齿圈(11)依次啮合连接；所述行星机构(4)还包括离合器(9)和制动器(10)；

所述行星架(8)分别与所述内行星轮(6)的轮轴和所述外行星轮(5)的轮轴连接。

3.根据权利要求1所述的混合动力传动模块，其特征在于，

所述行星机构(4)还包括离合器(9)；

所述离合器(9)包括两组摩擦片，所述两组摩擦片分别固定于所述太阳轮(7)和所述行星架(8)。

4.根据权利要求1所述的混合动力传动模块，其特征在于，

所述行星机构(4)还包括制动器(10)；

所述制动器(10)包括两组摩擦片，所述两组摩擦片分别固定于变速器的壳体和所述齿圈(11)。

5.根据权利要求1所述的混合动力传动模块，其特征在于，

还包括一发动机动力输出轴(201)，所述发动机动力输出轴(201)与所述太阳轮(7)为一整体结构。

6.根据权利要求1所述的混合动力传动模块，其特征在于，

还包括一电机动力输出轴(101)，所述电机动力输出轴(101)通过花键与所述行星架(8)连接。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的混合动力传动模块，其特征在于，

所述无级变速机构(3)包括主动带轮轴总成12)、金属带(13)和被动带轮轴总成(14)，所述主动带轮轴总成(12)通过所述金属带(13)与所述被动带轮轴总成14)连接。

8.根据权利要求7所述的混合动力传动模块，其特征在于，

所述行星架(8)通过花键与所述主动带轮轴总成(12)的轮轴(121)连接。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的混合动力传动模块，其特征在于，

还包括油泵(19)和油泵电机(20)，所述油泵(19)由所述油泵电机(20)独立驱动。

10.一种混合动力汽车，包括动力传动模块，其特征在于，所述动力传动模块为如权利要求1至9中任一项所述的混合动力传动模块。