CN102922981B - 一种混合动力驱动装置及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合动力驱动装置以及车辆，涉及汽车技术领域，为能够简化换挡机构的结构布局且降低换挡机构的控制难度而发明。本发明提供的混合动力驱动装置包括内燃机、第一电动机/发电机和第二电动机/发电机、输入轴和输出轴、双排行星齿轮组、第一制动器以及第二制动器，该双排行星齿轮组由第一行星齿轮系和第二行星齿轮系相互连接组成，其中，第一行星齿轮系包括第一至第三构件，第二行星齿轮系包括第四至第六构件，第一构件连接第一电动机/发电机的输出轴，第二构件连接输出轴，且第二构件连接第四构件，第三构件连接第六构件；第一制动器连接第五构件，第二制动器连接第三构件或第六构件。本发明主要适用在混合动力车辆上。

Description

一种混合动力驱动装置及车辆

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及混合动力汽车中的混合动力驱动装置以及具有该装置的车辆。

背景技术

如今能源短缺和环境不断恶化是社会面临的很大问题，在环保意识不断增强、油价涨多跌少的情况下，传统的燃油汽车也日益受到石油资源短缺的困扰，因此节能环保逐渐成为汽车行业发展的主题。近年来具有两种不同的动力源、实现低油耗、低排放的混合动力汽车得到了开发，它融合了纯电动汽车和燃油汽车优点，不但能够较好地解决汽车节能与环保的问题，而且也逐渐成为各大汽车生产企业开发的热点。

混合动力汽车的两种动力源分别为电机和内燃机，且混合动力驱动装置按动力传递路线可以分为串联式驱动装置、并联式驱动装置以及混联式驱动装置。其中混合动力驱动装置中的变速机构一般采用行星齿轮减速机构，并且一般采用至少一个离合器和至少一个制动器来控制行星齿轮减速机构实现种不同动力的输出，即实现两个档位，但是离合器的控制结构布局相对于制动器的控制结构布局较为复杂，而且离合器控制难度也比制动器的控制难度较大，这样可以导致换挡机构的整体结构布局比较复杂，而且整体的控制难度也相对比较大。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种混合动力驱动装置，能够简化换挡机构的结构布局且降低换挡机构的控制难度。

为达到上述目的，本发明提供的混合动力驱动装置采用如下技术方案：

一种混合动力驱动装置，包括

内燃机；

第一电动机/发电机和第二电动机/发电机；

相互平行的输入轴和输出轴，所述输入轴通过离合器连接所述内燃机，且所述输入轴连接所述第二电动机/发电机的输出轴；

双排行星齿轮组，所述双排行星齿轮组支撑在有所述输出轴上，且所述双排行星齿轮组由第一行星齿轮系和第二行星齿轮系相互连接组成，所述第一行星齿轮系包括第一至第三构件，所述第二行星齿轮系包括第四至第六构件，所述第一构件连接所述第一电动机/发电机的输出轴，所述第二构件连接所述输出轴，且所述第二构件连接所述第四构件，所述第三构件连接所述第六构件；

第一制动器，所述第一制动器的一端固定、另一端连接所述第五构件；

第二制动器，所述第二制动器的一端固定、另一端连接所述第三构件或第六构件。

其中，所述第一行星齿轮系的第一内齿圈、第一行星架以及第一太阳轮分别对应形成所述第一构件、所述第二构件以及所述第三构件，所述第二行星齿轮系的第二内齿圈、第二行星架以及第二太阳轮分别对应形成所述第四构件、所述第五构件以及所述第六构件。

优选地，所述第三构件和所述第六构件为一体成型。

优选地，所述输入轴上支撑有第三行星齿轮系，所述第三行星齿轮系的第三内齿圈连接所述输出轴、第三行星架连接所述输入轴、第三太阳轮连接所述第二电动机/发电机的输出轴。

进一步地，所述第一电动机/发电机的输出轴为中空结构，所述输出轴穿过所述第一电动机/发电机的中空部分。

进一步地，所述第二电动机/发电机的输出轴为中空结构，所述输入轴穿过所述第二电动机/发电机的中空部分。

优选地，所述输入轴和所述输出轴沿同轴布置。

本发明提供的混合动力驱动装置，包括内燃机、第一电动机/发电机和第二电动机/发电机、相互平行的输入轴和输出轴、双排行星齿轮组以及第一制动器和第二制动器，由于双排行星齿轮组的第一构件连接第一电动机/发电机的输出轴，第二构件连接所述输出轴，且第二构件连接第四构件，第三构件连接第六构件；第一制动器连接双排行星齿轮组的第五构件，第二制动器连接双排行星齿轮组的第三构件或第六构件，因此当第一制动器结合、第二制动器不结合时，此时第五构件固定不动，第一电动机从第一构件输入动力，并由第二构件和第四构件同时传递到输出轴上，这时实现一种挡位的动力传递；当第二制动器结合、第一制动器不结合时，此时第三构件和第六构件均固定不动，第一电动机从第一构件输入动力，并由第二构件传递到输出轴上，这时实现另外一种挡位的动力传递。这样从上述可看出，本发明实只需要控制两个制动器有选择性的结合，即可实现两个挡位，使得换挡机构的控制比较简单，并且也可以简化换挡机构的结构布局。

本发明所要解决的另一问题是提供一种车辆，能够简化混合动力驱动装置中换挡机构的结构布局，以及降低换挡机构的控制难度。

为达到上述目的，本发明提供的车辆采用如下技术方案：

一种车辆，包括车身本体，所述车身本体内设有上述的混合动力驱动装置。

本发明提供的车辆，由于采用了上述的混合动力驱动装置，以及通过前述混合动力驱动装置的结构以及效果的分析，因此可以使混合动力驱动装置中的换挡机构比较简单，以及较好地使换挡机构的控制难度降低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例中混合动力驱动装置的示意图。

附图标记：

1-内燃机，2-离合器，3a-输入轴，3b-输出轴，4a-第一电动机/发电机，4b-第二电动机/发电机，5-双排行星齿轮组，5a-第一行星齿轮系，5b-第二行星齿轮系，50-第一内齿圈，51-第一行星架，52-公共太阳轮，53-第二内齿圈，54-第二行星架，6-第三行星齿轮系，60-第三内齿圈，61-第三行星架，62-第三太阳轮，7-第一制动器，8第二制动器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1所示，为本发明混合动力驱动装置的一个实施例，包括

内燃机1；

第一电动机/发电机4a和第二电动机/发电机4b；

相互平行的输入轴3a和输出轴3b，该输入轴3a通过离合器2连接内燃机1，且该输入轴3a连接第二电动机/发电机4b的输出轴；

双排行星齿轮组5，该双排行星齿轮组5支撑在有输出轴3b上，且双排行星齿轮组5由第一行星齿轮系5a和第二行星齿轮系5b相互连接组成，第一行星齿轮系5a包括第一至第三构件，第二行星齿轮系5b包括第四至第六构件，其中，第一构件连接第一电动机/发电机4a的输出轴，第二构件连接输出轴3b，且第二构件连接第四构件，第三构件连接第六构件；

第一制动器7，该第一制动器7的一端固定、另一端连接第五构件；

第二制动器8，该第二制动器8的一端固定、另一端连接第三构件或第六构件。

通过上述内容，可以看出由于双排行星齿轮组5的第一构件连接第一电动机/发电机4a的输出轴，第二构件连接输出轴3b，且第二构件连接第四构件，第三构件连接第六构件；第一制动器7连接双排行星齿轮组5的第五构件，第二制动器8连接双排行星齿轮组5的第三构件或第六构件，因此当第一制动器7结合、第二制动器8不结合时，此时第五构件固定不动，第一电动机从第一构件输入动力，并由第二构件和第四构件同时传递到输出轴3b上，这时实现一种挡位的动力传递；当第二制动器8结合、第一制动器7不结合时，此时第三构件和第六构件均固定不动，第一电动机从第一构件输入动力，并由第二构件传递到输出轴3b上，这时实现另外一种挡位的动力传递。这样从上述可看出，本发明实只需要控制两个制动器有选择性的结合，即可实现两个挡位，使得换挡机构的控制比较简单，并且也可以简化换挡机构的结构布局。

另外，本发明实施例中换挡机构通过有选择性的控制第一制动器7和第二制动器8来实现两个挡位，可以解决由机械式自动变速器存在的换挡动力中断的问题，比较好地保证了整车的性能；在电动机驱动的状态下，可以实现低速和高速的纯电动驱动，较好地扩大了速比的范围。

在本发明实施例中，上述的第一行星齿轮系5a的第一内齿圈50、第一行星架51以及第一太阳轮可以分别对应形成第一构件、第二构件以及第三构件；上述的第二行星齿轮系5b的第二内齿圈53、第二行星架54以及第二太阳轮也可以分别对应形成第四构件、第五构件以及第六构件，进而形成的双排行星齿轮组5的结构可以参照图1，上述仅作为动力传递优选的结构方案，但并不局限于此，在满足动力传递路线以及行星齿轮机构的传动比特性的情况下，第一内齿圈50、第一行星架51以及第一太阳轮所对应的第一构件至第三构件之间的顺序也可以调换；同样地，第二内齿圈53、第二行星架54以及第二太阳轮所对应的第四构件至第六构件之间的顺序也可以调换。

通常具有双排或双排以上的复合式行星齿轮机构的种类包括很多种，而且每种复合式行星齿轮机构均可以形成多个适当的传动比，但是随着经验的不断积累，如今这种复合式行星齿轮机构基本都采用一些典型化的机构，而且这些典型化的结构都比较紧凑，例如拉维纳行星齿轮机构、辛普森行星齿轮机构或者串联式行星齿轮机构。

通过结合上述内容，可以将第三构件和第六构件为一体成型，即第一太阳轮和第二太阳轮形成为公共太阳轮52，这样双排行星齿轮组5可以形成辛普森行星齿轮结构，由于辛普森齿轮结构为典型的结构，因此制作该齿轮结构的工艺也比较成熟简单，继承性比较好。

在车辆加速行驶时，车辆如果只依靠电动机的驱动可能不足以使车辆达到较好的动力特性，这种情况下可以使输入轴3a上支撑第三行星齿轮系6，第三行星齿轮系6的第三内齿圈60连接输出轴3b、第三行星架61连接输入轴3a、第三太阳轮62连接第二电动机/发电机4b的输出轴，这样在内燃机1作为动力源时，内燃机1通过离合器2与输入轴3a结合，第二电动机/发电机4b制动第三太阳轮62，与输入轴3a连接的第三行星架61可以驱动第三内齿圈60转动，进而将动力输入到输出轴3b上，这样同时还可以根据动力需求与由第一电动机驱动时输出的动力进行动力耦合，实现内燃机与电动机共同驱动，以提高整车的加速性能，也可以改善车辆在行驶时的燃油经济性以及排放性。

同时，当只有内燃机1作为动力源时，且当内燃机1输出的功率不仅能够提供第三内齿圈60转动，还可以使第三太阳轮62转动时，这时第二电动机/发电机4b的输出轴也随之转动，将动能转化为电能，并将电能储存，可以对第一电动机/发电机4a提供电源，这样也可以增加车辆在第一电动机/发电机4a单独驱动下的行驶里程。

由图1可以看出，第一电动机/发电机4a的输出轴可以为中空结构，输出轴3b穿过第一电动机/发电机4a的中空部分，这样可以使混合动力驱动装置的结构比较紧凑，布局也比较合理。

进一步地，第二电动机/发电机4b的输出轴也可以为中空结构，输入轴3a穿过第二电动机/发电机4b的中空部分，这样可以进一步提高混合动力驱动装置的结构紧凑性以及结构布局的合理性。

结合上述内容，还可以使输入轴3a和输出轴3b沿同轴布置，这样整个混合动力驱动装置的结构更加紧凑，也比较有利于整车的布局。

本发明还提供了一种车辆，包括车身本体，该车身本体内设有上述的混合动力驱动装置。

本发明提供的车辆，由于采用了上述的混合动力驱动装置，以及通过前述混合动力驱动装置的结构以及效果的分析，因此可以使混合动力驱动装置中的换挡机构比较简单，以及较好地使换挡机构的控制难度降低；另外还可以进一步使混合动力驱动装置的结构得到较好的简化。

综合上述内容以及结合附图，下面介绍下本发明实施例混合动力驱动装置的各驱动路线：

内燃机的驱动路线：

内燃机1作为动力输入，并带动第三行星架61转动，由于第二电动机/发电机4b制动第三太阳轮62，因此动力由第三行星架61由第三内齿圈60传递至输出轴3b上，并由输出轴3b输出。

电机的驱动路线：

第一电动机/发电机4a作为动力输入，当第一制动器7结合、第二制动器8不结合时，第二行星架54固定不动，动力由第一内齿圈50、公共太阳轮52、第二内齿圈53以及第一行星架51依次传递至输出轴3b上，并由输出轴3b输出，此时实现低速挡；当第二制动器8结合、第一制动器7不结合时，公共太阳轮52固定不动，动力由第一内齿圈50、第一行星架51依次传递至输出轴3b上，并由输出轴3b输出，此时实现高速挡。

混合动力(内燃机和电动机同时驱动)的驱动路线：

内燃机1和第一电动机/发电机4a同时作为动力输入，一方面，内燃机1带动第三行星架61转动，由于第二电动机/发电机4b制动第三太阳轮62，因此动力由第三行星架61由第三内齿圈60传递至输出轴3b上；另一方面，由于第一制动器7结合、第二制动器8不结合，此时第二行星架54固定不动，因此第一电动机/发电机4a的动力由第一内齿圈50、公共太阳轮52、第二内齿圈53以及第一行星架51依次传递至输出轴3b上，最终两种动力发生耦合，共同驱动车辆，此时实现低速挡。

内燃机1和第一电动机/发电机4a同时作为动力输入，一方面，内燃机1带动第三行星架61转动，由于第二电动机/发电机4b制动第三太阳轮62，因此动力由第三行星架61由第三内齿圈60传递至输出轴3b上；另一方面，由于第二制动器8结合、第一制动器7不结合时，此时公共太阳轮52固定不动，因此第一电动机/发电机4a的动力由第一内齿圈50、第一行星架51依次传递至输出轴3b上，最终两种动力发生耦合，共同驱动车辆，此时实现高速挡。

制动驱动路线：

当在刹车或下坡的时候，内燃机1关闭，动力由输出轴3b、第一行星架51、第一内齿圈50依次传递到第一电动机/发电机4a，此时第一电动机/发电机4a可以将动能转化为电能，并将该电能储存，实现制动能量的回收。

通过以上各种情况下的驱动路线，可以看出本发明实施例通过两个电动机/发电机的交替作用以及内燃机的作用实现混合动力装置的串联驱动模式、并联驱动模式以及混联式驱动模式，较为有效地增大了动力输出扭矩，以及提高了整车的加速性，还可以较好地改善车辆在行驶时的燃油经济性以及排放性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种混合动力驱动装置，其特征在于，包括

内燃机；

第一电动机/发电机和第二电动机/发电机；

相互平行的输入轴和驱动装置输出轴，所述输入轴通过离合器连接所述内燃机，且所述输入轴连接所述第二电动机/发电机的输出轴；

双排行星齿轮组，所述双排行星齿轮组支撑在所述驱动装置输出轴上，且所述双排行星齿轮组由第一行星齿轮系和第二行星齿轮系相互连接组成，所述第一行星齿轮系包括第一至第三构件，所述第二行星齿轮系包括第四至第六构件，所述第一构件连接所述第一电动机/发电机的输出轴，所述第二构件连接所述驱动装置输出轴，且所述第二构件连接所述第四构件，所述第三构件连接所述第六构件；

第一制动器，所述第一制动器的一端固定、另一端连接所述第五构件；

第二制动器，所述第二制动器的一端固定、另一端连接所述第三构件或第六构件。

2.根据权利要求1所述的混合动力驱动装置，其特征在于，所述第一行星齿轮系的第一内齿圈、第一行星架以及第一太阳轮分别对应形成所述第一构件、所述第二构件以及所述第三构件，所述第二行星齿轮系的第二内齿圈、第二行星架以及第二太阳轮分别对应形成所述第四构件、所述第五构件以及所述第六构件。

3.根据权利要求1或2所述的混合动力驱动装置，其特征在于，所述第三构件和所述第六构件为一体成型。

4.根据权利要求1所述的混合动力驱动装置，其特征在于，所述输入轴上支撑有第三行星齿轮系，所述第三行星齿轮系的第三内齿圈连接所述驱动装置输出轴、第三行星架连接所述输入轴、第三太阳轮连接所述第二电动机/发电机的输出轴。

5.根据权利要求4所述的混合动力驱动装置，其特征在于，所述第一电动机/发电机的输出轴为中空结构，所述驱动装置输出轴穿过所述第一电动机/发电机的中空部分。

6.根据权利要求4所述的混合动力驱动装置，其特征在于，所述第二电动机/发电机的输出轴为中空结构，所述输入轴穿过所述第二电动机/发电机的中空部分。

7.根据权利要求4-6任一项所述的混合动力驱动装置，其特征在于，所述输入轴和所述驱动装置输出轴沿同轴布置。

8.一种车辆，其特征在于，包括车身本体，所述车身本体内设有权利要求1-7任一项所述的混合动力驱动装置。