CN102951007B - 混合动力汽车的动力分配装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种混合动力汽车的动力分配装置，涉及动力传输，用来解决现有动力分配装置结构复杂，成本较高的问题。所述混合动力汽车的动力分配装置包括：发动机输出轴、发电机、电动机以及差速器和主减速器；所述差速器包括相对设置的左锥齿轮和右锥齿轮以及和所述左锥齿轮、右锥齿轮均啮合的行星锥齿轮，所述行星锥齿轮的行星架连接所述发动机输出轴，所述左锥齿轮的齿轮轴连接所述发电机，所述右锥齿轮的齿轮轴连接所述主减速器的主动齿轮，所述主减速器的主动齿轮连接所述电动机。本发明可以实现无级变速。

Description

混合动力汽车的动力分配装置

技术领域

本发明涉及动力传输，尤其涉及混合动力汽车的动力分配装置。

背景技术

节能与环保是21世纪汽车发展的两大主题，电动汽车是传统燃油内燃机汽车的理想替代品，但受蓄电池能量的限制以及燃料电池高成本的约束，纯电动汽车较难满足当前需要。混合动力汽车可视为一种能够综合解决上述问题的可行性方案。混合动力汽车是由两种或两种以上的动力源提供动力，当前比较常用的方案是采用发动机、电动机与发电机进行组合提供动力。因此如何实现混合动力汽车发动机与电动机、发电机之间的动力分配，是发展混合动力汽车必须解决的关键问题。

目前，混合动力汽车的动力分配装置大多采用复杂的行星齿轮机构，而行星齿轮机构一般结构复杂，对生产的工艺性要求较高，较难加工，因此成本也相对较高。

发明内容

本发明的实施例提供一种混合动力汽车的动力分配装置，用来解决现有动力分配装置结构复杂，成本较高的问题。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种混合动力汽车的动力分配装置，包括：发动机输出轴、发电机、电动机以及差速器和主减速器；所述差速器包括相对设置的左锥齿轮和右锥齿轮以及和所述左锥齿轮、右锥齿轮均啮合的行星锥齿轮，所述行星锥齿轮的行星架连接所述发动机输出轴，所述左锥齿轮的齿轮轴连接所述发电机，所述右锥齿轮的齿轮轴连接所述主减速器的主动齿轮，所述主减速器的主动齿轮连接所述电动机。

进一步地，所述混合动力汽车的动力分配装置还包括第一离合器，所述第一离合器用于所述发动机输出轴与所述左锥齿轮的齿轮轴的结合与分离。

优选地，所述第一离合器为多片离合器。

进一步地，所述混合动力汽车的动力分配装置还包括第二离合器，所述第二离合器用于所述右锥齿轮的齿轮轴与所述主减速器的主动轮的齿轮轴的结合与分离。

进一步地，所述混合动力汽车的动力分配装置还包括锁止装置，所述锁止装置用于制动所述右锥齿轮的齿轮轴。

本发明实施例提供的混合动力汽车的动力分配装置，发动机的动力一部分通过差速器的右锥齿轮分配给主减速器以驱动车辆行驶，一部分经差速器的左锥齿轮分配给发电机的转子使发电机发电并将电能储存在动力电池中。当动力电池的动力充足时可以将发动机关闭，由电动机单独驱动主减速器进而驱动车辆行驶，当车辆负荷较大或车速较高时，也可以由发动机和电动机同时驱动车辆行驶。因此本发明实施例提供的混合动力汽车的动力分配装置利用差速器实现了发动机、发电机和电动机的动力分配，由于差速器的结构和加工工艺相对简单成熟，所以该混合动力汽车的动力分配装置的结构简单，成本较低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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为本发明实施例提供的混合动力汽车的动力分配装置的结构示意图；

图2为图1所示差速器的结构示意图；

图3为图2所示差速器中各运动件的转速关系示意图。

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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，混合动力汽车的动力分配装置包括：发动机输出轴11、发电机MG1、电动机MG2以及差速器12和主减速器13；差速器12包括相对设置的左锥齿轮21和右锥齿轮23以及和左锥齿轮21、右锥齿轮23均啮合的行星锥齿轮22，行星锥齿轮22的行星架22a连接发动机输出轴11，左锥齿轮21的齿轮轴21a为空心轴，连接发电机MG1的转子，右锥齿轮23的齿轮轴23a连接主减速器13的主动齿轮G1，主减速器13的主动齿轮G1连接电动机MG2的转子，最终动力经主减速器13的从动齿轮G2输出到未图示的驱动桥，从而驱动车辆的车轮行驶。

本发明实施例提供的混合动力汽车的动力分配装置，发动机的动力一部分通过差速器12的右锥齿轮23分配给主减速器13以驱动车辆行驶，一部分经差速器12的左锥齿轮21分配给发电机MG1的转子使发电机MG1发电并将电能储存在动力电池中。当动力电池的动力充足时可以将发动机关闭，由电动机MG2单独驱动主减速器13进而驱动车辆行驶，当车辆负荷较大或转速较高时，也可以由发动机和电动机MG2同时驱动车辆行驶。因此本发明实施例提供的混合动力汽车的动力分配装置利用差速器12实现了发动机、发电机MG1和电动机MG2的动力分配，由于差速器的结构和加工工艺相对简单成熟，成本较低，所以该混合动力汽车的动力分配装置的结构简单，成本较低。

另外上述实施例中的混合动力汽车的动力分配装置，在借助现有的发电机控制器和发动机控制器的基础上还能够实现无级变速。其变速原理可参照图2和图3。在差速器12中，动力由发动机经行星锥齿轮22的行星架22a输入，通过左锥齿轮21和右锥齿轮23输出，也就是差速器12有一个输入端，两个输出端，如果左锥齿轮21和右锥齿轮23的齿数相等，则行星架22a的转速N、左锥齿轮21的转速N1和右锥齿轮23的转速N2就满足如下关系：

N1+N2＝2N式(1)

这样如果固定左锥齿轮转速N1、右锥齿轮转速N2和行星架转速N中的任意一个，另外两个转速即成线性变化关系，因此该三个转速的相互关系则形成图3所示的示意图。图3中垂线31、32、33之间的间距相等，垂线31代表左锥齿轮的转速N1，垂线32代表行星架的转速N，垂线33代表右锥齿轮的转速N2，转速N1、N2和N必然在同一直线上。而由于发动机输出轴11连接行星架22a、左锥齿轮21连接发电机MG1，右锥齿轮23连接减速器13，因此我们可以利用发电机控制器控制发电机MG1的转子的转速进而控制左锥齿轮21的转速N1，利用发动机控制器控制发动机输出轴11的转速进而控制行星架的转速N，最终实现右锥齿轮的转速N2的线性变化，也就是无级变速。

作为上述实施例的进一步改进，上述混合动力汽车的动力分配装置还包括第一离合器C-1，第一离合器C-1用于发动机输出轴11与左锥齿轮21的齿轮轴21a的结合与分离。这样当第一离合器C-1分离时，该动力分配装置的工作模式如上所述；而如果当第一离合器C-1结合时，通过发动机输出轴11使差速器12的行星架22a和左锥齿轮21连接起来，此时差速器12的传动比为1，发动机的动力直接传递给主减速器13进而驱动车辆行驶。这样车辆在较好的路况高速运行时，由发动机单独驱动，效率较高。

鉴于多片离合器结合或分离相对较平稳，上述实施例中的所述第一离合器优选多片离合器。

作为上述实施例的进一步改进，所述混合动力汽车的动力分配装置还包括第二离合器C-2，第二离合器C-2用于右锥齿轮23的齿轮轴23a与主减速器13的主动齿轮G1的齿轮轴的结合与分离。这样，当动力电池的电能较充足时，可以通过第二离合器C-2的分离切断发动机的动力，由电动机MG2单独驱动主减速器13运转进而驱动车辆行驶。

作为上述实施例的进一步改进，所述混合动力汽车的动力分配装置还包括锁止装置B-1，锁止装置B-1用于制动右锥齿轮23的齿轮轴23a。这样当由电动机MG2单独驱动主减速器13运转进而驱动车辆行驶时，可以通过锁止装置B-1制动右锥齿轮23的齿轮轴23a使发动机的动力经过差速器12来驱动发电机MG1发电，交流电经逆变器变成直流电后储存在动力电池中供电动机MG2使用。

下面结合图1、图2和现有的整车控制器、发动机控制器、发电机控制器和电动机控制具体描述本发明混合动力汽车的动力分配装置可以实现的工作模式。

模式1

串联模式：整车控制器控制锁止装置B-1锁死，第二离合器C-2断开，多片离合器C-1断开，此时的动力传递路径为：

发动机→差速器12→发电机MG1→逆变器→电动机MG2→主减速器13。

这种模式一般应用于车速较低且动力电池电量不足的情况。

模式2

并联模式：整车控制器控制锁止装置B-1断开，第二离合器C-2结合，多片离合器C-1断开，此时动力传递路径为：

这种模式应用于车速较高，负荷较大的工况。

模式3

混联模式：整车控制器控制锁止装置B-1断开，第二离合器C-2结合，多片离合器C-1断开，此时动力传递路径为：

这种模式应用于车速较高或负荷较大，而且动力电池不足的工况。

模式4

纯电动模式：整车控制器控制锁止装置B-1断开，离合器C-2断开，多片离合器C-1断开，此时动力传递路径为：

动力电池→逆变器→电动机MG2→主减速器13。

这种模式应用于车速较低且动力电池电量充足的工况，在这种工况下，发动机效率较低，所以应用纯电动模式较为经济。

模式5

ICE模式：整车控制器控制锁止装置B-1断开，第二离合器C-2结合，多片离合器C-1结合，此时动力传递路径为：

发动机→多片离合器C-1→差速器12→主减速器。

这种模式应用于车速较高工况，发动机直接驱动车轮，发动机处于高效区，直接驱动车轮较为经济。

模式6

能量回收模式：整车控制器控制锁止装置B-1断开，第二离合器C-2断开，多片离合器C-1断开，此时动力传递路径为：

主减速器→电动机MG2→逆变器→动力电池。

这种模式应用于车辆制动过程，车辆制动时，通过MG2进行能量回收车辆动能。

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，可轻易想到的变化或替换，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 (2)

1.一种混合动力汽车的动力分配装置，其特征在于，包括：发动机输出轴、发电机、电动机、第一离合器、第二离合器、锁止装置以及差速器和主减速器；所述差速器包括相对设置的左锥齿轮和右锥齿轮以及和所述左锥齿轮、右锥齿轮均啮合的行星锥齿轮，所述行星锥齿轮的行星架连接所述发动机输出轴，所述左锥齿轮的齿轮轴连接所述发电机，所述右锥齿轮的齿轮轴连接所述主减速器的主动齿轮，所述主减速器的主动齿轮连接所述电动机；

所述第一离合器用于所述发动机输出轴与所述左锥齿轮的齿轮轴的结合与分离；

所述第二离合器用于所述右锥齿轮的齿轮轴与所述主减速器的主动轮的齿轮轴的结合与分离；

所述锁止装置用于制动所述右锥齿轮的齿轮轴。

2.根据权利要求1所述的混合动力汽车的动力分配装置，其特征在于，所述第一离合器为多片离合器。