CN104070984A - 混合动力驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种混合动力驱动系统，包括发动机、第一电机、第二电机、离合器、传动机构和制动器，第一电机与发动机和传动机构连接；第二电机与传动机构连接；传动机构为双行星轮系，各星轮系均包括内齿圈、行星轮、行星架和太阳轮，前内齿圈与第二电机连接，前行星架与离合器和后内齿圈连接，前太阳轮与后行星架固接，制动器与后太阳轮固接，后行星架为动力输出端。当离合器断开，制动器闭合时，第一电机不工作，第二电机工作，实现纯电动工作模式；当离合器闭合，制动器断开时，两电机将动力均传递给传动机构，然后通过后行星架输出，通过调节第一电机的转速，实现无极变速，即可保证车辆的动力性，又可改善车辆的燃油经济性。

Description

混合动力驱动系统

技术领域

本发明涉及一种混合动力驱动系统，属于混合动力车技术领域。

背景技术

目前，混合动力车型大致可分为两类：一是基于传统动力传动系统，增加小功率电动机，用于发动机的启动和作为发电机使用，也可充当车辆行驶的辅助动力源，在车辆行驶需要较大驱动力时介入驱动，由于只是在传统动力系统上的改型，受到已有动力系统结构和整车机舱空间的限制，电机功率所占驱动功率的比例较低，只能小幅度改善车辆的燃油经济性；二是根据发动机、电机的功能特性重新设计动力传动系统，具备动力切换装置，用于发动机、电动机各自动力的耦合和分离，这类混合动力车车辆具备两种动力源，电池-电机功率所占比例一般为40％以上，车辆也可以纯电动模式行驶，也可以再电机-发动机的联合驱动下工作，并具备车辆动态电能存储的能力，但是实现车辆的无极变速则受到了限制。

发明内容

本发明提供一种混合动力驱动系统，能够解决电机功率所占驱动功率比例较低、燃油经济性差，现有混合动力系统中无极变速的实现受限的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种混合动力驱动系统，包括发动机、电机、离合器和传动机构，所述电机有两个，分别为第一电机和第二电机；所述第一电机的一端与所述发动机连接，所述第一电机的另一端通过所述离合器与所述传动机构连接；所述第二电机与所述传动机构连接；所述传动机构为双排双行星轮系结构，包括前行星轮系和后行星轮系，所述前行星轮系包括前内齿圈、前行星轮、前行星架和前太阳轮，所述后行星轮系包括后内齿圈、后行星轮、后行星架和后太阳轮；所述前内齿圈与所述第二电机的输出端连接，所述前行星架的首端与所述离合器连接，所述前行星架的末端与所述后内齿圈固接，所述前太阳轮与所述后行星架的首端固接，所述后行星架的末端为所述传动机构的动力输出端；还包括制动器，所述制动器与所述后太阳轮固接。

进一步地，所述传动机构的输出端与减速机构的输入端连接。

进一步地，所述减速机构包括主减速齿轮和与之相啮合的输出齿轮，所述主减速齿轮为所述减速机构的输入端，所述后行星架的末端与所述主减速齿轮固接。

进一步地，所述第二电机连接电池包。

进一步地，所述第一电机通过所述电池包与第二电机串联。

进一步地，所述第一电机与第二电机间串联逆变器。

进一步地，所述第一电机与第二电机间串联电池包，所述电池包与所述逆变器并联设置。

进一步地，所述前行星架、后行星架、前行星轮、后行星轮、前内齿圈、后内齿圈、前太阳轮或后太阳轮为径向浮动设置。

本发明所提供的混合动力驱动系统中，当离合器断开，制动器闭合时，第一电机不工作，无需燃油为其提供动力，仅由第二电机工作，即可实现纯电动工作模式，其电机功率所占驱动功率比例最大(全电动)，其燃油经济性显而易见；当离合器闭合，制动器断开时，第一电机和第二电机将各自的动力均传递给传动机构，两个电机产生的动力在前行星轮与前行星架的连接处第一次耦合，再分流，然后动力在后行星轮与后行星架的连接处第二次耦合，最后均通过后行星架将动力输出，当发动机转速恒定时，通过调节第一电机的转速就可以使传动机构的输出端(后行星架9的末端)输出连续变化的转速，以实现无极变速驱动，可根据具体车况自由调整燃油/电动驱动比例，实现油电驱动的最佳配比，根据行车的具体状况即可保证车辆的动力性，又可改善车辆的燃油经济性。

附图说明

图1是本发明混合动力驱动系统实施例的总体布局示意图；

图2是图1中混合动力驱动系统在纯电动工作模式下的动力传递示意图；

图3为图1中混合动力驱动系统在串联增程工作模式下的动力传递示意图；

图4是图1中混合动力驱动系统在混联工作模式下的动力传递示意图。

其中：

1.发动机，2.第一电机，3.第二电机，4.前内齿圈，5.前行星轮，6.前太阳轮，7.传动机构，8.后内齿圈，9.后行星架，10.后行星轮，11.后太阳轮，12.减速机构，13.主减速齿轮，14.输出齿轮，15.前行星架，16.离合器，17.制动器。

箭头“→”表示动力传递方向。

具体实施方式

下面结合附图列举一具体实施例对本发明进一步阐述。

本实施例是一种混合动力驱动系统，如图1所示，包括发动机1、电机、离合器16、传动机构7和制动器17；其中，电机有两个，分别为第一电机2和第二电机3；第一电机2的一端与发动机1连接，第一电机2的另一端通过离合器16与传动机构7连接；第二电机3与传动机构7连接；传动机构7为双排双行星轮系结构，包括前行星轮系和后行星轮系，前行星轮系包括前内齿圈4、前行星轮5、前行星架15和前太阳轮6，后行星轮系包括后内齿圈8、后行星轮10、后行星架9和后太阳轮11；前内齿圈4与第二电机3的输出端连接，前行星架15的首端与离合器16连接，前行星架16的末端与后内齿圈8固接，前太阳轮6与后行星架9的首端固接，后行星架9的末端为传动机构7的动力输出端；制动器17与后太阳轮11固接。

当离合器16断开，制动器17闭合时，第二电机3依次带动前内齿圈4和前行星轮5旋转，前行星轮5同时带动前行星架15和前太阳轮6旋转，而前行星架15依次带动后内齿圈8、后行星轮10和后行星架9旋转，而前太阳轮6也带动后行星架9旋转。其动力传递路径为：第二电机3首先将动力依次传递给前内齿圈4和前行星轮5，前行星轮5将一部分动力依次传递给前行星架15、后内齿圈8、后行星轮10和后行星架9，而另一部分动力依次传递给前太阳轮6和后行星架9。由此可知，由电机二3产生的动力在前行星轮5与前行星架15的连接处分流，然后在后行星架9与后行星轮10的连接处耦合，最后通过传动机构7的输出端(后行星架9的末端)将动力输出，此时，无需燃油提供动力，仅第二电机3就能够实现纯电动工作模式，其电机功率所占驱动功率比例最大(全电动)，其燃油经济性显而易见。

当离合器16闭合，制动器17断开时，第一电机2和第二电机3将各自的动力均传递给传动机构7，第二电机3产生的动力传递路径见上段分析，现对第一电机2产生的动力分析如后所述。发动机1带动第一电机2旋转，第一电机2将带动前行星架15旋转，前行星架15同时带动前行星轮5和后内齿圈8旋转，前行星轮5依次带动前太阳轮6和后行星架9旋转，后内齿圈8依次带动和后行星架9旋转。其动力传递路径为：第一电机2产生的动力传递给前行星架15，前行星架15将一部分动力依次传递给前行星轮5、前太阳轮6和后行星架9，而另一部分动力依次传递给后内齿圈8、后行星轮10和后行星架9。由此可知，由第一电机1产生的动力也是在前行星轮5与前行星架15的连接处进行分流，然后在后行星轮10与后行星架9的连接处耦合；当两个电机同时工作时，则两个电机产生的动力在前行星轮5与前行星架15的连接处第一次耦合，再分流，然后动力在后行星轮10与后行星架9的连接处第二次耦合；此时，当发动机转速恒定时，通过调节第一电机2的转速就可以使传动机构7的输出端(后行星架9的末端)输出连续变化的转速，以实现无极变速驱动，可根据具体车况自由调整燃油/电动驱动比例，实现油电驱动的最佳配比，根据行车的具体状况即可保证车辆的动力性，又可改善车辆的燃油经济性，同时使车辆加速/减速过程过渡平缓，增强车辆的行驶稳定性。

本实施例中，还设有减速机构12，包括主减速齿轮13和与之相啮合的输出齿轮14，如图1所示，主减速齿轮13为减速机构的输入端，后行星架9的末端与主减速齿轮13固接，可以实现将传动机构7输出的动力通过减速机构12传递出去。

本实施例中，第一电机2与第二电机3间串联电池包，第一电机2与第二电机3间串联逆变器，电池包与逆变器并联设置(图中未示出)，可实现第一电机2为电池包充电，而电池包为第二电机3提供连续的电能，以实现串联增程工作模式。

将本实施例中的前行星架、后行星架、前行星轮、后行星轮、前内齿圈、后内齿圈、前太阳轮或后太阳轮设置成径向浮动设置，即将本行星轮系中的一个或多个构件设置成径向动态浮动技术，就可实现均载功能，使整个驱动系统的动力传递更加稳定，延长使用寿命。

本实施例能够实现至少三种工作模式：纯电动工作模式、串联增程工作模式和混联工作模式，具体分析如下。

一、纯电动工作模式

在此种工作模式下，离合器16断开、制动器17闭合，车载电池包(图中未示出)直接给第二电机3供电，第二电机3将动力依次输入给前内齿圈4和前行星轮5，前行星轮5将一部分动力依次传递给前太阳轮6和后行星架9，而另一部分动力依次传递给前行星架15、后内齿圈8、后行星轮10和后行星架9，即两部分动力均传递给后行星架9(实际上，两支路的动力在后行星轮10与后行星架9的连接处耦合)，并通过后行星架9将动力依次传递给主减速齿轮13和输出齿轮14，最后，输出齿轮14完成动力输出，如图2所示。在此种工作模式下，第一电机2与发动机1都处于未启动状态。

二、串联增程工作模式

在此种工作模式下，离合器16断开，制动器17闭合，发动机1开启带动第一电机2旋转，第一电机2所产生的电能通过逆变器后直接供给第二电机3(多余的电能储存到车载电池包，第一电机2和第二电机3通过电池包进行串联，图中未示出)，第二电机3将动力依次传递给前内齿圈4和前行星轮5，前行星轮5将一部分动力依次传递给前太阳轮6和后行星架9，而另一部分动力依次传递给前行星架15、后内齿圈8、后行星轮10和后行星架9，即两部分动力均传递给后行星架9(实际上，两支路的动力在后行星轮10与后行星架9的连接处耦合)，并通过后行星架9将动力依次传递给主减速齿轮13和输出齿轮14，最后，输出齿轮14完成动力输出，如图3所示。此种工作模式下，第一电机2与发动机1都处于开启动状态，汽车在运行过程中能够实现将电能储存到车载电池包的功能。

三、混联工作模式

在此种工作模式下，离合器16结合，制动器17断开，发动机1开启带动第一电机2工作，第一电机2带动前行星架15的旋转，然后将第一电机2传递给前行星架15的一部分动力依次传递给后内齿圈8、后行星轮10和后行星架9，而将另一部分动力依次传递给前行星轮5、前太阳轮6和后行星架9；同理，第二电机3依次带动前内齿圈4和前行星轮5旋转，然后将第二电机3依次传递给前内齿圈4和前行星轮5的一部分动力依次传递给前行星架15、后内齿圈8、后行星轮10和后行星架9，而另一部分动力依次传递给前太阳轮6和后行星架9；由此可知，在此种工作模式下，第一电机2和第二电机3所产生的动力，首先在前行星轮5和前行星架15的连接处耦合，再各自分两路传递，然后在后行星轮10和后行星架9的连接处再次耦合，并将再次耦合的动力通过后行星架9末端输出传递给主减速齿轮13，最后通过输出齿轮14将动力输出，完成动力输出，如图4所示。在此种工作模式下，由于发动机的转速是恒定的，通过调节第一电机2的转速就可以输出连续变化的转速，以实现无级变速，即可保证车辆的动力性，又可改善车辆的燃油经济性，同时使车辆加速/减速过程过渡平缓，增强车辆的行驶稳定性。

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所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种混合动力驱动系统，包括发动机、电机、离合器和传动机构，其特征在于：所述电机有两个，分别为第一电机和第二电机；

所述第一电机的一端与所述发动机连接，所述第一电机的另一端通过所述离合器与所述传动机构连接；所述第二电机与所述传动机构连接；

所述传动机构为双排双行星轮系结构，包括前行星轮系和后行星轮系，所述前行星轮系包括前内齿圈、前行星轮、前行星架和前太阳轮，所述后行星轮系包括后内齿圈、后行星轮、后行星架和后太阳轮；所述前内齿圈与所述第二电机的输出端连接，所述前行星架的首端与所述离合器连接，所述前行星架的末端与所述后内齿圈固接，所述前太阳轮与所述后行星架的首端固接，所述后行星架的末端为所述传动机构的动力输出端；

还包括制动器，所述制动器与所述后太阳轮固接。

2.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征在于：所述传动机构的输出端与减速机构的输入端连接。

3.根据权利要求2所述的混合动力驱动系统，其特征在于：所述减速机构包括主减速齿轮和与所述主减速齿轮相啮合的输出齿轮，所述主减速齿轮为所述减速机构的输入端，所述后行星架的末端与所述主减速齿轮固接。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的混合动力驱动系统，其特征在于：所述第二电机连接电池包。

5.根据权利要求4所述的混合动力驱动系统，其特征在于：所述第一电机通过所述电池包与第二电机串联。

6.根据权利要求1-3任意一项所述的混合动力驱动系统，其特征在于：所述第一电机与第二电机间串联逆变器。

7.根据权利要求6所述的混合动力驱动系统，其特征在于：所述第一电机与第二电机间串联电池包，所述电池包与所述逆变器并联设置。

8.根据权利要求7所述的混合动力驱动系统，其特征在于：所述前行星架、后行星架、前行星轮、后行星轮、前内齿圈、后内齿圈、前太阳轮或后太阳轮为径向浮动设置。