CN106004407B - 一种混合动力驱动总成及设有该总成的汽车 - Google Patents

一种混合动力驱动总成及设有该总成的汽车 Download PDF

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Abstract

本发明涉及混合动力汽车技术领域，尤其涉及一种混合动力驱动总成及设有该总成的汽车。该混合动力驱动总成包括发动机和混合动力变速箱，所述混合动力变速箱包括输入轴总成、变速轴总成、减速齿轮总成和差速器总成，所述输入轴总成包括第一电机、第二电机、耦合离合器和第一连接齿轮，所述变速轴总成包括第二连接齿轮和行星齿轮两挡变速机构，所述减速齿轮总成包括第一减速齿轮和第二减速齿轮。本发明使汽车在各种运行状态下获得最佳动力组合，与使用传统变速箱的混合动力装置相比，结构紧凑，利于机舱布置；与使用减速机构的混合动力总成相比，降低对驱动电机功率及扭矩的需求，使驱动电机和发动机有更多机会工作在高效区，提高传动效率。

Description

一种混合动力驱动总成及设有该总成的汽车
技术领域
本发明涉及混合动力汽车技术领域，尤其涉及一种混合动力驱动总成及设有该总成的汽车。
背景技术
混合动力汽车是指以车载电池和汽油为共同能量源，具备纯电驱动方式驱动车辆行驶、发动机驱动车辆行驶、发动机和电机进行混合驱动车辆行驶以及制动能量回收等功能。与传统汽车通过内燃机进行驱动的方式相比，混合动力汽车的油耗及排放水平有了很大的提升，对环境保护及能源节约具有重大意义。
现有的混合动力汽车，一部分车辆匹配了传统的变速器，这种结构形式，无论是在发动机驱动模式还是在纯电动驱动模式下，动力源的扭矩都能够很好的适应各个行驶工况，但缺点是结构复杂，尺寸大，成本较高，不利于在汽车机舱中的布置；另一部分车辆取消了传统的变速器，直接使用减速齿轮组进行减速增扭，这种结构形式，虽然结构紧凑，但对电机的功率及扭矩要求高，纯发动机驱动时，发动机的转速不可调节，发动机高效驱动的区间很小。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种混合动力驱动总成及设有该总成的汽车，解决使用传统变速箱的混合动力装置结构复杂，尺寸大，不利于布置的问题；或使用减速机构的混合动力总成对驱动电机功率及扭矩的要求高，发动机驱动高效的区间小的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种混合动力驱动总成，包括发动机和混合动力变速箱，所述混合动力变速箱包括输入轴总成、变速轴总成、减速齿轮总成和差速器总成；
所述输入轴总成包括与所述发动机连接的第一电机，与所述第一电机同轴串联的第二电机，设置在所述第一电机和所述第二电机之间的耦合离合器，以及与所述第二电机同轴固连的第一连接齿轮；
所述变速轴总成包括与所述第一连接齿轮相啮合的第二连接齿轮，以及行星齿轮两挡变速机构；所述行星齿轮两挡变速机构包括行星齿轮变速机构以及设置在所述行星齿轮变速机构上的一挡制动器和二挡离合器；
所述减速齿轮总成包括同轴设置的第一减速齿轮和第二减速齿轮；所述第一减速齿轮与所述行星齿轮变速机构的行星架外圈齿轮相啮合，所述第二减速齿轮与所述差速器总成的外齿圈相啮合。
进一步地，所述行星齿轮变速机构包括行星架、太阳轮、行星轮以及内齿圈，其中所述太阳轮与所述第二连接齿轮同轴相连，所述太阳轮与所述行星轮相啮合，所述行星轮与所述内齿圈相啮合，所述内齿圈上设置所述一挡制动器，所述行星架与所述太阳轮之间设置所述二挡离合器。
具体地，所述行星架包括行星架本体，所述行星架本体上固定连接所述行星架外圈齿轮。
进一步地，所述差速器总成包括差速器，所述差速器至少包括所述外齿圈。
具体地，所述耦合离合器为湿式离合器。
具体地，所述第一连接齿轮设置在所述第二电机与所述耦合离合器之间。
具体地，所述第一电机为盘式电机，所述第一电机与所述发动机刚性连接，所述第一电机设置在所述混合动力变速箱内部。
具体地，所述第二电机为盘式电机，所述第二电机设置在所述混合动力变速箱内部。
进一步地，所述的混合动力驱动总成还包括液压机构，所述液压机构至少包括液压阀块和电动油泵。
本发明还提供了一种汽车，包括所述的混合动力驱动总成。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：
本发明提供一种混合动力驱动总成及设有该总成的汽车，通过发动机、第一电机及第二电机的动力组合，能够实现多种动力模式，使得汽车能够在各个工况下获得最佳动力。与使用传统变速器的混合动力总成相比，本发明去除了传统的变速器装置，整体结构紧凑，利于机舱布置；与使用减速齿轮机构的混合动力总成相比，本发明采用行星齿轮两挡变速机构，降低了对驱动电机功率及扭矩的需求，同时使驱动电机和发动机有更多机会工作在高效区，提高了整体的传动效率。
附图说明
图1是本发明实施例混合动力驱动总成的结构示意图。
图中：1：发动机；2：第一电机；3：耦合离合器；4：第一连接齿轮；5：行星架；6：内齿圈；7：一挡制动器；8：第二电机；9：电动油泵；10：液压阀块；11：二挡离合器；12：太阳轮；13：第二减速齿轮；14：差速器；15：第一减速齿轮；16：第二连接齿轮。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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做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所示，本发明实施例提供的一种混合动力驱动总成，包括发动机1和混合动力变速箱，所述混合动力变速箱包括输入轴总成、变速轴总成、减速齿轮总成和差速器总成。
所述输入轴总成包括与所述发动机1连接的第一电机2，与所述第一电机2同轴串联的第二电机8，设置在所述第一电机2和所述第二电机8之间的耦合离合器3，以及与所述第二电机8同轴固连的第一连接齿轮4。其中所述耦合离合器3用于结合或分离所述发动机1及所述第一电机2与所述第二电机8之间的机械连接。
所述变速轴总成包括与所述第一连接齿轮4相啮合的第二连接齿轮16以及行星齿轮两挡变速机构，所述行星齿轮两挡变速机构包括行星齿轮变速机构以及设置在所述行星齿轮变速机构上的一挡制动器7和二挡离合器11。
所述减速齿轮总成包括同轴设置的第一减速齿轮15和第二减速齿轮13，所述第一减速齿轮15与所述行星齿轮变速机构的行星架外圈齿轮相啮合，所述第二减速齿轮13与所述差速器总成的外齿圈相啮合。
本发明实施例中的混合动力驱动总成，其中所述输入轴总成上的动力经过相啮合的第一连接齿轮4和第二连接齿轮16，输出至所述变速轴总成，所述变速轴总成上的动力经过行星齿轮两挡变速机构上的行星架外圈齿轮输出至所述减速齿轮总成，所述减速齿轮总成上的动力再经过差速器外齿圈输出至差速器总成，最后经过差速器总成的半轴输出至车轮。
本发明实施例中的混合动力驱动总成能够实现以下功能：由所述发动机1通过所述行星齿轮两挡变速机构来驱动车辆；或由所述第二电机8经所述行星齿轮两挡变速机构来驱动车辆；或由所述发动机1及所述第一电机2进行动力耦合后，经所述行星齿轮两挡变速机构来驱动车辆；或由所述发动机1、所述第一电机2及所述第二电机8进行动力耦合后，经所述行星齿轮两挡变速机构来驱动车辆；或由所述第二电机8经所述行星齿轮两挡变速机构来驱动车辆，所述发动机1驱动所述第一电机2发电，实现增程功能。本发明所述的混合动力驱动总成，结构简单紧凑，通过各个动力的组合，以及所述行星齿轮两挡变速机构的变速增扭作用，可使车辆在各种运行状态下获得最佳动力，降低了对驱动电机功率及扭矩的需求，同时使电机有更多机会工作在高效区，综合传动效率得到提升。
具体而言，所述耦合离合器3优选为湿式离合器。所述第一电机2优选为盘式电机，所述第一电机2与所述发动机1刚性连接，所述第一电机2设置在所述混合动力变速箱内部。所述第二电机8优选为盘式电机，所述第二电机8设置在所述混合动力变速箱内部。所述第一连接齿轮4设置在所述第二电机8与所述耦合离合器3之间，便于将所述输入轴总成上的动力传递到所述变速轴总成。
进一步而言，所述行星齿轮变速机构包括行星架5、太阳轮12、行星轮以及内齿圈6，其中所述太阳轮12与所述第二连接齿轮16同轴相连，所述太阳轮12与所述行星轮相啮合，所述行星轮与所述内齿圈6相啮合，所述内齿圈6上设置所述一挡制动器7，所述行星架5与所述太阳轮12之间设置所述二挡离合器11。其中所述一挡制动器7用于锁止或脱开所述内齿圈6。所述二挡离合器11用于将所述太阳轮12与所述行星架5锁止或脱开。当所述一挡制动器7锁止、所述二挡离合器11脱开时，所述内齿圈6被固定，由所述第二连接齿轮16传入的动力经所述太阳轮12输入，由所述行星架5的行星架外圈齿轮输出，速比由所述太阳轮12及所述内齿圈6的齿数确定，形成一挡动力输出。当所述一挡制动器7脱开，所述二挡离合器11锁止，所述行星架5与所述太阳轮12被固定，整个行星齿轮变速机构形成一个整体，此时速比为1，形成二挡动力输出。
具体而言，所述行星架5包括行星架本体，所述行星架本体上固定连接所述行星架外圈齿轮，所述行星架外圈齿轮与所述第一减速齿轮15相啮合，使得所述变速轴总成上的动力经固定在所述行星架本体上的行星架外圈齿轮输出至所述减速齿轮总成。所述差速器总成至少包括差速器14，所述差速器包括所述外齿圈，所述外齿圈与所述第二减速齿轮13相啮合，使得所述减速齿轮总成上的动力输出至所述差速器总成。
此外，所述的混合动力驱动总成还包括液压机构，所述液压机构至少包括液压阀块10和电动油泵9，所述液压阀块10通过所述电动油泵9向所述混合动力变速箱输送液压油，用于驱动所述耦合离合器3、所述一挡制动器7及所述二挡离合器11的结合和分离，同时对各零部件进行冷却及润滑。
下面就本发明实施例提供的混合动力驱动总成的各种运行工况进行具体说明。
当车辆电量严重不足、车辆处于低速行驶工况，由发动机1直接驱动车辆，此时耦合离合器3结合，一挡制动器7结合，二挡离合器11分离，第一电机2和第二电机8空转，动力传递路线为：发动机1输出的动力，依次经过耦合离合器3、第一连接齿轮4、第二连接齿轮16、一挡状态的行星齿轮两挡变速机构、减速齿轮总成、差速器总成，最后输出至车轮。
当电池电量严重不足、车辆处于中高速行驶工况，由发动机1直接驱动车辆，此时耦合离合器3结合，二挡离合器11结合，一挡制动器7分离，第一电机2和第二电机8空转，动力传递路线为：发动机1输出的动力，依次经过耦合离合器3、第一连接齿轮4、第二连接齿轮16、二挡状态的行星齿轮两挡变速机构、减速齿轮总成、差速器总成，最后输出至车轮。
当车辆电量充足、车辆处于低速行驶工况，由第二电机8通过行星齿轮两挡变速机构驱动车辆，此时耦合离合器3分离，发动机1及第一电机2静止，动力传递路线为：第二电机8输出的动力，依次经过第一连接齿轮4、第二连接齿轮16、一挡状态的行星齿轮两挡变速机构、减速齿轮总成、差速器总成，最后输出至车轮。
当车辆电量充足、车辆处于中高速行驶工况，由第二电机8通过行星齿轮两挡变速机构驱动车辆，此时耦合离合器3分离，发动机1及第一电机2静止，动力传递路线为：第二电机8输出的动力，依次经过第一连接齿轮4、第二连接齿轮16、二挡状态的行星齿轮两挡变速机构、减速齿轮总成、差速器总成，最后输出至车轮。
当电池电量充足、车辆处于极限负荷需要超强动力行驶的工况，可以由发动机1、第一电机2及第二电机8进行动力耦合后，经行星齿轮两挡变速机构来驱动车辆，此时耦合离合器3结合，动力传递路线为：发动机1、第一电机2和第二电机8共同输出的动力，依次经过第一连接齿轮4、第二连接齿轮16、一挡状态的行星齿轮两挡变速机构、减速齿轮总成、差速器总成，最后输出至车轮。
当车辆处于低速、第二电机8不足以提供当前负荷功率时的工况，由发动机1及第二电机8进行动力耦合后，经行星齿轮两挡变速机构来驱动车辆，同时第一电机2处于发电状态，调节发动机1的工作点使其处于高效区域。此时耦合离合器3结合，动力传递路线为：发动机1和第二电机8共同输出的动力，依次经过第一连接齿轮4、第二连接齿轮16、一挡状态的行星齿轮两挡变速机构、减速齿轮总成、差速器总成，最后输出至车轮。同时，发动机1的一部分功率驱动第一电机2进行发电，将电能传输至蓄电池储存。
当车辆处于高速、第二电机8不足以提供当前负荷功率时的工况，由发动机1及第二电机8进行动力耦合后，经行星齿轮两挡变速机构来驱动车辆，同时第一电机2处于发电状态，调节发动机1的工作点使其处于高效区域。此时耦合离合器3结合，动力传递路线为：第一电机2和第二电机8共同输出的动力，依次经过第一连接齿轮4、第二连接齿轮16、二挡状态的行星齿轮两挡变速机构、减速齿轮总成、差速器总成，最后输出至车轮。同时，发动机1的一部分功率驱动第一电机2进行发电，将电能传输至蓄电池储存。
当车辆长时间处于低速纯电动驾驶时的工况，由第二电机8经行星齿轮两挡变速机构来驱动车辆，发动机1驱动第一电机2发电，实现增程功能。此时耦合离合器3分离，动力传递路线为：第二电机8输出的动力，依次经过第一连接齿轮4、第二连接齿轮16、一挡状态的行星齿轮两挡变速机构、减速齿轮总成、差速器总成，最后输出至车轮。同时，发动机1驱动第一电机2进行发电，将电能传输至蓄电池储存。
当车辆长时间处于中高速纯电动驾驶时的工况，由第二电机8经行星齿轮两挡变速机构来驱动车辆，发动机1驱动第一电机2发电，实现增程功能。此时耦合离合器3分离，动力传递路线为：第二电机8输出的动力，依次经过第一连接齿轮4、第二连接齿轮16、二挡状态的行星齿轮两挡变速机构、减速齿轮总成、差速器总成，最后输出至车轮。同时，发动机1驱动第一电机2进行发电，将电能传输至蓄电池储存。
当车辆处于静止状态，电池电量较低的工况时，可进行驻车充电，此时耦合离合器3脱开，发动机1可直接驱动第一电机2发电。
当车辆制动时，在满足制动安全的前提下，第一电机2和第二电机8均可单独或者全部切换为发电机模式，为整车提供制动扭矩，同时将车辆动能转化为电能储存至蓄电池。
此外，所述行星齿轮两挡变速机构可以采用以同步器作为换挡元件的两挡机械式自动变速箱，也可以采用以湿式离合器作为换挡元件的两挡双离合变速器。
此外，所述第一电机2和所述第二电机8可以布置在混合动力变速箱的外部，通过机械接口与所述混合动力变速箱的输入轴连接。
本发明还提供一种汽车，包括上述的混合动力驱动总成。该汽车通过设置上述的混合动力驱动总成，能够使汽车在各种运行状态下获得最佳动力，降低了对驱动电机功率及扭矩的需求，同时使汽车有更多机会工作在高效区，提高汽车的整体工作性能。
综上所述，本发明提供的混合动力驱动总成及设有该总成的汽车，通过发动机、第一电机及第二电机的动力组合形式，能够实现多种动力模式，使得汽车能够在各个工况下获得最佳动力。与使用传统变速器的混合动力总成相比，本发明去除了传统的变速器装置，整体结构紧凑，利于机舱布置。与使用减速齿轮机构的混合动力总成相比，本发明采用行星齿轮两挡变速机构，降低了对驱动电机功率及扭矩的需求，同时使驱动电机和发动机有更多机会工作在高效区，提高了整体的传动效率。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种混合动力驱动总成，其特征在于：包括发动机和混合动力变速箱，所述混合动力变速箱包括输入轴总成、变速轴总成、减速齿轮总成和差速器总成；
所述输入轴总成包括与所述发动机连接的第一电机，与所述第一电机同轴串联的第二电机，设置在所述第一电机和所述第二电机之间的耦合离合器，以及与所述第二电机同轴连接的第一连接齿轮；
所述变速轴总成包括与所述第一连接齿轮相啮合的第二连接齿轮，以及行星齿轮两挡变速机构；所述行星齿轮两挡变速机构包括行星齿轮变速机构以及设置在所述行星齿轮变速机构上的一挡制动器和二挡离合器；
所述减速齿轮总成包括同轴设置的第一减速齿轮和第二减速齿轮；所述第一减速齿轮与所述行星齿轮变速机构的行星架外圈齿轮相啮合，所述第二减速齿轮与所述差速器总成的外齿圈相啮合。
2.根据权利要求1所述的混合动力驱动总成，其特征在于：所述行星齿轮变速机构包括行星架、太阳轮、行星轮以及内齿圈，其中所述太阳轮与所述第二连接齿轮同轴相连，所述太阳轮与所述行星轮相啮合，所述行星轮与所述内齿圈相啮合，所述内齿圈上设置所述一挡制动器，所述行星架与所述太阳轮之间设置所述二挡离合器。
3.根据权利要求2所述的混合动力驱动总成，其特征在于：所述行星架包括行星架本体，所述行星架本体上固定连接所述行星架外圈齿轮。
4.根据权利要求1所述的混合动力驱动总成，其特征在于：所述差速器总成包括差速器，所述差速器至少包括所述外齿圈。
5.根据权利要求1所述的混合动力驱动总成，其特征在于：所述耦合离合器为湿式离合器。
6.根据权利要求1所述的混合动力驱动总成，其特征在于：所述第一电机为盘式电机，所述第一电机与所述发动机刚性连接，所述第一电机设置在所述混合动力变速箱内部。
7.根据权利要求1所述的混合动力驱动总成，其特征在于：所述第二电机为盘式电机，所述第二电机设置在所述混合动力变速箱内部。
8.根据权利要求1所述的混合动力驱动总成，其特征在于：所述第一连接齿轮设置在所述第二电机与所述耦合离合器之间。
9.根据权利要求1所述的混合动力驱动总成，其特征在于：还包括液压机构，所述液压机构至少包括液压阀块和电动油泵。
10.一种汽车，其特征在于：包括如权利要求1-9中任一项所述的混合动力驱动总成。
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