CN106314121A - 一种多模式四驱混合动力传动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多模式四驱混合动力传动系统，其包括发动机、发电机、前驱动电机、后驱动电机、后减速箱、动力电池组；后驱动电机与后减速箱连接；动力电池组与后驱动电机电连接；还包括用于切换动力驱动模式的混合动力传动箱；发动机、发电机和前驱动电机均与混合动力传动箱连接；发电机和前驱动电机均与动力电池组电连接。发明结构简单，布置空间需求小，同时燃油及电能使用效率高，且能够充分利用纯电动四驱行驶的混合动力四驱传动系统。

Description

一种多模式四驱混合动力传动系统
技术领域
本发明涉及一种多模式混合动力传动装置，属于汽车动力传动装置技术领域，具体涉及一种多模式四驱混合动力传动系统。
背景技术
近年来，由于混合动力汽车在节能与环保等方面的优点，已逐渐成为汽车行业的发展方向。同时，由于混合动力四驱汽车又具有很强的道路适用性、动力性和安全性等优点，受到广大消费者的喜爱。
针对混合动力四驱传动系统，人们进行了长期的探索，提出了各种各样的改进方案。例如，北京汽车研究总院有限公司公开的“一种混合动力四驱系统及汽车”(中国专利号CN204095511U)，采用的是以BSG电机、发动机、启动机、变速器为前驱动单元，以两个轮毂电机为后驱动单元的混合动力四驱系统。该系统结构简单，且轮毂电机与车轮直接连接，减少了中间驱动环节，提高了轮毂电机的工作传输效率，但该系统无法实现纯电动四驱驱动，限制了纯电动驱动的应用范围。又例如，奇瑞汽车股份有限公司发明的“一种电动四驱混合动力系统及其控制方法”(中国专利号CN102381177A)，公开了一种以发动机、行星齿轮机构、第一电动/发电机、减速器为前驱动单元，以第二电动/发电机、后减速器为后驱动单元的混合动力四驱系统。该系统能够实现纯电动四驱驱动，但前后两套动力总成占据了车身较大的空间，会导致电池布置空间受限。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种多模式四驱混合动力传动系统，能够提供一种结构简单，布置空间需求小，同时燃油及电能使用效率高，且能够充分利用纯电动四驱行驶的混合动力四驱传动系统。
为解决上述技术问题，本发明采用了这样一种多模式四驱混合动力传动系统，其包括发动机、发电机、前驱动电机、后驱动电机、后减速箱、动力电池组；所述后驱动电机与所述后减速箱连接；所述动力电池组与所述后驱动电机电连接；还包括用于切换动力驱动模式的混合动力传动箱；所述发动机、所述发电机和所述前驱动电机均与所述混合动力传动箱连接；所述发电机和所述前驱动电机均与所述动力电池组电连接。
在本发明的一种优选实施方案中，所述混合动力传动箱包括相互平行布置的输出轴、一轴、前驱动轴、输入轴；所述前驱动轴上设置有主减速器；所述输出轴与所述发电机连接；所述一轴与所述发动机连接；所述输入轴与所述前驱动电机连接；所述输出轴和所述一轴通过传动齿轮组啮合传动连接；所述前驱动轴和所述输入轴通过齿轮减速机构相互传动连接；所述一轴和所述前驱动轴通过双离合器高低档切换机构相互传动连接。
在本发明的一种优选实施方案中，所述双离合器高低档切换机构包括设置于所述一轴与所述前驱动轴之间的二轴；所述二轴上设置有双离合器和液压动力模块；所述二轴和所述一轴之间设置有低档齿轮组和高档齿轮组；所述低档齿轮组与所述双离合器的第二离合器从动盘连接，另一端与所述一轴连接；所述高档齿轮组一端与所述双离合器的第一离合器从动盘连接，另一端与所述一轴连接；所述二轴与所述前驱动轴通过传动齿轮组啮合传动连接。
在本发明的一种优选实施方案中，所述高档齿轮组包括第五齿轮和第七齿轮；所述第五齿轮固接在所述一轴上；所述第七齿轮空套在所述二轴上；所述第七齿轮一端与所述第一离合器从动盘连接，另一端与所述第五齿轮相互啮合传动。
在本发明的一种优选实施方案中，所述低档齿轮组包括第八齿轮和第九齿轮；所述第八齿轮固接在所述一轴上；所述第九齿轮空套在所述二轴上；所述第九齿轮一端与所述第二离合器从动盘连接，另一端与所述第八齿轮相互啮合传动。
在本发明的一种优选实施方案中，所述齿轮减速机构为二级齿轮减速机构，其包括中间轴；所述输入轴与所述中间轴通过一组传动齿轮组啮合传动连接；所述中间轴与所述前驱动轴通过另一组传动齿轮组啮合传动连接。
在本发明的一种优选实施方案中，所述后减速箱为二级齿轮传动减速箱。
在本发明的一种优选实施方案中，所述二级齿轮传动减速箱包括相互平行布置的后输入轴、后中间轴和后驱动轴；所述后输入轴与所述后驱动电机连接；所述后输入轴和所述后中间轴通过一组传动齿轮组啮合传动连接；所述后中间轴和所述后驱动轴通过另一组传动齿轮组啮合传动连接。
在本发明的一种优选实施方案中，所述后驱动轴上设置有主减速器。
在本发明的一种优选实施方案中，所述驱动电机位于所述发电机的同侧；所述发动机位于所述发电机的异侧。
本发明的有益效果是：本发明提出的一种多模式混合动力四驱传动系统，可提升燃油及电能的使用效率，同时可实现纯电动四驱驱动模式，扩宽了纯电动的应用范围，还解决了电池布置空间狭小问题。
附图说明
图1是本发明实施例一种多模式四驱混合动力传动系统的结构示意图；
图2是本发明实施例一种多模式四驱混合动力传动系统中混合动力传动箱的结构示意图；
图3是本发明实施例一种多模式四驱混合动力传动系统中混合动力传动箱各齿轮组的位置示意图；
图中：1-发动机；2-发电机；3-前驱动电机；4-混合动力传动箱；5-后驱动电机；6-后减速箱；7-动力电池组；8-一轴；9-液压动力模块；10-双离合器；11-第一离合器从动盘；12-第二离合器从动盘；13-低档齿轮组；14-高档齿轮组；15-二轴；16-主减速器；17-输入轴；18-中间轴；19-输出轴；21-前驱动轴；22-后驱动轴；23-后输入轴；24-后中间轴；25-第一齿轮组；26-第二齿轮组；27-第三齿轮组；28-第四齿轮组；17-1-第一齿轮；18-1-第二齿轮；18-2-第三齿轮；21-1-第四齿轮；8-1-第五齿轮；19-1-第六齿轮；15-1-第七齿轮；8-2-第八齿轮；15-2-第九齿轮；15-3-第十齿轮。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的一种多模式混合动力四驱传动系统包括发动机、发电机、前驱动电机、混合动力传动箱、安装在右后轮的右后轮毂电机、安装在左后轮的左后轮毂电机、动力电池组。所述混合动力传动箱包括与发动机连接的一轴、二轴、设置在二轴上的离合器、液压动力模块、与发电机连接的输出轴、与前驱动电机连接的输入轴、中间轴、与前轮连接的主减速器。
在本发明的一种多模式混合动力四驱传动系统中，前驱动电机通过混合动力传动箱实现与前轮的连接，并且通过控制混合动力传动箱中设置在二轴上的离合器可以实现发动机与前轮的连接或断开。当控制离合器实现发动机与前轮断开时，可以使用前驱动电机单独驱动汽车的前轮，使用两个后轮轮毂电机驱动汽车的后轮，这样就可以实现纯电动四驱驱动，扩宽了纯电动驱动的应用范围。由于发动机动力经过一对齿轮增速后传递给发电机发电，使得发电机能够在较高的发电效率区间工作，同时发电机可以启动发动机，取消了传统的启动电机和齿圈。
由说明书附图所示的一种多模式四驱混合动力传动系统结构示意图可知，本发明包括发动机1、发电机2、前驱动电机3、后驱动电机5、后减速箱6、动力电池组7；后驱动电机5与后减速箱6连接；动力电池组7与后驱动电机5电连接；还包括用于切换动力驱动模式的混合动力传动箱4；发动机1、发电机2和前驱动电机3均与混合动力传动箱4连接；发电机2和前驱动电机3均与动力电池组7电连接；混合动力传动箱4通过三个平行轴分别与发动机1、发电机2、前驱动电机3连接；混合动力传动箱4包括与发动机连接的一轴8、液压动力模块9、双离合器10、离合器从动盘11、离合器从动盘12、与离合器从动盘12连接的低速档齿轮组13、与离合器从动盘11连接的高速档齿轮组14、与双离合器10连接的二轴15、与前轮连接的主减速器16、与前驱动电机连接的输入轴17、中间轴18、与发电机2连接的输出轴19；在发动机1和发电机2之间采用了一对齿轮进行动力传递，发电机2可以启动发动机，取消了传统的启动电机和齿圈；前驱动电机3通过混合动力传动箱内的的二级齿轮减速机构与前驱动轴21连接驱动前轮工作，混合动力传动箱4的二轴15上布置的低速档和高速档两组齿轮组采用双离合器作为低速档和高速档的切换单元，可实现无动力中断换档；后减速箱6为二级齿轮传动减速箱。
在本发明中，混合动力传动箱4包括相互平行布置的输出轴19、一轴8、前驱动轴21、输入轴17；前驱动轴21上设置有主减速器16(可以依次布置，也可以根据具体车型结构合理布置)；输出轴19与发电机2连接；一轴8与发动机1连接；输入轴17与前驱动电机3连接；中间轴18平行布置于前驱动轴21和输入轴17之间；前驱动轴21上设置的主减速器16分别接收来自发动机1的动力和来自前驱动电机3的动力，并直接传递给前驱动轴21；输入轴17与中间轴18通过第一齿轮组25啮合传动连接；中间轴18与前驱动轴21通过第二齿轮组26啮合传动连接；发电机2上连接有输出轴19；输出轴19和一轴8通过第三齿轮组27啮合传动连接；一轴8与前驱动轴21之间设置有二轴15；二轴15上设置有双离合器10；二轴15和一轴8之间设置有高速档齿轮组14和低速档齿轮组13；高速档齿轮组14一端与双离合器10的第一离合器从动盘11连接，另一端与一轴8连接；低速档齿轮组13与双离合器10的第二离合器从动盘12连接，另一端与一轴8连接；二轴15与前驱动轴21通过第四齿轮组28啮合传动连接；双离合器10设置有液压动力模块9；齿轮减速机构为二级齿轮减速机构，其包括中间轴18；所述输入轴17与所述中间轴18通过一组传动齿轮组啮合传动连接；中间轴18与前驱动轴21通过另一组传动齿轮组啮合传动连接，其中中间轴18位于输入轴17和前驱动轴21之间，输入轴17与一轴8可位于前驱动轴21的同侧或者异侧；第一齿轮组25包括第一齿轮17-1和第二齿轮18-1；第一齿轮17-1固接在输入轴17；第二齿轮18-1固接在中间轴18上；第一齿轮17-1和第二齿轮18-1相互啮合传动；第二齿轮组26包括第三齿轮18-2和第四齿轮21-1；第三齿轮18-2固接在中间轴18上；第四齿轮21-1固接在主减速器16上；第三齿轮18-2和第四齿轮21-1相互啮合传动；第三齿轮组27包括第五齿轮8-1和第六齿轮19-1；第五齿轮8-1固接在一轴8上；第六齿轮19-1固接在输出轴19上；第五齿轮8-1和第六齿轮19-1相互啮合传动，在发动机1和发电机2之间采用了第三齿轮组27进行动力传递，发电机2可以启动发动机，取消了传统的启动电机和齿圈；高速档齿轮组14包括第五齿轮8-1和第七齿轮15-1；第五齿轮8-1固接在一轴8上；第七齿轮15-1空套在二轴15上；第七齿轮15-1一端与第一离合器从动盘11连接，另一端与第五齿轮8-1相互啮合传动；低速档齿轮组13包括第八齿轮8-2和第九齿轮15-2；第八齿轮8-2固接在一轴8上；第九齿轮15-2空套在所述二轴15上；第九齿轮15-2一端与第二离合器从动盘12连接，另一端与第八齿轮8-2相互啮合传动；第四齿轮组28包括第四齿轮21-1和第十齿轮15-3；第四齿轮21-1固接在所述主减速器16上；第十齿轮15-3固接在二轴15上；第四齿轮21-1和第十齿轮15-3相互啮合传动；高速档齿轮组14的传动比不等于低速档齿轮组13的传动比，而布置在二轴15上的双离合器10作为低档和高档的切换单元，可实现无动力中断换档；前驱动电机3位于发电机2的同侧；发动机1位于发电机2的异侧。
后减速箱6为二级齿轮传动减速箱，其包括相互平行布置的后输入轴23、后中间轴24和后驱动轴22；后输入轴23与后驱动电机5连接；后输入轴23和后中间轴24通过一组传动齿轮组啮合传动连接；后中间轴24和后驱动轴22通过另一组传动齿轮组啮合传动连接。
在本发明的实施例中，基于附图所示结构的混合动力汽车，至少可实现纯电动驱动模式、纯发动机驱动模式、串联驱动模式、并联驱动模式、再生回收模式、驻车发电模式。
纯电动驱动模式：在动力电池组的荷电状态SOC大于设定的最低限值a，且汽车为起步或轻载工况下行驶时，优先采用纯电动驱动模式，此时控制双离合器10处于分离状态，发动机1和发电机2均不工作。前驱动电机3的动力通过输入轴17和中间轴18传递给主减速器16，最终传递给前轮。此时若为附着良好的平坦道路，则切断动力电池组7给后驱动电机5供电，后驱动电机5不工作，汽车处于两驱模式。若为附着不良的道路、山路或不平整的公路时，则后驱动电机5进入工作，将动力通过后减速箱6传递给后轮，汽车处于纯电动四驱模式。
纯发动机驱动模式：当动力电池组的SOC小于或等于设定值a，且车速提升达到设定值V1时，控制发电机2启动发动机1，同时切断动力电池组7向前驱动电机3和后驱动电机5供电，前驱动电机3和后驱动电机5停止输出动力。此时，控制离合器从动盘12结合，发动机动力通过一轴8、低速档齿轮组13、二轴15、主减速器16传递到前轮，从而驱动车辆行驶。当车速进一步提升到设定值V2时，控制离合器从动盘12分离，离合器从动盘11结合，发动机动力通过一轴8、高速档齿轮组14、二轴15、主减速器16传递到前轮驱动车辆行驶。根据车速，可控制双离合器10的结合与分离，从而在低速档位和高速档位之间切换，保证发动机在高效区间工作。
串联驱动模式：当动力电池组的SOC小于或等于设定值a，且车速低于设定值V1时，控制双离合器10处于分离状态，由发动机1经过一对齿轮增速后带动发电机2发电。此时，若为附着不良的道路、山路或不平整的公路，则发电机2所发出的电分别供给前驱动电机3和后驱动电机5，分别驱动前轮和后轮，进入四驱模式。若为附着良好的平坦道路，则停止供电给后驱动电机，后驱动电机不工作，进入两驱模式。此时多余的电量存储到动力电池组中。
并联驱动模式：当动力电池组的SOC大于设定值a，且车速提升达到设定值V1或急加速或爬陡坡时，控制发电机2启动发动机1，同时控制离合器从动盘12结合。此时发动机1的动力通过一轴8、低速档齿轮组13、二轴15，传递给主减速器16，同时叠加前驱动电机3传递给主减速器16的动力，一起驱动前轮，同时后驱动电机5驱动后轮行驶。当车速进一步提升到设定值V2时，控制离合器从动盘12分离，离合器从动盘11结合，发动机1的动力通过一轴8、高速档齿轮组14、二轴15，传递给主减速器16，叠加前驱动电机3的动力后，一起驱动前轮，同时后驱动电机5驱动后轮。
再生回收模式：在汽车滑行或制动减速时，前驱动电机3和后驱动电机5作为发电机进行能力再生，将车辆的动能转换为电能，储存到动力电池组中。
驻车发电模式：在必要的时候，如动力电池组SOC很低时，可以由发动机1只驱动发电机2发电，向动力电池组充电。此时，双离合器10处于分离状态。
应当理解的是，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，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，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。

Claims (10)

1.一种多模式四驱混合动力传动系统，包括发动机(1)、发电机(2)、前驱动电机(3)、后驱动电机(5)、后减速箱(6)、动力电池组(7)；所述后驱动电机(5)与所述后减速箱(6)连接；所述动力电池组(7)与所述后驱动电机(5)电连接；其特征在于：还包括用于切换动力驱动模式的混合动力传动箱(4)；所述发动机(1)、所述发电机(2)和所述前驱动电机(3)均与所述混合动力传动箱(4)连接；所述发电机(2)和所述前驱动电机(3)均与所述动力电池组(7)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种多模式四驱混合动力传动系统，其特征在于：所述混合动力传动箱(4)包括相互平行布置的输出轴(19)、一轴(8)、前驱动轴(21)、输入轴(17)；所述前驱动轴(21)上设置有主减速器(16)；所述输出轴(19)与所述发电机(2)连接；所述一轴(8)与所述发动机(1)连接；所述输入轴(17)与所述前驱动电机(3)连接；所述输出轴(19)和所述一轴(8)通过传动齿轮组啮合传动连接；所述前驱动轴(21)和所述输入轴(17)通过齿轮减速机构相互传动连接；所述一轴(8)和所述前驱动轴(21)通过双离合器高低档切换机构相互传动连接。
3.根据权利要求2所述的一种多模式四驱混合动力传动系统，其特征在于：所述双离合器高低档切换机构包括设置于所述一轴(8)与所述前驱动轴(21)之间的二轴(15)；所述二轴(15)上设置有双离合器(10)和液压动力模块(9)；所述二轴(15)和所述一轴(8)之间设置有低档齿轮组(13)和高档齿轮组(14)；所述低档齿轮组(13)与所述双离合器(10)的第二离合器从动盘(12)连接，另一端与所述一轴(8)连接；所述高档齿轮组(14)一端与所述双离合器(10)的第一离合器从动盘(11)连接，另一端与所述一轴(8)连接；所述二轴(15)与所述前驱动轴(21)通过传动齿轮组啮合传动连接。
4.根据权利要求3所述的一种多模式四驱混合动力传动系统，其特征在于：所述高档齿轮组(14)包括第五齿轮(8-1)和第七齿轮(15-1)；所述第五齿轮(8-1)固接在所述一轴(8)上；所述第七齿轮(15-1)空套在所述二轴(15)上；所述第七齿轮(15-1)一端与所述第一离合器从动盘(11)连接，另一端与所述第五齿轮(8-1)相互啮合传动。
5.根据权利要求3所述的一种多模式四驱混合动力传动系统，其特征在于：所述低档齿轮组(13)包括第八齿轮(8-2)和第九齿轮(15-2)；所述第八齿轮(8-2)固接在所述一轴(8)上；所述第九齿轮(15-2)空套在所述二轴(15)上；所述第九齿轮(15-2)一端与所述第二离合器从动盘(12)连接，另一端与所述第八齿轮(8-2)相互啮合传动。
6.根据权利要求2所述的一种多模式四驱混合动力传动系统，其特征在于：所述齿轮减速机构为二级齿轮减速机构，其包括中间轴(18)；所述输入轴(17)与所述中间轴(18)通过一组传动齿轮组啮合传动连接；所述中间轴(18)与所述前驱动轴(21)通过另一组传动齿轮组啮合传动连接。
7.根据权利要求1所述的一种多模式四驱混合动力传动系统，其特征在于：所述后减速箱(6)为二级齿轮传动减速箱。
8.根据权利要求1所述的一种多模式四驱混合动力传动系统，其特征在于：所述二级齿轮传动减速箱包括相互平行布置的后输入轴(23)、后中间轴(24)和后驱动轴(22)；所述后输入轴(23)与所述后驱动电机(5)连接；所述后输入轴(23)和所述后中间轴(24)通过一组传动齿轮组啮合传动连接；所述后中间轴(24)和所述后驱动轴(22)通过另一组传动齿轮组啮合传动连接。
9.根据权利要求7所述的一种多模式四驱混合动力传动系统，其特征在于：所述后驱动轴(22)上设置有主减速器(16)。
10.根据权利要求1所述的一种多模式四驱混合动力传动系统，其特征在于：所述驱动电机(3)位于所述发电机(2)的同侧；所述发动机(1)位于所述发电机(2)的异侧。
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