CN106808996B - 混合动力驱动系统 - Google Patents

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    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
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Abstract

本发明公开了一种混合动力驱动系统，混合动力驱动系统包括：第一行星齿轮机构，第一行星齿轮机构包括：第一太阳轮、第一行星轮、第一行星架和第一齿圈；第二行星齿轮机构，第二行星齿轮机构包括：第二太阳轮、第二行星轮、第二行星架和第二齿圈，其中第一齿圈与第二太阳轮相连且同步转动；发动机、第一电动发电机和第二电动发电机，发动机与第一太阳轮之间设置有离合器，第一电动发电机与第一行星架相连，第二电动发电机与第二齿圈相连；用于制动第一行星架的第一制动器、用于制动第一齿圈的第二制动器和用于制动第二齿圈的第三制动器；前桥和后桥，前桥和后桥之间设置有带有离合器的动力传动轴。该混合动力驱动系统结构简单，传动可靠。

Description

混合动力驱动系统
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种混合动力驱动系统。
背景技术
相关技术中，混合驱动、曾程式电动车大多数在动力传动时需通过控制两个电机发电、电动的电磁扭矩来调整输出扭矩、转速，这样造成能量的二次转换，导致电动车的效率低下。
其次，混合驱动、曾程式电动车的动力系统结构复杂、系统庞大、成本高也是其弊端。另外传统多挡变速器，多数是通过拨叉滑套在离合器切断动力时来选择挡位，齿轮对数较多，占用空间大，结构复杂。
而且，部分混合动力车型就一台电机，从纯电动切换到混合动模式的时候，一般以驱动电机带动发动机启动，这样会出现短暂的动力中断。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种混合动力驱动系统，以解决电动车驱动系统结构复杂效率低的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种混合动力驱动系统，包括：第一行星齿轮机构，所述第一行星齿轮机构包括：第一太阳轮、第一行星轮、第一行星架和第一齿圈，所述第一行星轮设置在所述第一行星架上且分别与所述第一太阳轮和所述第一齿圈啮合；第二行星齿轮机构，所述第二行星齿轮机构包括：第二太阳轮、第二行星轮、第二行星架和第二齿圈，所述第二行星轮设置在所述第二行星架上且分别与所述第二太阳轮和所述第二齿圈啮合，其中所述第一齿圈与所述第二太阳轮相连且同步转动；发动机、第一电动发电机和第二电动发电机，所述发动机与所述第一太阳轮之间设置有第一离合器，所述第一电动发电机与所述第一行星架相连，所述第二电动发电机与所述第二齿圈相连；第一制动器、第二制动器和第三制动器，所述第一制动器用于制动所述第一行星架，所述第二制动器用于制动所述第一齿圈，所述第三制动器用于制动所述第二齿圈；前桥和后桥，所述前桥与所述后桥之间设置有动力传动轴，所述动力传动轴分为两段且在该两段之间设置有第二离合器，其中所述第一齿圈和所述第二行星架分别作为动力输出端且与所述前桥传动。
进一步地，所述发动机、所述第一行星齿轮机构和所述第二行星齿轮机构同轴布置。
进一步地，所述第一齿圈与所述第二太阳轮之间设置连接轴，所述连接轴分别与所述第一齿圈和所述第二太阳轮同轴固定。
进一步地，所述连接轴上设置有连接轴固定齿轮，所述连接轴固定齿轮与所述前桥之间设置有第三离合器。
进一步地，所述混合动力驱动系统具有纯电前驱模式，在所述混合动力驱动系统处于所述纯电前驱模式时，所述第二离合器处于断开状态且所述第二制动器处于制动状态，所述第二电动发电机作为动力源输出动力。
进一步地，所述混合动力驱动系统具有纯电四驱模式，在所述混合动力驱动系统处于所述四驱模式时，所述第二离合器处于接合状态且所述第二制动器处于制动状态，所述第二电动发电机作为动力源输出动力。
进一步地，所述混合动力驱动系统具有前驱混动模式，在所述混合动力驱动系统处于所述前驱混动模式时，所述第一离合器处于接合状态且所述第二离合器处于断开状态，所述第一制动器处于制动状态，所述发动机和所述第二电动发电机同时作为动力源输出动力；或者所述第一离合器处于接合状态且所述第二离合器处于断开状态，所述发动机、所述第一和所述第二电动发电机同时作为动力源输出动力。
进一步地，所述混合动力驱动系统具有混动四驱模式，在所述混合动力驱动系统处于所述混动四驱模式时，所述第一和第二离合器全部处于接合状态，所述第一制动器处于制动状态，所述发动机和所述第二电动发电机同时作为动力源输出动力；或者所述第一和第二离合器全部处于接合状态，所述发动机、所述第一和所述第二电动发电机同时作为动力源输出动力。
进一步地，所述混合动力驱动系统具有纯发动机驱动模式，在所述混合动力驱动系统处于所述纯发动机驱动模式时，所述第一制动器和所述第三制动器全部处于制动状态，所述发动机作为动力源输出动力。
进一步地，所述混合动力驱动系统具有停车发电模式，在所述混合动力驱动系统处于所述停车发电模式时，所述第一离合器处于接合状态且所述第二制动器处于制动状态，所述发动机输出动力驱动所述第一电动发电机进行发电。
相对于现有技术，本发明所述的混合动力驱动系统具有以下优势：
根据本发明的混合动力驱动系统，通过设置第一行星齿轮机构和第二行星齿轮机构，可以使得发动机、第一电动发电机和第二电动发电机动力传递简单且可靠，而且通过设置第一制动器、第二制动器和第三制动器，可以使得混合动力驱动系统具有多种驱动模式，而且驱动模式之间的切换简单且可靠，另外第一制动器、第二制动器和第三制动器结构简单，占用空间小。另外，第一电动发电机和第二电动发电机控制方式简单，可以提升混合动力驱动系统的效率。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的混合动力驱动系统的示意图。
附图标记说明：
混合动力驱动系统100；
第一行星齿轮机构10；第一太阳轮11；第一行星轮12；第一行星架13；第一齿圈14；
第二行星齿轮机构20；第二太阳轮21；第二行星轮22；第二行星架23；第二齿圈24；
发动机30；第一离合器31；第一电动发电机40；第二电动发电机50；
第一制动器60a；第二制动器60b；第三制动器60c；
前桥70；后桥80；动力传动轴71；第二离合器72；
连接轴90；连接轴固定齿轮91。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明实施例的混合动力驱动系统100。
根据本发明实施例的混合动力驱动系统100可以包括：第一行星齿轮机构10、第二行星齿轮机构20、发动机30、第一电动发电机40、第二电动发电机50、第一制动器60a、第二制动器60b、第三制动器60c、前桥70和后桥80。
如图1所示，第一行星齿轮机构10包括：第一太阳轮11、第一行星轮12、第一行星架13和第一齿圈14，第一行星轮12设置在第一行星架13上，而且第一行星轮12分别与第一太阳轮11和第一齿圈14啮合。发动机30与第一太阳轮11之间设置有第一离合器31。可以理解的是，当第一离合器31处于接合状态时，发动机30的动力可以通过第一离合器31传递给第一太阳轮11，第一太阳轮11可以作为第一行星齿轮机构10的动力输入端。第一电动发电机40与第一行星架13相连，第一电动发电机40作为电动机使用时，第一电动发电机40产生的动力可以传递给第一行星架13，第一行星架13可以作为第一行星齿轮机构10的动力输入端。当第一电动发电机40作为电动机使用且第一离合器31处于接合状态时，第一电动发电机40可以用于启动发动机30。
第二行星齿轮机构20包括：第二太阳轮21、第二行星轮22、第二行星架23和第二齿圈24，第二行星轮22设置在第二行星架23上，而且第二行星轮22分别与第二太阳轮21和第二齿圈24啮合，其中第一齿圈14与第二太阳轮21相连且同步转动。
如图1所示，第一制动器60a可以用于制动第一行星架13，第二制动器60b可以用于制动第一齿圈14，第三制动器60c可以用于制动第二齿圈24。可以理解的是，当第一制动器60a制动第一行星架13时，第一电动发电机40停止工作，并且当发动机30工作、第一离合器31处于接合状态且第二制动器60b停止制动第一齿圈14时，发动机30产生的动力可以通过第一太阳轮11传递给第一行星轮12，第一行星轮12可以将动力传递给第一齿圈14，第一齿圈14可以将发动机30传递来的动力传递给前桥70以驱动车辆运动。
当第二制动器60b制动第一齿圈14且第一离合器31处于接合状态时，第一电动发电机40可以用于启动发动机30，或者发动机30可以用于为第一电动发电机40充电，此时，第一电动发电机40作为发电机使用。
当第三制动器60c制动第二齿圈24时，第二电动发电机50停止工作。当第二制动器60b制动第一齿圈14、第二制动器60b停止制动第一齿圈14且第二电动发电机50作为电动机使用时，第二电动发电机50的动力可以传递给第二行星齿轮机构20中的第二齿圈24，第二齿圈24通过第二行星轮22和第二行星架23将动力传递给前桥70以驱动车辆运动。其中，需要说明的是，由于第一齿圈14与第二太阳轮21相连且同步转动，当第二制动器60b制动第一齿圈14时，第二制动器60b同时制动第二太阳轮21。
如图1所示，前桥70与后桥80之间可以设置有动力传动轴71，动力传动轴71分为两段，而且在该两段之间设置有第二离合器72，其中第一齿圈14和第二行星架23分别作为动力输出端且与前桥70传动。当第二离合器72处于接合状态时，动力传动轴71可以将动力传递给后桥80，动力同时驱动前桥70和后桥80，此时车辆处于四驱状态。当第二离合器72处于断开状态时，动力驱动前桥70，此时车辆处于两驱状态。需要说明的是，上述的动力可以来自第一齿圈14，或者动力可以来自第二行星架23，或者动力可以来自第一齿圈14和第二行星架23。当动力来自第一齿圈14时，动力源可以是发动机30和/或第一电动发电机40，当动力来自第二齿圈24时，动力源可以是第二电动发电机50，当动力来自第一齿圈14和第二行星架23时，动力可以为上述两种状态的组合，即发动机30和第二电动发电机50的组合，或第一电动发电机40和第二电动发电机50的组合，或发动机30、第一电动发电机40和第二电动发电机50的组合。通过设置第二离合器72，可以实现车辆的两驱和四驱之间的切换，提高混合动力驱动系统100的效率，而且切换方式简单且可靠。
可选地，如图1所示，发动机30、第一行星齿轮机构10和第二行星齿轮机构20可以同轴布置。由此，混合动力驱动系统100结构简单且紧凑，至少一定程度上可以降低混合动力系统占用车辆的空间，而且混合动力驱动系统100可以有效利用车辆的横向空间。
可选地，如图1所示，第一齿圈14与第二太阳轮21之间可以设置连接轴90，连接轴90分别与第一齿圈14和第二太阳轮21同轴固定。换言之，第一齿圈14和第二太阳轮21可以为固定在连接轴90上的两个彼此间隔开的齿轮，从而两个齿轮的状态可以同步，例如，第一齿圈14和第二太阳轮21可以同步转动，例如，第一齿圈14和第二太阳轮21可以同步被第二制动器60b制动。
优选地，如图1所示，连接轴90上可以设置有连接轴固定齿轮91，连接轴固定齿轮91与前桥70之间设置有第三离合器(图未示出)。由此，连接轴固定齿轮91可以作为动力输出齿轮，当第三离合器处于接合状态时，连接轴固定齿轮91可以将动力传递给前桥70以驱动车辆运动。通过设置第三离合器，可以为混合动力驱动系统100实现多种驱动模式，从而可以使得混合动力驱动系统100满足动力性和经济性要求。
根据本发明实施例的混合动力驱动系统100，通过设置第一行星齿轮机构10和第二行星齿轮机构20，可以使得发动机30、第一电动发电机40和第二电动发电机50动力传递简单且可靠，而且通过设置第一制动器60a、第二制动器60b和第三制动器60c，可以使得混合动力驱动系统100具有多种驱动模式，而且驱动模式之间的切换简单且可靠，另外第一制动器60a、第二制动器60b和第三制动器60c结构简单，占用空间小。另外，第一电动发电机40和第二电动发电机50控制方式简单，可以提升混合动力驱动系统100的效率。
下面结合附图详细描述根据本发明实施例的混合动力驱动系统100的多种驱动模式。
纯电前驱模式：在混合动力驱动系统100处于纯电前驱模式时，第二离合器72处于断开状态，而且第二制动器60b处于制动状态，第二电动发电机50作为动力源输出动力。发动机30和第一电动发电机40停止工作，第二制动器60b同时制动第一齿圈14和第二太阳轮21，第三制动器60c停止制动第二齿圈24，第二电动发电机50的动力依次通过第二齿圈24、第二行星轮22和第二行星架23传递给前桥70以驱动车辆运动。
纯电四驱模式：在混合动力驱动系统100处于四驱模式时，第二离合器72处于接合状态，而且第二制动器60b处于制动状态，第二电动发电机50作为动力源输出动力。发动机30和第一电动发电机40停止工作，第二制动器60b同时制动第一齿圈14和第二太阳轮21，第三制动器60c停止制动第二齿圈24，第二电动发电机50的动力依次通过第二齿圈24、第二行星轮22和第二行星架23传递给前桥70，前桥70再通过动力传动轴71将一部分动力传递给后桥80，从而动力同时驱动前桥70和后桥80转动以驱动车辆运动。
前驱混动模式：在混合动力驱动系统100处于前驱混动模式时，第一离合器31处于接合状态，而且第二离合器72处于断开状态，第一制动器60a处于制动状态，发动机30和第二电动发电机50同时作为动力源输出动力。第一制动器60a制动第一行星架13后，发动机30的动力可以依次通过第一太阳轮11、第一行星轮12、第一齿圈14和连接轴固定齿轮91后传递给前桥70以驱动车辆运动。第二电动发电机50的动力依次通过第二齿圈24、第二行星轮22和第二行星架23传递给前桥70，从而发动机30和第二电动发电机50同时驱动前桥70以驱动车辆运动。需要说明的是，发动机30传递给连接轴固定齿轮91的动力和第二电动发电机50传递给第二行星架23的动力可以经过耦合后传递给前桥70。
或者，第一离合器31处于接合状态且第二离合器72处于断开状态，发动机30、第一和第二电动发电机50同时作为动力源输出动力。发动机30的动力和第一电动发电机40的动力在第一行星轮12处耦合后传递给第一齿圈14，第一齿圈14通过连接轴固定齿轮91传递给前桥70，第二电动发电机50的动力依次通过第二齿圈24、第二行星轮22和第二行星架23传递给前桥70，从而发动机30、第一电动发电机40和第二电动发电机50同时驱动前桥70以驱动车辆运动。需要说明的是，发动机30和第一电动发电机40传递给连接轴固定齿轮91的动力和第二电动发电机50传递给第二行星架23的动力可以经过耦合后传递给前桥70。
混动四驱模式：在混合动力驱动系统100处于混动四驱模式时，第一离合器31和第二离合器72全部处于接合状态，第一制动器60a处于制动状态，发动机30和第二电动发电机50同时作为动力源输出动力。或者，第一离合器31和第二离合器72全部处于接合状态，发动机30、第一电动发电机40和第二电动发电机50同时作为动力源输出动力。可以理解的是，混动四驱模式即是在上述前驱混动模式的基础上将第二离合器72从断开状态切换到接合状态。
纯发动机30驱动模式：在混合动力驱动系统100处于纯发动机30驱动模式时，第一制动器60a和第三制动器60c全部处于制动状态，发动机30作为动力源输出动力。第一电动发电机40和第二电动发电机50停止工作。发动机30的动力可以依次通过第一太阳轮11、第一行星轮12、第一齿圈14和连接轴固定齿轮91后传递给前桥70以驱动车辆运动。当第二离合器72处于接合状态时，前桥70将一部分动力传递给后桥80，车辆处于四驱状态。
停车发电模式：在混合动力驱动系统100处于停车发电模式时，第一离合器31处于接合状态，而且第二制动器60b处于制动状态，发动机30输出动力驱动第一电动发电机40进行发电。第二电动发电机50停止工作，第二制动器60b制动第一齿圈14，发动机30的动力可以依次通过第一太阳轮11、第一行星轮12和第一行星架13后传递给第一电动发电机40以使得第一电动发电机40进行发电。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种混合动力驱动系统(100)，其特征在于，包括：
第一行星齿轮机构(10)，所述第一行星齿轮机构(10)包括：第一太阳轮(11)、第一行星轮(12)、第一行星架(13)和第一齿圈(14)，所述第一行星轮(12)设置在所述第一行星架(13)上且分别与所述第一太阳轮(11)和所述第一齿圈(14)啮合；
第二行星齿轮机构(20)，所述第二行星齿轮机构(20)包括：第二太阳轮(21)、第二行星轮(22)、第二行星架(23)和第二齿圈(24)，所述第二行星轮(22)设置在所述第二行星架(23)上且分别与所述第二太阳轮(21)和所述第二齿圈(24)啮合，其中所述第一齿圈(14)与所述第二太阳轮(21)相连且同步转动；
发动机(30)、第一电动发电机(40)和第二电动发电机(50)，所述发动机(30)与所述第一太阳轮(11)之间设置有第一离合器(31)，所述第一电动发电机(40)与所述第一行星架(13)相连，所述第二电动发电机(50)与所述第二齿圈(24)相连；
第一制动器(60a)、第二制动器(60b)和第三制动器(60c)，所述第一制动器(60a)用于制动所述第一行星架(13)，所述第二制动器(60b)用于制动所述第一齿圈(14)，所述第三制动器(60c)用于制动所述第二齿圈(24)；
前桥(70)和后桥(80)，所述前桥(70)与所述后桥(80)之间设置有动力传动轴(71)，所述动力传动轴(71)分为两段且在该两段之间设置有第二离合器(72)，其中所述第一齿圈(14)和所述第二行星架(23)分别作为动力输出端且与所述前桥(70)传动。
2.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统(100)，其特征在于，所述发动机(30)、所述第一行星齿轮机构(10)和所述第二行星齿轮机构(20)同轴布置。
3.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统(100)，其特征在于，所述第一齿圈(14)与所述第二太阳轮(21)之间设置连接轴(90)，所述连接轴(90)分别与所述第一齿圈(14)和所述第二太阳轮(21)同轴固定。
4.根据权利要求3所述的混合动力驱动系统(100)，其特征在于，所述连接轴(90)上设置有连接轴固定齿轮(91)，所述连接轴固定齿轮(91)与所述前桥(70)之间设置有第三离合器。
5.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统(100)，其特征在于，所述混合动力驱动系统(100)具有纯电前驱模式，在所述混合动力驱动系统(100)处于所述纯电前驱模式时，所述第二离合器(72)处于断开状态且所述第二制动器(60b)处于制动状态，所述第二电动发电机(50)作为动力源输出动力。
6.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统(100)，其特征在于，所述混合动力驱动系统(100)具有纯电四驱模式，在所述混合动力驱动系统(100)处于所述四驱模式时，所述第二离合器(72)处于接合状态且所述第二制动器(60b)处于制动状态，所述第二电动发电机(50)作为动力源输出动力。
7.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统(100)，其特征在于，所述混合动力驱动系统(100)具有前驱混动模式，在所述混合动力驱动系统(100)处于所述前驱混动模式时，
所述第一离合器(31)处于接合状态且所述第二离合器(72)处于断开状态，所述第一制动器(60a)处于制动状态，所述发动机(30)和所述第二电动发电机(50)同时作为动力源输出动力；或者
所述第一离合器(31)处于接合状态且所述第二离合器(72)处于断开状态，所述发动机(30)、所述第一和所述第二电动发电机(50)同时作为动力源输出动力。
8.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统(100)，其特征在于，所述混合动力驱动系统(100)具有混动四驱模式，在所述混合动力驱动系统(100)处于所述混动四驱模式时，
所述第一和第二离合器(72)全部处于接合状态，所述第一制动器(60a)处于制动状态，所述发动机(30)和所述第二电动发电机(50)同时作为动力源输出动力；或者
所述第一和第二离合器(72)全部处于接合状态，所述发动机(30)、所述第一和所述第二电动发电机(50)同时作为动力源输出动力。
9.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统(100)，其特征在于，所述混合动力驱动系统(100)具有纯发动机驱动模式，在所述混合动力驱动系统(100)处于所述纯发动机驱动模式时，
所述第一制动器(60a)和所述第三制动器(60c)全部处于制动状态，所述发动机(30)作为动力源输出动力。
10.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统(100)，其特征在于，所述混合动力驱动系统(100)具有停车发电模式，在所述混合动力驱动系统(100)处于所述停车发电模式时，
所述第一离合器(31)处于接合状态且所述第二制动器(60b)处于制动状态，所述发动机(30)输出动力驱动所述第一电动发电机(40)进行发电。
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