CN107234963B - 动力传动系统以及具有其的车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种动力传动系统以及具有其的车辆，动力传动系统包括：动力输出轴；发动机，发动机设置成与动力输出轴传动，以将发动机产生的动力由动力输出轴对外输出至差速器；第一电机，第一电机设置成选择性地与动力输出轴传动，以使第一电机产生的至少部分动力可通过动力输出轴输出至差速器；高挡位输出齿轮，高挡位输出齿轮与差速器相连，且第一电机设置成可选择性地与高挡位输出齿轮传动，以使第一电机产生的至少部分动力可通过高挡位输出齿轮输出至差速器；第二电机，第二电机与发动机动力耦合连接。动力传动系统可以具有多种驱动模式，可以有效结合发动机和第一电机的功率特性。

Description

动力传动系统以及具有其的车辆
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种动力传动系统以及具有该动力传动系统的车辆。
背景技术
相关技术中，在减速机构(变速器)的输入轴前段和发动机之间加装一组电动模块(充当动力源电机)，可以使动力系统演变成双动力混合动力系统。该电动模块主要由飞轮、离合器执行机构、电机以及电机冷却水套等组成，电动模块的前端与发动机曲轴连接，后端与变速器输入轴连接。
但是，该动力系统存在着诸多不足之处：首先，该动力系统只是将电动模块加装在发动机和减速机构(变速器)之间，这样就会增加动力系统的轴向长度，然而目前减速机构(变速器)的优化已经到了极致，很难再缩短轴向长度；如果想通过减小电动模块的长度来解决这个问题，但事实上这一点很难解决；因为，电动模块的长度直接影响了电机的容量，换言之，如果太短，那么电机的容量就会很小，电机驱动的行驶里程就非常有限，电动模块就失去了它存在的价值；其次，目前该动力系统的控制模式较为单一，一些动力系统只是具备发动机起动电机和低速动车的功能。这样就不能充分利用电机的动率特性，事实上，混合动力系统的最佳设计就是将发动机和电机的功率特性有机地结合起来，从而使整车的动力性和燃油经济性达到最佳，然而事实上，上述的动力系统并不能很好实现这个目标。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种动力传动系统，以解决传统动力传动系统驱动模式单一的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种动力传动系统，包括：动力输出轴；发动机，所述发动机设置成与所述动力输出轴传动，以将所述发动机产生的动力由所述动力输出轴对外输出至差速器；第一电机，所述第一电机设置成选择性地与所述动力输出轴传动，以使所述第一电机产生的至少部分动力可通过所述动力输出轴输出至所述差速器；高挡位输出齿轮，所述高挡位输出齿轮与所述差速器相连，且所述第一电机设置成可选择性地与所述高挡位输出齿轮传动，以使所述第一电机产生的至少部分动力可通过所述高挡位输出齿轮输出至所述差速器；第二电机，所述第二电机与所述发动机动力耦合连接。
进一步地，所述动力传动系统还包括：第一电机动力轴，所述第一电机动力轴上空套设置有第一空套齿轮，所述第一空套齿轮与所述差速器相连，所述第一电机动力轴上设置有用于接合所述第一空套齿轮的第一同步器，所述第一电机与所述第一电机动力轴相连。
进一步地，所述第一空套齿轮为双联齿齿轮。
进一步地，所述动力传动系统还包括：行星齿轮机构，所述行星齿轮机构包括：太阳轮、行星架和齿圈，所述齿圈固定，所述太阳轮固定设置在所述第一电机动力轴上，所述行星架与所述动力输出轴可选择性地传动。
进一步地，所述动力输出轴上设置有第二空套齿轮，所述第二空套齿轮与所述行星架传动，所述动力输出轴上还设置有用于接合所述第二空套齿轮的第二同步器。
进一步地，所述动力传动系统还包括：发动机动力轴，所述发动机动力轴上固定设置有第一固定齿轮，所述动力输出轴上还空套设置有第三空套齿轮，所述第三空套齿轮与所述第一固定齿轮啮合，所述动力输出轴上还设置有用于接合所述第三空套齿轮的离合器。
进一步地，所述动力传动系统还包括：第二电机动力轴，所述第二电机与所述第二电机动力轴相连，所述第二电机动力轴上固定设置有第二固定齿轮，所述发动机动力轴上固定设置有与所述第二固定齿轮啮合的第三固定齿轮。
进一步地，所述动力输出轴上固定设置有第四固定齿轮，所述第四固定齿轮与所述差速器相连。
进一步地，所述第二电机为发电机。
相对于现有技术，本发明所述的动力传动系统具有以下优势：
根据本发明的动力传动系统，可以具有多种驱动模式，可以将发动机和第一电机的功率特性有机地结合起来，从而使整车的动力性和燃油经济性达到最佳，而且第一电机和发动机分别单独布置，可以避免动力传动系统轴向长度对第一电机的影响，第一电机可以选取容量大且体积大的电机，从而可以提升车辆的动力性。
本发明的另一目的在于提出一种车辆。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种车辆，包括上述的动力传动系统。
所述车辆与上述动力传动系统相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
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动力传动系统的示意图；
图2为本发明实施例所述的动力传动系统的示意图，且动力传动系统处于低速纯电动模式；
图3为本发明实施例所述的动力传动系统的示意图，且动力传动系统处于高速纯电动模式；
图4为本发明实施例所述的动力传动系统的示意图，且动力传动系统处于双动力高速驱动模式；
图5为本发明实施例所述的动力传动系统的示意图，且动力传动系统处于双动力低速驱动模式；
图6为本发明实施例所述的动力传动系统的示意图，且动力传动系统处于纯发电模式；
图7为本发明实施例所述的动力传动系统的示意图，且动力传动系统处于低速充电放电模式；
图8为本发明实施例所述的动力传动系统的示意图，且动力传动系统处于跛行模式；
图9为本发明实施例所述的动力传动系统的侧视图。
附图标记说明：
动力传动系统100；
动力输出轴10；第二空套齿轮11；第二同步器12；第三空套齿轮13；第四固定齿轮14；
发动机20；发动机动力轴21；第一固定齿轮22；第三固定齿轮23；
差速器30；第一电机40；第一电机动力轴41；第一空套齿轮42；第一同步器43；
第二电机60；第二电机动力轴61；第二固定齿轮62；
行星齿轮机构70；太阳轮71；行星架72；齿圈73；行星轮74；
离合器80；电子油泵90。
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。
下面参考附图详细描述根据本发明实施例的动力传动系统100，该动力传动系统100可以应用在混合动力车辆上。
如图1所示，根据本发明实施例的动力传动系统100可以包括：动力输出轴10、发动机20、第一电机40、高挡位输出齿轮和第二电机60。发动机20设置成与动力输出轴10传动，以将发动机20产生的动力由动力输出轴10对外输出至差速器30。发动机20的输出端可以连接有发动机动力轴21，发动机20可以通过发动机动力轴21和动力输出轴10上的齿轮之间的啮合传输动力。
如图1所示，第一电机40设置成选择性地与动力输出轴10传动，以使第一电机40产生的至少部分动力可通过动力输出轴10输出至差速器30。由此，当第一电机40与动力输出轴10传动时，第一电机40可以通过动力输出轴10将动力传输给差速器30。第一电机40的输出端可以设置有第一电机动力轴41，第一电机动力轴41与动力输出轴10上的齿轮相传动，动力输出轴10上的齿轮选择性地将动力传输给动力输出轴10，动力输出轴10将该动力传输给差速器30。其中，第一电机40可以为电动机，或者第一电机40可以为电动发电机。
根据本发明的一个优选实施例，如图1所示，动力传动系统100还可以包括：行星齿轮机构70，行星齿轮机构70可以包括：太阳轮71、行星架72、行星轮74和齿圈73，齿圈73固定，行星轮74套设在行星架72上，而且行星轮74与太阳轮71相啮合，太阳轮71固定设置第一电机动力轴41上，行星架72与动力输出轴10可选择性地传动。可以理解的是，当第一电机40工作时，太阳轮71可以作为行星齿轮机构70的动力输入端，行星架72可以作为行星齿轮机构70的动力输出端。
进一步地，如图1所示，动力输出轴10上可以设置有第二空套齿轮11，第二空套齿轮11与行星架72传动，动力输出轴10上还设置有用于接合第二空套齿轮11的第二同步器12。当第一电机40工作且第二同步器12处于接合状态时，第一电机40的动力可以通过太阳轮71、行星轮74、行星架72、第二空套齿轮11、第二同步器12和动力输出轴10输出给差速器30。其中，差速器30可以为前差速器或者后差速器。可选地，如图1所示，动力输出轴10上可以固定设置有第四固定齿轮14，第四固定齿轮14与差速器30相连。
其中，太阳轮71和行星架72之间可以减速增扭，行星架72和第二空套齿轮11之间可以减速增扭，第四固定齿轮14和差速器30之间可以减速增扭。如此，第一电机40的动力经过三级减速后，输出动力具备低速度大扭矩的动力特性，可以满足车辆的低速工况特性。
高挡位输出齿轮与差速器30相连，而且第一电机40设置成可选择性地与高挡位输出齿轮传动，以使第一电机40产生的至少部分动力可通过高挡位输出齿轮输出至差速器30。可以理解的是，当高挡位输出齿轮与第一电机40传动时，第一电机40的输出动力具有高速度低扭矩的动力特性，可以满足车辆的高速工况特性。
具体地，如图1所示，第一电机动力轴41上空套设置有第一空套齿轮42，第一空套齿轮42与差速器30相连，第一电机动力轴41上设置有用于接合第一空套齿轮42的第一同步器43，第一电机40与第一电机动力轴41相连。当第一电机40工作且第一同步器43处于接合状态时，第一电机40的动力依次通过第一电机动力轴41、第一空套齿轮42输出给差速器30。其中，第一空套齿轮42和差速器30之间可以实现减速增扭，如此，第一电机40的动力仅需要经过一级减速后直接传递给差速器30。其中，需要说明的是，高挡位输出齿轮即为第一空套齿轮42。优选地，如图1所示，第一空套齿轮42可以为双联齿齿轮。
其中，当第一同步器43处于非接合状态且第二同步器12处于接合状态时，第一电机40可以通过动力输出轴10输出全部动力；当第一同步器43处于接合状态且第二同步器12处于非接合状态时，第一电机40可以通过高挡位输出齿轮输出全部动力；当第一同步器43和第二同步器12均处于接合状态时，第一电机40可以通过动力输出轴10输出一部分动力，以及通过高挡位输出齿轮输出另一部分动力。
第二电机60与发动机20动力耦合连接。可选地，第二电机60可以为发电机。由此，当发动机20工作时，发动机20的至少部分动力可以用于带动第二电机60发电，电能可以储存在车辆的动力电池内。
可选地，如图1所示，发动机动力轴21上可以固定设置有第一固定齿轮22，动力输出轴10上还空套设置有第三空套齿轮13，第三空套齿轮13与第一固定齿轮22啮合，动力输出轴10上还设置有用于接合第三空套齿轮13的离合器80。由此，当发动机20工作且离合器80处于接合状态时，发动机20可以将动力传输给动力输出轴10，动力输出轴10可以将动力传输给差速器30。
其中，优选地，如图1所示，离合器80的一侧可以设置有电子油泵90，电子油泵90与离合器80相连，电子油泵90可以控制离合器80的接合状态和接合程度，从而可以使得离合器80接合可靠且稳定，断开迅速。
进一步地，如图1所示，第二电机60的输出端设置有第二电机动力轴61，第二电机60与第二电机动力轴61相连，第二电机动力轴61上固定设置有第二固定齿轮62，发动机动力轴21上固定设置有与第二固定齿轮62啮合的第三固定齿轮23。发动机20的动力可以通过发动机动力轴21、第三固定齿轮23、第二固定齿轮62和第二电机动力轴61传输给第二电机60以供第二电机60发电。
如图9所示，动力输出轴10、发动机动力轴21、第一电机动力轴41和第二电机动力轴61可以围绕差速器30的输出轴设置，从而可以使得动力传动系统100的集成度高，结构紧凑性好，可以降低动力传动系统100占用车辆的空间。
根据本发明实施例的动力传动系统100，可以具有多种驱动模式，可以将发动机20和第一电机40的功率特性有机地结合起来，从而使整车的动力性和燃油经济性达到最佳，而且第一电机40和发动机20分别单独布置，可以避免动力传动系统100轴向长度对第一电机40的影响，第一电机40可以选取容量大且体积大的电机，从而可以提升车辆的动力性。
下面结合附图详细描述根据本发明实施例的动力传动系统100的多种驱动模式。
低速纯电动模式：如图2所示，第一电机40工作且第二同步器12处于接合状态，第一电机40的动力可以依次通过太阳轮71、行星轮74、行星架72、第二空套齿轮11、第二同步器12、动力输出轴10和第四固定齿轮14输出给差速器30。
高速纯电动模式：如图3所示，第一电机40工作且第一同步器43处于接合状态，第一电机40的动力可以依次通过第一电机动力轴41、第一同步器43、第一空套齿轮42传输给差速器30。
双动力高速驱动模式：如图4所示，发动机20和第一电机40同时工作，第一同步器43和离合器80均处于接合状态，第一电机40的动力可以依次通过第一电机动力轴41、第一同步器43、第一空套齿轮42传输给差速器30，发动机20的动力依次通过发动机动力轴21、第一固定齿轮22、第三空套齿轮13、离合器80、动力输出轴10和第四固定齿轮14传输给差速器30。
双动力低速驱动模式：如图5所示，发动机20和第一电机40同时工作，第二同步器12和离合器80均处于接合状态，第一电机40的动力可以依次通过太阳轮71、行星轮74、行星架72、第二空套齿轮11和第二同步器12传输给动力输出轴10，发动机20的动力依次通过发动机动力轴21、第一固定齿轮22、第三空套齿轮13和离合器80传输给动力输出轴10，发动机20和第一电机40的动力在动力输出轴10上耦合后通过第四固定齿轮14传输给差速器30。
纯发电模式：如图6所示，发动机20工作且离合器80处于断开状态，发动机20的动力依次通过发动机动力轴21、第三固定齿轮23、第二固定齿轮62和第二电机动力轴61传输给第二电机60以供第二电机60发电。此种模式可以在车辆外接充电困难的情况下使用。
低速充电放电模式：如图7所示，发动机20和第一电机40同时工作，第二同步器12处于接合状态，第一电机40的动力可以依次通过太阳轮71、行星轮74、行星架72、第二空套齿轮11、第二同步器12、动力输出轴10和第四固定齿轮14输出给差速器30；发动机20的动力依次通过发动机动力轴21、第三固定齿轮23、第二固定齿轮62和第二电机动力轴61传输给第二电机60以供第二电机60发电。此模式可以在车辆低电量工况下运行。
当然，在上述低速充电放电模式中，发动机20还可以通过电子油泵90控制离合器80的压紧程度来控制传输到动力输出轴10上的动力。
跛行模式：如图8所示，发动机20工作且离合器80处于接合状态，发动机20的动力依次通过发动机动力轴21、第一固定齿轮22、第三空套齿轮13、离合器80、动力输出轴10和第四固定齿轮14传输给差速器30。此模式适用于第一电机40出现故障的工况。
根据本发明实施例的车辆，包括上述实施例的动力传动系统100，由于上述实施例的动力传动系统100可以具有多种驱动模式，从而可以将发动机20和第一电机40的功率特性有机地结合起来，使整车的动力性和燃油经济性达到最佳，有效实现车辆的经济性和动力性，而且发动机20和第一电机40单独布置，可以避免动力传动系统100轴向长度的影响，第一电机40可以选取容量大的电机，从而可以提升车辆的动力性。
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 (8)

1.一种动力传动系统(100)，其特征在于，包括：
动力输出轴(10)；
发动机(20)，所述发动机(20)设置成与所述动力输出轴(10)传动，以将所述发动机(20)产生的动力由所述动力输出轴(10)对外输出至差速器(30)；
第一电机(40)，所述第一电机(40)设置成选择性地与所述动力输出轴(10)传动，以使所述第一电机(40)产生的至少部分动力可通过所述动力输出轴(10)输出至所述差速器(30)；
高挡位输出齿轮，所述高挡位输出齿轮与所述差速器(30)相连，且所述第一电机(40)设置成可选择性地与所述高挡位输出齿轮传动，以使所述第一电机(40)产生的至少部分动力可通过所述高挡位输出齿轮输出至所述差速器(30)；
第二电机(60)，所述第二电机(60)与所述发动机(20)动力耦合连接；
第一电机动力轴(41)，所述第一电机动力轴(41)上空套设置有第一空套齿轮(42)，所述第一空套齿轮(42)与所述差速器(30)相连，所述第一电机动力轴(41)上设置有用于接合所述第一空套齿轮(42)的第一同步器(43)，所述第一电机(40)与所述第一电机动力轴(41)相连；
所述第一空套齿轮(42)和所述差速器(30)之间可减速增扭；
行星齿轮机构(70)，所述行星齿轮机构(70)包括行星架(72)；
所述动力输出轴(10)上设置有第二空套齿轮(11)，所述第二空套齿轮(11)与所述行星架(72)传动，所述动力输出轴(10)上还设置有用于接合所述第二空套齿轮(11)的第二同步器(12)。
2.根据权利要求1所述的动力传动系统(100)，其特征在于，所述第一空套齿轮(42)为双联齿齿轮。
3.根据权利要求1所述的动力传动系统(100)，其特征在于，所述行星齿轮机构(70)还包括：太阳轮(71)、行星架(72)和齿圈(73)，所述齿圈(73)固定，所述太阳轮(71)固定设置在所述第一电机动力轴(41)上，所述行星架(72)与所述动力输出轴(10)可选择性地传动。
4.根据权利要求1所述的动力传动系统(100)，其特征在于，还包括：发动机动力轴(21)，所述发动机动力轴(21)上固定设置有第一固定齿轮(22)，所述动力输出轴(10)上还空套设置有第三空套齿轮(13)，所述第三空套齿轮(13)与所述第一固定齿轮(22)啮合，所述动力输出轴(10)上还设置有用于接合所述第三空套齿轮(13)的离合器(80)。
5.根据权利要求4所述的动力传动系统(100)，其特征在于，还包括：第二电机动力轴(61)，所述第二电机(60)与所述第二电机动力轴(61)相连，所述第二电机动力轴(61)上固定设置有第二固定齿轮(62)，所述发动机动力轴(21)上固定设置有与所述第二固定齿轮(62)啮合的第三固定齿轮(23)。
6.根据权利要求1所述的动力传动系统(100)，其特征在于，所述动力输出轴(10)上固定设置有第四固定齿轮(14)，所述第四固定齿轮(14)与所述差速器(30)相连。
7.根据权利要求1所述的动力传动系统(100)，其特征在于，所述第二电机(60)为发电机。
8.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-7中任一项所述的动力传动系统(100)。
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