CN107499111A - 一种具有多种模式的混合动力汽车的传动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有多种模式的混合动力汽车的传动系统，液压泵轴上固连液压泵齿轮，发电机轴上固连发电机齿轮，发动机轴上固连发动机齿轮，发电机齿轮与液压泵齿轮和发动机齿轮啮合，主减速器上固连减速器齿轮，驱动电机轴上固连驱动电机齿轮；减速器齿轮与发动机齿轮通过离合器齿轮减速机构传递动力，驱动电机齿轮与减速器齿轮通过中间轴齿轮组传递动力。液压泵由发电机带动产生压力，离合器结合前，液压泵只在发电机运转时工作，发动机运转产生的噪音能够掩盖液压泵的运转噪音，从而改善整车的NVH性能；离合器结合前，低速时发电机转速能够达到离合器的结合要求，将发动机的动力更早传递至输出轴，降低了油耗，提升了车辆在低速时的加速及爬坡性能。

Description

一种具有多种模式的混合动力汽车的传动系统
技术领域
本发明涉及混合动力汽车的传动结构技术领域，具体地指一种具有多种模式的混合动力汽车的传动系统。
背景技术
节能与环保已经成为汽车技术发展的两大主题，近年来，实现降低油耗和排放的混合动力汽车，得到了开发应用，并在商用化、产业化进程上发展迅速，目前已量产的混合动力汽车有丰田普锐斯、三菱OUTLANDER PHEV、比亚迪秦等等。
目前汽车混合动力装置有多种不同方案，每种方案各有优缺点。如专利CN201610722640.2公开的一种带有同步器的多模式混合动力传动装置，虽然通过在二轴上采用两组传动比不同的齿轮组实现了汽车高低两个档位的无动力中断换档，相对于只有一个档位而言，发动机工作效率得到优化，相对于更多的档位而言，两个档位形式结构更加简单紧凑；同时，在发动机与发电机直接增加一对增速的齿轮，使得发电机能够在高效率区间发电；而发动机与驱动电机在各种工况下的配合工作，能够使驱动电机大多时候都在高效区间工作。但是在带有液压泵的传动系统中，液压泵通过输出轴驱动产生压力，因此液压泵一直在运转，纯电动模式下，液压泵的噪音明显，容易引起用户抱怨。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种液压泵噪音小、加速和爬坡性能强的具有多种模式的混合动力汽车的传动系统。
为实现此目的，本发明所设计的具有多种模式的混合动力汽车的传动系统，包括液压泵、与液压泵连接的液压泵轴、发电机、与发电机连接的发电机轴、发动机、与发动机连接的发动机轴、驱动轴、连接于驱动轴上的传动装置、驱动电机和与驱动电机连接的驱动电机轴；其特征在于：所述液压泵轴与发电机轴之间通过第一齿轮组传递动力；所述发电机轴与发动机轴之间通过第二齿轮组传递动力；所述发动机轴与驱动轴之间通过离合器齿轮减速机构传递动力；所述驱动电机轴与驱动轴之间通过中间齿轮减速机构传递动力。
具体的，所述第一齿轮组包括固连于液压泵轴上的液压泵齿轮和于发电机轴上、与液压泵齿轮啮合的发电机齿轮。
具体的，所述第二齿轮组包括固连于发电机轴上的发电机齿轮和固连于发动机轴上、与发电机齿轮啮合的发动机齿轮。
具体的，所述离合器齿轮减速机构包括离合器轴，所述离合器轴与发动机轴通过离合器齿轮组传递动力，所述离合器轴与驱动轴之间通过第三齿轮组传递动力。
优选的，所述发动机轴与驱动轴之间连接有离合器。
具体的，所述离合器齿轮组包括固连于发动机轴上的发动机齿轮和空套于离合器轴上、与发动机齿轮啮合的离合器输入齿轮，所述离合器输入齿轮连接有离合器。
具体的，所述传动装置为主减速器，所述第三齿轮组包括固连于离合器轴上的离合器输出齿轮和固连于主减速器上、与离合器输出齿轮啮合的减速器齿轮。
具体的，所述中间齿轮减速机构包括中间轴，所述中间轴与驱动电机轴之间通过第四齿轮组传递动力，所述中间轴与驱动轴之间通过第五齿轮组传递动力。
具体的，所述第四齿轮组包括固连于驱动电机轴上的驱动电机齿轮和固连于中间轴上、与驱动电机齿轮啮合的中间轴输入齿轮。
具体的，所述传动装置为主减速器，所述第五齿轮组包括固连于中间轴上的中间轴输出齿轮和固连于主减速器上、与中间轴输出齿轮啮合的减速器齿轮。
优选的，所述液压泵、发电机、发动机和驱动电机均位于驱动轴的前方，所述驱动电机和液压泵位于发电机的同侧，所述发动机位于发电机的异侧。
本发明的有益效果是：液压泵由发电机带动产生压力，因此在离合器结合前，液压泵只在发电机运转时工作，此时发动机开始运转，发动机产生噪音能够掩盖液压泵的运转噪音，从而改善整车的NVH性能、减少用户抱怨；离合器结合之前，发电机转速与车速无关联，因此在低速时发电机转速能够达到离合器结合的要求转速，离合器能更早的结合，发动机的动力更早的传递至输出轴，拓宽发动机的工作范围，能够进一步降低油耗，同时提升车辆在低速时的加速及爬坡性能。纯电动驱动时，离合器处于断开状态，液压泵不工作，驱动电机的动力经过驱动电机输入轴、中间轴输出至主减速器驱动车轮；发动机取消启动电机及启动齿圈，由发电机带动发动机点火，从而避免发动机在怠速区域运转，能够降低油耗及排放；当电池电量较低，发动机驱动发电机发电，供给驱动电机或电池组使用，或者离合器结合由发动机驱动车辆，同时驱动发电机发电；当急加速或爬坡时，需要由发动机和驱动电机共同驱动，此时离合器结合、发动机动力通过离合器传递到输出轴，驱动电机动力通过中间轴传递到输出轴，二者的动力在输出轴上耦合并传递给车轮；在车辆减速或制动时，离合器断开，驱动电机作为发电机进行能量再生，将车辆动能转换为电能。由于液压泵由发电机带动建立压力，从而驱动离合器结合，发动机的动力输出至输出轴不受车速限制，发动机可以更早的介入驱动车辆，因此，能够提升整车的动力性及经济性；同时纯电驱动模式下，液压泵不工作，能够改善整车在纯电驱动工况的NVH性能。
附图说明
图1为本发明中传动系统的结构示意图；
图2为本发明中传动系统的部件连接示意图；
其中，1—动力电池组，2—发电机，3—发动机，4—液压泵，5—离合器，6—驱动电机，7—主减速器，8—发电机轴，9—发动机齿轮，10—离合器轴，11—驱动电机齿轮，12—驱动电机轴，13—中间轴输出齿轮，14—中间轴，15—中间轴输入齿轮，16—离合器输出齿轮，17—离合器输入齿轮，18—发动机轴，19—发电机齿轮，20—液压泵齿轮，21—液压泵轴，22—驱动轴，23—减速器齿轮。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示的具有多种模式的混合动力汽车的传动系统，包括液压泵4、与液压泵4连接的液压泵轴21、发电机2、与发电机2连接的发电机轴8、发动机3、与发动机3连接的发动机轴18、驱动轴22、连接于驱动轴22上的主减速器7、驱动电机6和与驱动电机6连接的驱动电机轴12；驱动电机6和液压泵4位于发电机2的同侧，发动机3位于发电机2的异侧。
液压泵轴21上固连有液压泵齿轮20，发电机轴8上固连有发电机齿轮19，发动机轴18上固连有发动机齿轮9，发动机齿轮9与发电机齿轮19和离合器输入齿轮17啮合，主减速器7上固连有减速器齿轮23，驱动电机轴12上固连有驱动电机齿轮11；减速器齿轮23与发动机齿轮9之间通过离合器齿轮减速机构传递动力，驱动电机齿轮11与减速器齿轮23之间通过中间轴齿轮组传递动力。
离合器齿轮减速机构设置于离合器轴10上。离合器齿轮减速机构包括空套在离合器轴10上的离合器输入齿轮17和固连在离合器轴10上的离合器输出齿轮16，离合器输入齿轮17连接有离合器5，且离合器输入齿轮17与发动机齿轮9啮合，离合器输出齿轮16与减速器齿轮23啮合。
中间轴齿轮组设置于中间轴14上。中间轴齿轮组包括固连在中间轴14上的中间轴输入齿轮15和中间轴输出齿轮13，中间轴输入齿轮15与驱动电机齿轮11啮合，中间轴输出齿轮13与减速器齿轮23啮合。
如图2所示，本发明的传动装置，包括发动机3，发电机2，驱动电机6，以及动力电池组1。其中发动机3、发电机2、驱动电机6分别与传动装置机械连接，发动机3与发电机2机械连接，所述传动装置能将发动机3与驱动电机6动力传递至驱动轴22，同时能够使发动机3驱动发电机2发电；发电机2与动力电池组1、发电机2与驱动电机6通过电路连接，发电机2发出的电能给电池组1充电，也能直接输出给驱动电机6；动力电池组1与驱动电机6通过电路连接，动力电池组1提供驱动电机6所需电量；发电机2与传动装置内部的液压泵4机械连接，液压泵4与离合器5通过液压油路连接，发电机2驱动液压泵4建立压力，从而使离合器5结合，将发动机3动力传递至驱动轴22。
本发明的传动系统的各工作模式的工作状态如下：
纯电动模式：离合器5处于分离状态，驱动电机6的动力通过驱动电机齿轮11、中间轴输入齿轮15、中间轴输出齿轮13和减速器齿轮23传递至主减速器7，从而驱动车辆行驶；
发动机驱动模式：发电机2拖动发动机3点火启动，离合器5结合，发动机3动力通过发动机输入齿轮9、离合器输入齿轮17、离合器输出齿轮16和减速器齿轮23传递至主减速器7驱动车辆行驶，此时驱动电机6不工作，若车辆所需动力小于发动机3输出动力，发动机3可以带动发电机2发电。
串联驱动模式：当动力电池组1的电量低与某一数值时，发电机2拖动发动机3点火启动，然后发动机3带动发电机2给动力电池组充电，此时离合器5断开，驱动电机6的动力通过驱动电机齿轮11、中间轴输入齿轮15、中间轴输出齿轮13和减速器齿轮23传递给主减速器7，此时驱动电机6单独驱动车辆行驶。
并联驱动模式：在加速和爬坡工况时，当车辆所需功率、扭矩超过驱动电机6的额定值时，发动机3与驱动电机6一起工作，发动机3的动力和驱动电机6的动力在主减速器7上耦合后传递到驱动轴驱动车辆行驶，发动机3多余动力带动发电机2发电，此时，液压泵4由发电机2带动建立压力，驱动离合器5结合，因此离合器5结合不受车速限制，发动机3动力能够在低速时更早的介入驱动车辆，提高车辆低速时的加速及爬坡能力。
再生回收模式：在汽车滑行或制动减速时，驱动电机6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1中。此时，离合器5断开。
驻车发电模式：在必要的时候，如动力电池组电量较低时，可以由发动机3驱动发电机2发电，向动力电池组1充电。此时，离合器5处于断开状态。
倒挡模式：驱动电机6反转，离合器5断开，驱动电机6的动力通过驱动电机齿轮11传递至中间轴输入齿轮15，传递至中间轴14，中间轴通过中间轴输出齿轮13将动力传递至减速器齿轮23，最后传递至主减速器7，由主减速7驱动车辆。
在本发明的传动装置在纯电动驱动时，离合器5处于断开状态，液压泵4不工作，驱动电机6的动力经过驱动电机轴12、中间轴14输出至主减速器7驱动车轮；发动机3取消了启动电机及启动齿圈，由发电机2带动发动机3点火，从而避免发动机3在怠速区域运转，能够降低油耗及排放；当电池电量较低时，发动机3驱动发电机2发电，供给驱动电机6或电池组使用，或通过离合器5结合由发动机3驱动车辆，同时驱动发电机2发电；当急加速或爬坡时，需要由发动机3和驱动电机6共同驱动时，此时离合器5结合、发动机3的动力通过离合器5传递到驱动轴22，驱动电机6的动力通过中间轴14传递到驱动轴22，二者的动力在驱动轴22上耦合并传递给车轮；在车辆减速或制动时，离合器5断开，驱动电机6作为发电机构进行能量再生，将车辆动能转换为电能。由于液压泵4由发电机2带动建立压力，从而驱动离合器5结合，发动机2的动力输出至驱动轴22不受车速限制，发动机3可以更早的介入驱动车辆，提高了车辆的加速及爬坡能力。因此，能够提升整车的动力性及经济性；同时纯电驱动模式下，液压泵4不工作，能够改善整车在纯电驱动工况的NVH性能。因此本发明的混合动力传动装置能够使得发动机3、发电机2、驱动电机6均工作于高效区域，能够提高燃油经济性及降低排放；液压泵4只在发电机2运转时工作，而同时发动机3也在运转，能够降低用户对液压泵4产生噪音的抱怨。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构做任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种具有多种模式的混合动力汽车的传动系统，包括液压泵(4)、与液压泵(4)连接的液压泵轴(21)、发电机(2)、与发电机(2)连接的发电机轴(8)、发动机(3)、与发动机(3)连接的发动机轴(18)、驱动轴(22)、连接于驱动轴(22)上的传动装置、驱动电机(6)和与驱动电机(6)连接的驱动电机轴(12)；其特征在于：所述液压泵轴(21)与发电机轴(8)之间通过第一齿轮组传递动力；所述发电机轴(8)与发动机轴(18)之间通过第二齿轮组传递动力；所述发动机轴(18)与驱动轴(22)之间通过离合器齿轮减速机构传递动力；所述驱动电机轴(12)与驱动轴(22)之间通过中间齿轮减速机构传递动力。
2.如权利要求1所述的一种具有多种模式的混合动力汽车的传动系统，其特征在于：所述第一齿轮组包括固连于液压泵轴(21)上的液压泵齿轮(20)和于发电机轴(8)上、与液压泵齿轮(20)啮合的发电机齿轮(19)。
3.如权利要求1所述的一种具有多种模式的混合动力汽车的传动系统，其特征在于：所述第二齿轮组包括固连于发电机轴(8)上的发电机齿轮(19)和固连于发动机轴(18)上、与发电机齿轮(19)啮合的发动机齿轮(9)。
4.如权利要求1所述的一种具有多种模式的混合动力汽车的传动系统，其特征在于：所述离合器齿轮减速机构包括离合器轴(10)，所述离合器轴(10)与发动机轴(18)通过离合器齿轮组传递动力，所述离合器轴(10)与驱动轴(22)之间通过第三齿轮组传递动力。
5.如权利要求4所述的一种具有多种模式的混合动力汽车的传动系统，其特征在于：所述离合器齿轮组包括固连于发动机轴(18)上的发动机齿轮(9)和空套于离合器轴(10)上、与发动机齿轮(9)啮合的离合器输入齿轮(17)，所述离合器输入齿轮(17)连接有离合器(5)。
6.如权利要求4所述的一种具有多种模式的混合动力汽车的传动系统，其特征在于：所述传动装置为主减速器(7)，所述第三齿轮组包括固连于离合器轴(10)上的离合器输出齿轮(16)和固连于主减速器(7)上、与离合器输出齿轮(16)啮合的减速器齿轮(23)。
7.如权利要求1所述的一种具有多种模式的混合动力汽车的传动系统，其特征在于：所述中间齿轮减速机构包括中间轴(14)，所述中间轴(14)与驱动电机轴(12)之间通过第四齿轮组传递动力，所述中间轴(14)与驱动轴(22)之间通过第五齿轮组传递动力。
8.如权利要求7所述的一种具有多种模式的混合动力汽车的传动系统，其特征在于：所述第四齿轮组包括固连于驱动电机轴(12)上的驱动电机齿轮(11)和固连于中间轴(14)上、与驱动电机齿轮(11)啮合的中间轴输入齿轮(15)。
9.如权利要求7所述的一种具有多种模式的混合动力汽车的传动系统，其特征在于：所述传动装置为主减速器(7)，所述第五齿轮组包括固连于中间轴(14)上的中间轴输出齿轮(13)和固连于主减速器(7)上、与中间轴输出齿轮(13)啮合的减速器齿轮(23)。
10.如权利要求1所述的一种具有多种模式的混合动力汽车的传动系统，其特征在于：所述液压泵(4)、发电机(2)、发动机(3)和驱动电机(6)均位于驱动轴(22)的前方，所述驱动电机(6)和液压泵(4)位于发电机(2)的同侧，所述发动机(3)位于发电机(2)的异侧。
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