CN108032723A - 分动箱、混合动力系统及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分动箱，包括动力混合组件，所述动力混合组件包括与G/M电机连接的第一动力输入轴、与发动机连接的第二动力输入轴、行星架、转动设在行星架上的行星轮、太阳轮和外齿圈，所述第一动力输入轴与所述太阳轮固定连接，所述太阳轮与所述行星轮啮合，所述行星轮与所述外齿圈啮合，所述外齿圈与所述第二动力输入轴固定连接，所述行星架连接有动力输出轮。本发明的分动箱适用于采用功率分流技术路线的混合动力系统，无需额外设置功率分配器，简化了现有结构。本发明另外提供一种包含上述分动箱的混合动力系统及车辆。

Description

分动箱、混合动力系统及车辆
技术领域
本发明涉及车辆传动技术领域，特别涉及一种分动箱、包括该分动箱的混合动力系统以及包括该混合动力系统的车辆。
背景技术
目前，动力混合系统主要包括串并联和功率分流两种技术方案。相对于串并联方案方案，功率分流的技术方案的效率更高、燃油经济性更好。针对于功率分流的技术方案，一般需要使用到分动箱，传统的分动箱是单输入的，其作用是将发动机的动力进行分配的装置，但分动箱本身不能起到功率分流的作用，需要额外设置功率分配器。
因此，对于本领域技术人员来说，如何提供一种功率分流的分动箱，成为本领域亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明目的之一在于提供一种适用于动力混合系统的分动箱，该分动箱可以功率分流，简化现有结构。
本发明目的之二在于提供一种包含上述分动箱的混合动力系统。
本发明目的之三在于提供一种包含上述混合动力系统的车辆。
一方面，本发明提供了一种分动箱，包括动力混合组件，所述动力混合组件包括与G/M电机连接的第一动力输入轴、与发动机连接的第二动力输入轴、行星架、转动设在行星架上的行星轮、太阳轮和外齿圈，所述第一动力输入轴与所述太阳轮固定连接，所述太阳轮与所述行星轮啮合，所述行星轮与所述外齿圈啮合，所述外齿圈与所述第二动力输入轴固定连接，所述行星架连接有动力输出轮。
作为上述分动箱进一步的方案，所述动力混合组件还包括第一固定架、周向固定且轴向滑动地套设在第一动力输入轴上的第一离合套，所述第一离合套可选择性连接第一固定架和行星架中的任意一个或置于中位；和/或，还包括第二固定架、周向固定且轴向滑动地套设在第二动力输入轴上的第二离合套，所述第二离合套可选择性连接和断开第二固定架。
另一方面，本发明提供了一种混合动力系统，包括动力传动控制装置、发动机、G/M电机、逆变器、蓄能装置、以及如上述方案中任一项所述的分动箱，所述第一动力输入轴与所述G/M电机连接，所述第二动力输入轴与发动机连接，所述G/M电机通过逆变器与蓄能装置连接，所述发动机、G/M电机、分动箱分别与动力传动控制装置连接。
作为上述混合动力系统进一步的方案，还包括设置在所述发动机和所述第二动力输入轴之间的变速器，所述发动机通过变速器与所述第二动力输入轴连接，所述变速器与动力传动控制装置连接。
作为上述混合动力系统进一步的方案，还包括太阳能电板，所述太阳能电板与所述蓄能装置连接。
作为上述混合动力系统进一步的方案，还包括电动机，所述电动机与所述蓄能装置连接，所述G/M电机和/或所述电动机与执行机构连接。
另一方面，本发明提供一种车辆，包括如上述方案中任一项所述的混合动力系统，还包括差速器，所述差速器连接有从动轮，所述从动轮与所述动力输出轮啮合，所述差速器包括差速器本体、位于差速器本体两端的第一输出轴和第二输出轴，所述第一输出轴和第二输出轴分别连接车辆的后桥和前桥。
作为上述车辆进一步的方案，所述第一输出轴和/或第二输出轴上设有差速锁，所述差速锁可选择性连接第一输出轴和/或第二输出轴与所述差速器本体和断开第一输出轴和/或第二输出轴与所述差速器本体。
作为上述车辆进一步的方案，还包括设在轮毂上的制动器，所述制动器与动力传动控制装置连接。
作为上述车辆进一步的方案，所述车辆为搅拌车或消防冲锋车。
本发明的分动箱、混合动力系统及车辆，包括第一动力输入轴和第二动力输入轴，其中，第一动力输入轴连接G/M电机，第二动力输入轴连接发动机，行星架、行星轮、太阳轮和外齿圈组成行星齿轮机构可以在混合动力系统中作为动力分流机构，行星齿轮机构在解耦发动机转速与车速的同时使得发动机功率分流，发动机功率一部分通过机械路径传递，另一部分通过电功率路径传递，由此可以调节发动机转速，使发动机能够运转在高效区域。因此，本发明的分动箱适用于采用功率分流技术路线的混合动力系统，无需额外设置功率分配器，简化了现有结构。另外，需要提到的是，G/M电机与发动机为并联关系，当发动机或发动机传动路径故障时，仍可由G/M电机输出动力，提高了分动箱的抗风险能力。
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为本发明的分动箱部分的结构示意图；
图2为本发明的差速器部分的结构示意图；
图3为本发明的分动箱与差速器部分的结构示意图；
图4为本发明的车辆具体实施例的结构示意图。
附图标记说明
1—G/M电机 2—第一动力输入轴 3—发动机
4—第二动力输入轴 5—行星架 6—行星轮
7—太阳轮 8—外齿圈 9—动力输出轮
10—第一固定架 11—第一离合套 12—第二固定架
13—第二离合套 14—差速器 15—第一输出轴
16—第二输出轴 17—从动轮 18—动力传动控制装置
19—分动箱 20—逆变器 21—蓄能装置
22—变速器 23—太阳能电板 24—电动机
25—执行机构 26—后桥 27—前桥
28—差速锁 29—制动器
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。
如图1至图4所示，一种分动箱，包括动力混合组件，所述动力混合组件包括与G/M电机1连接的第一动力输入轴2、与发动机3连接的第二动力输入轴4、行星架5、转动设在行星架5上的行星轮6、太阳轮7和外齿圈8，所述第一动力输入轴2与所述太阳轮7固定连接，所述太阳轮7与所述行星轮6啮合，所述行星轮6与所述外齿圈8啮合，所述外齿圈8与所述第二动力输入轴4固定连接，所述行星架5连接有动力输出轮9。
其中，G/M电机1包括两种工作模式，第一种工作模式，当发动机3的功率大于负载功率时，G/M电机1吸收发动机3多余的功率并将其用于发电，此时，G/M电机1相当于发电机；第二种工作模式，当发动机3的功率小于负载功率时，G/M电机1输出功率，与发动机3同时工作，此时，G/M电机1相当于电动机。
由上述内容可知，本发明的分动箱19，包括第一动力输入轴2和第二动力输入轴4，其中，第一动力输入轴2连接G/M电机1，第二动力输入轴4连接发动机3，行星架5、行星轮6、太阳轮7和外齿圈8组成行星齿轮机构可以在混合动力系统中作为动力分流机构，行星齿轮机构在解耦发动机3转速与车速的同时使得发动机3功率分流，发动机3功率一部分通过机械路径传递，另一部分通过电功率路径传递，由此可以调节发动机3转速，使发动机3能够运转在高效区域。因此，本发明的分动箱19适用于采用功率分流技术路线的混合动力系统，无需额外设置功率分配器，简化了现有结构。另外，需要提到的是，G/M电机1与发动机3为并联关系，当发动机3或发动机3传动路径故障时，仍可由G/M电机1输出动力，提高了分动箱19的抗风险能力。
在一种优选实施例中，所述动力混合组件还包括第一固定架10、周向固定且轴向滑动地套设在第一动力输入轴2上的第一离合套11，所述第一离合套11可选择性连接第一固定架10和行星架5中的任意一个或置于中位；和/或，还包括第二固定架12、周向固定且轴向滑动地套设在第二动力输入轴4上的第二离合套13，所述第二离合套13可选择性连接和断开第二固定架12。
在如图1所示的实施例中，分动箱19包括动力混合组件，所述动力混合组件包括与G/M电机1连接的第一动力输入轴2、与发动机3连接的第二动力输入轴4、行星架5、转动设在行星架5上的行星轮6、太阳轮7和外齿圈8，所述第一动力输入轴2与所述太阳轮7固定连接，所述太阳轮7与所述行星轮6啮合，所述行星轮6与所述外齿圈8啮合，所述外齿圈8与所述第二动力输入轴4固定连接，所述行星架5连接有动力输出轮9。动力混合组件还包括第一固定架10、周向固定且轴向滑动地套设在第一动力输入轴2上的第一离合套11、第二固定架12、周向固定且轴向滑动地套设在第二动力输入轴4上的第二离合套13，第一离合套11可选择性连接第一固定架10和行星架5中的任意一个或置于中位；第二离合套13可选择性连接和断开第二固定架12。
上述实施例中，分动箱19包括多种工作模式：
一、发动机3常规驱动
1、发动机3高档驱动，第一离合套11连接行星架5，太阳轮7与行星架5连接成一体，第二离合套13与第二固定架12之间断开，G/M电机1不通电；
2、发动机3低挡驱动：第一离合套11连接第一固定架10，太阳轮7锁定，第二离合套13与第二固定架12之间断开；
二、G/M电机1纯电驱动
1、电机高档驱动：第一离合套11连接行星架5，太阳轮7与行星架5连接成一体，第二离合套13与第二固定架12之间断开，发动机3与第二动力输入轴4之间无动力传递；
2、电机低挡驱动：第二离合套13连接第二固定架12，第一离合套11置于中位或空挡；
三、混合驱动
1、高档驱动：第一离合套11连接行星架5，太阳轮7与行星架5连接成一体，第二离合套13与第二固定架12之间断开，G/M电机1通电，当发动机3功率大于负载功率，G/M电机1消耗功率并发电；当发动机3功率等于负载功率，G/M电机1空转；当发动机3功率小于负载功率，G/M电机1增加功率并驱动；
2、低档驱动：第一离合套11置于中位或空挡，第二离合套13与第二固定架12之间断开，G/M电机1通电，运动合成，当发动机3功率大于负载功率，G/M电机1消耗功率并发电；当发动机3功率等于负载功率，G/M电机1空转；当发动机3功率小于负载功率，G/M电机1增加功率并驱动。
本发明另一面提供一种混合动力系统，如图4所示，包括动力传动控制装置18、发动机3、G/M电机1、逆变器20、蓄能装置21、以及如上述实施例中任一项的分动箱19，第一动力输入轴2与G/M电机1连接，第二动力输入轴4与发动机3连接，G/M电机1通过逆变器20与蓄能装置21连接，发动机3、G/M电机1、分动箱19分别与动力传动控制装置18连接，动力传动控制装置18用于控制各部件的动作。其中，逆变器20可把蓄能装置21中的直流电变为交流电，传输给G/M电机1，亦可把G/M电机1的交流电转化成直流电，传输给蓄能装置21充电。
上述结构的混合动力系统，对第一动力输入轴2和第二动力输入轴4的动力输入进行动力混合，根据实际工况，调节第一动力输入轴2和第二动力输入轴4的动力输入，一方面，行星齿轮机构机械传动效率高，用于大部分工况；另一方面，当整车需求较大功率时，动力传动控制装置控制发动机3与G/M电机1同时工作，输出功率；当整车需求极小功率或制动时，动力传动控制装置控制发动机3工作，同时控制G/M电机1吸收功率，并贮存在蓄能装置21中。
上述实施例中，优选的，还包括设置在发动机3和第二动力输入轴4之间的变速器22，发动机3通过变速器22与第二动力输入轴4连接，变速器22与动力传动控制装置18连接。优选的，还包括太阳能电板23，太阳能电板23与蓄能装置连接。太阳能相对于传统能源，绿色环保无污染。优选的，还包括电动机24，电动机24与蓄能装置连接，G/M电机1和/或电动机24与执行机构25连接。
再一方面，如图2至图4所示，本发明还提供一种车辆，车辆为搅拌车或消防冲锋车，包括如上述方案中任一项的混合动力系统，还包括差速器14，所述差速器14连接有从动轮17，所述从动轮17与所述动力输出轮9啮合，所述差速器14包括差速器本体、位于差速器本体两端的第一输出轴15和第二输出轴16，所述第一输出轴15和第二输出轴16分别连接车辆的后桥26和前桥27。优选的，所述第一输出轴15和/或第二输出轴16上设有差速锁28，所述差速锁28可选择性连接第一输出轴15和/或第二输出轴16与所述差速器本体和断开第一输出轴15和/或第二输出轴16与所述差速器本体。该实施例中，通过差速器14可将动力输出至前桥27或后桥26或同时输出至前桥27和后桥26，同时，通过在第一输出轴15和/或第二输出轴16上设有差速锁28，当通过坑坑洼洼的路面时，差速锁28断开差速器本体，实现前轮和后轮的差速运行，通过平整路面，差速锁28啮合差速器本体，前轮和后轮以相同的线速度运行。优选的，还包括设在轮毂上的制动器29，制动器29与动力传动控制装置18连接。
前述车辆的工作原理为：整车开始行驶时，发动机3停止，G/M电机1驱动整车行驶，燃料消耗为零；整车普通行驶平坦或坡度较小的道路行驶时，发动机3和G/M电机1配合，实现发动机3运行在最佳经济区域；整车加速，尤其是遇到加大爬坡时，发动机3和G/M电机1共同传动驱动后桥26，提高越野能力；整车减速制动时，利用G/M电机1的可逆原理，G/M电机1作为发电机使用，发电回收能量，将能量贮存在蓄能装置中，且可减少制动器29的磨损；整车停车时，发动机3自动停止，燃料消耗为零。
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)

1.一种分动箱，其特征在于：包括动力混合组件，所述动力混合组件包括与G/M电机(1)连接的第一动力输入轴(2)、与发动机(3)连接的第二动力输入轴(4)、行星架(5)、转动设在行星架(5)上的行星轮(6)、太阳轮(7)和外齿圈(8)，所述第一动力输入轴(2)与所述太阳轮(7)固定连接，所述太阳轮(7)与所述行星轮(6)啮合，所述行星轮(6)与所述外齿圈(8)啮合，所述外齿圈(8)与所述第二动力输入轴(4)固定连接，所述行星架(5)连接有动力输出轮(9)。
2.根据权利要求1所述的分动箱，其特征在于：所述动力混合组件还包括第一固定架(10)、周向固定且轴向滑动地套设在第一动力输入轴(2)上的第一离合套(11)，所述第一离合套(11)可选择性连接第一固定架(10)和行星架(5)中的任意一个或置于中位；和/或，还包括第二固定架(12)、周向固定且轴向滑动地套设在第二动力输入轴(4)上的第二离合套(13)，所述第二离合套(13)可选择性连接和断开第二固定架(12)。
3.一种混合动力系统，其特征在于：包括动力传动控制装置(18)、发动机(3)、G/M电机(1)、逆变器(20)、蓄能装置(21)、以及如权利要求1-3任一项所述的分动箱(19)，所述第一动力输入轴(2)与所述G/M电机(1)连接，所述第二动力输入轴(4)与发动机(3)连接，所述G/M电机(1)通过逆变器(20)与蓄能装置(21)连接，所述发动机(3)、G/M电机(1)、分动箱(19)分别与动力传动控制装置(18)连接。
4.如权利要求3所述的混合动力系统，其特征在于：还包括设置在所述发动机(3)和所述第二动力输入轴(4)之间的变速器(22)，所述发动机(3)通过变速器(22)与所述第二动力输入轴(4)连接，所述变速器(22)与动力传动控制装置(18)连接。
5.如权利要求3或4所述的混合动力系统，其特征在于，还包括太阳能电板(23)，所述太阳能电板(23)与所述蓄能装置连接。
6.如权利要求3或4所述的混合动力系统，其特征在于，还包括电动机(24)，所述电动机(24)与所述蓄能装置连接，所述G/M电机(1)和/或所述电动机(24)与执行机构(25)连接。
7.一种车辆，其特征在于：包括如权利要求3至6中任一项所述的混合动力系统，还包括差速器(14)，所述差速器(14)连接有从动轮(17)，所述从动轮(17)与所述动力输出轮(9)啮合，所述差速器(14)包括差速器本体、位于差速器本体两端的第一输出轴(15)和第二输出轴(16)，所述第一输出轴(15)和第二输出轴(16)分别连接车辆的后桥(26)和前桥(27)。
8.如权利要求7所述的车辆，其特征在于：所述第一输出轴(15)和/或第二输出轴(16)上设有差速锁(28)，所述差速锁(28)可选择性连接第一输出轴(15)和/或第二输出轴(16)与所述差速器本体和断开第一输出轴(15)和/或第二输出轴(16)与所述差速器本体。
9.如权利要求7所述的车辆，其特征在于：还包括设在轮毂上的制动器(29)，所述制动器(29)与动力传动控制装置(18)连接。
10.如权利要求7至9任一项所述的车辆，其特征在于：所述车辆为搅拌车或消防冲锋车。
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