CN108128139A - 一种混合动力车辆的驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混合动力车辆的驱动装置，包括第一动力输入装置、第二动力输入装置、机械动力输出装置、行星齿轮机构、速度调节装置和传动轴；该装置还包括集成离合器组，用于控制集成控制所述行星齿轮机构的输出；所述第一动力输入装置通过所述集成离合器组与所述行星齿轮机构连接；所述第一动力输入装置与机械动力输出装置相连接；所述第二动力输入装置与所述行星齿轮机构连接；所述行星齿轮机构、速度调节装置和传动轴依次传动连接。通过本技术方案，能够达到提高工作模式切换效率的技术效果，同时本方案结构简单可靠，成本较低，还具有容易实现的技术效果。

Description

一种混合动力车辆的驱动装置
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种混合动力车辆的驱动装置。
背景技术
混合动力车采用机械动力与电能进行驱动，它能够结合两者的优点，提高车辆的燃油经济性，降低排放和油耗。目前新能源混合动力汽车传动系统多数使用的是传统变速箱加上电机的方案，该方案对于传统车企来说开发成本较低，但是结构复杂，材料成本较高，节油效果不是很明显。少数车企也采用eCVT的方案，但是架构复杂，成本较高且系统动力性和效率低。
为解决上述技术问题，中国发明专利CN 102941801 B公开了一种混合动力车驱动装置，包括机械动力输出装置、第一电机及第二电机，还包括具有太阳轮、安装有行星轮的行星轮架以及外齿圈的行星轮结构；所述第一电机的电机轴的一端与机械动力输出装置的输出轴相连接，另一端通过第一离合器与行星轮结构的行星轮架相连接；所述第二电机通过第二离合器与固连于太阳轮的、并设置有输出齿轮的总输出轴相连接；在行星轮结构上设置有锁定所述外齿圈的制动器以及将太阳轮与外齿圈相锁定或解除锁定的第三离合器。该发明所提供的混合动力车驱动装置，通过行星轮结构对机械动力输出装置和电机进行整合，能够实现多种工作模式，结构简单，适用于混合动力车辆中，以降低成本。
但该方案仍存在一定缺点，包括离合器结合分离不便，难以高效实现各种工作模式的切换运行。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明所解决的技术问题是提供一种采用集成离合器架构方式，能够提高工作模式切换效率，并且结构简单可靠，成本较低，容易实现的混合动力车辆的驱动装置。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案内容具体如下：
一种混合动力车辆的驱动装置，包括第一动力输入装置、第二动力输入装置、机械动力输出装置、行星齿轮机构、速度调节装置和传动轴；其特征在于，该装置还包括集成离合器组，用于控制集成控制所述行星齿轮机构的输出；所述第一动力输入装置通过所述集成离合器组与所述行星齿轮机构连接；所述第一动力输入装置与机械动力输出装置相连接；所述第二动力输入装置与所述行星齿轮机构连接；所述行星齿轮机构、速度调节装置和传动轴依次传动连接。
为达到上述技术目的，发明人在本方案中将混合动力车辆的驱动装置的架构进行了调整，在第一个方面中，该架构方案仅保留了第一动力输入装置、第二动力输入装置、行星齿轮机构、速度调节装置、传动轴，以及集成离合器组，即可实现多工作模式、工况的运行和切换，只有一组行星齿轮组，所以结构简单，制作成本较低，能够达到方便制作、实现，以及降低成本的技术效果。在第二个方面中，该架构方案采用了集成离合器组，用于控制集成控制所述行星齿轮机构的输出，与其它eCVT方案相比，由于不同工作模式的切换只需要控制离合器即可，操作更为容易和便捷。
优选地，所述集成离合器组包括：
第一离合器，所述第一离合器分别与所述第一动力输入装置和所述行星架相连接；
第二离合器，所述第二离合器分别与所述第一动力输入装置和所述内齿圈相连接。
需要说明的是，与其他的混合动力车辆方案，特别是与其他的eCVT方案相比，设置了更多的离合器分别与第一动力输入装置和行星齿轮机构连接，可以实现系统解耦，动力输入装置单独驱动时不受限制其它部件转速限制，从而可以更大地提高系统效率。进一步地，所述第一离合器和第二离合器同时结合时，整个系统相当于刚性连接，两个动力输入装置可以同时进行驱动，动力性将会极大提升。
另一方面，第一动力输入装置可以作为行星齿轮组行星架输入，此时在第一动力输入装置转速在较低时即可输出较高车速，从而使第一动力输入装置保持较高效率运行。
更优选地，所述集成离合器组还包括第三离合器，所述第一动力输入装置与所述机械动力输出装置通过所述第三离合器连接。
需要说明的是，通过上述连接方式，可以实现所述机械动力输出装置通过第一动力输出装置进行动力输出，或者与第一动力输出装置共同输出的效果。
更进一步地，所述机械动力输出装置是发动机。
优选地，所述行星齿轮机构还包括第一齿轮和第二齿轮，所述内齿圈、第一齿轮、第二齿轮以及速度调节装置依次传动连接。
需要说明的是，通过设置第一齿轮和第二齿轮，并进行组合使用，可以组成较大速比，实现减速增扭的作用。
优选地，所述速度调节装置包括差速器，所述差速器设于所述第二齿轮和传动轴之间。
更优选地，所述速度调节装置还包括主减速齿轮组，所述主减速齿轮组设于所述第二齿轮和差速器之间。
优选地，所述行星齿轮机构还包括太阳轮，所述第二动力输入装置通过所述太阳轮与所述内齿圈相连接。
需要说明的是，通过第二动力输入装置调节太阳轮转速来调节内齿圈的输出转速，可以达到无极变速的技术目的。
优选地，所述第一动力输入装置和第二动力输入装置是电机或发动机。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明的混合动力车辆的驱动装置，其包括第一动力输入装置、第二动力输入装置、行星齿轮机构、速度调节装置、传动轴，以及集成离合器组，即可实现多工作模式、工况的运行和切换，只有一组行星齿轮组，所以结构简单，制作成本较低，能够达到方便制作、实现，以及降低成本的技术效果；
2、本发明的混合动力车辆的驱动装置，采用了集成离合器组，用于控制集成控制所述行星齿轮机构的输出，与其它eCVT方案相比，由于不同工作模式的切换只需要控制离合器即可，操作更为容易和便捷；
3、本发明的混合动力车辆的驱动装置，与其他的混合动力车辆方案，特别是与其他的eCVT方案相比，设置了更多的离合器分别与第一动力输入装置和行星齿轮机构连接，可以实现系统解耦，动力输入装置单独驱动时不受限制其它部件转速限制，从而可以更大地提高系统效率；
4、本发明的混合动力车辆的驱动装置，通过设置第一齿轮和第二齿轮，并进行组合使用，可以组成较大速比，实现减速增扭的作用。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1为本发明混合动力车辆的驱动装置的一种较优选的实施方式的拓扑示意图；
图2为本发明混合动力车辆的驱动装置的另一种较优选的实施方式的拓扑示意图；
其中，各附图标记为：1、第一电机定子；2、第一电机转子；3、K2离合器；4、K1离合器；5、K0离合器；6、第一齿轮；7、第二齿轮；8、差速器；9、主减速被动齿轮；10、主减速主动齿轮；11、锥轴承；12、第二电机定子；13、第二电机转子；14、太阳轮；15、行星架；16、行星轮；17、内齿圈。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：
实施例1
一种混合动力车辆的驱动装置，如图1所示，包括作为第一动力输入装置的，包括第一电机定子1和第一电机转子2的第一电机、作为第二动力输入装置的，包括第二电机定子12和第二电机转子13的第二电机、作为机械动力输出装置的发动机18、行星齿轮机构、速度调节装置，以及传动轴(图中未示出)。
所述行星齿轮机构包括：太阳轮14、行星架15、行星轮16、内齿圈17。
所述速度调节装置包括差速器8，以及包含主减速被动齿轮9和主减速主动齿轮10的主减速齿轮组。
该装置还包括集成离合器组，用于控制集成控制所述行星齿轮机构的输出；所述第一电机通过所述集成离合器组与所述行星齿轮机构连接；所述第一电机与发动机相连接；所述第二电机与所述行星齿轮机构连接；所述行星齿轮机构、速度调节装置和传动轴依次传动连接。
更具体地，所述差速器设于所述第二齿轮和传动轴之间；所述主减速齿轮组设于所述第二齿轮和差速器之间。
发明人在本方案中将混合动力车辆的驱动装置的架构进行了调整，在第一个方面中，该架构方案仅保留了第一电机、第二电机、行星齿轮机构、速度调节装置、传动轴，以及集成离合器组，即可实现多工作模式、工况的运行和切换，只有一组行星齿轮组，所以结构简单，制作成本较低，能够达到方便制作、实现，以及降低成本的技术效果。在第二个方面中，该架构方案采用了集成离合器组，用于控制集成控制所述行星齿轮机构的输出，与其它eCVT方案相比，由于不同工作模式的切换只需要控制离合器即可，操作更为容易和便捷。
在本实施例的实施方式当中，所述集成离合器组包括：
作为第一离合器的K2离合器，所述K2离合器分别与所述第一电机和所述行星架相连接；
作为第二离合器的K1离合器，所述K1离合器分别与所述第一电机和所述内齿圈相连接。
作为第三离合器5的K0离合器，所述第一电机与所述发动机通过所述K0离合器连接。
与其他的混合动力车辆方案，特别是与其他的eCVT方案相比，设置了更多的离合器分别与第一电机和行星齿轮机构连接，可以实现系统解耦，电机单独驱动时不受限制其它部件转速限制，从而可以更大地提高系统效率。进一步地，所述K2离合器和K1离合器同时结合时，整个系统相当于刚性连接，两个电机可以同时进行驱动，动力性将会极大提升。另一方面，第一电机可以作为行星齿轮组行星架输入，此时在第一电机转速在较低时即可输出较高车速，从而使第一电机保持较高效率运行。
将所述第一电机与所述发动机通过所述K0离合器连接，可以实现所述发动机通过第一电机进行动力输出，或者与第一电机共同输出的效果。
相比于采用两组离合器的实施方式，本实施例的优点在于：发动机与第一动力输入装置可以通过K0离合器进行解耦，第一动力输入装置工作时没有发动机内摩擦的消耗，系统效率更高。
作为另一种优选的实施方式，所述行星齿轮机构还包括第一齿轮6和第二齿轮7，第一齿轮设有作为支撑第一齿轮安装轴的锥轴承11。所述内齿圈、第一齿轮、第二齿轮以及速度调节装置依次传动连接。通过设置第一齿轮和第二齿轮，并进行组合使用，可以组成较大速比，实现减速增扭的作用。
作为另一种优选的实施方式，所述第二电机通过所述太阳轮与所述内齿圈相连接。通过第二电机调节太阳轮转速来调节内齿圈的输出转速，可以达到无极变速的技术目的。
在本技术方案中，所述第一动力输入装置和第二动力输入装置是电机，在其余实施方式当中，动力输入装置可以采用发动机。
在此架构方式中，混合动力各工作模式的切换原理如下：
(1)纯电动模式1：K0及K1离合器分离，K2离合器结合，发动机及第二电机不工作，动力通过第一电机进行输出，通过第二齿轮后传递到第一齿轮，然后通过主减速齿轮组及差速器后输出到传动轴。
(2)纯电动模式2：K0及K2离合器分离，K1离合器结合，发动机不工作，动力通过第一电机输出，动力通过离合器及轴，传递到行星架上，此时第二电机根据需求，调节太阳轮的转速，动力通过内齿圈输出到第二齿轮，第二齿轮带动第一齿轮后动力通过主减速齿轮组及差速器后输出到传动轴；该模式下，第一电机作为动力源，通过第二电机调节太阳轮转速来调节内齿圈的输出转速，以达到无极变速的目的。
(3)：纯电动模式3：K0及K2离合器分离，K1离合器结合，发动机不工作，动力通过第二电机输出，第一电机通过离合器固定行星架，此时动力通过内齿圈输出到第二齿轮，第二齿轮带动第一齿轮后动力通过主减速齿轮组及差速器后输出到传动轴；该模式下，第二电机作为动力源，第二电机的输出动力只经过一个固定速比后进行输出。
(4)：纯电动模式4：K0离合器分离，K1和K2离合器结合，发动机不工作，此时行星齿轮机构相当于刚性连接，动力由第一电机和第二电机输出，动力通过内齿圈输出到第二齿轮，第二齿轮带动第一齿轮后动力通过主减速齿轮组及差速器后输出到传动轴；该模式下，两个电机可以共同工作，提供更高的动力。
(5)纯发动机模式1：K0及K1离合器结合，K2离合器分离，第一电机不工作，动力由发动机进行输出，经过离合器后传递到行星架上，此时第二电机根据需求，调节太阳轮的转速，动力通过内齿圈输出到第二齿轮，第二齿轮带动第一齿轮后动力通过主减速齿轮组及差速器后输出到传动轴；该模式下，发动机作为动力源，通过第二电机调节太阳轮转速来调节内齿圈的输出转速，以达到无极变速的目的。
(6)纯发动机模式2：K0及K2离合器结合，K1离合器分离，第一电机及第二电机都不工作，动力由发动机进行输出，经过离合器后传递到第二齿轮上，第二齿轮带动第一齿轮后动力通过主减速齿轮组及差速器后输出到传动轴。该模式下，发动机的输出只经过一个固定速比。
(7)混合动力模式1：K0及K1离合器结合，K2离合器分离，动力由发动机及第一电机进行输出，叠加后的动力传递到行星架上，此时第二电机根据需求，调节太阳轮的转速，动力通过内齿圈输出到第二齿轮，第二齿轮带动第一齿轮后动力通过主减速齿轮组及差速器后输出到传动轴；该模式下，发动机及第一电机作为动力源，通过第二电机调节太阳轮转速来调节内齿圈的输出转速，以达到无极变速的目的。
(8)混合动力模式2：K0及K2离合器结合，K1离合器分离，第二电机不工作，动力由发动机及第一电机进行输出，叠加后的动力经过离合器后传递到第二齿轮上，第二齿轮带动第一齿轮后动力通过主减速齿轮组及差速器后输出到传动轴。该模式下，发动机及第一电机共同输出的动力只经过一个固定速比后输出。
(9)发动机启停：发动机在熄火状态下，如果需要启动发动机，离合器K0结合，K1及K2离合器分离，第一电机工作即可启动发动机。
(10)能量回收：车辆制动时，K2离合器结合，K0及K1离合器分离，即可通过第一电机进行能量回收；在其它模式下，第二电机进行调速时，同时也可以进行能量回收。
实施例2
本实施例是本技术方案的另一种优选的实施方式，本实施例与上述实施例1的区别在于：如图2所示，所述集成离合器组仅包括K1离合器以及K2离合器，而不包括作为第三离合器5的K0离合器。在此技术方案当中，虽然没有设置K0离合器可能会使得方案效率有所降低，但在某些实施方式当中，在不需要过高的效率且可以接受K1和K2离合器的效率的前提下，减少K0离合器可以使得成本降低，使得架构更为简洁，实现更容易。
本实施例的其余实施方式与上述实施例1相同，在此不再累述。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种混合动力车辆的驱动装置，包括第一动力输入装置、第二动力输入装置、机械动力输出装置、行星齿轮机构、速度调节装置和传动轴；其特征在于，该装置还包括集成离合器组，用于控制集成控制所述行星齿轮机构的输出；所述第一动力输入装置通过所述集成离合器组与所述行星齿轮机构连接；所述第一动力输入装置与机械动力输出装置相连接；所述第二动力输入装置与所述行星齿轮机构连接；所述行星齿轮机构、速度调节装置和传动轴依次传动连接。
2.如权利要求1所述的混合动力车辆的驱动装置，其特征在于，所述集成离合器组包括：
第一离合器，所述第一离合器分别与所述第一动力输入装置和所述行星架相连接；
第二离合器，所述第二离合器分别与所述第一动力输入装置和所述内齿圈相连接。
3.如权利要求2所述的混合动力车辆的驱动装置，其特征在于，所述集成离合器组还包括第三离合器，所述第一动力输入装置与所述机械动力输出装置通过所述第三离合器连接。
4.如权利要求3所述的混合动力车辆的驱动装置，其特征在于，所述机械动力输出装置是发动机。
5.如权利要求1所述的混合动力车辆的驱动装置，其特征在于，其特征在于，所述行星齿轮机构还包括第一齿轮和第二齿轮，所述内齿圈、第一齿轮、第二齿轮以及速度调节装置依次传动连接。
6.如权利要求1所述的混合动力车辆的驱动装置，其特征在于，所述速度调节装置包括差速器，所述差速器设于所述第二齿轮和传动轴之间。
7.如权利要求6所述的混合动力车辆的驱动装置，其特征在于，所述速度调节装置还包括主减速齿轮组，所述主减速齿轮组设于所述第二齿轮和差速器之间。
8.如权利要求1所述的混合动力车辆的驱动装置，其特征在于，所述行星齿轮机构还包括太阳轮，所述第二动力输入装置通过所述太阳轮与所述内齿圈相连接。
9.如权利要求1至8任一项所述的混合动力车辆的驱动装置，其特征在于，所述第一动力输入装置和第二动力输入装置是电机或发动机。
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