CN108674169A - 混合动力传动系统和汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种混合动力传动系统和运输工具,该混合动力传动系统包括发动机、第一旋转机、第二旋转机、第一动力输入轴、第二动力输入轴和第一动力输出轴;所述发动机与所述第一旋转机均分别连接第一动力输入轴,且所述发动机与所述第一旋转机串联,以使所述发动机和所述第一旋转机能够分别对所述第一动力输入轴施加扭矩;所述第二旋转机连接所述第二动力输入轴;其中,所述第一动力输入轴通过至少一组离合器连接所述第一动力输出轴,所述第二动力输入轴通过至少一组离合器连接所述第一动力输出轴,所述第一动力输出轴用于将动力传递给执行组件。该混合动力传动系统具有结构相对简单,传动效率高的特点。

Description

混合动力传动系统和汽车
技术领域
本发明涉及动力传动系统领域,特别涉及一种混合动力传动系统和汽车。
背景技术
汽车作为大众的消费品,已经走入了许多用户的家庭,其保有量不断的在增加,但同时作为传统内燃机为驱动动力的汽车,在能源消耗、环保等方面已经无法满足现代社会的要求。多国已经制定了停止销售传统内燃机汽车的时间表,并且限定了其在规定时间内的排放标准,所以需要一种方式能够解决这类问题。混合动力可以确定为一种有效的应用方案。经过试验及实际测试,混合动力的机车与传统内燃机车对比,其在燃油经济性和排放要求上,都要优于传统内燃机车,可以满足环境与能源等法规要求。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种混合动力传动系统,旨在提高传动效率。
为实现上述目的,本发明提出的混合动力传动系统包括发动机、第一旋转机、第二旋转机、第一动力输入轴、第二动力输入轴和第一动力输出轴;所述发动机与所述第一旋转机均分别连接第一动力输入轴,且所述发动机与所述第一旋转机串联,以使所述发动机和所述第一旋转机能够分别对所述第一动力输入轴施加扭矩;所述第二旋转机连接所述第二动力输入轴;其中,所述第一动力输入轴通过至少一组离合器连接所述第一动力输出轴,所述第二动力输入轴通过至少一组离合器连接所述第一动力输出轴,所述第一动力输出轴用于将动力传递给执行组件。
可选的,所述第一动力输入轴分别通过第二离合器和第四离合器连接所述第一动力输出轴。
可选的,所述第二动力输入轴分别通过第三离合器和第一离合器连接所述第一动力输出轴。
可选的,所述发动机、所述第一旋转机和所述第二旋转机达到输出要求的扭矩和转速之后,通过所述第一离合器、所述第二离合器、所述第三离合器和所述第四离合器的之间相互结合和分离实现档位的梯次切换,以使该混合动力传动系统动力输出。
可选的,所述档位的梯次切换能够切换出该混合动力传动系统的以下数种工作状态:仅以所述第二旋转机提供动力,而所述发动机及所述第一旋转机停止工作;或者,仅以所述第一旋转机提供动力,而所述发动机及所述第二旋转机停止工作;或者,仅以所述发动机提供动力,而所述第一旋转机及所述第二旋转机停止工作;或者,仅以所述发动机提供动力,而所述第一旋转机及所述第二旋转机发电;或者,所述发动机、所述第一旋转机以及所述第二旋转机同时提供动力;或者,所述发动机以及所述第二旋转机同时提供动力,而所述第一旋转机发电;或者,所述发动机以及所述第一旋转机同时提供动力,而所述第二旋转机发电。
可选的,还包括第二动力输出轴,所述第一动力输出轴通过传动机构连接所述第二动力输出轴以将动力输送给所述第二动力输出轴,所述第二动力输出轴用于将动力传递给所述执行组件。
可选的,所述传动机构包括齿轮传动机构、链传动机构、带传动机构以及蜗轮蜗杆传动机构中的至少一种。
可选的,还包括差速器,所述第二动力输出轴通过所述差速器将动力传递给所述执行组件。
可选的,所述第一旋转机为能够作为发电机或电动机工作的第一电机,所述第二旋转机为能够作为发电机或电动机工作的第二电机;所述执行组件包括车轮。
本发明还提出一种汽车,该汽车包括上述的混合动力传动系统,该混合动力传动系统包括发动机、第一旋转机、第二旋转机、第一动力输入轴、第二动力输入轴和第一动力输出轴;所述发动机与所述第一旋转机均分别连接第一动力输入轴,且所述发动机与所述第一旋转机串联,以使所述发动机和所述第一旋转机能够分别对所述第一动力输入轴施加扭矩;所述第二旋转机连接所述第二动力输入轴;其中,所述第一动力输入轴通过至少一组离合器连接所述第一动力输出轴,所述第二动力输入轴通过至少一组离合器连接所述第一动力输出轴,所述第一动力输出轴将动力传递给执行组件。
本发明提供的混合动力传动系统通过离合器的快速切换,可让第一旋转机、第二旋转机和发动机,根据自身特点可以在不同档位进行高效工作,并根据多个离合器及传动机构控制进行相互配合使用,具有结构相对简单,传动效率高的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明混合动力传动系统一实施例的结构示意图。
附图标号说明:
1 发动机
2 第一旋转机(MG1)
3 第二旋转机(MG2)
4 差速器
5 第一动力输入轴
6 第二动力输入轴
7 第一动力输出轴
8 第二离合器
9 第三离合器
10 第四离合器
11 第一离合器
12 第二动力输出轴
13 传动机构
14 执行组件
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明,若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……),则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
另外,若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述,则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。
本实施例提出一种运输工具,该运输工具可以为汽车,轮船等交通工具,本实施例以车辆为例进行说明。该车辆包括车轮和混合动力传动系统。
请参照图1,该混合动力传动系统具体包括发动机1、第一旋转机2、第二旋转机3、第一动力输入轴5、第二动力输入轴6和第一动力输出轴7。
其中,发动机1与第一旋转机2均分别连接第一动力输入轴5,且发动机1与第一旋转机2串联,以使发动机1和第一旋转机2能够分别对第一动力输入轴5施加扭矩。其中,第一旋转机2和第二旋转机具体均可为能够作为发电机或电动机工作的电机等其它动力装置,而发动机1可为内燃机等。
第二旋转机3连接第二动力输入轴6,可直接对第二动力输入轴6施加扭矩。
第一动力输入轴5通过第二离合器8和第四离合器10分别连接第一动力输出轴7,第二动力输入轴6通过第三离合器9和第一离合器11分别连接第一动力输出轴7,该第一动力输出轴7可将动力传递给执行组件14,在本实施例中,该执行组件14具体为车轮,而在其它实施例中,假如运输工具是轮船的话,该执行组件14可为螺旋桨。
在本实施例具体还可以包括第二动力输出轴12和差速器4,第一动力输出轴7可以通过传动机构13(如一对齿轮组)连接该第二动力输出轴12以将动力输送给第二动力输出轴12,而第二动力输出轴12具体再通过差速器4以将动力传递给执行组件14。
上述混合动力传动系统可以通过调节第一离合器8或第四离合器10的离合状态从而调节第一动力输入轴5和第一动力输出轴7的联动状态,以及通过调节第三离合器9或第一离合器11的离合状态从而调节第二动力输入轴6和第一动力输出轴7的联动状态,进而实现发动机1、第一旋转机2和第二旋转机3这三个动力装置的耦合,完成在发动机1,第一旋转机2和第二旋转机3这三个动力装置之间的动力切换,实现这三个动力装置的协同或单独工作状态。通过切换上述离合器具体可以切换出该混合动力传动系统的至少7种工作状态,以控制实现混合动力传动系统的串联、并联、混合联。
第1种工作状态:仅以第二旋转机3提供动力,而发动机1及第一旋转机2停止工作。
第2种工作状态:仅以第一旋转机2提供动力,而发动机1及第二旋转机3停止工作。
第3种工作状态:仅以发动机1提供动力,而第一旋转机2及第二旋转机3停止工作。
第4种工作状态:仅以发动机1提供动力,而第一旋转机2及第二旋转机3发电。
第5种工作状态:发动机1、第一旋转机2以及第二旋转机3同时提供动力。
第6种工作状态:发动机1以及第二旋转机3同时提供动力,而第一旋转机2发电。
第7种工作状态:发动机1以及第一旋转机2同时提供动力,而第二旋转机3发电。
上述混合动力传动系统具有以下数种档位的变速档位。
在频繁启停和低速状态下:起步或低速状态下第二旋转机3(MG2)结合第一离合器11通过第二输入轴6传输动力,达到要求挡车速后,第一离合器11分离,第一旋转机2(MG1)或发动机1根据控制器调控到要求转速并结合第二离合器8,实现动力切换到第一旋转机2(MG1)或发动机1;达到换挡车速要求,第二离合器8分离,第二旋转机3(MG2)根据控制器调控到要求转速并结合第三离合器结合,实现动力切换到第二旋转机3(MG2)。
在高速状态下:到达高速模式时,发动机1根据控制器调控到要求转速并结合第四离合器10,实现动力切换到发动机1,此时可根据运行工况,第一旋转机2(MG1)、第二旋转机3(MG2)适时进行能量回收或发电。
在急加速、爬大坡等输出驱动力要求过大时,发动机1和两个旋转机可同时工作,实现混合动力的并联模式。
在由旋转机提供驱动动力时,且电池电量不足情况下,由控制器的控制,可启动发动机1带动第一旋转机2(MG1)进行发电,为电池组进行充电,实现混合动力的串联模式。车辆在工况较好车速较高情况下,由发动机1直接驱动,可根据电池组SOC情况,通过第一、第二旋转机3进行行车发电。在由发动机1或第二旋转机3进行驱动时,车辆制动或减速时,可根据电池组SOC情况可通过第一旋转机2或第二旋转机3进行能量回收。可通过发动机1连接倒档齿轮设置倒档机构,也可不再增加倒档机构,通过第二旋转机3(MG2)的反方向运转实现倒档功能,从而减少占用空间,简化传动机构。
综上所述,本发明提供的混合动力传动系统通过离合器的快速切换,可让第一旋转机2、第二旋转机3和发动机1,根据自身特点可以在不同档位进行高效工作,并根据多个离合及传动机构控制进行相互配合使用,具有结构相对简单,传动效率高的特点。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本发明的发明构思下,利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种混合动力传动系统,其特征在于,包括发动机、第一旋转机、第二旋转机、第一动力输入轴、第二动力输入轴和第一动力输出轴;所述发动机与所述第一旋转机均分别连接第一动力输入轴,且所述发动机与所述第一旋转机串联,以使所述发动机和所述第一旋转机能够分别对所述第一动力输入轴施加扭矩;所述第二旋转机连接所述第二动力输入轴;其中,所述第一动力输入轴通过至少一组离合器连接所述第一动力输出轴,所述第二动力输入轴通过至少一组离合器连接所述第一动力输出轴,所述第一动力输出轴用于将动力传递给执行组件。
2.如权利要求1所述的混合动力传动系统,其特征在于,所述第一动力输入轴分别通过第二离合器和第四离合器连接所述第一动力输出轴。
3.如权利要求2所述的混合动力传动系统,其特征在于,所述第二动力输入轴分别通过第三离合器和第一离合器连接所述第一动力输出轴。
4.如权利要求3所述的混合动力传动系统,其特征在于,所述发动机、所述第一旋转机和所述第二旋转机达到输出要求的扭矩和转速之后,通过所述第一离合器、所述第二离合器、所述第三离合器和所述第四离合器的之间相互结合和分离实现档位的梯次切换,以使该混合动力传动系统动力输出。
5.如权利要求4所述的混合动力传动系统,其特征在于,所述档位的梯次切换能够切换出该混合动力传动系统的以下数种工作状态:仅以所述第二旋转机提供动力,而所述发动机及所述第一旋转机停止工作;或者,仅以所述第一旋转机提供动力,而所述发动机及所述第二旋转机停止工作;或者,仅以所述发动机提供动力,而所述第一旋转机及所述第二旋转机停止工作;或者,仅以所述发动机提供动力,而所述第一旋转机及所述第二旋转机发电;或者,所述发动机、所述第一旋转机以及所述第二旋转机同时提供动力;或者,所述发动机以及所述第二旋转机同时提供动力,而所述第一旋转机发电;或者,所述发动机以及所述第一旋转机同时提供动力,而所述第二旋转机发电。
6.如权利要求1所述的混合动力传动系统,其特征在于,还包括第二动力输出轴,所述第一动力输出轴通过传动机构连接所述第二动力输出轴以将动力输送给所述第二动力输出轴,所述第二动力输出轴用于将动力传递给所述执行组件。
7.如权利要求6所述的混合动力传动系统,其特征在于,所述传动机构包括齿轮传动机构、链传动机构、带传动机构以及蜗轮蜗杆传动机构中的至少一种。
8.如权利要求6所述的混合动力传动系统,其特征在于,还包括差速器,所述第二动力输出轴通过所述差速器将动力传递给所述执行组件。
9.如权利要求1所述的混合动力传动系统,其特征在于,所述第一旋转机为能够作为发电机或电动机工作的第一电机,所述第二旋转机为能够作为发电机或电动机工作的第二电机;所述执行组件包括车轮。
10.一种汽车,其特征在于,包括如权利要求1至9任意一项所述的混合动力传动系统。
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