CN109501577A - 一种新型混合动力传动装置 - Google Patents
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- B60K6/54—Transmission for changing ratio
Abstract
本发明公开了一种新型混合动力传动装置，包括具备电动和/或发电功能并能够输入动力或输出动力的第一电机，具备电动和/或发电功能并能够输入动力或输出动力的第二电机，具备差速或变速功能并能够把发动机动力和/或所述第一电机动力经差速或变速后传递给变速输出机构的单行星排机构，具备变速功能并能够将所述单行星排机构的动力以预定的速比传递给所述差速器的变速输出机构，差速器以及壳体，以实现多种纯电动以及混合动力驱动模式。本发明具有集成度高、结构简单、控制难度低、具有多种工作模式的优点。
Description
技术领域
本发明涉及机电混合动力车辆的驱动领域，特别是涉及一种新型混合动力传动装置。
背景技术
由于传统的燃油发动机汽车导致的世界环境与能源问题加剧，以及世界各国对新能源汽车政策的调整，各大汽车公司都在积极研发节能环保汽车。混合动力系统已经成为现阶段解决汽车能耗和环境污染的可行技术方案，其核心的动力传动装置也就成为各公司研发的重点。
目前，在混合动力方案中大多采用多个单行星排进行串联或并联的混合动力方案，但节油效率有限。如中国专利申请号为CN 201110405238公开了一种变速器包括输入构件，输出构件，和行星齿轮组，该行星齿轮组具有第一、第二、第三构件，第一电动机/发电机具有第一转子，其连接为与第一构件一起旋转。第二电动机/发电机具有第二转子，其连接为与第二构件一起旋转。第一组相互啮合的齿轮具有第一齿轮比，且第二组相互啮合的齿轮具有与第一齿轮比不同的第二齿轮比。第一扭矩传递机构能接合以在行星齿轮组和输入构件与输出构件中之一之间通过第一组相互啮合的齿轮建立扭矩流。第二扭矩传递机构能接合以在行星齿轮组和输入构件和输出构件中之一之间通过第二组相互啮合的齿轮建立扭矩流。虽然上述专利利用单个行星排和一系列平行轴齿轮啮合，可以实现不同的功率分流模式，但该设计方案机构比较复杂、制造成本较高、控制难度较大、可靠性较低。
因此，研发一种整车节油效率更高、更适用于混动动力车辆的传动装置是当前的一个主要研究课题。
发明内容
为了克服上述问题，本发明提供一种新型混合动力传动装置，解决现有装置结构复杂、控制难度高、可靠性低的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种新型混合动力传动装置，包括：
第一电机，所述第一电机被构造成具备电动和/或发电功能并能够输入动力或输出动力,所述第一电机配备有第一转子轴，所述第一电机通过所述第一转子轴输出动力或输入动力；
第二电机，所述第二电机被构造成具备电动和/或发电功能并能够输入动力或输出动力，所述第二电机配备有第二转子轴，所述第二电机通过所述第二转子轴输出动力或输出动力；
单行星排机构，所述单行星排机构被构造成具备差速或变速功能，并能够把发动机动力和/或所述第一电机动力经差速或变速后传递给变速输出机构；
变速输出机构，所述变速输出机构被构造成具备变速功能，并能够将所述单行星排机构的动力以预定的速比传递给所述差速器；
差速器，所述差速器具有差速功能并直接用于驱动混合动力系统；
壳体，所述壳体为所述动力传动装置的外围包络件，并且所述壳体与发动机的壳体固定连接。
进一步的，所述单行星排机构是具备第一太阳轮、第一内齿圈、第一行星架以及第一行星轮的行星齿轮传动机构，所述第一行星轮安装在所述第一行星架上，所述第一行星轮与所述第一太阳轮相互啮合，所述第一行星轮与所述第一内齿圈相互啮合。
进一步的，所述变速输出机构包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮和第四传动轴；所述第二齿轮与所述第三齿轮同轴连接在第四传动轴上；所述第一齿轮与所述第二齿轮相互啮合；所述第二齿轮与所述第四齿轮相互啮合；所述第三齿轮与所述第五齿轮相互啮合。
进一步的，还包括：第一传动轴，所述第一传动轴把发动机动力传递给所述第一内齿圈，所述第一传动轴具有实心或中空结构；第二传动轴，所述第一太阳轮与所述第一转子轴同轴连接在第二传动轴上，所述第二传动轴具有实心或中空结构；第三传动轴，所述第一行星架与所述第一齿轮同轴连接在第三传动轴上，用于把所述单行星排机构的动力传递给所述变速输出机构，所述第三传动轴具有实心或中空结构；第五传动轴，所述第二转子轴与所述第四齿轮同轴连接在第五传动轴上，所述第五传动轴具有实心或中空结构；第六传动轴，所述第五齿轮与所述差速器的壳体同轴连接在第六传动轴上，所述第六传动轴用于把所述变速输出机构的动力传递给所述差速器，所述第六传动轴具有实心或中空结构。
进一步的，所述第二传动轴与所述第一传动轴同轴布置，所述第三传动轴与所述第一传动轴同轴布置，所述第四传动轴与所述第一传动轴非同轴布置，所述第五传动轴与所述第一传动轴非同轴布置，所述第六传动轴与所述第一传动轴非同轴布置。
进一步的，所述第一传动轴同轴穿过所述第三传动轴，所述第二传动轴同轴穿过所述第三传动轴，所述第一传动轴同轴穿过所述第二传动轴。
进一步的，所述第一电机以及所述第二电机均布置在远离发动机一侧，所述单行星排机构布置在发动机与所述第一电机之间。
进一步的，所述第一电机以及所述第二电机均与动力蓄电池连接，在不同工作模式下，所述第一电机和/或所述第二电机作为发电机对动力电池进行充电或作为电动机使用动力蓄电池中的电能。
更进一步的，所述的一种新型混合动力传动装置通过不同的连接方式实现不同的驱动模式，具体包括：纯电驱动模式：由所述第二电机单独驱动或由所述第一电机与所述第二电机共同驱动，且发动机处于停机状态。混合驱动模式：由发动机、所述第一电机以及所述第二电机共同驱动，此模式下，发动机的输出功率在输入端通过所述单行星排机构进行功率分流，所述第一电机作为发电机或者电动机对发动机工作点进行调节，并且所述第二电机作为电动机对发动机工作点进行调节。制动能量回收模式：当车辆制动时，车轮反向拖动车辆带动所述第一电机以及所述第二电机对动力蓄电池进行充电，以回收制动情况下车辆的动能。驻车充电模式：由发动机驱动所述第一电机对动力蓄电池进行充电。
更进一步的，还包括：驻车机构，所述驻车机构用于实现所述的一种新型混合动力传动装置的驻车功能；和/或机械泵，所述机械泵用于为所述的一种新型混合动力传动装置提供液压油；和/或电动泵，所述电动泵被构造成由油泵电机驱动并为所述一种新型混合动力传动装置提供液压油；和/或控制器，用于控制发动机、和/或所述第一电机、和/或所述第二电机、和/或所述电动泵。
本发明的有益效果：
一、集成度高：本发明集成了两电机、差速机构与变速机构等，并通过控制器控制电机实现传动装置的模式切换功能。
二、结构简单：本发明无换挡元件，整个传动装置的元件个数较少，有利于降低混合动力传动装置机械制造成本，进一步缩小传动装置的体积和重量，并且由于结构简单，传动装置的整体可靠性较高。
三、控制难度低：由于本发明不存在换挡元件，控制器只需要控制两电机状态，极大简化了控制系统的开发难度，并提高了控制系统的可靠性。
四、具有多种工作模式：本发明含有纯电驱动模式、混合驱动模式、制动能量回收模式、以及驻车发电模式，不同的模式能够充分满足混合动力车辆在不同驱动工况的需求，能够对发动机工作点进行灵活的调节，保证其工作在其效率较高的工作区间，从而有效保证整个混合动力系统的效率较高。
以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
实施例，请参阅图1，一种新型混合动力传动装置1000，包括第一电机1007、第二电机1008、单行星排机构1004、差速器1006、变速输出机构1005、壳体9、第一传动轴1、第二传动轴2、第三传动轴3、第五传动轴5和第六传动轴6。
第一电机1007包括第一转子轴71，第二电机1008包括第二转子轴81。
单行星排机构1004包括第一行星架41、第一太阳轮44、第一内齿圈42、以及第一行星轮43，第一行星轮43保持在第一行星架41上，第一行星轮43与第一太阳轮44相互啮合，第一行星轮43与所述第一内齿圈42相互啮合。
变速输出机构1005包括第一齿轮51、第二齿轮52、第三齿轮53、第四齿轮54、第五齿轮55和第四传动轴4，第二齿轮52与第三齿轮53同轴连接在第四传动轴4上，第一齿轮51与第二齿轮52相互啮合，第二齿轮52与第四齿轮54相互啮合，第三齿轮53与第五齿轮55相互啮合。
第一太阳轮44与第一转子轴71同轴连接在第二传动轴2上，第一行星架41与第一齿轮51同轴连接在第三传动轴3上，第二转子轴81与第四齿轮54同轴连接在第五传动轴5上，第五齿轮55与差速器1006的壳体同轴连接构成第六传动轴6，第一传动轴1把发动机1001动力传递给第一内齿圈42，第六传动轴6把变速输出机构1005的动力传递给所述差速器1006。
第二传动轴2与第一传动轴1同轴布置，第三传动轴3与第一传动轴1同轴布置，第四传动轴4与第一传动轴1非同轴布置，第五传动轴5与第一传动轴1非同轴布置，第六传动轴6与第一传动轴1非同轴布置，第一传动轴1同轴穿过第三传动轴3，第一传动轴1同轴穿过第二传动轴2，第二传动轴2同轴穿过第三传动轴3。
第一电机1007以及第二电机1008均布置在远离发动机1001一侧，单向离合器1003以及单行星排机构1004均布置在发动机1001与第一电机1007之间。
发动机1001上安装有扭转减振装置1002。
本实施例中，新型混合动力传动装置在不同的行驶工况下，采用不同的工作模式，包括：
电驱动模式：分为由第二电机1008单独驱动的电驱动模式Ⅰ；以及由第一电机1007与第二电机1008共同驱动的电驱动模式Ⅱ；
混合动力驱动模式：由发动机1001、第一电机1007以及第二电机1008共同驱动，发动机1001的输出功率通过单行星排机构1004进行分流，第一电机1007和第二电机1008分别作为发电机和/或电动机对发动机1001工作点进行调节，保证较高动力性的同时，提高发动机的工作效率。
驻车发电模式：在驻车状态下，发动机1001带动第一电机1007电机对车辆动力蓄电池进行充电。
制动能量回收模式：在车辆制动情况下，车轮带动第一电机1007以及第二电机1008对车辆动力蓄电池进行充电，以回收制动过程中车辆的部分动能。
本实施例中，传动装置在车辆在各工况下的工作状态如下所述。
一、车辆起步：
当车辆动力蓄电池电量较高(例如：高于80％)且启动动力需求较小时，采用电驱动模式Ⅰ，即采用第二电机1008单独驱动实现车辆起步；
当车辆动力蓄电池电量较高(例如：高于80％)且启动动力需求较大时，采用电驱动模式Ⅱ，即采用第一电机1007与第二电机1008共同驱动实现车辆起步；
当车辆动力蓄电池电量较低(例如：低于20％)时，采用混合动力驱动模式，即采用发动机1001、第一电机1007以及第二电机1008共同驱动实现车辆起步。
二、车辆中高速运行：
当混合动力车辆通过纯电驱动模式起步且行驶一定时间后，且当动力蓄电池电量较高时(例如：高于50％)，车辆可以通过单电机纯电驱动模式Ⅰ行驶至一定车速，然后切换至双电机纯电驱动模式Ⅱ，保证车辆在全速范围内纯电动行驶；
当动力蓄电池电量下降至一定水平或者系统效率相对较低时(例如：低于50％)，车辆可以由单电机纯电驱动模式Ⅰ或者双电机纯电驱动模式Ⅱ切换至混合动力驱动模式；
在单电机纯电驱动模式Ⅰ下切换至混合动力驱动模式的过程中，利用第一电机1007对发动机1001进行启动；
在双电机纯电驱动模式Ⅱ下切换至混合动力驱动模式的过程中，第二电机1008继续驱动车辆正常行驶，第一电机1007拖拽发动机1001至一定转速后，发动机1001进行点火启动；
为减少发动机1001启动过程中对车辆舒适性影响，此时第一电机1007进行短暂发电以平衡发动机1001启动过程中的爆发力矩，然后车辆混合动力驱动模式；
当车辆进入混合动力驱动模式时，发动机1001的工作点可以被灵活调节，系统以较高的效率运行。
三、车辆驻车：
驻车时，当车辆动力蓄电池电量较低时(例如：低于60％)，发动机1001经单行星排机构1004带动第一电机1007对车辆动力蓄电池进行充电；
当车辆动力蓄电池电量较高时(例如：高于80％)，发动机熄火。
四、车辆制动：
当车辆非紧急制动时，并且当车辆动力蓄电池电量较低时(例如：低于60％)，车轮反向拖动传动装置带动第一电机1007以及第二电机1008对动力蓄电池进行充电，以回收制动情况下车辆的部分动能；
否则，直接启动制动系统对车辆进行制动。
以上所述仅是对发明的较佳实施例，并非对发明的范围进行限定，故在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明所述的构造、特征及原理所做的等效变化或装饰，均应落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种新型混合动力传动装置，其特征在于，包括：
第一电机，所述第一电机被构造成具备电动和/或发电功能并能够输入动力或输出动力,所述第一电机配备有第一转子轴，所述第一电机通过所述第一转子轴输出动力或输入动力；
第二电机，所述第二电机被构造成具备电动和/或发电功能并能够输入动力或输出动力，所述第二电机配备有第二转子轴，所述第二电机通过所述第二转子轴输出动力或输出动力；
单行星排机构，所述单行星排机构被构造成具备差速或变速功能，并能够把发动机动力和/或所述第一电机动力经差速或变速后传递给变速输出机构；
变速输出机构，所述变速输出机构被构造成具备变速功能，并能够将所述单行星排机构的动力以预定的速比传递给所述差速器；
差速器，所述差速器具有差速功能并直接用于驱动混合动力系统；
壳体，所述壳体为所述动力传动装置的外围包络件，并且所述壳体与发动机的壳体固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种新型混合动力传动装置，其特征在于，所述单行星排机构是具备第一太阳轮、第一内齿圈、第一行星架以及第一行星轮的行星齿轮传动机构，所述第一行星轮安装在所述第一行星架上，所述第一行星轮与所述第一太阳轮相互啮合，所述第一行星轮与所述第一内齿圈相互啮合。
3.根据权利要求2所述的一种新型混合动力传动装置，其特征在于，所述变速输出机构包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮和第四传动轴；
所述第二齿轮与所述第三齿轮同轴连接在第四传动轴上；
所述第一齿轮与所述第二齿轮相互啮合；
所述第二齿轮与所述第四齿轮相互啮合；
所述第三齿轮与所述第五齿轮相互啮合。
4.根据权利要求3所述的一种新型混合动力传动装置，其特征在于，还包括：
第一传动轴，所述第一传动轴把发动机动力传递给所述第一内齿圈，所述第一传动轴具有实心或中空结构；
第二传动轴，所述第一太阳轮与所述第一转子轴同轴连接在第二传动轴上，所述第二传动轴具有实心或中空结构；
第三传动轴，所述第一行星架与所述第一齿轮同轴连接在第三传动轴上，用于把所述单行星排机构的动力传递给所述变速输出机构，所述第三传动轴具有实心或中空结构；
第五传动轴，所述第二转子轴与所述第四齿轮同轴连接在第五传动轴上，所述第五传动轴具有实心或中空结构；
第六传动轴，所述第五齿轮与所述差速器的壳体同轴连接在第六传动轴上，所述第六传动轴用于把所述变速输出机构的动力传递给所述差速器，所述第六传动轴具有实心或中空结构。
5.根据权利要求4所述的一种新型混合动力传动装置，其特征在于，所述第二传动轴与所述第一传动轴同轴布置，所述第三传动轴与所述第一传动轴同轴布置，所述第四传动轴与所述第一传动轴非同轴布置，所述第五传动轴与所述第一传动轴非同轴布置，所述第六传动轴与所述第一传动轴非同轴布置。
6.根据权利要求5所述的一种新型混合动力传动装置，其特征在于，所述第一传动轴同轴穿过所述第三传动轴，所述第二传动轴同轴穿过所述第三传动轴，所述第一传动轴同轴穿过所述第二传动轴。
7.根据权利要求6所述的一种新型混合动力传动装置，其特征在于，所述第一电机以及所述第二电机均布置在远离发动机一侧，所述单行星排机构布置在发动机与所述第一电机之间。
8.根据权利要求7所述的一种新型混合动力传动装置，其特征在于，所述第一电机以及所述第二电机均与动力蓄电池连接，在不同工作模式下，所述第一电机和/或所述第二电机作为发电机对动力电池进行充电或作为电动机使用动力蓄电池中的电能。
9.根据权利要求8所述的一种新型混合动力传动装置，其特征在于，所述的一种新型混合动力传动装置通过不同的连接方式实现不同的驱动模式，具体包括：
纯电驱动模式：由所述第二电机单独驱动或由所述第一电机与所述第二电机共同驱动，且发动机处于停机状态；
混合驱动模式：由发动机、所述第一电机以及所述第二电机共同驱动，此模式下，发动机的输出功率在输入端通过所述单行星排机构进行功率分流，所述第一电机作为发电机或者电动机对发动机工作点进行调节，并且所述第二电机作为电动机对发动机工作点进行调节；
制动能量回收模式：当车辆制动时，车轮反向拖动车辆带动所述第一电机以及所述第二电机对动力蓄电池进行充电，以回收制动情况下车辆的动能；
驻车充电模式：由发动机驱动所述第一电机对动力蓄电池进行充电。
10.根据权利要求9所述的一种新型混合动力传动装置，其特征在于，还包括：
驻车机构，所述驻车机构用于实现所述的一种新型混合动力传动装置的驻车功能；和/或
机械泵，所述机械泵用于为所述的一种新型混合动力传动装置提供液压油；和/或
电动泵，所述电动泵被构造成由油泵电机驱动并为所述一种新型混合动力传动装置提供液压油；和/或
控制器，用于控制发动机、和/或所述第一电机、和/或所述第二电机、和/或所述电动泵。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2018-12-14 CN CN201811530988.7A patent/CN109501577A/zh not_active Withdrawn
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