CN109895613A - 一种四驱车辆用混合动力总成系统及实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种四驱车辆用混合动力总成系统及实现方法，属于车辆动力领域，采用的技术方案为：其结构发动机、行星排机构、第一电机、第二电机、前驱动桥和后驱动桥，发动机通过扭矩减震器连接行星排机构的一侧，第一电机连接行星排机构的另一侧；行星排机构通过前减速机构连接前驱动桥；第二电机通过后减速机构连接后驱动桥。本发明还公开了一种四驱车辆用混合动力总成的实现方法。本发明基于单行星排结构的混联式动力总成系统，将驱动电机及其传动机构从一体化的传动箱里分离出来，布置到后轮驱动桥上，以适应四轮驱动混合动力车辆使用要求，结构简单，易于设计、加工，利于降低制造成本，降低系统故障率等问题，实现节能减排。

Description

一种四驱车辆用混合动力总成系统及实现方法

技术领域

本发明涉及车辆动力领域，具体地说是一种四驱车辆用混合动力总成系统及实现方法，尤其是用于混联式混合动力车辆。

背景技术

混合动力汽车已成为清洁、高效汽车的发展方向，是解决环保和节能问题的最佳途径之一，也是我国汽车工业可持续发展的必然选择。采用传统内燃机和电池-电机作为动力系统的混合动力车辆以其低能耗、低排放低等优点，已成为当前汽车动力系统技术研究的热点。混合动力汽车采用两种动力源作为动力装置，它的各个组成部件、布置方式及控制策略有所不同，因而形成了各式各样的结构型式。混合动力汽车的分类方法也有多种。根据动力源的数量及动力传递方式的不同，分为串联型、并联型和混联型。其中串联型和并联型由于本身结构限制，节能率不高，或者使用场合受到很大限制，市场占有率已经逐年下降。混联型目前成为研究和市场主流。现有的混联式混合动力总成有着不同的类型,最典型的是基于二自由度行星分汇流机构的分割式系统，如图1所示丰田公司的THS混合动力系统。还有一些基于行星排式混联式混合动力类型，它们为了结构紧凑，把两套电机及行星排传动机构布置在一个传动箱里，造成结构复杂，设计制造维修困难。

专利号为CN107585016A专利文献公开了一种配置开放绕组电机的四驱车辆混动力合系统包括前轴驱动部分与后轴驱动部分；前轴驱动部分包括行星齿轮机构、扭矩耦合传动轴、发动机传动轴与发动机离合器；后轴驱动部分包括后桥传动齿轮(30)；发动机传动轴的一端与发动机的输出轴采用法兰盘连接，发动机传动轴的另一端与离合器的主动部分采用花键副连接，扭矩耦合传动轴通过法兰联轴器与前轴第二电机相连接，行星齿轮机构套装在前轴第一电机的输出轴上，行星齿轮机构中的行星排行星架与前驱动桥通过齿轮啮合连接；后桥传动齿轮与后驱动桥通过齿轮啮合连接。但是该技术方案采用的是前轴双电机构型、前轴耦合箱结构以及三个离合器锁机机构，存在结构复杂、不易于加工制造、制造成本高、故障率高的缺点。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种四驱车辆用混合动力总成系统及实现方法，基于单行星排结构的混联式动力总成系统，将驱动电机及其传动机构从一体化的传动箱里分离出来，布置到后轮驱动桥上，以适应四轮驱动混合动力车辆使用要求，结构简单，易于设计、加工，利于降低制造成本，降低系统故障率等问题，实现节能减排。

本发明的技术任务是按以下方式实现的，一种四驱车辆用混合动力总成系统，该系统包括发动机、行星排机构、第一电机、第二电机、前驱动桥和后驱动桥，发动机通过扭矩减震器连接行星排机构的一侧，第一电机连接行星排机构的另一侧；行星排机构通过前减速机构连接前驱动桥；第二电机通过后减速机构连接后驱动桥。

作为优选，所述行星排机构包括太阳轮、行星轮、行星架和齿圈，齿圈安装在行星架的边缘处，太阳轮安装在行星架的中心位置，行星轮安装在行星架上且行星轮位于齿圈和太阳轮之间；发动机通过扭矩减震器连接行星架；第一电机连接太阳轮，齿圈通过前减速机构连接前驱动桥。

作为优选，该系统还包括电控箱，电控箱分别电连接发动机、第一电机和第二电机，第一电机和第二电机既可以用作电动机，也可以用作发电机。

更优地，所述齿圈通过前齿轮减速机构连接前驱动桥。

更优地，所述第二电机通过后齿轮减速机构连接后驱动桥。

更优地，所述第二电机通过后行星排减速机构连接后驱动桥。

更优地，所述第二电机采用空心轴结构的电机。

其中，本发明中涉及到的其他位置关系、连接关系以及传动关系均采用现有技术。

一种四驱车辆用混合动力总成的实现方法，具体如下：

(一)、当车辆正常行驶，车辆动力电池电量允许时，发动机动力经扭矩减震器传递到行星架，其中部分动力通过齿圈传递给前驱动桥输出进而驱动车辆，另一部分动力经太阳轮驱动第一电机发电，电能储存在车辆动力电池内，供第二电机驱动时使用；当发动机动力不能满足车辆行驶需要时，第二电机以电动机方式工作，其动力经过后减速机构传递给后驱动桥辅助驱动车辆，从而实现车辆的混合动力模式；

(二)、当车辆制动时，发动机不再输出动力，车辆动能经车轮、后驱动桥、以及后减速机构驱动第二电机发电，第二电机产生的电能储存在动力电池，从而实现车辆的制动回馈模式；

(三)、当车辆动力电池电量充足，不需要发动机工作时，发动机停机，第二电机以电动机方式工作，第二电机产生的动力经过后减速机构传递到后驱动桥输出驱动车辆，从而实现车辆的纯电动模式；

(四)、当车辆动力电池电量不足，需要车辆驻车发电时，车辆车轮制动，发动机动力经扭矩减震器传递到行星架，再经太阳轮，驱动第一电机发电，第一电机产生的电能储存在动力电池内，从而实现车辆的原地发电模式；

(五)、车辆晚间停驶时，利用电网电能直接给车辆动力电池充电，以节省发动机燃料消耗，从而实现车辆的电网充电模式。

作为优选，所述后减速机构采用后齿轮减速机构。

作为优选，所述后减速机构采用后行星排减速机构，第二电机采用空心轴结构的电机。

本发明的四驱车辆用混合动力总成系统及实现方法具有以下优点：

(1)、本发明是基于单行星排结构的混联式动力总成系统，把第二电机及其传动机构从一体化的传动箱里分离出来，布置到后轮驱动桥上，以适应四轮驱动混合动力车辆使用要求，结构简单，易于设计、加工，利于降低制造成本，降低系统故障率等问题，实现节能减排；

(2)、本发明的第二电机做成空心轴形式，让输出半轴从中穿过，有利于整车布置，减少电机占用空间，增大车内空间，第二电机动力经过后齿轮减速机构或后行星排减速机构减速传递给后驱动桥，传动平稳可靠高效。

故本发明设计合理、结构简单、易于加工、体积小、使用方便、一物多用等特点，因而，具有很好的推广使用价值。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

附图1为背景技术中丰田公司的THS混合动力系统的结构示意图；

附图2为实施例1的结构示意图；

附图3为实施例2的结构示意图。

图1中，a、发动机一，b、发电机，c、电动机，d、中心轮，e、行星架一，f、行星齿轮一，g、齿圈一，h、行星齿轮机构一；

图2和3中：1、前驱动桥，2、前齿轮减速机构，3、齿圈，4、第一电机，5、太阳轮，6、行星架，7、发动机，8、第二电机，9、后齿轮减速机构，10、后驱动桥，11、后行星排减速机构，12、行星轮，13、电控箱。

具体实施方式

参照说明书附图和具体实施例对本发明的一种四驱车辆用混合动力总成系统及实现方法作以下详细地说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述。而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

如附图2所示，本发明的四驱车辆用混合动力总成系统,其结构包括控制箱13、前驱动桥1、前齿轮减速机构2、齿圈3、第一电机4、太阳轮5、行星架6、发动机7、第二电机8、后齿轮减速机构9和后驱动桥10。发动机7通过扭矩减震器与行星架6连接，第一电机4与太阳轮5连接，齿圈3通过前齿轮减速机构2与前驱动桥1连接，第二电机8通过后齿轮减速机构9与后驱动桥10连接。第一电机4和第二电机8既可以用作电动机，也可以用作发电机；控制箱13电连接发动机7、第一电机4和第二电机8。

实施例2：

采用实施例1中的四驱车辆用混合动力总成系统实现四驱车辆用混合动力的方法，具体如下：

(一)、当车辆正常行驶，车辆动力电池电量允许时，发动机7动力经扭矩减震器传递到行星架6，其中部分动力通过齿圈3传递给前驱动桥1输出进而驱动车辆，另一部分动力经太阳轮5驱动第一电机4发电，电能储存在车辆动力电池内，供第二电机8驱动时使用；当发动机7动力不能满足车辆行驶需要时，第二电机8以电动机方式工作，其动力经过后齿轮减速机构9传递给后驱动桥10辅助驱动车辆，从而实现车辆的混合动力模式；

(二)、当车辆制动时，发动机7不再输出动力，车辆动能经车轮、后驱动桥10以及后齿轮减速机构9驱动第二电机8发电，其电能储存在动力电池，从而实现车辆的制动回馈模式；

(三)、当车辆动力电池电量充足，不需要发动机7工作时，发动机7停机，第二电机8以电动机方式工作，其动力经过后齿轮减速机构9传递到后驱动桥10输出驱动车辆，从而实现车辆的纯电动模式；

(四)、当车辆动力电池电量不足，需要车辆驻车发电时，车辆车轮制动，发动机7动力经扭矩减震器传递到行星架6，再经太阳轮5，驱动第一电机4发电，其电能储存在所述动力电池内，从而实现车辆的原地发电模式；

(五)、车辆晚间停驶时，利用电网电能直接给车辆动力电池充电，以节省发动机7燃料消耗，从而实现车辆的电网充电模式。

实施例3：

如附图3所示，本发明的四驱车辆用混合动力总成系统,其结构包括控制箱13、前驱动桥1、前齿轮减速机构2、齿圈3、第一电机4、太阳轮5、行星架6、发动机7、第二电机8、后行星排减速机构11和后驱动桥10。发动机7通过扭矩减震器与行星架6连接，第一电机4与太阳轮5连接，齿圈3通过前齿轮减速机构2与前驱动桥1连接，第二电机8通过后行星排减速机构11与后驱动桥10连接。第一电机4和第二电机8既可以用作电动机，也可以用作发电机；控制箱13电连接发动机7、第一电机4和第二电机8。第二电机8采用空心轴结构的电机。

实施例4：

采用实施例3中的四驱车辆用混合动力总成系统实现四驱车辆用混合动力的方法，具体如下：

(一)、当车辆正常行驶，车辆动力电池电量允许时，发动机7动力经扭矩减震器传递到行星架6，其中部分动力通过齿圈3传递给前驱动桥1输出进而驱动车辆，另一部分动力经太阳轮5驱动第一电机4发电，电能储存在车辆动力电池内，供第二电机8驱动时使用；当发动机7动力不能满足车辆行驶需要时，第二电机8以电动机方式工作，其动力经过后行星排减速机构11传递给后驱动桥10辅助驱动车辆，从而实现车辆的混合动力模式；

(二)、当车辆制动时，发动机7不再输出动力，车辆动能经车轮、后驱动桥10以及后行星排减速机构11驱动第二电机8发电，其电能储存在动力电池，从而实现车辆的制动回馈模式；

(三)、当车辆动力电池电量充足，不需要发动机7工作时，发动机7停机，第二电机8以电动机方式工作，其动力经过后行星排减速机构11传递到后驱动桥10输出驱动车辆，从而实现车辆的纯电动模式；

(四)、当车辆动力电池电量不足，需要车辆驻车发电时，车辆车轮制动，发动机7动力经扭矩减震器传递到行星架6，再经太阳轮5，驱动第一电机4发电，其电能储存在所述动力电池内，从而实现车辆的原地发电模式；

(五)、车辆晚间停驶时，利用电网电能直接给车辆动力电池充电，以节省发动机7燃料消耗，从而实现车辆的电网充电模式。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种四驱车辆用混合动力总成系统，其特征在于，该系统包括发动机、行星排机构、第一电机、第二电机、前驱动桥和后驱动桥，发动机通过扭矩减震器连接行星排机构的一侧，第一电机连接行星排机构的另一侧；行星排机构通过前减速机构连接前驱动桥；第二电机通过后减速机构连接后驱动桥。

2.根据权利要求1所述的四驱车辆用混合动力总成系统，其特征在于，所述行星排机构包括太阳轮、行星轮、行星架和齿圈，齿圈安装在行星架的边缘处，太阳轮安装在行星架的中心位置，行星轮安装在行星架上且行星轮位于齿圈和太阳轮之间；发动机通过扭矩减震器连接行星架；第一电机连接太阳轮，齿圈通过前减速机构连接前驱动桥。

3.根据权利要求1或2所述的四驱车辆用混合动力总成系统，其特征在于，该系统还包括电控箱，电控箱分别电连接发动机、第一电机和第二电机。

4.根据权利要求3所述的四驱车辆用混合动力总成系统，其特征在于，所述齿圈通过前齿轮减速机构连接前驱动桥。

5.根据权利要求4所述的四驱车辆用混合动力总成系统，其特征在于，所述第二电机通过后齿轮减速机构连接后驱动桥。

6.根据权利要求4所述的四驱车辆用混合动力总成系统，其特征在于，所述第二电机通过后行星排减速机构连接后驱动桥。

7.根据权利要求6所述的四驱车辆用混合动力总成系统，其特征在于，所述第二电机采用空心轴结构的电机。

8.一种四驱车辆用混合动力总成的实现方法，其特征在于，具体如下：

(一)、当车辆正常行驶，车辆动力电池电量允许时，发动机动力经扭矩减震器传递到行星架，其中部分动力通过齿圈传递给前驱动桥输出进而驱动车辆，另一部分动力经太阳轮驱动第一电机发电，电能储存在车辆动力电池内，供第二电机驱动时使用；当发动机动力不能满足车辆行驶需要时，第二电机以电动机方式工作，其动力经过后减速机构传递给后驱动桥辅助驱动车辆，从而实现车辆的混合动力模式；

(二)、当车辆制动时，发动机不再输出动力，车辆动能经车轮、后驱动桥、以及后减速机构驱动第二电机发电，第二电机产生的电能储存在动力电池，从而实现车辆的制动回馈模式；

(三)、当车辆动力电池电量充足，不需要发动机工作时，发动机停机，第二电机以电动机方式工作，第二电机产生的动力经过后减速机构传递到后驱动桥输出驱动车辆，从而实现车辆的纯电动模式；

(四)、当车辆动力电池电量不足，需要车辆驻车发电时，车辆车轮制动，发动机动力经扭矩减震器传递到行星架，再经太阳轮，驱动第一电机发电，第一电机产生的电能储存在动力电池内，从而实现车辆的原地发电模式；

(五)、车辆晚间停驶时，利用电网电能直接给车辆动力电池充电，以节省发动机燃料消耗，从而实现车辆的电网充电模式。

9.根据权利要求8所述的四驱车辆用混合动力总成的实现方法，其特征在于，所述后减速机构采用后齿轮减速机构。

10.根据权利要求8所述的四驱车辆用混合动力总成的实现方法，其特征在于，所述后减速机构采用后行星排减速机构，第二电机采用空心轴结构的电机。