CN110562030A - 一种混合驱动装置及混合动力汽车 - Google Patents

Abstract

本发明属于汽车技术领域，公开了一种混合驱动装置及混合动力汽车。所述混合驱动装置包括：发动机、发电机以及马达，还包括输入轴组件，输入轴组件包括：主动轴，其一端连接于发动机的输出端，发电机连接于主动轴上，用于发电；从动轴，其一端选择性地同轴连接于主动轴，另一端连接有传动组件；外周轴，其同轴套设于从动轴上并能够相对于从动轴旋转，外周轴的一端连接于马达，另一端连接于传动组件。所述混合驱动装置采用马达调速驱动，由于马达的调速范围比较大，无需换挡就能实现无级调速，省去了传统变速器的多挡位设置并避免频繁换挡带来的变速器性能和可靠性问题。

Description

一种混合驱动装置及混合动力汽车

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种混合驱动装置及混合动力汽车。

背景技术

目前现有的主要混合动力技术方案，是在双离合自动变速器和发动机之间增加了一个电机和一个离合器，或者是在自动变速器上增加一对齿轮以及电机驱动装置，从而实现纯电动驱动，制动能量回收，加速增扭等功能。

采用这种混动方案，仍然依靠结构复杂的多挡位双离合变速器，通过切换双离合器实现换挡，不能依靠电机调速，换挡品质不高，软件控制难点大，并且节油模式少，油耗降低有限。同时，这种将普通的自动变速器改进为混合动力变速器的方案，并不能使发动机经常在低油耗区域工作，油耗降低的幅度小；混合驱动模式少，无法实现更多的节油模式。此外，目前市场上新兴的混动方案，都是横向布置在整车上，由于整车横向空间受限，往往相应的零部件非常紧凑，这给零部件设计和生产带来较大的难度，并且增扭空间容易受到限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混合驱动装置及混合动力汽车，无需换挡就能实现无级调速，且油耗较低，保证整车的动力性能。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种混合驱动装置，包括：发动机、发电机以及马达，其特征在于，还包括输入轴组件，所述输入轴组件包括：

主动轴，其一端连接于所述发动机的输出端，所述发电机连接于所述主动轴上，用于发电；

从动轴，其一端选择性地同轴连接于所述主动轴，另一端连接有传动组件；

外周轴，其同轴套设于所述从动轴上并能够相对于所述从动轴旋转，所述外周轴的一端连接于所述马达，另一端连接于所述传动组件。作为优选，所述主动轴的中心轴线、所述从动轴的中心轴线及所述外周轴的中心轴线沿整车的长度方向设置。

作为优选，该混合驱动装置还包括连接断开机构，所述连接断开机构包括：

主动盘，其设置于所述主动轴靠近所述从动轴的一侧；

从动盘，其一侧选择性连接于所述主动盘，另一侧设置于所述从动轴靠近所述主动轴的一侧。

作为优选，还包括中间轴和输出轴，所述中间轴、所述输出轴和所述输入轴组件相互平行设置，所述中间轴设置于所述输入轴组件和所述输出轴之间并分别与其传动连接，且所述输出轴能够带动车轮转动。

作为优选，所述传动组件包括第一齿轮副，所述第一齿轮副包括：

第一主动齿轮，其设置于所述外周轴上；

第一从动齿轮，其与所述第一主动齿轮相啮合并连接于所述中间轴的一端。

作为优选，所述传动组件还包括第二齿轮副，所述第二齿轮副包括：

第二主动齿轮，其设置于所述从动轴上；

第二从动齿轮，其与所述第二主动齿轮相啮合并连接于所述中间轴的另一端。

作为优选，所述传动组件还包括第三齿轮副，所述第三齿轮副包括：

第三主动齿轮，其设置于所述中间轴上；

第三从动齿轮，其与所述第三主动齿轮相啮合并设置于所述输出轴上。

作为优选，还包括驱动轴，所述输出轴传动连接于所述驱动轴。

作为优选，在所述驱动轴和所述输出轴之间设置有差速器。

为达上述目的，本发明还提供了一种混合动力汽车，包括上述的混合驱动装置。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种混合驱动装置，当进行纯电驱动时，马达产生的驱动力传带动车轮转动，实现车辆的前进和倒退，在此过程中，发动机将驱动力传递给发电机，使发电机进行发电，为马达提供电能；当采用发动机驱动时，发动机将驱动力传递给发电机进行发电，给电池充电，在此过程中，发动机的驱动力带动车轮转动，实现车辆前进；当采用混合驱动方式时，发动机将驱动力传递给发电机进行发电，给马达供电，同时，发动机的驱动力驱动车轮，且马达产生的驱动力传递驱动车轮，从而实现发动机和马达共同驱动车辆前进；当车辆静止，发动机处于发电模式时，发动机将驱动力传递给发电机进行发电，给电池充电，在此过程中，发动机的驱动力只用于发电，马达此时不产生驱动力。

本发明提供的混合驱动装置，配置有马达和发电机，一个发动机，具有多种模式可供选择，操作灵活使用方便。采用马达调速驱动，由于马达的调速范围比较大，无需换挡就能实现无级调速，与现有技术采用离合器切换档位的方式相比，省去了传统变速器的多挡位设置，结构简洁，操作便捷，并避免频繁换挡带来的变速器性能和可靠性问题；同时，由发动机源源不断给发电机发电，以为马达提供充足的电能，因此也不存在纯电动车续航短、充电时间长的问题。另外，发动机不论在车速高时参与驱动还是车速低时不参与驱动，都处在最经济的工作模式下，使油耗大大降低。

本发明还提供了一种混合动力汽车，包括上述的混合驱动装置。该混合动力汽车无需换挡就能实现无级调速，且油耗较低，保证整车的动力性能。

附图说明

图1是本发明混合驱动装置的原理示意图；

图2是本发明混合驱动装置的部分剖视图。

图中：

1、发动机；2、发电机；3、马达；4、传动组件；5、车轮；6、输入轴组件；7、连接断开机构；8、中间轴；9、输出轴；10、驱动轴；11、差速器；12、外壳；13、第一主轴承；14、第二主轴承；15、第一从动轴承；16、第二从动轴承；17、第三从动轴承；18、第一外周轴承；19、第二外周轴承；20、第一中间轴承；21、第二中间轴承；22、第一输出轴承；23、第二输出轴承；

41、第一齿轮副；411、第一主动齿轮；412、第一从动齿轮；

42、第二齿轮副；421、第二主动齿轮；422、第二从动齿轮；

43、第三齿轮副；431、第三主动齿轮；432、第三从动齿轮；

61、主动轴；62、从动轴；63、外周轴；

71、主动盘；72、从动盘。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，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或两个元件的相互作用关系。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本实施例提供了一种混合驱动装置，如图1-2所示，该混合驱动装置包括外壳12、发动机1、发电机2、马达3、传动组件4、车轮5，外壳12为中空结构的壳体，外壳12将发动机1、发电机2、马达3及传动组件4容纳其内部，发动机1能够驱动发电机2转动，用于为发电机2储存电能，且发动机1能够通过传动组件4传动连接于车轮5。发电机2能够选择性传动连接于马达3，用于为马达3提供电能，使得马达3能够通过传动组件4传动连接于车轮5

本实施例提供了一种混合驱动装置，当车辆前进/倒车进行纯电驱动时，马达3产生的驱动力传递给传动组件4，传动组件4带动车轮5转动，实现车辆的前进(马达3正转)和倒退(马达3反转)，在此过程中，发动机1将驱动力传递给发电机2，使发电机2进行发电，为马达3提供电能；

当车辆前进，发动机1驱动时，发动机1将驱动力传递给发电机2进行发电，给电池充电，在此过程中，发动机1的驱动力经由发电机2和传动组件4，使得发动机1能够通过传动组件4传动连接于车轮5，带动车轮5转动，实现车辆前进；

当车辆前进，采用混合驱动方式时，发动机1将驱动力传递给发电机2进行发电，给电池充电，在此过程中，发动机1的驱动力经由发电机2和传动组件4，使得发动机1能够通过传动组件4传动连接于车轮5，同时，马达3产生的驱动力传递给传动组件4，传动组件4带动车轮5转动，从而实现发动机1和马达3共同驱动车辆前进；

当车辆静止，发动机1处于发电时，发动机1将驱动力传递给发电机2进行发电，给电池充电，在此过程中，发动机1的驱动力只用于发电，马达3此时不产生驱动力。

本实施例提供的混合驱动装置，配置有马达3和发电机2(相当于两个电机)，一个发动机1，具有多种模式可供选择，操作灵活使用方便。采用马达3调速驱动，由于马达3的调速范围比较大，无需换挡就能实现无级调速，与现有技术采用离合器切换档位的方式相比，省去了传统变速器的多挡位设置，结构简洁，操作便捷，并避免频繁换挡带来的变速器性能和可靠性问题；同时，由发动机1源源不断给发电机2发电，以为马达3提供充足的电能，因此也不存在纯电动车续航短、充电时间长的问题。另外，发动机1不论在车速高时参与驱动还是车速低时不参与驱动，都处在最经济的工作模式下，使油耗大大降低。

为了实现发动机1、发电机2、马达3及车轮5之间的传动，该混合驱动装置包括输入轴组件6、中间轴8、输出轴9及驱动轴10，中间轴8、输出轴9和输入轴组件6相互平行设置，且主动轴61的中心轴线、从动轴62的中心轴线及外周轴63的均沿整车的长度方向设置，使得该混合驱动装置可以纵向布置在整车上，与现有技术采用横向布置在整车上，轴向空间富裕，零部件设计和生产难度低，解决了传动装置轴向空间受限的问题，且扭矩容量大，提高了整车的动力性能。

中间轴8的长度小于输入轴组件6的长度和输出轴9的长度，中间轴8设置于输入轴组件6和输出轴9之间并分别与其传动连接，且在驱动轴10和输出轴9之间设置有差速器11，实现输出轴9传动连接于驱动轴10，动力通过输出轴9传入差速器11，并通过左右两侧的驱动轴10，将动力传递给左右两侧的车轮5，从而带动车轮5转动。

其中，输入轴组件6具体包括主动轴61、从动轴62及外周轴63，主动轴61的一端连接于发动机1，另一端连接于发电机2。从动轴62的一端选择性同轴连接于主动轴61，另一端连接于传动组件4。外周轴63为中空结构，外周轴63同轴套设于从动轴62上并能够相对于从动轴62旋转，外周轴63的一端连接于马达3，另一端连接于传动组件4。

进一步地，为了实现主动轴61和从动轴62之间在不同模式下的接合和断开，在主动轴61和从动轴62之间设置有连接断开机构7，具体地，连接断开机构7包括主动盘71和从动盘72，主动盘71和从动盘72均为盘状结构，主动盘71的直径略大于从动盘72，主动盘71设置于主动轴61靠近从动轴62的一侧。从动盘72的一侧选择性连接于主动盘71，从动盘72的另一侧设置于从动轴62靠近主动轴61的一侧。通过设置主动盘71和从动盘72，当从动盘72和主动盘71相贴合时，从动盘72和主动盘71连接成一个整体，实现主动轴61和从动轴62之间的传动连接；当从动盘72和主动盘71相互脱离时，从动盘72和主动盘71彼此分离，实现主动轴61和从动轴62之间的断开。

由于发动机1和马达3均通过传动组件4传动连接于车轮5，传动组件4的设置显得至关重要，具体地，传动组件4包括第一齿轮副41、第二齿轮副42及第三齿轮副43，其中第一齿轮副41包括第一主动齿轮411和第一从动齿轮412，第一主动齿轮411设置于外周轴63上，第一从动齿轮412与第一主动齿轮411相啮合并连接于中间轴8的一端。第二齿轮副42包括第二主动齿轮421和第二从动齿轮422，第二主动齿轮421设置于从动轴62上，第二从动齿轮422与第二主动齿轮421相啮合并连接于中间轴8的另一端。第三齿轮副43包括第三主动齿轮431和第三从动齿轮432，第三主动齿轮431设置于中间轴8上，第三从动齿轮432与第三主动齿轮431相啮合并设置于输出轴9上。

具体地，与发动机1连接的输入轴组件6依次穿过发电机2、连接断开机构7和马达3。其中，发动机1的输出端连接于主动轴61的一端，发电机2设置于主动轴61上，马达3设置于外周轴63上，而连接断开机构7的主动盘71设置于主动轴61的另一端上，连接断开机构7的从动盘72设置于从动轴62的一端。中间轴8通过第一齿轮副41与输入轴组件6的外周轴63相连接，其中第一主动齿轮411固定于输入轴组件6中外周轴63的另一端，第一从动齿轮412固定于中间轴8上。

同时，中间轴8还通过第二齿轮副42与输入轴组件6的从动轴62相连接，其中第二主动齿轮421固定在从动轴62的另一端上，第二从动齿轮422固定在中间轴8上。输出轴9通过第三齿轮副43与中间轴8相连接，其中第三主动齿轮431固定在中间轴8上，第三从动齿轮432固定在输出轴9上。输出轴9与差速器11相连接，动力通过输出轴9传入差速器11，并通过左右两侧的驱动轴10，将动力传递给左右车轮5。

进一步地，输入轴组件6的外周轴63上固定有第一齿轮副41的第一主动齿轮411，从动轴62上固定有第二齿轮副42的第二主动齿轮421，中间轴8上固定有第二齿轮副42的第二从动齿轮422和第三齿轮副43的第三主动齿轮431。输出轴9上固定有第三齿轮副43的第三从动轮。

因此，为了便于理解，如图1所示，下面对本实施例提供的混合驱动装置的工作过程进行如下详细叙述：

1、车辆前进/倒车，马达3驱动，即纯电驱动：

马达3产生的驱动力传递至外周轴63上，并通过第一齿轮副41将驱动力传递给中间轴8，再通过第三齿轮副43将驱动力传递给输出轴9，再经过差速器11，带动车轮5转动，实现车辆前进或倒车；发动机1经由主动轴61将驱动力传递给发电机2进行发电，为马达3提供电能，而连接断开机构7的主动盘71和从动盘72处于断开状态，发动机1的驱动力只用于发电。

2、车辆前进，发动机1驱动：

发动机1经由主动轴61将驱动力传递给发电机2进行发电，给电池充电；连接断开机构7的主动盘71和从动盘72处于接合状态，发动机1的驱动力经由发电机2和连接断开机构7，传递至从动轴62，并通过第二齿轮副42将驱动力传递至中间轴8，再通过第三齿轮副43将驱动力传递给输出轴9，再经过差速器11，带动车轮5转动，实现车辆前进；马达3此时不产生驱动力，而是随着通过第一齿轮副41反向传递至外周轴63的发动机1驱动力而转动。

3、车辆前进，发动机1和马达3混合驱动：

发动机1经由主动轴61将驱动力传递给发电机2进行发电，为马达3提供电能；连接断开机构7的主动盘71和从动盘72处于接合状态，发动机1的驱动力经由发电机2和连接断开机构7，传递至从动轴62，并通过第二齿轮副42将驱动力传递至中间轴8，再通过第三齿轮副43将驱动力传递给输出轴9；与此同时，马达3产生的驱动力传递至外周轴63，并通过第一齿轮副41将驱动力传递给中间轴8，再通第三齿轮副43将驱动力传递给输出轴9；然后输出轴9将驱动合力通过差速器11传递到车轮5，实现发动机1和马达3共同驱动车辆前进。

4、发动机1发电，车辆静止：

发动机1经由主动轴61将驱动力传递给发电机2进行发电，给电池充电，此时，连接断开机构7处于断开状态，发动机1的驱动力只用于发电，马达3不产生驱动力。

进一步地，为了保证上述各个轴转动的顺畅性，如图2所示，主动轴61的两端通过第一主轴承13和第二主轴承14固定在外壳12上。连接断开机构7的主动盘71和主动轴61相连接，从动盘72和从动轴62相连接，并且从动盘72通过第一从动轴承15和第二从动轴承16固定在外壳12上，从动轴62的另一端通过第三从动轴承17固定在外壳12上。马达3与外周轴63相连接，外周轴63通过第一外周轴承18和第二外周轴承19固定在外壳12上。从动轴62与外周轴63可实现相对独立地同轴旋转。中间轴8的两端通过第一中间轴承20和第二中间轴承21固定在外壳12上。输出轴9的两端通过第一输出轴承22和第二输出轴承23固定在外壳12上。

由于发动机1、发电机2、连接断开机构7以及马达3依次布置在同一输入轴组件6上，整个总成纵向布置在整车上，轴向空间充裕。连接断开机构7放置于发电机2的内腔，有效节省了轴向长度。

本实施例还提供了一种混合动力汽车，包括上述的混合驱动装置。该混合动力汽车无需换挡就能实现无级调速，且油耗较低，保证整车的动力性能。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

此外，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种混合驱动装置，包括：发动机(1)、发电机(2)以及马达(3)，其特征在于，还包括输入轴组件(6)，所述输入轴组件(6)包括：

主动轴(61)，其一端连接于所述发动机(1)的输出端，所述发电机(2)连接于所述主动轴(61)上，用于发电；

从动轴(62)，其一端选择性地同轴连接于所述主动轴(61)，另一端连接有传动组件(4)；

外周轴(63)，其同轴套设于所述从动轴(62)上并能够相对于所述从动轴(62)旋转，所述外周轴(63)的一端连接于所述马达(3)，另一端连接于所述传动组件(4)。

2.根据权利要求1所述的混合驱动装置，其特征在于，所述主动轴(61)的中心轴线、所述从动轴(62)的中心轴线及所述外周轴(63)的中心轴线沿整车的长度方向设置。

3.根据权利要求2所述的混合驱动装置，其特征在于，该混合驱动装置还包括连接断开机构(7)，所述连接断开机构(7)包括：

主动盘(71)，其设置于所述主动轴(61)靠近所述从动轴(62)的一侧；

从动盘(72)，其一侧选择性连接于所述主动盘(71)，另一侧设置于所述从动轴(62)靠近所述主动轴(61)的一侧。

4.根据权利要求2所述的混合驱动装置，其特征在于，还包括中间轴(8)和输出轴(9)，所述中间轴(8)、所述输出轴(9)和所述输入轴组件(6)相互平行设置，所述中间轴(8)设置于所述输入轴组件(6)和所述输出轴(9)之间并分别与其传动连接，且所述输出轴(9)能够带动车轮(5)转动。

5.根据权利要求4所述的混合驱动装置，其特征在于，所述传动组件(4)包括第一齿轮副(41)，所述第一齿轮副(41)包括：

第一主动齿轮(411)，其设置于所述外周轴(63)上；

第一从动齿轮(412)，其与所述第一主动齿轮(411)相啮合并连接于所述中间轴(8)的一端。

6.根据权利要求5所述的混合驱动装置，其特征在于，所述传动组件(4)还包括第二齿轮副(42)，所述第二齿轮副(42)包括：

第二主动齿轮(421)，其设置于所述从动轴(62)上；

第二从动齿轮(422)，其与所述第二主动齿轮(421)相啮合并连接于所述中间轴(8)的另一端。

7.根据权利要求6所述的混合驱动装置，其特征在于，所述传动组件(4)还包括第三齿轮副(43)，所述第三齿轮副(43)包括：

第三主动齿轮(431)，其设置于所述中间轴(8)上；

第三从动齿轮(432)，其与所述第三主动齿轮(431)相啮合并设置于所述输出轴(9)上。

8.根据权利要求4所述的混合驱动装置，其特征在于，还包括驱动轴(10)，所述输出轴(9)传动连接于所述驱动轴(10)。

9.根据权利要求8所述的混合驱动装置，其特征在于，在所述驱动轴(10)和所述输出轴(9)之间设置有差速器(11)。

10.一种混合动力汽车，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的混合驱动装置。