CN111546872A - 一种双电机混合动力车辆驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明揭露了一种双电机混合动力车辆驱动装置,包括:布置在同一旋转轴线上的第一电动机、行星排、第二电动机、第一中间轴、驱动齿轮和输出轴,与同一旋转轴线平行设置的第二中间轴,行星架与发动机连接;第一电动机与太阳轮连接;第二电动机通过第二电动机转子轴与驱动齿轮连接;第二中间轴上设置中间轴从动齿轮,中间轴从动齿轮与所述驱动齿轮传动,第二中间轴轴上带有齿轮和所述输出轴上的齿轮传动。齿圈与第一中间轴设置为可耦合连接或断开,第一中间轴与输出轴连接。本发明可被配置为纯电驱动模式,混动驱动模式和增程式驱动模式。而且第一电动机与行星排组合可以单独作为发电机模块使用;第二电动机与减速装置组合可作为纯电动模块使用,使产品具有高度模块化,满足不同车型的需求。

Description

一种双电机混合动力车辆驱动装置
技术领域
本发明涉及具有发动机和电动机的混合动力车辆驱动装置,尤其涉及一种双电机混合动力车辆驱动装置。
背景技术
近些年,汽车尾气含有大量对人体有害的物质越来越受到人们的重视,各国政策与法规不断提高汽车尾气排放标准;新能源汽车越来越受到人们的关注,其市场份额逐年增加。
新能源汽车包括纯电动汽车(EV)、增程式汽车、插电式混合动力汽车(PHEV)、混合动力汽车(HEV)。纯电动汽车续航能力取决于其电池包的储电能力,适合城市代步使用,且充电时间长。插电式混动汽车有两套驱动系统:发动机驱动系统和电力驱动系统,满电状态下,其由电力驱动系统提供驱动力,当电池电量不能满足其电机需求时,发动机进行驱动;若不通过充电,仅依靠发动机和动力回收装置充电,反而会增加其油耗。增程式汽车处于纯电动汽车和插电混合动力汽车中间的一个产品,即增程式汽车由电机驱动车辆行驶,当电池电量较低时,发动机工作为电池包充电。混合动力汽车的驱动力由发动机和电机耦合提供,其电池包要求体积较小,能量可以得到高效利用。上述的每种新能源汽车都有各自的优缺点,在不同工况下,它们的能源利用率不同。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点,为混动汽车提供与传统燃油车相当的环境适应能力,本发明的目的是提供一种双电机混合动力车辆驱动装置,通过发动机与双电机的协调作用,可实现纯电驱动模式和混合驱动模式;通过行星排的齿圈与中间轴的断开,实现增程式驱动模式。
为了达到以上目的,本发明提供一种双电机混合动力车辆驱动装置,包括:
布置在同一旋转轴线上的第一电动机、行星排、第二电动机、第一中间轴、驱动齿轮和输出轴,与同一旋转轴线平行设置的第二中间轴,其中
所述行星排包括行星架、太阳轮、行星轮和齿圈,所述行星架与发动机连接;
所述第一电动机通过第一电动机转子轴与所述太阳轮连接;
所述第二电动机通过第二电动机转子轴与所述驱动齿轮连接;
所述齿圈与所述第一中间轴设置为可耦合连接或断开,第一中间轴与所述输出轴连接。
在本发明的较佳实施例中,所述发动机与所述行星架之间还设置有扭转减震器。
在本发明的较佳实施例中,所述第二中间轴上设置中间轴从动齿轮,所述中间轴从动齿轮与所述驱动齿轮传动,所述第二中间轴轴上带有齿轮和所述输出轴上的齿轮传动。
进一步地,上述双电机混合动力车辆驱动装置具备4条驱动力传递路径:
第1驱动力传递路径,其用于所述发动机和行星排的行星架之间的驱动力传递;
第2驱动力传递路径,其用于所述第一电动机和行星排的太阳轮之间的驱动力传递;
第3驱动力传递路径,其用于所述第1驱动力传递路径和第2驱动力传递路径上的驱动力利用行星排耦合通过行星排的齿圈及第一中间轴传递至输出轴;
第4驱动力传递路径,其用于所述第二电动机与减速装置之间的驱动力传递。
进一步地,所述双电机混合动力车辆驱动装置根据4条驱动力传递路径实现以下几种工作模式:
停车发电模式,借助第1驱动力传递路径和第2驱动力传递路径将发动机的驱动力传递至第一电动机,进行发电。
纯电驱动模式,借助第4驱动力传递路径将第二电动机的驱动力传递至输出轴用于驱动车辆。
混动驱动模式,借助第3驱动力传递路径和第4驱动力传递路径将发动机、第一电动机和第二电动机的驱动力传递至输出轴用于驱动车辆。
能量回收模式,借助第4驱动力传递路径将车辆制动能量回收至第二电动机。
进一步地,所述双电机混合动力车辆驱动装置中,将行星排的齿圈与壳体连接进行制动,并将第一中间轴与齿圈断开,该驱动装置被配置为增程式驱动模式。即借助第1驱动力传递路径由发动机为第一电动机发电提供驱动力,借助第2驱动力传递路径由第一发电机发电,借助第4驱动力传递路径由第二电动机驱动力传递至输出轴。
进一步地,基于以上结构,本发明双电机混合动力驱动装置具有高度模块化:
所述的第一电动机与行星排组合可以单独作为发电模块使用;所述的第二电动机与减速装置组合可以作为纯电动模块使用。
另外,所述第一电动机和第二电动机在不同工况下可以实现发电并存储在电池包中,实现了能量的高效利用,这样可以减小电池包的容量(体积),减轻整机的质量,提高了车辆续航能力。
综上所述,由于采用上述技术方案,本发明达到以下有益效果:本发明揭露的双电机混合动力车辆驱动装置为一款多功能动力驱动装置,在不改变结构情况下,改变电池包容量可以实现HEV和PHEV两种混合动力系统;改变中间轴、齿圈的耦合连接和断开,可以实现增程式驱动装置。此外,其模块化程度高,第一电动机与行星排组合可以单独作为发电模块使用;第二电动机与减速装置组合可以作为纯电动模块使用。
附图说明
图1 是本发明优选实施例双电机混合动力车辆驱动装置的结构示意图。
图2是本发明优选实施例的双电机混合动力车辆驱动装置在增程式驱动模式时的结构示意图。
图3是本发明优选实施例中的发电机模块的结构示意图。
图4是本发明优选实施例中的纯电驱动模块的结构示意图。
附图中:1-行星架、2-太阳轮、3-第一电动机、4-行星轮、5-齿圈、6-第二电动机、7-第二电动机转子轴、8-第一中间轴、9-驱动齿轮、10-输出轴、11-第二中间轴、12-中间轴从动齿轮、13-扭转减震器、14-发动机。
具体实施方式
以下实施例只是为了说明本发明的一种实现方式,不作为对本发明保护范围的限制性说明。
如图1所示,一种双电机混合动力车辆驱动装置,包括布置在同一旋转轴线上的第一电动机3、行星排、第二电动机6、第一中间轴8、驱动齿轮9和输出轴10,与同一旋转轴线平行设置的第二中间轴11。
其中所述行星排包括行星架1、太阳轮2、行星轮4和齿圈5,行星架1与发动机14连接;第一电动机3通过第一电动机转子轴与行星排的太阳轮2连接。本实施例中,发动机14与行星排的行星架1之间还设置有扭转减震器13。
第二电动机6通过第二电动机转子轴7与所述驱动齿轮9连接;
行星排的齿圈5与第一中间轴8设置为可耦合连接或断开,第一中间轴8与输出轴10连接。
本实施例中,所述第二中间轴11上设置中间轴从动齿轮12,中间轴从动齿轮12与驱动齿轮9传动,第二中间轴轴上带有齿轮和所述输出轴上的齿轮传动。具体在本实施例中,请参考图1。
下面对双电机混合动力车辆驱动装置的驱动力传递路径进行说明。
该双电机混合动力车辆驱动装置的驱动力传递路径可以分为四个:
第1驱动力传递路径:以发动机14、扭转减震器13、行星架1为驱动路径,其用于发动机14和行星排的行星架1之间的驱动力传递;
第2驱动力传递路径:以第一电动机3、太阳轮2为驱动路径,其用于第一电动机3和行星排的太阳轮2之间的驱动力传递;
第3驱动力传递路径:以行星排、第一中间轴8、输出轴10为驱动路径。其用于所述第1驱动力传递路径和第2驱动力传递路径上的驱动力利用行星排耦合通过行星排的齿圈5、第一中间轴8传递至输出轴10;
第4驱动力传递路径:以第二电动机转子轴7、驱动齿轮9、中间轴从动齿轮12、第二中间轴11、输出轴10为驱动路径,其用于第二电动机6与输出轴10之间的驱动力传递;
下面对双电机混合动力车辆驱动装置的工作模式进行说明。
停车发电模式:发动机14转动为第一电动机3发电提供驱动力。发动机14借助第1驱动力传递路径将其驱动力传递至行星排的行星架1;由于车辆处于停车状态,即输出轴10锁死,借助第3驱动力传递路径,将齿圈5锁死,通过行星排实现太阳轮2转动,最终借助第2驱动力传递路径将发动机14的驱动力传递至第一发电机3进行发电。
纯电驱动模式:在车辆起步、中低车速行驶情况下,仅第二电动机6进行工作,借助第4驱动力传递路径将第二电动机6的驱动力传递至输出轴10。
混动驱动模式:在车辆中速、高速行驶情况下,发动机14、第一电动机3、第二电动机6三者都工作,第一电动机3通过第2驱动力传递路径调节发动机14的转速,发动机14通过第1驱动力传递路径将动力传递至行星排的行星架1,再经第3驱动力传递路径传递至输出轴10;第二电动机6借助第4驱动力传递路径将驱动力传递至输出轴10;发动机14与第二电动机6的驱动力在输出轴10进行耦合,为车辆提供所需的动力。与此同时第一电动机3利用发动机14的转速进行发电并将电能存储到电池包中或传输给第二电动机6,为第二电动机6的工作提供足够的电能。
能量回收模式:刹车、减速工况。发动机14、第一电动机3不工作,第二电动机6工作。车辆的动能传递至输出轴10,输出轴10的驱动力借助第4驱动力传递路径将其驱动力传递至第二电动机6,此时,第二电动机6发电并将电能存入电池包中。
以上,对本发明双电机混合动力驱动装置的较佳实施方式进行了说明,但本发明并不限定于上述实施方式,其能够在权利要求书以及说明书和附图中记载的技术思想的范围内进行各种变更。例如,在第一中间轴8或第二中间轴11上设置驻车棘轮,可以实现车辆的驻停;为方便装配,可以对其总成再进行划分。
请参考图2,下面对本发明双电机混合动力车辆驱动装置的结构进行改变:将行星排的齿圈5与第一中间轴8断开,并将齿圈5固定于箱体上,该双电机混合动力驱动装置即可变为增程式驱动装置。下面对增程式驱动装置进行说明。
电池包电量充足时,第二电动机6借助第4驱动力传递路径将其驱动力传递至输出轴10,进而驱动车辆行驶。
电池包电量不能满足第二电动机6工作要求时,发动机14启动,借助第1、2驱动力传递路径将发动机14的驱动力传递至第一电动机3,第一电动机3发电并将电能存贮在电池包中,以供第二电动机6使用。
下面将本发明双电机混合动力驱动装置的模块进行拆解使用。
发电机模块如下所述:
将第一电动机3与行星排组合单独使用,齿圈5固定于箱体上,可以将其看作发电机使用,结构简图如图3所示。发动机14启动,借助第1、2驱动力传递路径将发动机14的驱动力传递至第一电动机3,第一电动机3发电并将电能存贮在电池包中。
纯电驱动装置模块如下所述:
该纯电驱动模块,由一个电动机和一个二级减速装置组成,结构简图如图4所示。第二电动机6借助第4驱动力传递路径将其驱动力传递至输出轴10。
基于上述技术方案及实施例的描述可知,本发明双电机混合动力车辆驱动装置为一款多功能动力驱动装置,在不改变结构情况下,改变电池包容量可以实现HEV和PHEV两种混合动力系统;改变中间轴、齿圈,可以实现增程式驱动装置。此外,其模块化程度高,第一电动机与行星排组合可以单独作为发电模块使用;第二电动机与减速装置组合可以作为纯电动模块使用。
上述实施例只为说明本发明的构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的认识能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围,凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种双电机混合动力车辆驱动装置,其特征在于,包括:
布置在同一旋转轴线上的第一电动机(3)、行星排、第二电动机(6)、第一中间轴(8)、驱动齿轮(9)和输出轴(10),与所述同一旋转轴线平行设置的第二中间轴(11),其中
所述行星排包括行星架(1)、太阳轮(2)、行星轮(4)和齿圈(5),所述行星架(1)与发动机(14)连接;
所述第一电动机(3)通过第一电动机转子轴与所述太阳轮(2)连接;
所述第二电动机(6)通过第二电动机转子轴(7)与所述驱动齿轮(9)连接;
所述齿圈(5)与所述第一中间轴(8)设置为可耦合连接或断开,所述第一中间轴(8)与所述输出轴(10)连接。
2.根据权利要求1所述的双电机混合动力车辆驱动装置,其特征在于:所述发动机(14)与所述行星架(1)之间还设置有扭转减震器(13)。
3.根据权利要求1所述的双电机混合动力车辆驱动装置,其特征在于:所第二中间轴(11)上设置中间轴从动齿轮(12),所述中间轴从动齿轮(12)与所述驱动齿轮(9)传动,所述第二中间轴(11)上带有齿轮和所述输出轴(10)上的齿轮传动。
4.根据权利要求1所述的双电机混合动力车辆驱动装置,其特征在于:具备4条驱动力传递路径:
第1驱动力传递路径,其用于所述发动机(14)和所述行星排的行星架(1)之间的驱动力传递;
第2驱动力传递路径,其用于所述第一电动机(3)和所述行星排的太阳轮(2)之间的驱动力传递;
第3驱动力传递路径,其用于所述第1驱动力传递路径和第2驱动力传递路径上的驱动力利用行星排耦合通过所述行星排的齿圈(5)及第一中间轴(8)传递至所述输出轴(10);
第4驱动力传递路径,其用于所述第二电动机(6)与减速装置之间的驱动力传递。
5.根据权利要求4所述的双电机混合动力车辆驱动装置,其特征在于:至少具备以下工作模式:
停车发电模式,借助所述第1驱动力传递路径和所述第2驱动力传递路径将所述发动机(14)的驱动力传递至所述第一电动机(6),进行发电;
纯电驱动模式,借助所述第4驱动力传递路径将所述第二电动机(6)的驱动力传递至所述输出轴(10)用于驱动车辆;
混动驱动模式,借助所述第3驱动力传递路径和所述第4驱动力传递路径将所述发动机(14)、第一电动机(3)和第二电动机(6)的驱动力传递至所述输出轴(10)用于驱动车辆。
能量回收模式,借助所述第4驱动力传递路径将车辆制动能量回收至所述第二电动机(6)。
6.根据权利要求5所述的双电机混合动力车辆驱动装置,其特征在于:所述双电机混合动力车辆驱动装置还包括壳体,所述行星排的齿圈(5)与所述壳体设置为可耦合连接或断开,当所述行星排的齿圈(5)与所述壳体连接并且所述第一中间轴(8)与齿圈(5)断开时,所述双电机混合动力车辆驱动装置被配置为增程式驱动模式,即借助所述第1驱动力传递路径由所述发动机(14)为所述第一电动机(3)发电提供驱动力,借助所述第2驱动力传递路径由所述第一发电机(3)发电,借助所述第4驱动力传递路径由所述第二电动机(6)的驱动力传递至所述输出轴(10)。
7.根据权利要求1所述的双电机混合动力车辆驱动装置,其特征在于:所述的第一电动机与行星排组合可以单独作为发电模块使用;所述的第二电动机与减速装置组合可以作为纯电动模块使用。
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