CN113147349A - 用于混动汽车的混合驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种混合驱动装置，所述混合驱动装置包括：驱动组件、发电组件、第一传动组件至第三传动组件、倒挡传动组件和动力输出组件。本发明的混合驱动装置可进一步扩大发动机和电动机的所适用的工作模式的范围，提高燃料经济性。
Description
技术领域
本发明属于车辆领域，具体涉及一种混合驱动装置。
背景技术
混合动力汽车是同时装备两种动力源—热动力源(由传统的汽油机和柴油机产生)与电动力源(电池与电机)的汽车。因此混合动力系统组合内燃机与电动机两种动力源并发挥各自的优点，互补各自缺点，由此提高整车效率。
发明内容
本发明的目的在于提出一种混合驱动装置。
具体通过如下技术手段实现：
一种混合驱动装置包括：驱动组件，包括发动机和电动机，所述发动机通过离合器将动力选择性地传递给第一轴，所述电动机的动力传递到第四轴；发电组件，包括发电机、从动链轮和主动链轮，其中，所述发电机传动连接到发电机轴，所述从动链轮固定地设置在所述发电机轴上并且通过链条与所述主动链轮传动连接，所述主动链轮固定地设置在第二轴上；第一传动组件，包括第一主驱齿轮和第一从动齿轮，所述第一主驱齿轮可旋转地支撑在所述第一轴上并且与所述第一从动齿轮啮合连接，所述第一从动齿轮固定地设置在第三轴上；第二传动组件，包括第二主驱齿轮和第二从动齿轮，所述第二主驱齿轮可旋转地支撑在所述第一轴上并且与所述第二从动齿轮啮合连接，所述第二从动齿轮固定地设置在第三轴上；第三传动组件，包括中间主动齿轮、中间从动齿轮、第三主驱齿轮、第三辅驱齿轮和第三从动齿轮，所述中间主动齿轮固定地设置在所述第一轴上并且与固定地设置在第二轴上的所述中间从动齿轮啮合连接，所述第三主驱齿轮可旋转地设置在所述第二轴上并且与所述第三从动齿轮啮合连接，所述第三辅驱齿轮可旋转地设置在所述第三轴上并且与所述第三从动齿轮啮合连接，所述第三从动齿轮固定地设置在所述第三轴上；倒挡传动组件，包括倒挡主驱齿轮、倒挡辅驱齿轮和倒挡从动齿轮，所述倒挡主驱齿轮可旋转地支撑在所述第二轴上并且与所述倒挡辅驱齿轮啮合连接，所述倒挡辅驱齿轮可旋转地设置在所述第四轴上并且还与所述倒挡从动齿轮啮合连接，所述倒挡从动齿轮固定地设置在所述第三轴上；同步器组件，包括第一同步器、第二同步器和第三同步器，所述第一同步器固定地设置在所述第一轴上并且布置在所述第一主驱齿轮和所述第二主驱齿轮之间，以使所述第一主驱齿轮和所述第二主驱齿轮中的一者与所述第一轴固定地接合，所述第二同步器固定地设置在所述第四轴上并且布置在所述第三辅驱动齿轮和所述倒挡辅驱齿轮之间，以使所述第三辅驱动齿轮和所述倒挡辅驱齿轮中的一者与所述第四轴固定地接合，所述第三同步器固定地设置在所述第二轴上并且布置在所述倒挡主驱齿轮和所述第三主驱齿轮之间，以使所述倒挡主驱齿轮和所述第三主驱齿轮中的一者与所述第二轴固定地接合；动力输出组件，包括主减主动齿轮、主减从动齿轮和差速器，所述主减主动齿轮固定地设置在所述第三轴上并且与所述主减从动齿轮啮合连接，所述主减从动齿轮固定连接到所述差速器。
所述混合驱动装置还包括控制器，所述控制器通过控制所述第一同步器、第二同步器和第三同步器中的一个或多个而使所述混合驱动装置实现纯电驱动模式、仅发动机模式和混合驱动模式.：
在所述纯电驱动模式下，所述控制器被配置为：使所述第二同步器接合，并且使所述第一同步器和第三同步器分离，从而使所述电动机的动力通过所述第三辅驱动齿轮和所述倒挡辅驱齿轮中的一者传递到所述第三轴。
在所述仅发动机驱动模式下，所述控制器被配置为：仅使所述第一同步器接合，或者仅使所述第二同步器和第三同步器接合，从而使所述发动机的动力通过所述第一传动组件、第二传动组件、第三传动组件和倒挡传动组件中的一者传递到所述第三轴。
在所述混合驱动模式下，所述控制器被配置为：使所述第一同步器和所述第二同步器接合，或者仅使所述第二同步器接合。
本发明所述的“选择性地”或“可选择地”在一般情况下是指通过离合器或同步器等部件连接，由于离合器或同步器等部件具有连接和断开的特点，因此该处使用“选择性地”或“可选择地”进行表述。本发明的“可旋转”等记载中的“可”在常规情况下表示“能够”。
本发明的效果在于：
1，根据本发明的混合驱动装置设置有发动机和电动机两个动力源，从而可根据发动机和电动机各自的高效工作区而提高发动机和电动机的利用效率，同时，针对每个动力源均，通过同步器至少配置两个变速比(或档位)，从而可进一步扩大发动机和电动机的所适用的工作模式的范围。
2，根据本发明的混合驱动装置还单独设置了发电机，从而可在发动机工作时充分利用发动机的动力来对电池进行充电，从而能够延长电池保持在高电量的状态，延长电池的使用寿命，同时有效解决纯电动汽车的里程短问题。
3，根据本发明的混合驱动装置可实现高速时发动机独立驱动，高速响应更快。并且，还可通过耦合发动机和电动机的输出动力来提供整车更高的动力性，尤其适用于超车加速工况。
附图说明
图1是根据示例性实施例的混合驱动装置的示意图。
表1是根据示例性实施例的混合驱动装置的部分工作模式。
其中：10-发动机，11-离合器，12-第一轴，13-中间主动齿轮，14-第一主驱齿轮，15-第一同步器，16-第二主驱齿轮，20-第二轴，21-中间从动齿轮，22-倒挡主驱齿轮，23-第三同步器，24-第三主驱齿轮，30-发电机，31-发电机轴，32-从动链轮，33-链条，34-主动链轮，40-电动机，41-第四轴，42-第三辅驱动齿轮，43-第二同步器，44-倒挡辅驱齿轮，51-第一从动齿轮，52-主减主动齿轮，53-第三轴，54-第二从动齿轮，55-第三从动齿轮，56-倒挡从动齿轮，59-主减从动齿轮，60-差速器。
具体实施方式
以下将参照图1详细描述根据示例性实施例的混合驱动装置。
根据示例性实施例的混合驱动装置包括：驱动组件、发电组件、第一传动组件至第三传动组件、倒挡传动组件和动力输出组件。
驱动组件作为动力源为车辆提供驱动力。驱动组件可包括发动机10和电动机40。发动机10通过离合器11将动力选择性地传递给第一轴12，电动机40的动力传递到第四轴41。
发电组件可用于对车辆的电池充电，或者为车辆内或车辆外部的其他电负载供电。发电组件可包括发电机30、从动链轮32和主动链轮34。发电机30传动连接到发电机轴31，从动链轮32固定地设置在发电机轴31上并且通过链条33与主动链轮34传动连接，主动链轮34固定地设置在第二轴20上。因此，主动链轮34可将接收的来自第二周20的动力通过链条33传递给从动链轮31，并且发电机30可将来自从动链轮31的机械功率转化为电力存储在电池内。
第一传动组件可包括第一主驱齿轮14和第一从动齿轮51。第一主驱齿轮14可旋转地支撑在第一轴12上并且与第一从动齿轮51啮合连接，第一从动齿轮51固定地设置在第三轴53上。例如，第一主驱齿轮14可通过轴承等可旋转地支撑在第一轴12上。
第二传动组件可包括第二主驱齿轮16和第二从动齿轮54。第二主驱齿轮16可旋转地支撑在第一轴12上并且与第二从动齿轮54啮合连接，第二从动齿轮54固定地设置在第三轴53上。例如，第二主驱齿轮16可通过轴承等可旋转地支撑在第一轴12上。
第三传动组件可包括中间主动齿轮13、中间从动齿轮21、第三主驱齿轮24、第三辅驱齿轮42和第三从动齿轮55。中间主动齿轮13固定地设置在第一轴12上并且与固定地设置在第二轴20上的中间从动齿轮21啮合连接。第三主驱齿轮24可旋转地设置在第二轴20上并且与第三从动齿轮55啮合连接。第三辅驱齿轮42可旋转地设置在第三轴41上并且与第三从动齿轮55啮合连接。第三从动齿轮55固定地设置在第三轴53上。因此，第三从动齿轮55既可以接收来自第三主驱齿轮24的动力，也可以接收来自第三辅驱齿轮42的动力。
倒挡传动组件可包括倒挡主驱齿轮22、倒挡辅驱齿轮44和倒挡从动齿轮56。倒挡主驱齿轮22可旋转地支撑在第二轴20上并且与倒挡辅驱齿轮44啮合连接，倒挡辅驱齿轮44可旋转地设置在第四轴41上并且还与倒挡从动齿轮56啮合连接，倒挡从动齿轮56固定地设置在第三轴53上。例如，倒挡主驱齿轮22和倒挡辅驱齿轮44均可通过轴承可旋转地支撑在对应的轴上。
同步器组件可包括第一同步器15、第二同步器43和第三同步器23。
第一同步器15固定地设置在第一轴12上并且布置在第一主驱齿轮14和第二主驱齿轮16之间，以使第一主驱齿轮14和第二主驱齿轮16中的一者与第一轴12固定地接合。
第二同步器43可固定地设置在第四轴41上并且布置在第三辅驱动齿轮42和倒挡辅驱齿轮44之间，以使第三辅驱动齿轮42和倒挡辅驱齿轮44中的一者与第四轴41固定地接合。
第三同步器23可固定地设置在第二轴20上并且布置在倒挡主驱齿轮22和第三主驱齿轮24之间，以使倒挡主驱齿轮22和第三主驱齿轮24中的一者与第二轴20固定地接合。
动力输出组件可包括主减主动齿轮52、主减从动齿轮59和差速器60。主减主动齿轮52固定地设置在第三轴53上并且与主减从动齿轮59啮合连接，主减从动齿轮59固定连接到差速器60。因此，主减主动齿轮52可接收来自第一从动齿轮51、第二从动齿轮54、第三从动齿轮55和倒挡从动齿轮56中的至少一者的动力，并将其传递给主减从动齿轮59。然后，通过差速器60传递到车辆的车桥和车轮。
混合驱动装置还可包括控制器，控制器通过控制离合器11、第一同步器15、第二同步器43和第三同步器23中的一个或多个而使混合驱动装置实现纯电驱动模式、仅发动机模式和混合驱动模式。
以下，将参照表1详细描述根据示例性实施例的混合驱动装置能够实现的工作模式中的至少一部分。
表1
| 11 | 15to14 | 15to16 | 43to42 | 43to44 | 23to24 | 23to22 | |
| 模式1 | 分离 | 分离 | 分离 | 接合 | 分离 | 分离 | 分离 |
| 模式2 | 分离 | 分离 | 分离 | 分离 | 接合 | 分离 | 分离 |
| 模式3 | 接合 | 接合 | 分离 | 分离 | 分离 | 分离 | 分离 |
| 模式4 | 接合 | 分离 | 接合 | 分离 | 分离 | 分离 | 分离 |
| 模式5 | 接合 | 分离 | 分离 | 分离 | 分离 | 接合 | 分离 |
| 模式6 | 接合 | 分离 | 分离 | 分离 | 接合 | 接合 | 分离 |
| 模式7 | 接合 | 分离 | 接合 | 分离 | 接合 | 分离 | 分离 |
| 模式8 | 接合 | 分离 | 分离 | 接合 | 分离 | 分离 | 分离 |
纯电驱动模式可包括第一纯电驱动模式和第二纯电驱动模式。
在第一纯电驱动模式下(即，模式1)，离合器11分离，并且第二同步器43与第三辅驱动齿轮42接合，从而使电动机40的动力通过第三辅驱动齿轮42和第三从动齿轮55传递到第三轴53。
在第二纯电驱动模式下(即，模式2)，离合器11分离，并且第二同步器43与倒挡辅驱齿轮44接合，从而使电动机40的动力通过倒挡辅驱齿轮44和倒挡从动齿轮56传递到第三轴53。
仅发动机驱动模式可包括仅发动机第一驱动模式至仅发动机第四驱动模式。
在仅发动机第一驱动模式至仅发动机第二驱动模式下(即，模式3和模式4)，离合器11接合，并且第一同步器15与第二主驱齿轮16或者第一主驱齿轮14接合，以实现不同的变速比。
在仅发动机第三驱动模式下(即，模式5)，离合器11接合，并且第三同步器23与第三主驱齿轮24接合，以实现不同的变速比。
在仅发动机第四驱动模式下(即，模式6)，离合器11接合，并且第二同步器43与倒挡辅驱齿轮44接合、第三同步器23与第三主驱齿轮24接合，以实现倒挡。
混合驱动模式可包括第一混合驱动模式和第二混合驱动模式。
在第一混合驱动模式下(即，模式7)，离合器11接合，第一同步器15与第二主驱齿轮16接合，从而使发动机10的动力通过第二传动组件传递到第三轴53，并且使第二同步器43与倒挡辅驱齿轮44接合，从而使电动机40的动力通过倒挡从动齿轮56也传递到第三轴53，第三轴53将来自第二传动组件和倒挡从动齿轮56的动力进行耦合后传递到动力输出组件；
在第二混合驱动模式下(即，模式8)，离合器11接合，第二同步器43接合到倒挡辅驱齿轮44，从而使电动机40的动力通过倒挡辅驱齿轮44和倒挡从动齿轮56传递到第三轴53，同时发动机10经由发电机组件进行发电。
Claims (8)
1.一种混合驱动装置，其特征在于，所述混合驱动装置包括：
驱动组件，包括发动机（10）和电动机（40），所述发动机（10）通过离合器（11）将动力选择性地传递给第一轴（12），所述电动机（40）的动力传递到第四轴（41）；
发电组件，包括发电机（30）、从动链轮（32）和主动链轮（34），其中，所述发电机（30）传动连接到发电机轴（31），所述从动链轮固定地设置在所述发电机轴（31）上并且通过链条（33）与所述主动链轮（34）传动连接，所述主动链轮（34）固定地设置在第二轴（20）上；
第一传动组件，包括第一主驱齿轮（14）和第一从动齿轮（51），所述第一主驱齿轮（14）可旋转地支撑在所述第一轴（12）上并且与所述第一从动齿轮（51）啮合连接，所述第一从动齿轮（51）固定地设置在第三轴（53）上；
第二传动组件，包括第二主驱齿轮（16）和第二从动齿轮（54），所述第二主驱齿轮（16）可旋转地支撑在所述第一轴（12）上并且与所述第二从动齿轮（54）啮合连接，所述第二从动齿轮（54）固定地设置在第三轴（53）上；
第三传动组件，包括中间主动齿轮（13）、中间从动齿轮（21）、第三主驱齿轮（24）、第三辅驱齿轮（42）和第三从动齿轮（55），所述中间主动齿轮（13）固定地设置在所述第一轴（12）上并且与固定地设置在第二轴（20）上的所述中间从动齿轮（21）啮合连接，所述第三主驱齿轮（24）可旋转地设置在所述第二轴（20）上并且与所述第三从动齿轮（55）啮合连接，所述第三辅驱齿轮（42）可旋转地设置在所述第三轴（41）上并且与所述第三从动齿轮（55）啮合连接，所述第三从动齿轮（55）固定地设置在所述第三轴（53）上；
倒挡传动组件，包括倒挡主驱齿轮（22）、倒挡辅驱齿轮（44）和倒挡从动齿轮（56），所述倒挡主驱齿轮（22）可旋转地支撑在所述第二轴（20）上并且与所述倒挡辅驱齿轮（44）啮合连接，所述倒挡辅驱齿轮（44）可旋转地设置在所述第四轴（41）上并且还与所述倒挡从动齿轮（56）啮合连接，所述倒挡从动齿轮（56）固定地设置在所述第三轴（53）上；
同步器组件，包括第一同步器（15）、第二同步器（43）和第三同步器（23），
所述第一同步器（15）固定地设置在所述第一轴（12）上并且布置在所述第一主驱齿轮（14）和所述第二主驱齿轮（16）之间，以使所述第一主驱齿轮（14）和所述第二主驱齿轮（16）中的一者与所述第一轴（12）固定地接合，
所述第二同步器（43）固定地设置在所述第四轴（41）上并且布置在所述第三辅驱动齿轮（42）和所述倒挡辅驱齿轮（44）之间，以使所述第三辅驱动齿轮（42）和所述倒挡辅驱齿轮（44）中的一者与所述第四轴（41）固定地接合，
所述第三同步器（23）固定地设置在所述第二轴（20）上并且布置在所述倒挡主驱齿轮（22）和所述第三主驱齿轮（24）之间，以使所述倒挡主驱齿轮（22）和所述第三主驱齿轮（24）中的一者与所述第二轴（20）固定地接合；
动力输出组件，包括主减主动齿轮（52）、主减从动齿轮（59）和差速器（60），所述主减主动齿轮（52）固定地设置在所述第三轴（53）上并且与所述主减从动齿轮（59）啮合连接，所述主减从动齿轮（59）固定连接到所述差速器（60）。
2.根据权利要求1所述的混合驱动装置，其特征在于，所述混合驱动装置还包括控制器，所述控制器通过控制所述第一同步器（15）、第二同步器（43）和第三同步器（23）中的一个或多个而使所述混合驱动装置实现纯电驱动模式、仅发动机模式和混合驱动模式：
在所述纯电驱动模式下，所述控制器被配置为：使所述第二同步器（43）接合，并且使所述第一同步器（15）和第三同步器（23）分离，从而使所述电动机（40）的动力通过所述第三辅驱动齿轮（42）和所述倒挡辅驱齿轮（44）中的一者传递到所述第三轴（53），
在所述仅发动机驱动模式下，所述控制器被配置为：仅使所述第一同步器（15）接合，或者仅使所述第二同步器（43）和第三同步器（23）接合，从而使所述发动机（10）的动力通过所述第一传动组件、第二传动组件、第三传动组件和倒挡传动组件中的一者传递到所述第三轴（53），
在所述混合驱动模式下，所述控制器被配置为：使所述第一同步器（15）和所述第二同步器（43）接合，或者仅使所述第二同步器（43）接合。
3.根据权利要求2所述的混合驱动装置，其特征在于，所述发电机轴（31）、所述第一轴（12）、所述第二轴（20）和所述第三轴（53）彼此平行布置。
4.根据权利要求2所述的混合驱动装置，其特征在于，所述混合驱动模式包括第一混合驱动模式和第二混合驱动模式，
在所述第一混合驱动模式下，所述第一同步器（15）与所述第二主驱齿轮（16）接合，从而使所述发动机（10）的动力通过所述第二传动组件传递到第三轴（53），并且使所述第二同步器（43）与倒挡辅驱齿轮（44）接合，从而使所述电动机（40）的动力通过倒挡从动齿轮（56）也传递到第三轴（53），第三轴（53）将来自第二传动组件和倒挡从动齿轮（56）的动力进行耦合后传递到动力输出组件。
5.根据权利要求4所述的混合驱动装置，其特征在于，在所述第二混合驱动模式下，所述第二同步器（43）接合到所述倒挡辅驱齿轮（44），从而使所述电动机（40）的动力通过所述倒挡辅驱齿轮（44）和所述倒挡从动齿轮（56）传递到第三轴（53），同时所述发动机（10）经由所述发电机组件进行发电。
6.根据权利要求4和5所述的混合驱动装置，其特征在于，在所述第一混合驱动模式和所述第二混合驱动模式下，所述离合器（11）接合。
7.根据权利要求2所述的混合驱动装置，其特征在于，所述纯电驱动模式包括第一纯电驱动模式和第二纯电驱动模式，
在所述第一纯电驱动模式下，所述第二同步器（43）与倒挡辅驱齿轮（44）接合，从而使所述电动机（40）的动力通过所述倒挡辅驱齿轮（44）和所述倒挡从动齿轮（56）传递到第三轴（53），
在所述第二纯电驱动模式下，所述第二同步器（43）与第三辅驱动齿轮（42）接合，从而使所述电动机（40）的动力通过所述第三辅驱动齿轮（42）和所述第三从动齿轮（55）传递到第三轴（53）。
8.根据权利要求7所述的混合驱动装置，其特征在于，在所述第一纯电驱动模式和所述第二纯电驱动模式下，所述离合器（11）分离。
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