CN113500906A - 混合动力驱动系统及车辆 - Google Patents

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陈丽君
徐利文
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Abstract

本申请涉及一种混合动力驱动系统，其特征在于，包括发动机；动力电池；第一驱动电机，电连接于动力电池；离合器，传动连接于发动机和第一驱动电机；变速箱，传动连接于离合器；第一驱动桥，传动连接于变速箱，第一驱动桥用于与车辆的第一组车轮传动连接；第二驱动电机，电连接于动力电池；第二驱动桥，传动连接于第二驱动电机，第二驱动桥用于与车辆的第二组车轮传动连接；其中，离合器具有闭合状态和断开状态，离合器处于闭合状态时，发动机与第一驱动电机并联，并能同时提供驱动力，离合器处于断开状态时，发动机与第一驱动电机相互独立，且发动机与第一驱动电机能分别提供驱动力。该混合动力驱动系统，油耗和废气排放量大幅度减小。

Description

混合动力驱动系统及车辆
技术领域
本申请涉及油电混合动力技术领域，特别是涉及一种混合动力驱动系统及车辆。
背景技术
目前，重卡车辆的驱动力主要还是采用单一的柴油发动机驱动，具体的，重卡车辆的驱动系统包括柴油发动机、变速箱等结构。
但是，当重卡车辆用于中远距离货物运输且载货重量较大时，单独使用柴油发动机作为动力，存在油耗高，废气排放量大的问题，这与我国目前“碳达峰、碳中和”的发展目标背驰而行。
发明内容
基于此，有必要针对车辆单独使用发动机作为动力时，油耗高，废气排放量大的问题，提供一种节能减排的混合动力驱动系统及车辆。
根据本申请的一个方面，提供一种混合动力驱动系统，包括：
发动机；
动力电池；
第一驱动电机，电连接于所述动力电池；
离合器，传动连接于所述发动机和所述第一驱动电机；
变速箱，传动连接于所述离合器；
第一驱动桥，传动连接于所述变速箱，所述第一驱动桥用于与车辆的第一组车轮传动连接；
第二驱动电机，电连接于所述动力电池；
第二驱动桥，传动连接于所述第二驱动电机，所述第二驱动桥用于与所述车辆的第二组车轮传动连接；
其中，所述离合器具有闭合状态和断开状态，所述离合器处于闭合状态时，所述发动机与所述第一驱动电机并联，并受控同时向所述第一驱动桥提供驱动力，所述离合器处于断开状态时，所述发动机与所述第一驱动电机相互独立，并选择其中一者向所述第一驱动桥提供驱动力。
在其中一个实施例中，所述动力电池具有电量上限和电量下限，所述混合动力驱动系统还包括：
电机控制器，控制连接于所述第一驱动电机及所述第二驱动电机；
主控制器，通讯连接于所述电机控制器和所述动力电池；
其中，当所述主控制器确认所述动力电池的电量低于所述电量下限时，通过所述电机控制器控制所述第一驱动电机及所述第二驱动电机的电磁转矩方向分别相反于所述第一组车轮和所述第二组车轮的转动方向，以使所述第一驱动电机和所述第二驱动电机能发电并存储于所述动力电池中；
当所述主控制器确认所述动力电池的电量大于或等于所述电量上限时，通过所述电机控制器控制所述第一驱动电机及所述第二驱动电机的电磁转矩方向分别与所述第一组车轮及所述第二组车轮的转动方向相同。
在其中一个实施例中，还包括高压配电盒、直流降压器及箱体，所述高压配电盒及所述直流降压器依次层叠设置于所述动力电池上，所述电机控制器设于所述高压配电盒及所述直流降压器之间，所述动力电池、所述高压配电盒、所述电机控制器及所述直流降压器均设于所述箱体内。
在其中一个实施例中，还包括设于所述箱体内的冷却模块及连通于所述冷却模块的冷却管，所述冷却模块位于所述动力电池远离所述高压配电盒、所述电机控制器及所述直流降压器的一端设置，所述冷却管缠绕于所述动力电池的外侧。
在其中一个实施例中，所述箱体上设有散热口及多个走线口，所述散热口与所述冷却模块相对设置，所述走线口用于供导线穿过。
在其中一个实施例中，所述离合器集成于所述第一驱动电机上；和/或
所述第二驱动电机集成于所述第二驱动桥上。
在其中一个实施例中，所述发动机、所述离合器及所述变速箱均位于所述第一驱动桥的一侧，且所述发动机、所述离合器及所述变速箱沿所述车辆的纵长方向依次排布。
在其中一个实施例中，还包括传动轴，所述传动轴的相对两端分别传动连接于所述变速箱与所述第一驱动桥，用于所述变速箱与所述第一驱动桥之间的传动。
根据本申请的另一方面，还提供一种车辆，包括第一组车轮、第二组车轮及权利要求1-8中任一项所述的混合动力驱动系统，所述混合动力驱动系统中的第一驱动桥与所述第一组车轮传动连接，所述混合动力驱动系统中的第二驱动桥与所述第二组车轮传动连接。
在其中一个实施例中，还包括第三组车轮，所述第三组车轮位于所述第一组车轮远离第二组车轮的一侧，所述发动机、所述离合器及所述变速箱沿所述第三组车轮指向所述第一组车轮的方向依次排布。
上述混合动力驱动系统，通过设置第一驱动电机和第二驱动电机，使得第一驱动电机和第二驱动电机能够辅助发动机提供驱动力，且通过设置离合器，使得发动机与第一驱动电机既能够并联工作，还能够独立工作，以满足车辆的不同工况需求，相较于现有技术，提供相同的驱动力时，发动机的油耗能够大幅度减小，且减小了废气排放量，提升整车动力性，降低了对环境的影响，具有较高的实用性。
附图说明
图1为本申请一实施例中的混合动力驱动系统的结构示意图；
图2为具有图1所示的混合动力驱动系统的车辆的结构示意图。
100、混合动力驱动系统；10、发动机；20、动力电池；30、第一驱动电机；40、离合器；50、变速箱；60、第一驱动桥；70、第二驱动电机；80、第二驱动电桥；900、车辆；91、第一组车轮；92、第二组车轮；93、第三组车轮。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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申请和简化描述，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，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
下面将结合附图对本申请的混合动力驱动系统及车辆进行说明。
图1为本申请一实施例中的混合动力驱动系统的结构示意图；图2为具有图1所示的混合动力驱动系统的车辆的结构示意图。为便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的结构。
本申请至少一实施例公开的混合动力驱动系统100，包括发动机10、动力电池20、第一驱动电机30、离合器40、变速箱50、第一驱动桥60、第二驱动电机70及第二驱动桥。发动机10布置于车辆900的驾驶室的下方，也即是，发动机10靠近车辆900的车头设置。第一驱动电机30位于发动机10的一侧，具体为第一驱动电机30位于发动机10远离车头的一侧，且第一驱动电机30设置于车辆900的车身主体上。车身主体可以为车辆900的车架，其能够起到支撑的作用。应用该混合动力驱动系统100的车辆900，能够降低油耗，减少废气排放量。
其中，第一驱动电机30电连接于动力电池20，离合器40传动连接于发动机10和第一驱动电机30，变速箱50传动连接于离合器40，第一驱动桥60传动连接于变速箱50，第一驱动桥60用于与车辆900的第一组车轮91传动连接，以带动第一组车轮91转动。第二驱动电机70电连接于动力电池20，第二驱动桥传动连接于第二驱动电机70，第二驱动桥用于与车辆900的第二组车轮92传动连接，以带动第二组车轮92转动。
具体到一些实施例中，第一组车轮91与第二组车轮92可以分别包括两个车轮，两个车轮分别位于第一驱动桥60或第二驱动桥的两侧。可以理解，第一组车轮91和第二组车轮92也可以分别包括四个车轮，四个车轮分别位于第一驱动桥60或第二驱动桥的两侧。
进一步地，离合器40具有闭合状态和断开状态，离合器40处于闭合状态时，发动机10与第一驱动电机30并联，并能同时向第一驱动桥60提供驱动力，离合器40处于断开状态时，发动机10与第一驱动电机30相互独立，并选择发动机10与第一驱动电机30其中一者向第一驱动桥60分别提供驱动力。
具体到实际运用中，既能够单独通过发动机10向第一驱动桥60提供驱动力，还能够通单独过第一驱动电机30向第一驱动桥60提供驱动力，使得通过第一驱动电机30实现车辆900制动时，第一驱动电机30的再生转动不受发动机10反拖转矩的影响，且制动过程中不需要驾驶员降挡操作，使得再生制动的效果较好。
发动机10和第一驱动电机30产生的驱动力可以经过较少的部件而作用在第一驱动桥60上，且第二驱动电机70产生的驱动力能够直接作用在第二驱动桥上，无需经过其他部件，降低了发动机10、第一驱动电机30及第二驱动电机70产生的驱动力在传输过程中的损耗。
在一些实施例中，离合器40集成于第一驱动电机30上，具体地，离合器40和第一驱动电机30安装在同一个壳体里面，离合器40的离合器40壳体也可以与第一驱动电机30的电机壳体固定为一体结构。通过将离合器40与第一驱动电机30集成为一体结构，能够缩短离合器40与第一驱动电机30之间的距离，便于两者的连接，还能够使得混合动力驱动系统100的结构更加紧凑，整体强度更大。
在一些实施例中，第二驱动电机70集成于第二驱动桥上，具体地，可以为第二驱动电机70直接安装在第二驱动桥上，并且，集成后的第二驱动电机70与第二驱动桥可以称为电驱桥。
在其他的实施例中，离合器40集成于第一驱动电机30上，第二驱动电机70也集成于第二驱动桥上。如此，结构集中紧凑，既便于生产装配和维修保养，也节省车辆900空间，不影响其他部件的装配。
在一些实施例中，发动机10、离合器40及变速箱50均位于第一驱动桥60的一侧，且发动机10、离合器40及变速箱50沿车辆900的纵长方向依次排布。如此，能够使得发动机10、离合器40及变速箱50的排布能够较紧凑，且能够占据较小的车辆900空间。
在一些实施例中，该混合动力驱动系统100还包括传动轴，传动轴的相对两端分别传动连接于变速箱50与第一驱动桥60，且传动轴沿车身长度方向延伸，用于变速箱50及第一驱动桥60之间的传动。
在一些实施例，动力电池20作为提供第一驱动电机30和第二驱动电机70驱动力的来源，动力电池20具有电量上限和电量下限中。进一步地，混合动力驱动系统100还包括电机控制器和主控制器，电机控制器控制连接于第一驱动电机30及第二驱动电机70，主控制器通讯连接于电机控制器和动力电池20，主控制器能够用于检测动力电池20的电量，并能够将动力电池20的电量信息反馈给电机控制器。
具体到实际运用中，当主控制器确认动力电池20的电量低于电量下限时，通过电机控制器控制第一驱动电机30及第二驱动电机70的电磁转矩方向分别相反于第一组车轮91和第二组车轮92的转动方向，以使第一驱动电机30和第二驱动电机70能发电，并将第一驱动电机30和第二驱动电机70发出的电能存储于动力电池20中；当主控制器确认动力电池20的电量大于或等于电量上限时，通过电机控制器控制第一驱动电机30及第二驱动电机70的电磁转矩方向分别与第一组车轮91及第二组车轮92的转动方向相同，以使第一驱动电机30和第二驱动电机70处于不发电状态。
具体到一些实施例中，动力电池20上可以设置有电量检测器，电量检测器与主控制器通讯连接，使得电量检测器可以实时检测动力电池20的电量并传输至主控制器，使得主控制器能够根据电量检测器检测到的数据确定动力电池20的电量信息，并及时反馈至电机控制器。
在一些实施例中，还包括高压配电盒、直流降压器及箱体，高压配电盒及直流降压器依次层叠设置于动力电池20上，电机控制器设于高压配电盒及直流降压器之间，动力电池20、高压配电盒、电机控制器及直流降压器均设于箱体内。
具体到一些实施例中，箱体位于车身主体中部的一侧，其中，动力电池20位于箱体的底部，高压配电盒位于动力电池20的上方，直流降压器位于高压配电盒的上方。本实施例通过将动力电池20、高压配电盒及直流降压器等高压附件设置于一个箱体内，并在箱体内合理布置，高压组件中的各部件集中设置，能够保证碰撞安全，进而使得整个高压组件集中、紧凑，便于高压组件的生产装配和维修保养，也节省了整车空间，避免影响挂车的运动空间。
进一步地，将电机控制器也设于箱体内，并设置于高压配电盒与直流降压器之间。电机控制器电连接于第一驱动电机30和第二驱动电机70，并用于控制第一驱动电机30和第二驱动电机70的运行状态。通过将电机控制器也放置在箱体内，进一步保证了高压附件的集中布置，相较于现有技术中分散布置的方式，能够进一步节省整车空间，便于高压附件的维修、更换。
在一些实施例中，混合动力驱动系统100还包括位于箱体内的冷却模块及连通于冷却模块的冷却管。冷却模块位于动力电池20远离高压配电盒、电机控制器及直流降压器的一端设置，高压配电盒、电机控制器及直流降压器依次层叠设置且靠近动力电池20的另一端设置，也即是，冷却模块与高压配电盒间隔设置在动力电池20的上方，以能够充分利用动力电池20上方的空间，提高了空间利用率。冷却管缠绕于动力电池20的外侧，具体的，冷却管在动力电池20上可以缠绕多圈，并用于冷却动力电池20。
在其他的实施例中，电机控制器、第一驱动电机30及第二驱动电机70上也可以缠绕有冷却管，此时，冷却模块还能通过冷却管冷却电机控制器、第一驱动电机30及第二驱动电机70，以控制电机控制器、第一驱动电机30及第二驱动电机70的温度，保证动力电池20、电机控制器、第一驱动电机30及第二驱动电机70能够在正常温度范围内高效、可靠地工作。
在一些实施例中，箱体上设有散热口及多个走线口，散热口与冷却模块相对设置，以使得冷却模块中的风扇能够通过散热口扰动气流，进而带走冷却模块中的热量。走线口用于供导线穿过，导线可以为高压导线或信号线，高压导线用于高压电的传输，信号线用于信号的传输。
作为本申请的同一构思，还提供一种车辆900，包括第一组车轮91、第二组车轮92及上述的混合动力驱动系统100，混合动力驱动系统100中的第一驱动桥60与第一组车轮91传动连接，混合动力驱动系统100中的第二驱动桥与第二组车轮92传动连接。该车辆900的行车工况可以实现发动机10起车、第一驱动电机30起车、发动机10驱动、第一驱动电机30和第二驱动电机70同时驱动、油电联合驱动、行车充电、停车充电等多种运行模式结合。该车辆900的制动工况可以实现电机制动、辅助制动、行车制动等多种制动模式。利于发动机10保持最优工况运行，提升能量回收效率，大幅降低燃油消耗量。同时电驱系统故障不影响整车运行，可以纯发动机10模式行车，保证了整车的出勤率。
进一步地，该车辆900还包括第三组车轮93，第三组车轮93位于第一组车轮91远离第二组车轮92的一侧，发动机10、离合器40及变速箱50沿第三组车轮93指向第一组车轮91的方向依次排布。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种混合动力驱动系统，其特征在于，包括：
发动机；
动力电池；
第一驱动电机，电连接于所述动力电池；
离合器，传动连接于所述发动机和所述第一驱动电机；
变速箱，传动连接于所述离合器；
第一驱动桥，传动连接于所述变速箱，所述第一驱动桥用于与车辆的第一组车轮传动连接；
第二驱动电机，电连接于所述动力电池；
第二驱动桥，传动连接于所述第二驱动电机，所述第二驱动桥用于与所述车辆的第二组车轮传动连接；
其中，所述离合器具有闭合状态和断开状态，所述离合器处于闭合状态时，所述发动机与所述第一驱动电机并联，并受控同时向所述第一驱动桥提供驱动力，所述离合器处于断开状态时，所述发动机与所述第一驱动电机相互独立，并选择其中一者向所述第一驱动桥提供驱动力。
2.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述动力电池具有电量上限和电量下限，所述混合动力驱动系统还包括：
电机控制器，控制连接于所述第一驱动电机及所述第二驱动电机；
主控制器，通讯连接于所述电机控制器和所述动力电池；
其中，当所述主控制器确认所述动力电池的电量低于所述电量下限时，通过所述电机控制器控制所述第一驱动电机及所述第二驱动电机的电磁转矩方向分别相反于所述第一组车轮和所述第二组车轮的转动方向，以使所述第一驱动电机和所述第二驱动电机能发电并存储于所述动力电池中；
当所述主控制器确认所述动力电池的电量大于或等于所述电量上限时，通过所述电机控制器控制所述第一驱动电机及所述第二驱动电机的电磁转矩方向分别与所述第一组车轮及所述第二组车轮的转动方向相同。
3.根据权利要求2所述的混合动力驱动系统，其特征在于，还包括高压配电盒、直流降压器及箱体，所述高压配电盒及所述直流降压器依次层叠设置于所述动力电池上，所述电机控制器设于所述高压配电盒及所述直流降压器之间，所述动力电池、所述高压配电盒、所述电机控制器及所述直流降压器均设于所述箱体内。
4.根据权利要求3所述的混合动力驱动系统，其特征在于，还包括设于所述箱体内的冷却模块及连通于所述冷却模块的冷却管，所述冷却模块位于所述动力电池远离所述高压配电盒、所述电机控制器及所述直流降压器的一端设置，所述冷却管缠绕于所述动力电池的外侧。
5.根据权利要求4所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述箱体上设有散热口及多个走线口，所述散热口与所述冷却模块相对设置，所述走线口用于供导线穿过。
6.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述离合器集成于所述第一驱动电机上；和/或
所述第二驱动电机集成于所述第二驱动桥上。
7.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述发动机、所述离合器及所述变速箱均位于所述第一驱动桥的一侧，且所述发动机、所述离合器及所述变速箱沿所述车辆的纵长方向依次排布。
8.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征在于，还包括传动轴，所述传动轴的相对两端分别传动连接于所述变速箱与所述第一驱动桥，用于所述变速箱与所述第一驱动桥之间的传动。
9.一种车辆，其特征在于，包括第一组车轮、第二组车轮及权利要求1-8中任一项所述的混合动力驱动系统，所述混合动力驱动系统中的第一驱动桥与所述第一组车轮传动连接，所述混合动力驱动系统中的第二驱动桥与所述第二组车轮传动连接。
10.根据权利要求9所述的车辆，其特征在于，还包括第三组车轮，所述第三组车轮位于所述第一组车轮远离第二组车轮的一侧，所述发动机、所述离合器及所述变速箱沿所述第三组车轮指向所述第一组车轮的方向依次排布。
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