CN113954618A - 双电机混合动力系统及混合动力汽车 - Google Patents

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孙国庆
张鹏轩
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Abstract

本发明提供了一种双电机混合动力系统及混合动力汽车，本发明的双电机混合动力系统包括发动机、发电机、驱动电机、差速器以及输入轴和输出轴，其中发动机通过离合器传动连接输入轴，差速器与输出轴传动相连；输入轴上设有可控通断的多个发动机主动齿轮，输出轴上设有可控通断的多个从动齿轮，驱动电机的输出端设有多个驱动电机主动齿轮，且发动机主动齿轮、从动齿轮和驱动电机主动齿轮的数量相同，并被配置为并排布置的多列，各列中的发动机主动齿轮和驱动电机主动齿轮分别啮合连接于从动齿轮的两侧；发电机与发动机传动相连。本发明的双电机混合动力系统可实现多模式及多挡位驱动，能够降低油耗，而具有较好的实用性。

Description

双电机混合动力系统及混合动力汽车
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种双电机混合动力系统，同时，本发明也涉及一种搭载有上述双电机混合动力系统的混合动力汽车。
背景技术
随着新能源汽车技术的发展，纯电驱动系统和混合驱动系统已成为当前两个重要的技术发展方向，而对比这两种系统，混合动力系统相较于纯电驱动系统，在适应能力、成本以及续航里程上均更具优势。现有的混合动力系统主要有串联、并联、混联三种技术结构，其中混联结构兼备串联和并联两种机构，动力性能更佳，能够适应更多的复杂工况，因而开发设计可实现混联的混合动力系统便显得比较重要。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种双电机混合动力系统，以能够提供可实现多挡位、多模式的混合驱动系统。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种双电机混合动力系统，包括发动机、发电机、驱动电机、差速器以及输入轴和输出轴，其中：
所述发动机通过离合器传动连接所述输入轴，所述差速器与所述输出轴传动相连；
所述输入轴上设有可控通断的多个发动机主动齿轮，所述输出轴上设有可控通断的多个从动齿轮，所述驱动电机的输出端设有多个驱动电机主动齿轮，且所述发动机主动齿轮、所述从动齿轮和所述驱动电机主动齿轮的数量相同，并被配置为并排布置的多列，各列中的所述发动机主动齿轮和所述驱动电机主动齿轮分别啮合连接于所述从动齿轮的两侧；
所述发电机与所述发动机传动相连。
进一步的，所述发动机和所述发电机通过啮合相连的第一传动齿轮与发电机传动齿轮传动相连。
进一步的，于所述输出轴上设有驻车齿轮。
进一步的，所述输出轴和所述差速器通过啮合相连的输出齿轮和第二传动齿轮传动相连。
进一步的，所述发电机和所述驱动电机的转轴平行布置。
进一步的，所述发动机主动齿轮包括设于所述输入轴上的发动机一挡主动齿轮和发动机二挡主动齿轮，并于所述输入轴上设有用于可控导通所述发动机一挡主动齿轮或所述发动机二挡主动齿轮的第一同步器单元；
所述从动齿轮包括设于所述输出轴上的一挡从动齿轮和二挡从动齿轮，并于所述输出轴上设有用于可控导通所述一挡从动齿轮或所述二挡从动齿轮的第二同步器单元；
所述驱动电机主动齿轮包括驱动电机一挡主动齿轮和驱动电机二挡主动齿轮，且所述发动机一挡主动齿轮、所述一挡从动齿轮和所述驱动电机一挡主动齿轮布置成一列，所述发动机二挡主动齿轮、所述二挡从动齿轮和所述驱动电机二挡主动齿轮布置成一列。
进一步的，所述第一同步器单元包括位于所述发动机一挡主动齿轮和所述发动机二挡主动齿轮之间的第一同步器。
进一步的，所述第二同步器单元包括位于所述一挡从动齿轮和所述二挡从动齿轮之间的第二同步器。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
本发明的双电机混合动力系统，通过发动机、发电机、驱动电机，以及输入轴上的多个发动机主动齿轮，输出轴上的多个从动齿轮，和驱动电机输出端上的多个驱动电机主动齿轮的设置，并通过各列中的发动机主动齿轮和驱动电机主动齿轮分别与从动齿轮的啮合连接，由此通过控制不同发动机主动齿轮及从动齿轮的通断，可实现系统多模式及多挡位驱动，能够降低油耗，而具有较好的实用性。
本发明的另一目的在于提出一种混合动力汽车，所述混合动力汽车中搭载有以上所述的双电机混合动力系统。
本发明的混合动力汽车相对于现有技术所具有的有益效果和上述双电机混合动力系统相同，在此不再赘述。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的双电机混合动力系统的架构图；
图2为本发明实施例所述的纯电驱动一挡示意图；
图3为本发明实施例所述的纯电驱动二挡示意图；
图4为本发明实施例所述的发动机驱动一挡示意图；
图5为本发明实施例所述的发动机驱动二挡示意图；
图6为本发明实施例所述的发动机驱动三挡示意图；
图7为本发明实施例所述的发动机驱动四挡示意图；
图8为本发明实施例所述的能量回收模式一的示意图；
图9为本发明实施例所述的能量回收模式二的示意图；
图10为本发明实施例所述的充电模式的示意图；
图11为本发明实施例所述的增程模式一的示意图；
图12为本发明实施例所述的增程模式二的示意图；
图13为本发明实施例所述的混合驱动模式一的示意图；
图14为本发明实施例所述的混合驱动模式二的示意图；
图15为本发明实施例所述的混合驱动模式三的示意图；
图16为本发明实施例所述的混合驱动模式四的示意图；
附图标记说明：
1、发动机；2、驱动电机；3、发电机；4、发电机传动齿轮；5、扭转减震器；6、离合器；7、发动机一挡主动齿轮；8、第一同步器；9、发动机二挡主动齿轮；10、输入轴；11、输出轴；12、一挡从动齿轮；13、第二同步器；14、二挡从动齿轮；15、驻车齿轮；16、驱动电机一挡主动齿轮；17、驱动电机二挡主动齿轮；18、差速器；19、第一传动齿轮；20、第二传动齿轮；21、输出齿轮。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现“上”、“下”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的术语，其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，因此不能理解为对本发明的限制。另外，若出现“第一”、“第二”等术语，其也仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，在本发明的描述中，除非另有明确的限定，术语“安装”、“相连”、“连接”“连接件”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。对于本领域的普通技术人员而言，可以结合具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本实施例涉及一种双电机混合动力系统，如图1所示的，其包括有发动机1、发电机3、驱动电机2、差速器18以及输入轴10和输出轴11，且其中，发动机1通过离合器6传动连接输入轴10，差速器18则与输出轴11传动相连。
此外，在输入轴10上则设置有可控通断的多个发动机主动齿轮，在输出轴11上设置有可控通断的多个从动齿轮，在驱动电机2的输出端也设置有多个驱动电机主动齿轮。而上述的发动机主动齿轮、从动齿轮和驱动电机主动齿轮的数量相同，并被配置为并排布置的多列，并且各列中的发动机主动齿轮和驱动电机主动齿轮分别啮合连接于从动齿轮的两侧。
本实施例中，作为一种优选的示例性实施形式，仍参考图1中所示的，上述的发动机主动齿轮包括有设于输入轴10上的发动机一挡主动齿轮7和发动机二挡主动齿轮9，并且在输入轴10上也设置有用于可控导通发动机一挡主动齿轮7或发动机二挡主动齿轮9的第一同步器单元。而在具体实施时，该第一同步器单元则优选地可为采用位于发动机一挡主动齿轮7和发动机二挡主动齿轮9之间的第一同步器8。
此时，在第一同步器8的作用下，便可使得发动机一挡主动齿轮7和发动机二挡主动齿轮9择一与输入轴10联接，以被输入轴10所带动。
与上述发动机主动齿轮的构成类似的，本实施例的从动齿轮具体包括设置于输出轴11上的一挡从动齿轮12和二挡从动齿轮14，并且在输出轴11上亦设置有用于可控导通一挡从动齿轮12或二挡从动齿轮14的第二同步器单元。而第二同步器单元则优选可采用位于一挡从动齿轮12和二挡从动齿轮14之间的第二同步器13。
此时，在第二同步器13的作用下，也可使得一挡从动齿轮12和二挡从动齿轮14择一与输出轴11联接，以能够带动输出轴11转动。
本实施例的驱动电机主动齿轮则具体包括驱动电机一挡主动齿轮16和驱动电机二挡主动齿轮17。与此同时，以上的发动机一挡主动齿轮7、一挡从动齿轮12和驱动电机一挡主动齿轮16布置成一列，而发动机二挡主动齿轮9、二挡从动齿轮14和驱动电机二挡主动齿轮17则布置成另一列。
本实施例中，发电机3和发动机1之间传动相连，且作为一种优选实施形式，发动机1和发电机3也具体通过啮合相连的第一传动齿轮19与发电机传动齿轮4传动相连。而同样作为优选实施形式，在发动机1和离合器2之间也设置有扭转减震器5，在输出轴11上设置有驻车齿轮15，并且输出轴11和差速器18之间也为通过啮合相连的输出齿轮21和第二传动齿轮20实现传动相连。
另外，本实施例中，特别的，发电机3和驱动电机2之间也设置为使得该两者的转轴平行布置。如此，结合于图1中所示，通过发电机3与驱动电机2转轴的平行，便可大大减小整套系统的尺寸，有利于降低系统体积，且也能够使得系统有着更好的兼容性。
本实施例的双电机混合动力系统，通过发动机1、发电机3、驱动电机2，以及输入轴10上的多个发动机主动齿轮，输出轴11上的多个从动齿轮，和驱动电机2输出端上的多个驱动电机主动齿轮的设置，并通过各列中的发动机主动齿轮和驱动电机主动齿轮分别与从动齿轮的啮合连接，由此通过控制不同发动机主动齿轮及从动齿轮的通断，即能够实现系统多模式及多挡位驱动。
而基于此，本实施例的双电机混合动力系统可实现的驱动挡位及驱动模式包括有：
(1)纯电驱动一挡
此时，如图2中所示，在纯电驱动一挡中，驱动电机2上电，离合器6断开，第一同步器8处于空挡位置，第二同步器13与一挡从动齿轮12啮合。动力由驱动电机2经驱动电机一挡主动齿轮16传输到输出轴11上，输出轴11再通过输出齿轮21和第二传动齿轮20将动力传输到差速器18，差速器18连接驱动轴，最终将动力传输至车轮。
此外，驱动电机2反转时则可实现倒车功能。
(2)纯电驱动二挡
此时，如图3中所示，驱动电机2上电，离合器6断开，第一同步器8处于空挡位置，第二同步器13与二挡从动齿轮14啮合。动力由驱动电机2经驱动电机二挡主动齿轮17传输到输出轴11上，输出轴11再通过输出齿轮21和第二传动齿轮20将动力传输到差速器18，差速器18连接驱动轴，最终将动力传输至车轮。
(3)发动机驱动一挡
此时，如图4中所示，发动机1启动，离合器6结合，第一同步器8与发动机一挡主动齿轮7啮合，第二同步器13与一挡从动齿轮12啮合。动力由发动机1经发动机一挡主动齿轮7传输到输出轴11上，输出轴11再通过输出齿轮21和第二传动齿轮20将动力传输到差速器18，差速器18连接驱动轴，最终将动力传输至车轮。
(4)发动机驱动二挡
此时，如图5中所示，发动机1启动，离合器6结合，第一同步器8与发动机二挡主动齿轮9啮合，第二同步器13与一挡从动齿轮12啮合。动力由发动机1经发动机二挡主动齿轮9、二挡从动齿轮14、驱动电机二挡主动齿轮17、驱动电机一挡主动齿轮16、一挡从动齿轮12传输到输出轴11上，输出轴11再通过输出齿轮21和第二传动齿轮20将动力传输到差速器18，差速器18连接驱动轴，最终将动力传输至车轮。
(5)发动机驱动三挡
此时，如图6中所示，发动机1启动，离合器6结合，第一同步器8与发动机一挡主动齿轮7啮合，第二同步器13与二挡从动齿轮14啮合。动力由发动机1经发动机一挡主动齿轮7、一挡从动齿轮12、驱动电机一挡主动齿轮16、驱动电机二挡主动齿轮17、二挡从动齿轮14传输到输出轴11上，输出轴11再通过输出齿轮21和第二传动齿轮20将动力传输到差速器18，差速器18连接驱动轴，最终将动力传输至车轮。
(6)发动机驱动四挡
此时，如图7中所示，发动机1启动，离合器6结合，第一同步器8与发动机一挡主动齿轮9啮合，第二同步器13与二挡从动齿轮14啮合。动力由发动机1经发动机二挡主动齿轮9、二挡从动齿轮14将动力传输到输出轴11上，输出轴11再通过输出齿轮21和第二传动齿轮20将动力传输到差速器18，差速器18连接驱动轴，最终将动力传输至车轮。
(7)能量回收模式一
此时，如图8中所示，当车辆减速时，第二同步器13与二挡从动齿轮14啮合，车轮的动能通过驱动轴传递到差速器18，差速器18再通过第二传动齿轮20和输出齿轮21传递到输出轴11，并最后通过驱动电机二挡主动齿轮17传递到驱动电机2，以进行发电，将能量回收到动力电池。
(8)能量回收模式二
此时，如图9中所示，当车辆减速时，第二同步器13与一挡从动齿轮12啮合，车轮的动能通过驱动轴传递到差速器18，在由差速器18通过第二传动齿轮20和输出齿轮21传递到输出轴11，并再通过驱动电机一挡主动齿轮16传递到驱动电机2，以进行发电，将能量回收到动力电池。
(9)充电模式
此时，如图10中所示，离合器6断开，发动机1运行带动发电机3发电，为动力电池提供充电。
(10)增程模式一
此时，如图11中所示，驱动电机2上电，离合器6断开，发动机1运行带动发电机3发电，而为驱动电机2提供电能，同时，驱动电机2进入纯电一挡驱动，实现增程模式。
(11)增程模式二
此时，如图12中所示，驱动电机2上电，离合器6断开，发动机1运行带动发电机3发电，而为驱动电机2提供电能，同时，驱动电机2进入纯电二挡驱动，实现增程模式。
(12)混合驱动模式一
此时，如图13中所示，发动机1进入发动机一挡驱动模式，同时，驱动电机2上电输出动力，其动力通过驱动电机一挡主动齿轮16传输到输出轴11，发动机1输出动力与驱动电机2输出动力在输出轴11上完成耦合，并传输至差速器18，进而传输至车轮。
(13)混合驱动模式二
此时，如图14中所示，发动机1进入发动机二挡驱动模式，同时，驱动电机2上电输出动力，发动机1输出动力与驱动电机2输出动力在驱动电机2的输出端完成耦合，动力再通过驱动电机一挡主动齿轮16传输到输出轴11，并再传输至差速器18，进而传输至车轮。
(14)混合驱动模式三
此时，如图15中所示，发动机1进入发动机三挡驱动模式，同时，驱动电机2上电输出动力，发动机1输出动力与驱动电机2输出动力在驱动电机2的输出端完成耦合，动力再通过驱动电机二挡主动齿轮17传输到输出轴11，并再传输至差速器18，进而传输至车轮。
(15)混合驱动模式四
此时，如图16中所示，发动机1进入发动机四挡驱动模式，同时，驱动电机2上电输出动力，其动力通过驱动电机二挡主动齿轮17传输到输出轴11，发动机1输出动力与驱动电机2输出动力在输出轴11上完成耦合，并传输至差速器18，进而传输至车轮。
由以上各驱动挡位及驱动模式可以看出，本实施例的双电机混合动力系统能够实现发动机直驱4个档位，纯电驱动2个档位，以及混合驱动多个档位的驱动，同时，也能够实现纯电驱动、发动机直接驱动、增程驱动、多种混合驱动、能量回收和怠速发电等多种驱动模式。
而且本实施例的发动机1和驱动电机2通过多档位调节输出动力，也可使发动机1始终保持在高效区，以能够降低整车油耗。
此外，还需要注意的是，在前述的四种混合驱动模式下，本实施例通过加入发电机3驱动，以及由发电机3代替驱动电机2与发动机1混合驱动，如此还能够获得其它多种混合驱动模式，而使得本混合动力系统的驱动模式更为丰富。
最后，本实施例也进一步涉及一种混合动力汽车，该混合动力汽车中即搭载有如上所述的双电机混合动力系统。
而本实施例的混合动力汽车，通过搭载如上的双电机混合动力系统，可实现系统多模式及多挡位驱动，能够降低油耗，而可具有较好的实用性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种双电机混合动力系统，其特征在于：包括发动机(1)、发电机(3)、驱动电机(2)、差速器(18)以及输入轴(10)和输出轴(11)，其中：
所述发动机(1)通过离合器(6)传动连接所述输入轴(10)，所述差速器(18)与所述输出轴(11)传动相连；
所述输入轴(10)上设有可控通断的多个发动机主动齿轮，所述输出轴(11)上设有可控通断的多个从动齿轮，所述驱动电机(2)的输出端设有多个驱动电机主动齿轮，且所述发动机主动齿轮、所述从动齿轮和所述驱动电机主动齿轮的数量相同，并被配置为并排布置的多列，各列中的所述发动机主动齿轮和所述驱动电机主动齿轮分别啮合连接于所述从动齿轮的两侧；
所述发电机(3)与所述发动机(1)传动相连。
2.根据权利要求1所述的双电机混合动力系统，其特征在于：所述发动机(1)和所述发电机(3)通过啮合相连的第一传动齿轮(19)与发电机传动齿轮(4)传动相连。
3.根据权利要求1所述的双电机混合动力系统，其特征在于：于所述输出轴(11)上设有驻车齿轮(15)。
4.根据权利要求1所述的双电机混合动力系统，其特征在于：所述输出轴(11)和所述差速器(18)通过啮合相连的输出齿轮(21)和第二传动齿轮(20)传动相连。
5.根据权利要求1所述的双电机混合动力系统，其特征在于：所述发电机(3)和所述驱动电机(2)的转轴平行布置。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的双电机混合动力系统，其特征在于：
所述发动机主动齿轮包括设于所述输入轴(10)上的发动机一挡主动齿轮(7)和发动机二挡主动齿轮(9)，并于所述输入轴(10)上设有用于可控导通所述发动机一挡主动齿轮(7)或所述发动机二挡主动齿轮(9)的第一同步器单元；
所述从动齿轮包括设于所述输出轴(11)上的一挡从动齿轮(12)和二挡从动齿轮(14)，并于所述输出轴(11)上设有用于可控导通所述一挡从动齿轮(12)或所述二挡从动齿轮(14)的第二同步器单元；
所述驱动电机主动齿轮包括驱动电机一挡主动齿轮(16)和驱动电机二挡主动齿轮(17)，且所述发动机一挡主动齿轮(7)、所述一挡从动齿轮(12)和所述驱动电机一挡主动齿轮(16)布置成一列，所述发动机二挡主动齿轮(9)、所述二挡从动齿轮(14)和所述驱动电机二挡主动齿轮(17)布置成一列。
7.根据权利要求6所述的双电机混合动力系统，其特征在于：所述第一同步器单元包括位于所述发动机一挡主动齿轮(7)和所述发动机二挡主动齿轮(9)之间的第一同步器(8)。
8.根据权利要求6所述的双电机混合动力系统，其特征在于：所述第二同步器单元包括位于所述一挡从动齿轮(12)和所述二挡从动齿轮(14)之间的第二同步器(13)。
9.一种混合动力汽车，其特征在于：所述混合动力汽车中搭载有权利要求1至8中任一项所述的双电机混合动力系统。
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