CN114274759A - 汽车分流和串联式混合动力装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及新能源传动技术领域，提出汽车分流和串联式混合动力装置，包括驱动机构及行驶机构；驱动机构包括外壳、发动机、行星机构、行星架制动器、太阳轮制动器、第一电机及第二电机，发动机与第一电机均与行星机构连接，行星机构与行驶机构连接，行星架制动器的主动端与行星机构连接，行星机构与行驶机构连接，行星架制动器的被动端与外壳连接，太阳轮制动器的主动端与第一电机的输出轴连接，且太阳轮制动器的主动端与第一电机的输出轴同轴旋转，太阳轮制动器的被动端与外壳连接，第二电机与行驶机构连接；驱动机构还包括双质量飞轮，双质量飞轮安装于发动机的输出轴上且与发动机输出轴同轴旋转。
Description
技术领域
本发明涉及汽车新能源传动技术领域，特别是指汽车分流和串联式混合动力装置。
背景技术
在现有技术中的行星机构作为发动机和电机耦合的分流模式混合动力车辆，其不足之处在于：
一、在纯电驱动模式时，都是采用电机驱动太阳轮，单向制动器在行星架与发动机同向旋转时不制动，在反向旋转时制动行星架和发动机，齿圈输出动力，属于典型的分流驱动机构，该机构接合过程快，容易在传动系统中产生惯性冲击载荷，可靠性差，模式切换、换挡不稳定；
二、分流式机构在高速行驶时，处于发动机驱动发电、存电、取电和电机驱动状态，四个环节的效率乘积会产生很大的损耗，累计损失很大，能量损失环节太多。
发明内容
本发明提出汽车分流和串联式混合动力装置，通过采用片式制动器将发动机和行星架制动，替代了单向制动器，有效缓冲了摩擦，接合更加缓和，避免了冲击；同时采用发动机和太阳轮制动器将太阳轮制动，在高速行驶时，发动机直接驱动行驶，在发动机发电、存电、取电和电驱动四个环节的损失有效降低，从而提高了发动机效率，降低了油耗。
本发明的技术方案是这样实现的：
汽车分流和串联式混合动力装置，包括：驱动机构及行驶机构，所述行驶机构与所述驱动机构连接；
所述驱动机构包括外壳、发动机、行星机构、行星架制动器、太阳轮制动器、第一电机及第二电机；
所述发动机与所述第一电机均与所述行星机构连接，所述行星机构与所述第二电机均与所述行驶机构连接；
所述行星架制动器的主动端与所述行星机构连接，所述行星架制动器的被动端与所述外壳连接；
所述太阳轮制动器的主动端与所述第一电机的输出轴连接，且所述太阳轮制动器的主动端与所述第一电机的输出轴同轴旋转，所述太阳轮制动器的被动端与所述外壳连接；
所述驱动机构还包括双质量飞轮，所述双质量飞轮的主动端与所述发动机的输出轴连接，所述双质量飞轮的被动端与所述行星机构连接，所述行星机构通过所述双质量飞轮与所述发动机的输出轴连接。
进一步，所述行星机构包括太阳轮、多个行星齿轮、内齿环及行星架，所述太阳轮与所述第一电机的输出轴连接；
所述第一电机通过与所述太阳轮的连接与所述行星机构耦合，同时所述太阳轮与所述第一电机的输出轴同轴旋转，所述第一电机通过太阳轮与所述行星机构耦合；
所述多个行星齿轮通过滚针轴承支撑于所述行星架上，所述多个行星齿轮同时与所述内齿环的内齿啮合及所述太阳轮的外齿啮合；
所述行星架同时与所述发动机的输出轴连接且与所述发动机的输出轴同轴旋转；
所述行星架制动器的主动端与所述行星架连接。
进一步，所述内齿环连接有一级主动齿轮，所述一级主动齿轮与所述行星机构同轴旋转，所述一级主动齿轮啮合有一级从动齿轮，所述一级主动齿轮将所述第一电机与所述发动机的混合动力传递给所述一级从动齿轮；
所述第二电机的输出轴上连接有电机输出齿轮，所述电机输出齿轮与所述一级从动齿轮啮合；
所述一级从动齿轮的齿轮轴连接有二级主动齿轮，所述二级主动齿轮与所述一级从动齿轮同轴旋转，所述一级从动齿轮将动力传递给所述二级主动齿轮，所述二级主动齿轮啮合有二级从动齿轮，所述二级主动齿轮将动力减速后传递给所述二级从动齿轮，所述二级从动齿轮与所述行驶机构连接。
进一步，所述一级主动齿轮套装于所述发动机的输出轴上。
进一步，所述一级主动齿轮套装于所述第一电机的输出轴上。
进一步，所述行驶机构包括驱动轴、第一轮胎与第二轮胎，所述第一轮胎与所述第二轮胎安装于所述驱动轴两侧，所述二级从动齿轮上安装有差速器，所述二级从动齿轮与所述差速器同轴减速旋转，所述驱动轴与所述差速器连接，所述差速器将动力传递给所述驱动轴。
进一步，所述驱动机构包括纯电驱动模式、分流驱动模式及发动机直接驱动模式。
进一步，所述纯电驱动模式为：当电量大于30％时，行驶机构低速行驶，当车速低于60km/h时，所述发动机熄火，所述行星架制动器接合，所述行星架制动器将所述所述行星架制动不转，所述第一电机驱动所述太阳轮反向旋转，所述太阳轮驱动所述多个行星齿轮反向旋转，所述多个行星齿轮共同驱动所述内齿环正向旋转，所述内齿环驱动所述发动机反向旋转，所述第二电机输出动力，所述第二电机将动力传递给所述一级从动齿轮，所述一级从动齿轮将所述第一电机与所述第二电机的动力同时输出给所述二级主动齿轮，所述二级主动齿轮将动力减速后传递给所述二级从动齿轮，所述二级从动齿轮将动力传递给所述行驶机构以驱动所述行驶机构低速行驶。
进一步，所述分流驱动模式为：所述发动机旋转，所述第一电机用于调节所述发动机的转速，所述第二电机用于调节所述发动机的扭矩，当地面载荷大于发动机节油点时，第二电机为发动机补偿正扭矩，当地面载荷小于发动机节油点时，第二电机变为发电机并未发动机补偿负扭矩，使所述发动机处于油耗最低点。
更进一步，所述发动机直接驱动模式为：当所述行驶机构高速行驶时，所述太阳轮制动器接合，所述太阳轮制动器将所述太阳轮制动，所述第一电机停止转动，所述发动机驱动所述行星架转动，所述行星架驱动所述内齿环增速，所述内齿环驱动所述一级主动齿轮旋转，所述一级主动齿轮将动力传递给所述一级从动齿轮，所述第二电机调整扭矩，当路面负载较大时，所述第二电机驱动所述电机输出齿轮旋转，所述电机输出齿轮将动力传递给所述一级从动齿轮，所述一级从动齿轮将所述发动机与所述第二电机的混合动力传递给所述二级主动齿轮，所述二级主动齿轮将动力传递给所述二级从动齿轮，所述二级从动齿轮驱动所述行驶机构行驶，当路面负载较小时，所述第二电机吸收所述发动机的动力。
本发明通过采用片式制动器将发动机和行星架制动，替代了单向制动器，有效缓冲了摩擦，接合更加缓和，避免了冲击；同时采用发动机和太阳轮制动器将太阳轮制动，在高速行驶时，发动机直接驱动行驶，在发动机发电、存电、取电和电驱动四个环节的损失有效降低，从而提高了发动机效率，降低了油耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术顾客员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明具体实施例一中的汽车分流和串联式混合动力装置的结构示意图；
图2为本发明具体实施例二中的汽车分流和串联式混合动力装置的结构示意图；
附图标记说明：驱动机构1；外壳101；发动机102；双质量飞轮103；一级主动齿轮104；行星机构105；太阳轮1051；多个行星齿轮1052；内齿环1052；行星架1054第一电机106；太阳轮制动器107；第二电机108；电机输出齿轮109；一级从动齿轮110；二级主动齿轮111；二级从动齿轮112；太阳轮制动器113；行驶机构2；驱动轴21；第一轮胎22；第二轮胎23；差速器24。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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，本领域普通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。
在本发明的具体实施例一中，见图1，汽车分流和串联式混合动力装置，包括驱动机构1及行驶机构2，所述行驶机构2与所述驱动机构1连接；
所述驱动机构1包括外壳101、发动机102、行星机构105、行星架制动器107、太阳轮制动器113、第一电机106及第二电机108，所述发动机102与所述第一电机106均与所述行星机构105连接；
所述行星机构105与所述行驶机构2连接，所述行星架制动器107的主动端与所述行星机构105连接，所述行星架制动器107的被动端与所述外壳101连接；
所述太阳轮制动器107的主动端与所述第一电机106的输出轴连接，且所述太阳轮制动器113的主动端与所述第一电机106的输出轴同轴旋转，所述太阳轮制动器113的被动端与所述外壳101连接，太阳轮制动器113接合时，太阳轮1051制动不转，太阳轮制动器113分离时，太阳轮1051自由旋转；
所述第二电机108与所述行驶机构2连接；
所述发动机102的输出轴上安装有双质量飞轮103，双质量飞轮103用于降低发动机102的扭振，避免后面的传动系统的共振；
所述行星机构105包括太阳轮1051、多个行星齿轮1052、内齿环1052及行星架1054，所述太阳轮1051与所述第一电机106的输出轴连接，同时所述太阳轮1051与所述第一电机106的输出轴同轴旋转，所述第一电机106通过太阳轮1051与所述行星机构105耦合，行星机构105用于输出第一电机106的动力或者吸收发动机102的动力，所述多个行星齿轮1052通过滚针轴承支撑于所述行星架1054上，所述多个行星齿轮1052同时与所述内齿环1053的内齿啮合及所述太阳轮1051的外齿啮合，所述行星架1054与所述多个行星齿轮1052连接，所述行星架1054同时与所述发动机102的输出轴连接且与所述发动机102的输出轴同轴旋转；
所述行星架制动器107的主动端与所述行星架1054连接；
所述内齿环1053连接有一级主动齿轮104，所述一级主动齿轮104与所述行星机构105同轴旋转，所述一级主动齿轮104啮合有一级从动齿轮110；所述第二电机108的输出轴上连接有电机输出齿轮109，所述电机输出齿轮109与所述一级从动齿轮110啮合；所述一级从动齿轮110的齿轮轴连接有二级主动齿轮111，所述二级主动齿轮111与所述一级从动齿轮110同轴旋转，所述二级主动齿轮111啮合有二级从动齿轮112，二级主动齿轮111减速后将动力传递给二级从动齿轮112，所述二级从动齿轮112与所述行驶机构2连接；所述一级主动齿轮104套装于所述发动机102的输出轴上，此时行星架制动器107位于靠近第一电机106的一侧，行星架1054朝向第一电机106设置；
所述行驶机构2包括驱动轴21、第一轮胎22与第二轮胎23，所述第一轮胎22与所述第二轮胎23安装于所述驱动轴21两侧，所述二级从动齿轮112上安装有差速器24，所述驱动轴21与所述差速器24连接，二级从动齿轮112驱动差速器24旋转，差速器24驱动着驱动轴21旋转，从而带动第一轮胎22与第二轮胎23旋转；
所述驱动机构1包括纯电驱动模式、分流驱动模式及发动机直接驱动模式。
所述纯电驱动模式为：当电量大于30％时，行驶机构低速行驶，当车速低于60km/h时，所述发动机熄火，所述行星架制动器接合，所述行星架制动器将所述所述行星架制动不转，所述第一电机驱动所述太阳轮反向旋转，所述太阳轮驱动所述多个行星齿轮反向旋转，所述多个行星齿轮共同驱动所述内齿环正向旋转，所述内齿环驱动所述发动机反向旋转，所述第二电机输出动力，所述第二电机将动力传递给所述一级从动齿轮，所述一级从动齿轮将所述第一电机与所述第二电机的动力同时输出给所述二级主动齿轮，所述二级主动齿轮将动力减速后传递给所述二级从动齿轮，所述二级从动齿轮将动力传递给所述行驶机构以驱动所述行驶机构低速行驶；
所述分流驱动模式为：所述发动机旋转，所述第一电机用于调节所述发动机的转速，所述第二电机用于调节所述发动机的扭矩，当地面载荷大于发动机节油点时，第二电机为发动机补偿正扭矩，当地面载荷小于发动机节油点时，第二电机变为发电机并未发动机补偿负扭矩，使所述发动机处于油耗最低点，例如，发动机转速总是定在2000rpm，第一电机在-6000rpm到6000rpm调速，使车辆以0km/h到180km/h的速度行驶，第一电机转速在-6000rpm到0rpm时，发动机工作，在0rpm到6000rpm时，第一电机工作；同时第二电机输出动力，驱动电机输出齿轮旋转，然后通过二级输出齿轮减速后驱动行驶机构行驶，调整和补偿扭矩；同时在车辆制动时，第二电机负责发动机能量的回收；
所述发动机直接驱动模式为：当所述行驶机构高速行驶时，所述太阳轮制动器接合，所述太阳轮制动器将所述太阳轮制动，所述第一电机停止转动，所述发动机驱动所述行星架转动，所述行星架驱动所述内齿环增速，所述内齿环驱动所述一级主动齿轮旋转，所述一级主动齿轮将动力传递给所述一级从动齿轮，所述第二电机调整扭矩，当路面负载较大时，所述第二电机驱动所述电机输出齿轮旋转，所述电机输出齿轮将动力传递给所述一级从动齿轮，所述一级从动齿轮将所述发动机与所述第二电机的混合动力传递给所述二级主动齿轮，所述二级主动齿轮将动力传递给所述二级从动齿轮，所述二级从动齿轮驱动所述行驶机构行驶，当路面负载较小时，所述第二电机吸收所述发动机的动力；例如，发动机转速在1500rpm至3000rpm时，车辆在70km/h至120km范围内行驶，同时第一电机停止转动，第二电机负责扭矩调整，补偿或吸收动力。
在本发明的具体实施例二中，见图2，所述一级主动齿轮套装于所述第一电机的输出轴上，此时行星架制动器位于靠近发动机的一侧，行星架朝向发动机设置。
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 (10)
1.汽车分流和串联式混合动力装置，包括：驱动机构及行驶机构，所述行驶机构与所述驱动机构连接；
其特征在于：所述驱动机构包括外壳、发动机、行星机构、行星架制动器、太阳轮制动器、第一电机及第二电机；
所述发动机与所述第一电机均与所述行星机构连接，所述行星机构与所述第二电机均与所述行驶机构连接；
所述行星架制动器的主动端与所述行星机构连接，所述行星架制动器的被动端与所述外壳连接；
所述太阳轮制动器的主动端与所述第一电机的输出轴连接，且所述太阳轮制动器的主动端与所述第一电机的输出轴同轴旋转，所述太阳轮制动器的被动端与所述外壳连接；
所述驱动机构还包括双质量飞轮，所述双质量飞轮的主动端与所述发动机的输出轴连接，所述双质量飞轮的被动端与所述行星机构连接，所述行星机构通过所述双质量飞轮与所述发动机的输出轴连接。
2.如权利要求1所述的汽车分流和串联式混合动力装置，其特征在于：所述行星机构包括太阳轮、多个行星齿轮、内齿环及行星架，所述太阳轮与所述第一电机的输出轴连接；
所述第一电机通过与所述太阳轮的连接与所述行星机构耦合，同时所述太阳轮与所述第一电机的输出轴同轴旋转，所述第一电机通过太阳轮与所述行星机构耦合；
所述多个行星齿轮通过滚针轴承支撑于所述行星架上，所述多个行星齿轮同时与所述内齿环的内齿啮合及所述太阳轮的外齿啮合；
所述行星架同时与所述发动机的输出轴连接且与所述发动机的输出轴同轴旋转；
所述行星架制动器的主动端与所述行星架连接。
3.如权利要求2所述的汽车分流和串联式混合动力装置，其特征在于：所述内齿环连接有一级主动齿轮，所述一级主动齿轮与所述行星机构同轴旋转，所述一级主动齿轮啮合有一级从动齿轮，所述一级主动齿轮将所述第一电机与所述发动机的混合动力传递给所述一级从动齿轮；
所述第二电机的输出轴上连接有电机输出齿轮，所述电机输出齿轮与所述一级从动齿轮啮合；
所述一级从动齿轮的齿轮轴连接有二级主动齿轮，所述二级主动齿轮与所述一级从动齿轮同轴旋转，所述一级从动齿轮将动力传递给所述二级主动齿轮，所述二级主动齿轮啮合有二级从动齿轮，所述二级主动齿轮将动力减速后传递给所述二级从动齿轮，所述二级从动齿轮与所述行驶机构连接。
4.如权利要求3所述的汽车分流和串联式混合动力装置，其特征在于：所述一级主动齿轮套装于所述发动机的输出轴上。
5.如权利要求3所述的汽车分流和串联式混合动力装置，其特征在于：所述一级主动齿轮套装于所述第一电机的输出轴上。
6.如权利要求3所述的汽车分流和串联式混合动力装置，其特征在于：所述行驶机构包括驱动轴、第一轮胎与第二轮胎，所述第一轮胎与所述第二轮胎安装于所述驱动轴两侧，所述二级从动齿轮上安装有差速器，所述二级从动齿轮与所述差速器同轴减速旋转，所述驱动轴与所述差速器连接，所述差速器将动力传递给所述驱动轴。
7.如权利要求2所述的汽车分流和串联式混合动力装置，其特征在于：所述驱动机构包括纯电驱动模式、分流驱动模式及发动机直接驱动模式。
8.如权利要求7所述的汽车分流和串联式混合动力装置，其特征在于：所述纯电驱动模式为：当电量大于30％时，行驶机构低速行驶，当车速低于60km/h时，所述发动机熄火，所述行星架制动器接合，所述行星架制动器将所述所述行星架制动不转，所述第一电机驱动所述太阳轮反向旋转，所述太阳轮驱动所述多个行星齿轮反向旋转，所述多个行星齿轮共同驱动所述内齿环正向旋转，所述内齿环驱动所述发动机反向旋转，所述第二电机输出动力，所述第二电机将动力传递给所述一级从动齿轮，所述一级从动齿轮将所述第一电机与所述第二电机的动力同时输出给所述二级主动齿轮，所述二级主动齿轮将动力减速后传递给所述二级从动齿轮，所述二级从动齿轮将动力传递给所述行驶机构以驱动所述行驶机构低速行驶。
9.如权利要求7所述的汽车分流和串联式混合动力装置，其特征在于：所述分流驱动模式为：所述发动机旋转，所述第一电机用于调节所述发动机的转速，所述第二电机用于调节所述发动机的扭矩，当地面载荷大于发动机节油点时，第二电机为发动机补偿正扭矩，当地面载荷小于发动机节油点时，第二电机变为发电机并未发动机补偿负扭矩，使所述发动机处于油耗最低点。
10.如权利要求7所述的汽车分流和串联式混合动力装置，其特征在于：所述发动机直接驱动模式为：当所述行驶机构高速行驶时，所述太阳轮制动器接合，所述太阳轮制动器将所述太阳轮制动，所述第一电机停止转动，所述发动机驱动所述行星架转动，所述行星架驱动所述内齿环增速，所述内齿环驱动所述一级主动齿轮旋转，所述一级主动齿轮将动力传递给所述一级从动齿轮，所述第二电机调整扭矩，当路面负载较大时，所述第二电机驱动所述电机输出齿轮旋转，所述电机输出齿轮将动力传递给所述一级从动齿轮，所述一级从动齿轮将所述发动机与所述第二电机的混合动力传递给所述二级主动齿轮，所述二级主动齿轮将动力传递给所述二级从动齿轮，所述二级从动齿轮驱动所述行驶机构行驶，当路面负载较小时，所述第二电机吸收所述发动机的动力。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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