CN115339311A - 混动汽车的动力总成以及车辆 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及混动汽车技术领域，尤其涉及一种混动汽车的动力总成以及车辆。该混动汽车的动力总成包括：发动机、发电机、驱动电机、第一行星排、离合器、锁止机构和输出端；所述发动机的输出轴和所述发电机的输出轴均与所述第一行星排的行星架连接；所述第一行星排的太阳轮与所述锁止机构连接，所述锁止机构用于锁止所述第一行星排的太阳轮；所述第一行星排的太阳轮通过所述离合器与其齿圈连接；所述第一行星排的齿圈和所述驱动电机的输出轴均与所述输出端连接。该动力总成，通过改变离合器与锁止机构的结合状态，从而实现四个挡位的切换，其中包括直接挡、加速挡、空挡和驻车挡；能够使车辆根据实际情况实时切换到合适的挡位，提高车辆的驾驶感受。

Description

混动汽车的动力总成以及车辆
技术领域
本公开涉及混动汽车技术领域，尤其涉及一种混动汽车的动力总成以及车辆。
背景技术
迫于能源和环保压力以及技术的限制，混动汽车越来越受到消费者和制造商的青睐。混动汽车作为向纯电动汽车发展的过渡方案兼有传统汽车和纯电动汽车的优势，是目前非常具有实用价值的新能源汽车。
目前混动汽车的动力总成为了提高车辆的动力性和经济性，往往搭载多挡变速机构，但是目前使用的多挡变速机构结构复杂，占用空间大，不容易进行布置工作，难以搭载到不同车型上，普适性较低。
发明内容
为了解决上述技术问题，本公开提供了一种混动汽车的动力总成以及车辆。
第一方面，本公开提供了一种混动汽车的动力总成，包括：发动机、发电机、驱动电机、第一行星排、离合器、锁止机构和输出端；
所述发动机的输出轴和所述发电机的输出轴均与所述第一行星排的行星架连接；
所述第一行星排的太阳轮与所述锁止机构连接，所述锁止机构用于锁止所述第一行星排的太阳轮；所述第一行星排的太阳轮通过所述离合器与其齿圈连接；所述第一行星排的齿圈和所述驱动电机的输出轴均与所述输出端连接。
可选的，所述锁止机构为制动器，所述第一行星排的太阳轮通过所述制动器与变速箱壳体连接。
可选的，还包括第二行星排；
所述第二行星排的太阳轮与所述发电机的输出轴连接；
所述第二行星排的行星架和齿圈中的一者与所述发动机的输出轴连接，另一者与变速箱壳体连接。
可选的，还包括第三行星排；
所述第三行星排的太阳轮与所述驱动电机的输出轴连接；
所述第三行星排的行星架和齿圈中的一者与所述输出端连接，另一者与变速箱壳体连接。
可选的，在所述离合器处于分离状态，所述锁止机构处于解锁状态时，该动力总成处于空挡状态。
可选的，在所述离合器处于结合状态，所述锁止机构处于解锁状态时，该动力总成处于一挡状态。
可选的，在所述离合器处于分离状态，所述锁止机构处于锁止状态时，该动力总成处于二挡状态。
可选的，在所述离合器处于结合状态，所述锁止机构处于锁止状态时，该动力总成处于驻车状态。
第二方面，本公开提供了一种车辆，包括如上所述的混动汽车的动力总成。
本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本公开提供的混动汽车的动力总成，通过改变离合器与锁止机构的结合状态，从而实现四个挡位的切换，其中包括直接挡、加速挡、空挡和驻车挡；能够使车辆根据实际情况实时切换到合适的挡位，提高车辆的驾驶感受；还能直接通过第一行星排的锁死实现驻车功能，大大简化了驻车结构；同时该动力总成利用离合器结合第一行星排的太阳轮和齿圈的方式，实现了直接挡，能够大大提高车辆的传递效率，显著地提高该车辆的经济性；通过空挡的设置，能够实现发动机和发电机再进行发电工作时，不会影响驱动电机的驱动工作，两部分可以完全实现分离，使该车辆可以适配于增程式混动车辆。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
为了更清楚地说明本公开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，对于本领域普通技术人员而言，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为本公开实施例所述的第一种混动汽车的动力总成的结构示意图；
图2为图1中的混动汽车的动力总成位于纯电驱动模式的传递路线图；
图3为图1中的混动汽车的动力总成位于混动驱动模式的一挡的传递路线图；
图4为图1中的混动汽车的动力总成位于混动驱动模式的二挡的传递路线图；
图5为图1中的混动汽车的动力总成位于纯电驱动模式的传递路线图；
图6为图1中的混动汽车的动力总成位于驻车模式的结构示意图；
图7为本公开实施例所述的第二种混动汽车的动力总成的结构示意图；
图8为本公开实施例所述的第三种混动汽车的动力总成的结构示意图；
图9为本公开实施例所述的第四种混动汽车的动力总成的结构示意图；
图10为本公开实施例所述的第五种混动汽车的动力总成的结构示意图；
图11为本公开实施例所述的第六种混动汽车的动力总成的结构示意图。
其中，11、发动机；12、发电机；13、驱动电机；21、第一行星排；22、第二行星排；23、第三行星排；3、离合器；4、制动器；5、变速箱壳体。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
迫于能源和环保压力以及技术的限制，混动汽车越来越受到消费者和制造商的青睐。混动汽车作为向纯电动汽车发展的过渡方案兼有传统汽车和纯电动汽车的优势，是目前非常具有实用价值的新能源汽车。
目前混动汽车的动力总成为了提高车辆的动力性和经济性，往往搭载多挡变速机构，但是目前使用的多挡变速机构结构复杂，占用空间大，不容易进行布置工作，难以搭载到不同车型上，普适性较低。
基于此，本实施例提供一种混动汽车的动力总成以及车辆，通过改变离合器与锁止机构的结合状态，从而实现四个挡位的切换，其中包括直接挡、加速挡、空挡和驻车挡；能够使车辆根据实际情况实时切换到合适的挡位，提高车辆的驾驶感受；还能直接通过第一行星排的锁死实现驻车功能，大大简化了驻车结构；同时该动力总成利用离合器结合第一行星排的太阳轮和齿圈的方式，实现了直接挡，能够大大提高车辆的传递效率，显著地提高该车辆的经济性；通过空挡的设置，能够实现发动机和发电机再进行发电工作时，不会影响驱动电机的驱动工作，两部分可以完全实现分离，使该车辆可以适配于增程式混动车辆。下面通过具体的实施例对其进行详细说明：
参照图1至图11所示，本实施例提供的一种混动汽车的动力总成包括：发动机11、发电机12、驱动电机13、第一行星排21、离合器3、锁止机构和输出端；发动机11的输出轴和发电机12的输出轴均与第一行星排21的行星架连接；第一行星排21的太阳轮与锁止机构连接，锁止机构用于锁止第一行星排21的太阳轮；第一行星排21的太阳轮通过离合器3与其齿圈连接；第一行星排21的齿圈和驱动电机13的输出轴均与输出端连接。
其中，通过改变离合器3与锁止机构的结合状态，从而实现四个挡位的切换，其中包括直接挡、加速挡、空挡和驻车挡；能够使车辆根据实际情况实时切换到合适的挡位，提高车辆的驾驶感受；还能直接通过第一行星排21的锁死实现驻车功能，大大简化了驻车结构；同时该动力总成利用离合器3结合第一行星排21的太阳轮和齿圈的方式，实现了直接挡，能够大大提高车辆的传递效率，显著地提高该车辆的经济性；通过空挡的设置，能够实现发动机11和发电机12再进行发电工作时，不会影响驱动电机13的驱动工作，两部分可以完全实现分离，使该车辆可以适配于增程式混动车辆。
继续参照图1至图11所示，锁止机构为制动器4，第一行星排21的太阳轮通过制动器4与变速箱壳体5连接；需要说明的是，锁止机构还可以是抱闸等结构，只要能够利用变速箱壳体5等其他结构实现将第一行星排21的太阳轮锁止，使其无法转动即可；应当能够理解的是，该动力总成只使用了一组离合器3和一组制动器4，结构简单，控制简单，不需要设计复杂的液压油路和控制系统，仅通过小功率电机泵便可以控制离合器3和制动器4的结合，控制方法简单高效且成本低，同时也实现了轻量化目标。
继续参照图1至图9所示，该动力总成还包括第二行星排22；第二行星排22的太阳轮与发电机12的输出轴连接；第二行星排22的行星架和齿圈中的一者与发动机11的输出轴连接，另一者与变速箱壳体5连接；应当能够理解的是，第二行星排22的行星架和齿圈可以实现发电机12的增扭输出，能够满足发电机12用于输出功率时提高其扭矩；需要说明的是，第二行星排22的行星架和齿圈的连接方式可以根据不同车辆的参数和需求进行选择。
继续参照图1至图11所示，该动力总成还包括第三行星排23；第三行星排23的太阳轮与驱动电机13的输出轴连接；第三行星排23的行星架和齿圈中的一者与输出端连接，另一者与变速箱壳体5连接；通过第三行星排23的设置，能够为驱动电机13的输出提高扭矩，从而可以选配更低功率的驱动电机13，减少驱动电机13的占用空间和整车成本；需要说明的是，第三行星排23的行星架和齿圈的连接方式可以根据不同车辆的参数和需求进行选择。
继续参照图2至图6以及表1所示，在离合器3处于分离状态，锁止机构处于解锁状态时，该动力总成处于空挡状态；其中，空挡状态应用于纯电动驱动模式，此时发动机11和发电机12工作；还可以应用于串联模式，也就是发动机11带动发电机12发电，同时驱动电机13驱动车辆，两个工况同时进行却又不互相影响。
需要说明的是，空挡状态还可以应用于怠速充电模式，在停车状态下，若电池SOC过低需要进行充电时，此时发电机12将会作为起动机将发动机11启动，待发动机11启动成功后发电机12会转化为发电模式，由发动机11带动发电机12进行发电为电池充电。
继续参照图5所示，空挡状态还可以应用于能量回收模式，当车辆进行制动时，驱动电机13进行能量回收并储存至电池中。
在离合器3处于结合状态，锁止机构处于解锁状态时，该动力总成处于一挡状态；一挡状态可以应用于发动机11单独驱动车辆的工况下；还可以应用于并联模式，也就是发动机11和驱动电机13同时驱动车辆，二者共同为输出端提供扭矩；需要说明的是，该动力总成的一挡为直接挡，也就是说，当离合器3处于结合状态、锁止机构处于解锁状态时，第一行星排21的太阳轮和齿圈连接在一起，根据行星排的特性（太阳轮、行星架和齿圈中任意两个的转速相同时，则三者的转速相同）实现第一行星排21整体转动，此时不会由于第一行星排21的内部的动作产生能量消耗，因此传动效率极高，经济性更好。
在离合器3处于分离状态，锁止机构处于锁止状态时，该动力总成处于二挡状态；二挡状态可以应用于发动机11单独驱动车辆的工况下；还可以应用于并联模式，也就是发动机11和驱动电机13同时驱动车辆，二者共同为输出端提供扭矩；需要说明的是，通过一挡和二挡的设置，可以实现车辆的输出端高扭或高速进行输出，能够更好的结合路面环境做出适应性调整，满足车辆的动力性要求。
在离合器3处于结合状态，锁止机构处于锁止状态时，该动力总成处于驻车状态；应当能够理解的是，该动力总成可以通过将输出端与变速箱壳体5连接，从而实现输出端被固定的效果，也就是进入到驻车状态。
Figure 744656DEST_PATH_IMAGE001
表1
继续参照图1至图9所示，通过第二行星排22和/或第三行星排23的变形，能够实现多种传动方式，每种传动方式的传动比会有所调整，可以根据不同车型的需要进行合理搭配，从而显著地提高该动力总成的普适性。
继续参照图10和图11所示，通过取消第二行星排22和/或第三行星排23可以在轴向上缩减该动力总成的尺寸，使该动力总成更容易适配到各种车型上。
继续参照图1至图11所示，该动力总成实现了所有结构均同轴设置，相比于平行轴结构，高效利用了空间，有利于产品实现多平台搭载。
应当能够理解的是，该混动汽车的动力总成中的离合器3、制动器4和第一行星排21组合形成了一套多挡变速机构，并且发动机11和发电机12均连接到该变速机构的输入端，驱动电机13连接到该变速机构的输出端；这样设置，能够在并联驱动模式（混动驱动模式）下，实现无动力中断的挡位切换，具体的，在变速机构换挡之前，首先将发动机11和发电机12的输出功率转移到驱动电机13的输出端，也就是降低发动机11和发电机12的输出功率的同时提高驱动电机13的输出功率；在发动机11和发电机12的输出功率降低到设定值时，快速控制离合器3和制动器4切换状态完成换挡；最后将驱动电机13的输出功率重新转移到发动机11和发电机12。
该混动汽车的动力总成能够通过这种结构布局和换挡方式，不需要精准控制离合器3和制动器4的油压也能实现无动力中断的挡位切换，降低了车辆挡位切换时的顿挫感，显著提高车辆的舒适性，同时也通过降低了对油压控制的精准度从而降低液压系统的设计成本。
继续参照图1至图11所示，该变速机构中的第一行星排21提供了降扭增速的效果，需要的离合器3和制动器4的扭矩容量要小于输入扭矩，具体取决于行星排的特征值，从而离合器3和制动器4的控制油压可以适当降低，也就是说，可以采用小功率的电子油泵来驱动离合器3和制动器4，可以大幅提升变速机构的传动效率（降低油耗），并且降低该动力总成的成本。
第二方面，本公开提供了一种车辆，包括如上所述的混动汽车的动力总成。
具体实现方式和实现原理与上述实施例相同，并能带来相同或者类似的技术效果，在此不再一一赘述，具体可参照上述混动汽车的动力总成实施例的描述。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种混动汽车的动力总成，其特征在于，包括：发动机（11）、发电机（12）、驱动电机（13）、第一行星排（21）、离合器（3）、锁止机构和输出端；
所述发动机（11）的输出轴和所述发电机（12）的输出轴均与所述第一行星排（21）的行星架连接；
所述第一行星排（21）的太阳轮与所述锁止机构连接，所述锁止机构用于锁止所述第一行星排（21）的太阳轮；所述第一行星排（21）的太阳轮通过所述离合器（3）与其齿圈连接；所述第一行星排（21）的齿圈和所述驱动电机（13）的输出轴均与所述输出端连接。
2.根据权利要求1所述的混动汽车的动力总成，其特征在于，所述锁止机构为制动器（4），所述第一行星排（21）的太阳轮通过所述制动器（4）与变速箱壳体（5）连接。
3.根据权利要求1所述的混动汽车的动力总成，其特征在于，还包括第二行星排（22）；
所述第二行星排（22）的太阳轮与所述发电机（12）的输出轴连接；
所述第二行星排（22）的行星架和齿圈中的一者与所述发动机（11）的输出轴连接，另一者与变速箱壳体（5）连接。
4.根据权利要求1所述的混动汽车的动力总成，其特征在于，还包括第三行星排（23）；
所述第三行星排（23）的太阳轮与所述驱动电机（13）的输出轴连接；
所述第三行星排（23）的行星架和齿圈中的一者与所述输出端连接，另一者与变速箱壳体（5）连接。
5.根据权利要求1所述的混动汽车的动力总成，其特征在于，在所述离合器（3）处于分离状态，所述锁止机构处于解锁状态时，该动力总成处于空挡状态。
6.根据权利要求1所述的混动汽车的动力总成，其特征在于，在所述离合器（3）处于结合状态，所述锁止机构处于解锁状态时，该动力总成处于一挡状态。
7.根据权利要求1所述的混动汽车的动力总成，其特征在于，在所述离合器（3）处于分离状态，所述锁止机构处于锁止状态时，该动力总成处于二挡状态。
8.根据权利要求1所述的混动汽车的动力总成，其特征在于，在所述离合器（3）处于结合状态，所述锁止机构处于锁止状态时，该动力总成处于驻车状态。
9.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的混动汽车的动力总成。
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Denomination of invention: The powertrain and vehicle of hybrid vehicles

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Pledgee: Shandong Heavy Industry Group Finance Co.,Ltd.

Pledgor: SHENGRUI TRANSMISSION Corp.,Ltd.

Registration number: Y2024980022215