CN202368344U - 一种车辆混合动力驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种车辆混合动力驱动装置，车辆混合动力驱动装置包括行星耦合器和变速箱，行星耦合器与变速箱之间未设置离合装置，还包括装置控制器和由该装置控制器控制的发动机控制器、第一电机控制器、第二电机控制器；本实用新型提供一种结构简洁、低成本的车辆混合动力驱动装置。

Description

一种车辆混合动力驱动装置

技术领域

本实用新型涉及交通运输装备领域，尤其涉及一种车辆混合动力驱动装置。

背景技术

车辆混合动力驱动装置有串联、并联和混联三种形式。

串联混合动力装置一般先由发电机将发动机输出的动力全部转换为电能，再经电动机将电能转换为机械能驱动车轮，其优点是可实现发动机的最优控制，缺点是经两次能量全部转换，损失能量过大。

并联装置是在传统的汽车传动装置基础上，另加一路电动驱动装置，为汽车加速或爬坡时提供辅助动力，其优点是能量转换的比例较少，缺点是发动机与车轮间靠直接的机械连接，发动机不能总在高效率点工作。

现有的混联装置是采用一套行星齿轮机构，行星架与发动机连接，太阳轮与发电机连接，齿圈与电动机连接，并设置有用于驱动车辆的动力输出接口，这种结构可以发挥串联式和并联式的优点，但是由于齿圈的转速较低，所要求的电动机转矩势必很大，这种低速大转矩的电动机的缺点是体积大、重量大、材料成本高。

为解决上述问题，后来有人采用两套行星齿轮机构，两套行星齿轮机构中的两个转速较高、转矩较小的太阳轮分别连接发电机和电动机。如中国专利文献CN101318462A于2008年12月10日公开的混合动力车辆驱动装置，该混合动力车辆驱动装置包括发动机、空心轴发电机、电动机、逆变器、电池和安装在机壳内的前行星齿轮机构，所述机壳内还安装有后行星齿轮机构；所述发动机的输出端穿过所述发电机的空心轴连接所述前行星齿轮机构的行星架，所述前行星齿轮机构的齿圈连接所述后行星齿轮机构的行星架，所述前行星齿轮机构的太阳轮连接所述空心轴发电机，所述空心轴发电机经逆变器连接所述电池，所述电池经逆变器连接所述电动机，所述电动机连接所述后行星齿轮机构的太阳轮，所述后行星齿轮机构的齿圈固定在机壳上，所述后行星齿轮机构的行星架上设置有用于车辆的动力输出接口。

前述专利技术从理论上解决了低速大转矩的电动机所带来缺点，但实施推广中也有很多不足：如双行星轮机构成本高、传动复杂，其维护成本也高；再如空心轴发电机对机械精度要求很高，成本也很高，尤其是对于大型车辆，并不适用；再有就是现有技术的车辆混合动力驱动装置控制难度大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种结构简洁的车辆混合动力驱动装置。

本实用新型的目的还在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种低成本的车辆混合动力驱动装置。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现。

一种车辆混合动力驱动装置，包括一行星耦合器和变速箱，行星耦合器输出端连接变速箱的输入端，变速箱的输出端即为该车辆混合动力驱动装置的输出端，行星耦合器包括太阳轮、用于安装行星轮的行星架、齿圈，其特征在于：所述行星架定义为行星耦合器的第一输入端，所述太阳轮定义为行星耦合器的第二输入端，所述行星耦合器的齿圈定义为行星耦合器的输出端；该车辆混合动力驱动装置还包括发动机、第一电机、第二电机；发动机的输出轴连接行星耦合器的第一输入端，第一电机的输出轴通过第一过渡齿轮连接行星耦合器的第二输入端，第二电机通过第二过渡齿轮连接行星耦合器的输出端；所述行星耦合器与所述变速箱之间未设置离合装置；还包括装置控制器和由该装置控制器控制的发动机控制器、第一电机控制器、第二电机控制器。

车辆混合动力驱动装置，其特征在于：所述第一电机和所述第二电机均为驱动/发电两用电机。

车辆混合动力驱动装置，其特征在于：所述变速箱为四档变速箱。

车辆混合动力驱动装置，其特征在于：该四档变速箱包括变速箱输入轴、变速箱输出轴、和中间轴，其中变速箱输入轴和变速箱输出轴同心设置，中间轴与变速箱输出轴平行；该四档变速箱还包括一档齿轮、二档齿轮、三档齿轮、四档齿轮，以及第一中间轮、第二中间轮、第三中间轮、第四中间轮，其中，四档齿轮与变速箱输入轴制成一体，三档齿轮、二档齿轮、一档齿轮依次可转动地套设于变速箱输出轴，第一中间轮与中间轴制成一体，第二中间轮、第三中间轮、第四中间轮均与中间轴固定连接，并且第一中间轮与一档齿轮啮合、第二中间轮与二档齿轮啮合、第三中间轮与三档齿轮啮合、第四中间轮与四档齿轮啮合；该四档变速箱还包括分别与一档齿轮、二档齿轮、三档齿轮、四档齿轮固定连接的一档齿轮花键、二档齿轮花键、三档齿轮花键、四档齿轮花键，一档齿轮花键和二档齿轮花键具有相同的齿数和模数，三档齿轮花键和四档齿轮花键具有相同的齿数和模数，该四档变速箱还包括与变速箱输出轴固定连接的输出轴第一花键毂和第二花键毂，输出轴第一花键毂与一档齿轮花键及二档齿轮花键具有相同的齿数和模数，输出轴第二花键毂与三档齿轮花键及四档齿轮花键具有相同的齿数和模数；该四档变速箱还包括用于将所述输出轴第一花键毂与所述一档齿轮花键或二档齿轮花键跨接的第一接合齿套，以及将所述输出轴第二花键毂与三档齿轮花键或四档齿轮花键跨接的第二接合齿套。

车辆混合动力驱动装置，其特征在于：所述第一接合齿套及所述第二接合齿套具有跨接状态和空置状态两种状态；所述跨接状态是指，第一接合齿套将一档齿轮花键或二档齿轮花键与第一花键毂跨接，或第二接合齿套将三档齿轮花键或四档齿轮花键与第二花键毂跨接；所述空置状是指所述第一接合齿套及所述第二接合齿套均不跨接的状态。

车辆混合动力驱动装置，其特征在于：所述变速箱为二档变速箱，或三档变速箱，或五档变速箱，或六档变速箱。

本实用新型的车辆混合动力驱动装置，包括一行星耦合器和变速箱，行星耦合器输出端连接变速箱的输入端，变速箱的输出端即为该车辆混合动力驱动装置的输出端，行星耦合器包括太阳轮、用于安装行星轮的行星架、齿圈，其特征在于：所述行星架定义为行星耦合器的第一输入端，所述太阳轮定义为行星耦合器的第二输入端，所述行星耦合器的齿圈定义为行星耦合器的输出端；该车辆混合动力驱动装置还包括发动机、第一电机、第二电机；发动机的输出轴连接行星耦合器的第一输入端，第一电机的输出轴连接行星耦合器的第二输入端，第二电机通过第二过渡齿轮连接行星耦合器的输出端；所述行星耦合器与所述变速箱之间未设置离合装置，也就是说所述行星耦合器与所述变速箱之间采用无离合连接；还包括装置控制器和由该装置控制器控制的发动机控制器、第一电机控制器、第二电机控制器。由于采用了一个行星耦合器，并通过无离合的变速箱，使发动机的转速期间更为合理。与现有技术相比，结构简洁，而且成本低。

附图说明

图1是本实用新型第一个实施例的示意图。

图2是本实用新型第一个实施例的控制框图。

图3是本实用新型第二个实施例的流程图。

图1中的附图标记的含义如下：100：行星耦合器，101：太阳轮、行星耦合器第二输入端，102：行星架、行星耦合器第一输入端，103：齿圈、行星耦合器输出端，104：行星齿轮，105：发动机，106：第一电机，107：第二电机，108：第二电机过渡齿轮，109：第一电机过渡齿轮，200：四档变速箱，201：变速箱输入轴，202：变速箱输出轴，203：变速箱中间轴，204：一档齿轮，205：二档齿轮，206：三档齿轮，207：四档齿轮，208：第一中间轮，209：第二中间轮，210：第三中间轮，211：第四中间轮，212：一档齿轮花键，213：二档齿轮花键，214：三档齿轮花键，215：四档齿轮花键，216：第一花键毂，217：第一接合齿套，218：第二花键毂，219：第二接合齿套。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步详述。

参考图1-2，本实用新型第一个实施例是一种车辆混合动力驱动装置，包括一行星耦合器100和变速箱200，行星耦合器100输出端连接变速箱200的输入端，变速箱200的输出端即为该车辆混合动力驱动装置的输出端，行星耦合器100包括太阳轮101、用于安装行星轮104的行星架102、齿圈103，所述行星架102定义为行星耦合器100的第一输入端，所述太阳轮102定义为行星耦合器100的第二输入端，所述行星耦合器100的齿圈103定义为行星耦合器100的输出端；该车辆混合动力驱动装置还包括发动机105、第一电机106、第二电机107；发动机105的输出轴连接行星耦合器100的第一输入端，第一电机106的输出轴通过第一过渡齿轮109连接行星耦合器100的第二输入端，第二电机107通过第二过渡齿轮108连接行星耦合器100的输出端；所述行星耦合器100与所述变速箱200之间未设置离合装置，换一种说法，所述行星耦合器100与所述变速箱200之间具有无离合连接；车辆混合动力驱动装置还包括装置控制器和由该装置控制器控制的发动机控制器HCU、第一电机控制器、第二电机控制器。

本实施例中，所述第一电机106和所述第二电机107均为驱动/发电两用电机，关于驱动/发电两用电机，可以参考中国专利文献CN201717758U中公开的技术，应当理解，本实施例及本实用新型的实施并不限于该文献中所披露的技术。另外，作为本实施例的一种替代方案，第一电机106和所述第二电机107不用驱动/发电两用电机，只要满足至少有一个是具有发电功能时，也能实现本实用新型，但与本实施例相比，控制难度相对较大，不作为首选。所述变速箱200为四档变速箱，该四档变速箱包括变速箱输入轴201、变速箱输出轴202、和中间轴203，其中变速箱输入轴201和变速箱输出轴202同心设置，中间轴203与变速箱输出轴202平行；该四档变速箱还包括一档齿轮203、二档齿轮205、三档齿轮206、四档齿轮207，以及第一中间轮208、第二中间轮209、第三中间轮210、第四中间轮211，其中，四档齿轮207与变速箱输入轴201制成一体或固定连接，三档齿轮206、二档齿轮205、一档齿轮204依次可转动地套设于变速箱输出轴202；所述第一中间轮208与中间轴203制成一体或固定连接，第二中间轮209、第三中间轮210、第四中间轮211均与中间轴固定连接，并且第一中间轮208与一档齿轮204啮合、第二中间轮209与二档齿轮205啮合、第三中间轮210与三档齿轮206啮合、第四中间轮211与四档齿轮207啮合；该四档变速箱200还包括分别与一档齿轮203、二档齿轮205、三档齿轮206、四档齿轮207固定连接的一档齿轮花键212、二档齿轮花键213、三档齿轮花键214、四档齿轮花键215，一档齿轮花键212和二档齿轮花键213具有相同的齿数和模数，三档齿轮花键214和四档齿轮花键215具有相同的齿数和模数，该四档变速箱还包括与变速箱200输出轴202固定连接的输出轴第一花键毂216和第二花键毂218，输出轴第一花键毂216与一档齿轮花键212及二档齿轮花键213具有相同的齿数和模数，输出轴第二花键毂218与三档齿轮花键214及四档齿轮花键215具有相同的齿数和模数；该四档变速箱还包括用于将所述输出轴第一花键毂216与所述一档齿轮花键212或二档齿轮花键213跨接的第一接合齿套217，以及将所述输出轴第二花键毂218与三档齿轮花键214或四档齿轮花键215跨接的第二接合齿套219。应当理解，采用二档或三档或五档或六档变速箱也能实现本实用新型。

本实施例中，所述第一接合齿套217及所述第二接合齿套219具有跨接状态和空置状态两种状态；所述跨接状态是指，第一接合齿套217将一档齿轮花键212或二档齿轮花键213与第一花键毂216跨接，或第二接合齿套219将三档齿轮花键214或四档齿轮花键215与第二花键毂218跨接；所述空置状是指所述第一接合齿套217及所述第二接合齿套219均不跨接的状态。换一种说法，也就是有档和空档两种状态，但有档时，同一时间只能挂一个档。

参考图3，本实用新型第二个实施例是适用于第一个实施例的控制方法，主要是以节油为目的的控制方法。应当理解，本实施例可以适用于本实用新型任意一种车辆混合动力驱动装置的方案。应当理解，对于本实用新型车辆混合动力驱动装置的控制，采用节油为目的的控制只是控制方法之一，还可以采用环保优先、节能优先（油/电综合消耗最小）等为目的的控制，但用环保优先、节能优先（油/电综合消耗最小）等不是本实用新型的目的，在此不作详细说明。

本实施例的节油控制方法，包括以下步骤：S1.检测齿圈转速；S2.计算发动机允许的运行转速区间；S3.确定发动机瞬时最佳工作转速；S4.确定发动机在瞬时最佳工作转速的出力；S5.检测驾驶员给出的油门开度；S6.计算整车推力需求；S7.匹配第一电机和第二电机输出参数；S8.向控制器输出参数；S9.输出动力；S10. 偶合后动力输出给后端；S11.转S1步骤；其中，S1步骤检测齿圈转速，是指直接检测齿圈转速，或通过检测整车速度，再通过车辆传动参数换数成齿圈转速；S2步骤计算发动机允许的运行转速区间，是依据行星偶合器的转动比，计算在S1步骤所检测的齿圈转速下，发动机允许的运行转速区间；S3步骤确定发动机瞬时最佳工作转速，是指根据节油原则，依据发动机功率特性曲线，确定发动力瞬时最佳工作转速；S4步骤确定发动机在瞬时最佳工作转速的力矩，是指依据发动机功率特性曲线，确定发动机力输出力矩值；S6步骤计算整车推力需求，是指根据油门开度值，判断驾驶员的加/减速的行车意图数值，并确定整车所需推力数值；S7步骤匹配第一电机和第二电机输出参数，第一电动机的输出力矩通过发动机在瞬时最佳工作转速的输出力矩和行星偶合器的传动比确定，确定的原则是第一电机和发动机输出力矩经行星偶合器偶合后同步输出；第二发动机的输出力矩由整车推力需求数值、发动机力输出力矩值和行星偶合器的传动比确定；S8步骤向控制器输出参数，是指S1步骤和S5步骤的检测结果传送给装置控制器HCU，S2-S4步骤和S5-S7步骤均由装置控制器HCU完成，并且由统控制器HCU向发动机控制器、第一电机控制器、第二电机控制器输出参数，包括输出发动机瞬时最佳工作转速、第一电机的输出力矩、第二电机的输出力矩；S10步骤偶合后动力输出给后端，是指将发动机和第二电机的输出力矩通过行星偶合器偶合后，输出给变速箱；S11步骤转S1步骤，是指进入下一个循环。

作为本实施例的进一步优先方案，所述第一电机和所述第二电机均为驱动发电两用电机。所述第一电机作为发动机的启动电机。

作为本实施例的进一步优先方案，所述变速箱为四档变速箱；该四档变速箱包括变速箱输入轴、变速箱输出轴、和中间轴，其中变速箱输入轴和变速箱输出轴同心设置，中间轴与变速箱输出轴平行；该四档变速箱还包括一档齿轮、二档齿轮、三档齿轮、四档齿轮，以及第一中间轮、第二中间轮、第三中间轮、第四中间轮，其中，四档齿轮与变速箱输入轴制成一体，三档齿轮、二档齿轮、一档齿轮依次可转动地套设于变速箱输出轴，第一中间轮、第二中间轮、第三中间轮、第四中间轮均与中间轴固定连接，并且第一中间轮与一档齿轮啮合、第二中间轮与二档齿轮啮合、第三中间轮与三档齿轮啮合、第四中间轮与四档齿轮啮合；该四档变速箱还包括分别与一档齿轮、二档齿轮、三档齿轮、四档齿轮固定连接的一档齿轮花键、二档齿轮花键、三档齿轮花键、四档齿轮花键，一档齿轮花键和二档齿轮花键具有相同的齿数和模数、三档齿轮花键、四档齿轮花键具有相同的齿数和模数，该四档变速箱还包括与变速箱输出轴固定连接的输出轴第一花键毂和第二花键毂，输出轴第一花键毂与一、二档齿轮花键具有相同的齿数和模数，输出轴第二花键毂与三、四档齿轮花键具有相同的齿数和模数。该四档变速箱还包括用于将所述输出轴第一花键毂和第二花键毂与所述一档齿轮花键、二档齿轮花键、三档齿轮花键、四档齿轮花键之一跨接的一二档接合齿套以及三四档接合齿套，所述接合齿套还具有不与一档齿轮花键、二档齿轮花键、三档齿轮花键、四档齿轮花键任意一个跨接的空置状态；所述第二电机也是变速箱的同步电机。实施本实施例时未限定的部分还可以参考本实用新型的第一个实施例。

Claims (6)

1.一种车辆混合动力驱动装置，包括一行星耦合器和变速箱，行星耦合器输出端连接变速箱的输入端，变速箱的输出端即为该车辆混合动力驱动装置的输出端，行星耦合器包括太阳轮、用于安装行星轮的行星架、齿圈，其特征在于：

所述行星架定义为行星耦合器的第一输入端，所述太阳轮定义为行星耦合器的第二输入端，所述行星耦合器的齿圈定义为行星耦合器的输出端；该车辆混合动力驱动装置还包括发动机、第一电机、第二电机；发动机的输出轴连接行星耦合器的第一输入端，第一电机的输出轴通过第一过渡齿轮连接行星耦合器的第二输入端，第二电机通过第二过渡齿轮连接行星耦合器的输出端；所述行星耦合器与所述变速箱之间未设置离合装置；

还包括装置控制器和由该装置控制器控制的发动机控制器、第一电机控制器、第二电机控制器。

2.根据权利要求1所述的车辆混合动力驱动装置，其特征在于：所述第一电机和所述第二电机均为驱动/发电两用电机。

3.根据权利要求1或2所述的车辆混合动力驱动装置，其特征在于：所述变速箱为四档变速箱。

4.根据权利要求3所述的车辆混合动力驱动装置，其特征在于：该四档变速箱包括变速箱输入轴、变速箱输出轴、和中间轴，其中变速箱输入轴和变速箱输出轴同心设置，中间轴与变速箱输出轴平行；该四档变速箱还包括一档齿轮、二档齿轮、三档齿轮、四档齿轮，以及第一中间轮、第二中间轮、第三中间轮、第四中间轮，其中，四档齿轮与变速箱输入轴制成一体或固定连接，三档齿轮、二档齿轮、一档齿轮依次可转动地套设于变速箱输出轴，第一中间轮与中间轴制成一体或固定连接，第二中间轮、第三中间轮、第四中间轮均与中间轴固定连接，并且第一中间轮与一档齿轮啮合、第二中间轮与二档齿轮啮合、第三中间轮与三档齿轮啮合、第四中间轮与四档齿轮啮合；该四档变速箱还包括分别与一档齿轮、二档齿轮、三档齿轮、四档齿轮固定连接的一档齿轮花键、二档齿轮花键、三档齿轮花键、四档齿轮花键，一档齿轮花键和二档齿轮花键具有相同的齿数和模数，三档齿轮花键和四档齿轮花键具有相同的齿数和模数，该四档变速箱还包括与变速箱输出轴固定连接的输出轴第一花键毂和第二花键毂，输出轴第一花键毂与一档齿轮花键及二档齿轮花键具有相同的齿数和模数，输出轴第二花键毂与三档齿轮花键及四档齿轮花键具有相同的齿数和模数；该四档变速箱还包括用于将所述输出轴第一花键毂与所述一档齿轮花键或二档齿轮花键跨接的第一接合齿套，以及将所述输出轴第二花键毂与三档齿轮花键或四档齿轮花键跨接的第二接合齿套。

5.根据权利要求4所述的车辆混合动力驱动装置，其特征在于：所述第一接合齿套及所述第二接合齿套具有跨接状态和空置状态两种状态；所述跨接状态是指，第一接合齿套将一档齿轮花键或二档齿轮花键与第一花键毂跨接，或第二接合齿套将三档齿轮花键或四档齿轮花键与第二花键毂跨接；所述空置状是指所述第一接合齿套及所述第二接合齿套均不跨接的状态。

6.根据权利要求1或2所述的车辆混合动力驱动装置，其特征在于：所述变速箱为二档变速箱，或三档变速箱，或五档变速箱，或六档变速箱。

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