CN203854504U - 一种混合动力汽车驱动系统及汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种混合动力汽车驱动系统及汽车，其中混合动力汽车驱动系统包括：第一驱动桥；第二驱动桥；分动器与第二驱动桥驱动连接；混合动力汽车驱动系统还包括：第一电机；第一电机连接通过第一离合器与第一驱动桥连接；第一电机通过第二离合器与分动器连接。其中汽车包括上述的混合动力汽车驱动系统。本实用新型的混合动力汽车驱动系统只是用了一个驱动电机，两个离合器，解决了复杂的混合驱动方案，可以快速投产。本实用新型的混合动力汽车驱动系统不涉及原车变速器内部的更改，实施具有技术基础，与现有四驱传动系统相比，结构简单，零件数量少，具有明显的经济优势。

Description

一种混合动力汽车驱动系统及汽车

技术领域

本实用新型涉及汽车领域，尤其涉及一种混合动力汽车驱动系统及汽车。

背景技术

现有技术中，国内外混合动力越野车都利用变速器或机械耦合装置集成汽车启动发电一体机ISG和直流力矩驱动电机TM，再由分动器驱动前后桥。或者前桥由发动机和电机驱动，后驱动桥由电机驱动（或集成式电驱动桥）。这些技术路线中，必须使用自动变速器（AT）或者自动式手动变速器（AMT），手动变速器是无法应用的。国内企业由于不掌握自动变速器自主开发关键技术和没有行星齿轮开发基础，基于行星齿轮的机械式动力耦合机构，又因国外专利和知识产权的技术壁垒，也无法突破，几乎没有产品车推出。

如图1所示，现有混合驱动四驱系统中，电机P1和电机P2的能量通过耦合变速装置与电机P3的动力进行耦合。电机P1和电机P2布置在自动离合器C1的两侧，无论将电机布置在自动离合器C1前或后，都牵涉到耦合变速装置的更改。或者上述的P1、P2甚至P3电机，包括离合器C1，都被直接集成到自动变速器内，由自动变速器企业供货，那么，知识产权、核心技术和产品利润，与整车厂再无关系。即使电机P3的耦合被安排在自动变速器之外，仍然避不开行星齿轮机构的困境。

如图2所示，欧洲为避技术壁垒采用的混合驱动技术，在图1提供的驱动系统中增加了电机P4，P四驱动后桥进行运动。

综上所述，由于现有专利保护比较全面，没有多少机会留给国内工程师。以上两种驱动系统的方案在整车上实施的机构复杂，费用高，零件数量多，整车重量大。鉴于关键技术和总成供应都不掌握在汽车生产厂而造成技术壁垒绕不开，亟待提供一种新的混合动力汽车驱动系统。

实用新型内容

为了克服现有技术中混合动力汽车四驱系统在整车上实施的机构复杂，零件数量多、耦合变速装置技术存在壁垒的技术问题，本实用新型提供了一种混合动力汽车驱动系统及汽车。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供了一种混合动力汽车驱动系统，包括：

用于驱动汽车的第一组车轮的第一驱动桥；

用于驱动汽车的第二组车轮的第二驱动桥；

用于分配发动机动力的分动器，所述分动器与所述第二驱动桥驱动连接；

所述混合动力汽车驱动系统还包括：

第一电机；

所述第一电机连接通过第一离合器与所述第一驱动桥连接；

所述第一电机通过第二离合器与所述分动器连接。

进一步来说，所述的混合动力汽车驱动系统中，所述第一离合器和所述第二离合器还与用于控制所述第一离合器或者第二离合器接合或者分离的离合器控制器连接。

进一步来说，所述的混合动力汽车驱动系统中，所述第一电机还与用于控制所述电机启动或者关闭的电机控制器连接。

进一步来说，所述的混合动力汽车驱动系统中，所述混合动力汽车驱动系统包括所述第一离合器处于接合、所述第二离合器处于接合、所述第一驱动桥和所述第二驱动桥接收所述分动器分配的扭矩进行运转、所述分动器带动所述第一电机的转子进行转动的机械四驱状态。

进一步来说，所述的混合动力汽车驱动系统中，所述混合动力汽车驱动系统包括所述第二离合器处于分离、所述第一离合器处于接合、第二驱动桥通过所述分动器获得所述发动机扭矩进行运转、所述第一驱动桥通过所述第一离合器获得第一电机扭矩进行运转的混合四驱状态。

进一步来说，所述的混合动力汽车驱动系统中，所述混合动力汽车驱动系统包括所述第一离合器分离、所述第二离合器接合、第二驱动桥通过所述分动器获得所述发动机扭矩进行运转、所述第一电机的转子通过所述第一离合器获得所述分动器的扭矩进行运转的机械两驱状态。

进一步来说，所述的混合动力汽车驱动系统中，所述混合动力汽车驱动系统包括所述第一离合器接合、所述第二离合器分离、所述第一驱动桥通过所述第一离合器获得所述第一电机扭矩进行运转的纯电动两驱状态。

进一步来说，所述的混合动力汽车驱动系统中，所述分动器还与汽车的变速器连接，所述变速器还与汽车的发动机连接。

进一步来说，所述的混合动力汽车驱动系统中，所述混合动力汽车驱动系统还包括：

用于控制发动机启动的启动电机，所述启动电机与所述发动机连接；

与所述发动机连接的皮带驱动启动发电机。

进一步来说，所述的混合动力汽车驱动系统中，所述分动器的类型包括：

分时四驱型和全时四驱型；

所述变速器的类型包括：

手动变速器和自动变速器。

本实用新型还提供了一种汽车，包括上述任一所述的混合动力汽车驱动系统。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的混合动力汽车驱动系统只是用了一个电机，两个离合器，解决了复杂的混合驱动方案可以快速投产。本实用新型中，电机在整车最费油的工况段起驱动作用，节油的效果明显。另外，本实用新型的混合动力汽车驱动系统不涉及原车变速器内部的更改，实施具有技术基础，与现有四驱传动系统相比，结构简单，零件数量少，具有明显的经济优势。本实用新型同样适合在手动变速器的汽车上实施，更适合本土自主品牌汽车上实施。本实用新型对分时四驱汽车和全时四驱汽车都适用，应用的面更广泛。

附图说明

图1表示现有技术中的混合驱动系统一；

图2表示现有技术中的混合驱动系统二；

图3表示本实用新型实施例中混合动力汽车驱动系统的结构示意图；

图4表示本实用新型实施例中混合动力汽车驱动系统于汽车底盘中的布置位置示意图；

图5表示本实用新型实施例中混合动力汽车驱动系统四驱工况时的扭力传递路线图；

图6表示本实用新型实施例中混合动力汽车驱动系统纯电动工况时的扭力传递路线图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本实用新型进行详细描述。

本实用新型提供了一种混合动力汽车驱动系统，包括：用于驱动汽车的第一组车轮的第一驱动桥；用于驱动汽车的第二组车轮的第二驱动桥；用于分配发动机动力的分动器，所述分动器与所述第二驱动桥驱动连接；所述混合动力汽车驱动系统还包括：第一电机；所述第一电机连接通过第一离合器与所述第一驱动桥连接；所述第一电机通过第二离合器与所述分动器连接。

本实用新型中，分动器与第二驱动桥连接，分动器通过第二离合器与第一电机连接，第一电机连接通过第一离合器与所述第一驱动桥连接。通过第一离合器、第二离合器、发动机和第一电机的控制，来实现不同的驱动模式。本实用新型的结构简单，便于汽车整车厂商进行快速投产。

本实用新型提供了一种混合动力汽车驱动系统的具体实施方式，包括：第一驱动桥驱动的第一组车轮和第二驱动桥驱动的第二组车轮；其中，变速器的动力输入轴与发动机的动力输出轴传动连接，变速器的动力输出轴与分动器的动力输入轴传动连接，分动器包括用于分配扭矩的分动器的动力输出轴；所述混合动力汽车驱动系统还包括：第一电机，通过第一离合器与所述第一驱动桥驱动连接；所述分动器的第一动力输出轴通过第二离合器带动所述第一电机的转子与所述第一驱动桥驱动连接；所述分动器的第二动力输出轴与所述第二驱动桥驱动连接；用于选择混合动力汽车驱动模式的模式选择装置，所述模式选择装置包括：控制所述第一离合器和所述第二离合器接合或关闭的离合控制器，所述离合控制器分别与所述第一离合器和所述第二离合器控制连接；用于控制所述第一电机启动或停止的电机控制器，所述电机控制器与所述第一电机控制连接。

本实用新型的混合动力汽车驱动系统应用在四轮驱动的混合动力车中，其中，第一驱动桥驱动的第一组车轮和第二驱动桥驱动的第二组车轮；变速器的动力输入轴与发动机的动力输出轴传动连接，变速器的动力输出轴的与分动器的动力输入轴传动连接，分动器包括用于分配扭矩的分动器的动力输出轴。原车发动机到变速器到分动器，再到驱动桥的结构保持不变。只是用了一个第一电机，两个离合器，解决了复杂的混合驱动方案。在分动器输出端通过第一离合器与第一电机连接，再通过第二离合器，连接到第一驱动桥；分动器的另一个动力输出轴直接与第二驱动桥连接。通过模式选择装置，控制第一离合器和第二离合器的分离或接合，控制第一电机或发动机的启停，来实现不同的驱动模式。在配备车用动力电池和电机控制器后，得到完整的混合动力驱动系统，可以快速投产。另外，本实用新型的混合动力汽车驱动系统不涉及原车变速器内部的更改，实施具有技术基础，与现有行星齿轮传动相比，结构简单，零件数量少，具有明显的经济优势。

下面结合附图，详细介绍本实用新型的混合动力汽车驱动系统的结构组成。

参照图3所示，前驱动桥驱动的前组车轮，后驱动桥驱动的后组车轮；其中，变速器的动力输入轴与发动机的动力输出轴传动连接，变速器的动力输出轴的与分动器的动力输入轴传动连接，分动器包括用于分配扭矩的分动器的动力输出轴；电机P5通过离合器C2与前驱动桥驱动连接；分动器的第一动力输出轴通过离合器C3带动电机P5的转子与前驱动桥驱动连接；分动器的第二动力输出轴与后驱动桥驱动连接。模式选择装置包括控制离合器C2和离合器C3接合或关闭的离合控制器，离合控制器分别与离合器C2和离合器C3控制连接；用于控制电机P5启动或停止以及扭矩输出大小的电机控制器，电机控制器与电机P5控制连接，电机P5经过电机控制器与动力电池连接，作为运转动力来源。BSG电机（皮带驱动启动发电机）、启动电机分别与发动机驱动连接。

图中发动机、变速器、车轮分动器为传统汽车上所用，保留其原有技术特征。BSG电机、启动电机为传统混合驱动技术原有技术特征，保留其原功能不作任何变更，离合器C2和离合器C3为本实用新型新增部件。离合器C2和离合器C3为电控离合器，能传递200Nm以上的扭矩。离合器可在离合控制器的电控指令下快速实现分离、闭合，并稳定保持分、合状态。配合控制策略使整车达到混合驱动的各种复杂工况需要。

图中电机P5，为直流永磁驱动电机。技术特征为工作电压为300伏左右的大扭矩电机最大输出扭矩根据整车要求选定，一般在150Nm以上。配合驱动前桥减速器速比，满足纯电动模式下的整车起步及一般行驶要求。电机P5可以作为驱动电机使用，也可作为发电机使用。结合离合器C2和离合器C3控制策略，在电机控制器作用下可实现制动能量回收。电机技术特征也不做限定，只要实现驱动和整车控制要求即可。

本实用新型的关键在于利用现有部件特殊的组合，组成了独特的驱动形式，达到混合驱动的目的。不同于现有技术的特征是，P5电机的实用新型。P5电机布置在前传动路线上，以离合器作为连接单元与前驱动桥连接起来。可以纯电驱动前驱动桥，从而实现越野车纯电行驶目的动力系统。这个系统通过离合器C2使得电机P5进行发电，给动力电池充电。这个系统通过离合器C2、C3的结合，还可以完成机电混合驱动。

参照图4所示，本实用新型实施例中，发动机置于车头侧，电机P5置于车传动轴的前侧，分动器位于传动轴附近，电机P5和分动器之间通过电控离合器连接。动力电池置于车身的后侧，动力电池连接电机控制器。电机控制器也可以获取动力电池的电量信息和运行状态等。

参照图5和图6所示，综合本实用新型实施例中混合动力汽车驱动系统的模式选择装置不同的控制模式，来详细介绍本实用新型的工作方式。使用本混合动力汽车驱动系统的汽车，在分时四驱汽车上可人工选择四驱或两驱。在全时四驱汽车上，由控制策略自动决策。四驱工况又可分为机械四驱和混合四驱，由整车模式选择装置根据控制策略自动控制。

混合动力汽车驱动模式包括第一离合器处于接合、所述第二离合器处于接合、第一驱动桥和第二驱动桥接收分动器分配的扭矩进行运转、分动器带动第一电机的转子进行转动的机械四驱状态。

参照图5所示，本实用新型提供的机械四驱模式的实施方式中，离合器C2和离合器C3均接合，发动机启动；分动器按预设比例分别向前驱动桥和后驱动桥分配发动机输出的扭矩；分动器并带动所述电机P5的转子转动，电机控制器根据动力电池的电量控制电机P5的发电量。

机械四驱模式为4H档，适用一般路面，越野负荷中等工况，这种工况也适合在冰面道路、砂石路、砂地、湿滑路面行驶。分动器按设计要求固定扭矩分配。电机转子也在转动，是否发电或发电量的大小由电机控制器来决定。一、电池电量在50%以上时，减少发电量来适应前轴负荷的需求。如前轴有大扭矩要求，发电机转子可空转而不发电。二、电池电量在50%以下，至少有最小的发电量，以维持电池在继续充电。如此时还提出大扭矩请求，则转入混合四驱模式，此时相当于全时四驱汽车上的4L档。

混合动力汽车驱动模式包括第二离合器处于分离、所述第一离合器处于接合、第二驱动桥通过所述分动器获得所述发动机扭矩进行运转、所述第一驱动桥通过所述第一离合器获得第一电机扭矩进行运转的混合四驱状态。

本实用新型提供的混合四驱模式的实施方式中，离合器C3分离，离合器C2接合，发动机运转，电机P5运转；发动机通过分动器的第二动力输出轴驱动后驱动桥运动，电机P5通过离合器C两驱动前驱动桥运动；动力电池的电量低于一预设值时，电机P5进行发电。

混合四驱适用该车能行驶的越野路面，对扭矩需求大。设计最大扭矩为发动机最大扭矩加上电机最大扭矩，即该车极限越障能力。一、人工操作将车辆选择4H/L中的4L档，离合器C3分离，离合器C2接合。以下动作是通过整车控制策略实现的，在分时四驱汽车上，虽然人工选择了4L档，但整车控制器会根据控制策略，视当时的整车能量状态，例如电池容量，车辆载荷等做出决定。发动机直接驱动后轴，电机只驱动前轴。车辆获得所有最大扭矩，可越障或获得最大加速、爬坡能力。电池最大使用极限为最大满电量的10%，如果电池容量到达下限后，需要在其他工况下充电后再使用。二、自动进入机械四驱模式4H，模式选择装置的电机控制器通过电池电量决定电机继续助力还是进入发电。本工况的行驶里程还与动力电池的容量相关，有特殊要求的可以通过加大电池容量来提高四驱混动里程，本实施例中电池为10Kwh，一般工况使用足够了。三、本实用新型还可以通过选用合适的BSG电机功率来给电池补充电量。即足够大功率的BSG电机，在补充电池充电的情况下提供四驱动力，延长四驱混动里程。另外，本工况的行驶里程还与动力电池的容量相关，有特殊要求的可以通过加大电池容量来提高四驱混动里程。

混合动力汽车驱动系统包括：用于检测油门踏板和制动踏板踩踏程度的踏板状态检测装置，踏板状态检测装置分别与油门踏板和所述制动踏板连接。电机控制器根据踏板的踩踏深度和踩踏速度等参数来决定电动机是以何种发电量进行发电。踩踏深度越深，踩踏速度越快，电动机而定发电量越大。在手动变速器的汽车上，还包括离合器踏板的传感器以及空档位置传感器等。

混合动力汽车驱动模式包括第一离合器分离、第二离合器接合、第二驱动桥过分动器获得所述发动机扭矩进行运转、所述第一电机的转子通过所述第一离合器获得所述分动器的扭矩进行运转的机械两驱状态。

本实用新型提供的机械两驱模式的实施方式中，离合器C2分离，离合器C3接合，发动机启动；发动机通过分动器的第二动力输出轴驱动后驱动桥运动，分动器的第一动力输出轴驱动电机P5的转子转动。

机械两驱工况时，发动机工作，离合器C2分离，离合器C3接合。电机工作在最大发电量到不发电的整个区间，具体控制策略结合工况，即电池电量、行驶车速来确定。一、平整高速公路行驶，这是主要的适用工况。可满足长距离长时间行驶，发动机工作在效率高，油耗低的区间。电机的发电与否及发电量结合油门踏板行程和当时车速自动调整。当电池充满后即自动退出充电，给其他驱动方式的行驶做好准备。二、只要油门踏板和制动踏板在同一时刻，都没有被踩下，这种工况维持时间超过规定值（例如2秒钟），那么发动机熄火，离合器C2分离，离合器C3接合，电机进入倒拖发电工况，给电池充电。发动机自动退出机械两驱进入纯电两驱模式。

混合动力汽车驱动模式包括所述第一离合器接合、所述第二离合器分离、所述第一驱动桥通过所述第一离合器获得所述第一电机扭矩进行运转的电动两驱状态。

本实用新型提供的电动两驱模式的实施方式中，离合器C2接合，离合器C3分离，发动机停止，电机P5启动，区域1和区域2中的部件不工作；电机P5通过离合器C2驱动前驱动桥运动。纯电两驱为前轴驱动，满足城市工况行驶。设计最高车速为100Km/h以下，以节油为目的。

纯电两驱时，发动机不启动，或者发动机仍然启动，但仅仅为了使用空调系统或者冬季为了除霜除雾。即使发动机启动了也不参与车辆的驱动。此时，离合器C2接合，离合器C3分离，电机P5工作。一、在汽车起步、冷启动、城市内行驶。此时，车辆为前轴驱动。所有用电都由动力电池提供，这时车辆就是纯电动汽车。低压电器和车灯的供电，是将300V高压电通过DC-DC转换为12V使用。汽车的纯电行驶里程取决于电池容量，按NEDC工况，保证可行驶至少25Km。使用中，最低电量不能低于满电的10%，否则，进入充电工况。整车节油的多少，与本工况行驶里程相关。电池容量越大纯电行驶里程越长，节油越多，百公里油耗越低，由实际需要确定。二、在其他工况中，只要油门踏板和制动踏板在同一时刻，都没有被踩下，这种工况维持时间超过规定值（例如2秒钟），那么发动机熄火，离合器C2接合，离合器C3分离，电机进入倒拖发电工况，给电池充电。发电量大小视制动踏板被踩下的时刻和踩下的速率和踏板行程来决定，具体值，通过试验标定来确认。纯电行驶的最高车速，一般在80Km/h左右。车速的设计，会结合电池容量、电机高效区等因素，目的是达到最大的节约燃油量。

以上所述的控制策略是本实用新型的优先实施方式，所给出的数值不是限定值。在相同技术方案下，这些数值还可以做出若干改进和调整，这些也在本实用新型的保护范围内。

本实用新型还提供了一种汽车，包括如上所述的混合动力汽车驱动系统。

需要说明的是，该汽车是包括上述混合动力汽车驱动系统的汽车，上述混合动力汽车驱动系统实施例的实现方式同样适用于该汽车的实施例中，也能达到相同的技术效果。

本实用新型还提供了一种手动变速器汽车的混合驱动系统及汽车。本实用新型提供了一种分时四驱汽车的混合驱动系统及汽车。本实用新型提供了一种全时四驱汽车的混合驱动系统及汽车。

以上所述的是本实用新型的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本实用新型所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本实用新型的保护范围内。

Claims (11)

1.一种混合动力汽车驱动系统，包括：

用于驱动汽车的第一组车轮的第一驱动桥；

用于驱动汽车的第二组车轮的第二驱动桥；

用于分配发动机动力的分动器，所述分动器与所述第二驱动桥驱动连接；

其特征在于，所述混合动力汽车驱动系统还包括：

第一电机；

所述第一电机连接通过第一离合器与所述第一驱动桥连接；

所述第一电机通过第二离合器与所述分动器连接。

2.如权利要求1所述的混合动力汽车驱动系统，其特征在于，所述第一离合器和所述第二离合器还与用于控制所述第一离合器或者第二离合器接合或者分离的离合器控制器连接。

3.如权利要求2所述的混合动力汽车驱动系统，其特征在于，所述第一电机还与用于控制所述电机启动或者关闭的电机控制器连接。

4.如权利要求3所述的混合动力汽车驱动系统，其特征在于，所述混合动力汽车驱动系统包括所述第一离合器处于接合、所述第二离合器处于接合、所述第一驱动桥和所述第二驱动桥接收所述分动器分配的扭矩进行运转、所述分动器带动所述第一电机的转子进行转动的机械四驱状态。

5.如权利要求3所述的混合动力汽车驱动系统，其特征在于，所述混合动力汽车驱动系统包括所述第二离合器处于分离、所述第一离合器处于接合、第二驱动桥通过所述分动器获得所述发动机扭矩进行运转、所述第一驱动桥通过所述第一离合器获得第一电机扭矩进行运转的混合四驱状态。

6.如权利要求3所述的混合动力汽车驱动系统，其特征在于，所述混合动力汽车驱动系统包括所述第一离合器分离、所述第二离合器接合、第二驱动桥通过所述分动器获得所述发动机扭矩进行运转、所述第一电机的转子通过所述第一离合器获得所述分动器的扭矩进行运转的机械两驱状态。

7.如权利要求3所述的混合动力汽车驱动系统，其特征在于，所述混合动力汽车驱动系统包括所述第一离合器接合、所述第二离合器分离、所述第一驱动桥通过所述第一离合器获得所述第一电机扭矩进行运转的纯电动两驱状态。

8.如权利要求1所述的混合动力汽车驱动系统，其特征在于，所述分动器还与汽车的变速器连接，所述变速器还与汽车的发动机连接。

9.如权利要求1所述的混合动力汽车驱动系统，其特征在于，所述混合动力汽车驱动系统还包括：

用于控制发动机启动的启动电机，所述启动电机与所述发动机连接；

与所述发动机连接的皮带驱动启动发电机。

10.如权利要求8所述的混合动力汽车驱动系统，其特征在于，所述分动器的类型包括：

分时四驱型和全时四驱型；

所述变速器的类型包括：

手动变速器和自动变速器。

11.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1至10中任一所述的混合动力汽车驱动系统。