CN204895108U - 一种混合动力驱动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种混合动力驱动系统，其包括由前至后依次动力连接的发动机、第一电机、第二电机和差速器，发动机与第一电机之间连接第一离合器，第一电机与第二电机之间连接第二离合器，发动机通过发动机控制器与整车控制器通信连接，离合器通过离合器控制器与整车控制器通信连接，第一离合器与第一电机之间连接第一变速器，第二电机与差速器之间连接第二变速器，两个变速器分别通过变速器控制器与整车控制器通信连接。本实用新型的双变速器混合动力系统一方面协调了发动机和电机的工作区间，确保两者均能在各自的高效区协调工作，系统效率高，节省油耗，减少排量，另一方面增加系统动力性，提高爬坡能力。

Description

一种混合动力驱动系统

技术领域

本实用新型涉及混合动力车辆领域，具体的说是一种混合动力驱动系统。

背景技术

在申请号为201410149082.6、名称为“一种混联式混合动力系统、车辆及其控制方法”的发明专利申请中公开了一种混合动力驱动系统，该动力驱动系统主要包括发动机、两个电机、一个变速箱和一个差速器，其中，发动机、两个电机和差速器依次动力连接，变速箱设置在两个电机之间，变速箱使得整个换挡过程有持续的动力输出，从而可提高车辆的爬坡性能，延长发动机高效区的工作时间，同时降低了系统对电机的要求，扩大了电机选择范围。但是，在具体实施中，该方案存在如下缺点：1）发动机高效工作区与两个电机的高效工作区难以保持一致，且不可调节，无法使发动机、发电机以及电机共同在有利（功率高、油耗低）的工况下工作；2）尽管系统中加入变速箱，但变速箱调速受限于电机，电机也难以确保运行于高效率的工作区间内。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种效率高、油耗少、动力性能好和爬坡能力强的混合动力驱动系统。

为解决上述技术问题，本实用新型的混合动力驱动系统包括由前至后依次动力连接的发动机、第一电机、第二电机和差速器，发动机与第一电机之间连接第一离合器，第一电机与第二电机之间连接第二离合器，发动机通过发动机控制器与整车控制器通信连接，离合器通过离合器控制器与整车控制器通信连接，其结构特点是所述第一离合器与第一电机之间连接第一变速器，第二电机与差速器之间连接第二变速器，两个变速器分别通过变速器控制器与整车控制器通信连接。

对于两个电机的控制，可采用两种方式，其中一种为：两个电机与一个双电机控制器电连接，该双电机控制器与一储能装置电连接，所述双电机控制器和储能装置均与整车控制器通信连接。另一种为：两个电机分别与一个电机控制器电连接，每个电机控制器分别与一储能装置电连接，两个电机控制器和两个储能装置均与整车控制器通信连接。两种控制方式的原理相同，只是采用的电机控制器的型号以及储能装置的数量不同。在本实用新型中，两个电机均可以作为驱动电动机使用也可以作为发电机使用，当作为驱动电动机时，其用于向后桥提供动力，当作为发电机使用时，其用于向储能装置储存电能。

所述储能装置为动力电池组或超级电容或者既包括动力电池组又包括超级电容。

所述第一变速器的输出端与第二离合器的输入端之间连接有第一传动齿轮，第一电机的输出端安装有与上述第一传动齿轮啮合的第一主动齿轮。第一电机采用齿轮传动的结构动力连接在第一变速器和第二离合器之间，比直接串接的方式更灵活，且能方便安装和检修，同时还能适应车内复杂的安装空间。同样的，第二电机也可以采用该种齿轮传动的安装方式，即：所述第二离合器的输出端与第二变速器的输入端之间连接有第二传动齿轮，第二电机的输出端安装有与第二传动齿轮啮合的第二主动齿轮。

采用本实用新型的混合动力驱动系统，在纯电动模式下（如起步或低速行驶时），第一离合器断开，两电机经第二变速器调速驱动车辆行驶，或第二离合器断开，单纯由第二电机驱动车辆行驶，第二电机经第二变速器的变速，调整其工作区间，使第二电机工作在高效区；串联模式下（如电量不足且扭矩需求较小或无扭矩需求时），第二离合器断开，发动机经第一变速器给第一电机提供动力，第一电机作为发电机经电机控制器给储能装置充电；并联模式下（如中高速或需要较大驱动力时），第一电机作为起动机驱动发动机起动，当第一变速器输出轴转速与第二电机转速接近时，第二离合器闭合，第一变速器协调发动机和第二电机转速确保两者协调高效工作，第二变速器协调第二电机转速和系统车速确保两者协调高效工作；纯发动机模式下，两电机清扭，发动机经两个变速器驱动车辆行驶；特殊工况下，如爬坡、急加速等需大扭矩时，发动机、第一电机和第二电机同时参与驱动，系统电量低且需要较大扭矩时，发动机与第二电机驱动车辆行驶的同时，带动第一电机给储能装置补充电量；制动能量回收模式下（制动减速工况下），第二电机可回收能量给储能装置充电，第一电机也可介入回收能量，从而加快整车制动，增加能量回收。

可见，在串联发电时，由于在发动机和第一电机之间设置第一变速器，使得发动机和第一电机各自在高效区工作（功率较高且油耗较低），从而提高了系统效率及性能，降低了系统对电机和发动机的要求；在纯电动模式下，第二变速器可调节电机的工作区间，提高电机工作效率，增加了纯电动驱动的续航里程、驱动扭矩和转速；并联驱动时，第一变速器使得发动机和电机各自在高效区工作，从而提高了系统效率及性能，降低了系统对电机和发动机的要求，第二变速器协调电机转速和整车车速，确保两者协调高效工作；双变速器、双电机驱动下，系统的驱动效率及爬坡能力大大提高；双变速器、双电机增大了回收电量的能力。

综上所述，本实用新型的双变速器混合动力系统一方面协调了发动机和电机的工作区间，确保两者均能在各自的高效区协调工作，系统效率高，节省油耗，减少排量，另一方面增加系统动力性，提高爬坡能力。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：

图1为本实用新型第一种实施方式的结构示意图；

图2为本实用新型第二种实施方式的结构示意图；

图3为本实用新型第三种实施方式的结构示意图；

图4为本实用新型第四种实施方式的结构示意图。

具体实施方式

参照附图，该混合动力驱动系统包括由前至后依次动力连接的发动机1、第一电机2、第二电机3和差速器4，发动机1与第一电机2之间连接第一离合器5，第一电机2与第二电机3之间连接第二离合器6，发动机1通过发动机控制器7与整车控制器8通信连接，离合器通过离合器控制器9与整车控制器8通信连接，第一离合器5与第一电机2之间连接第一变速器10，第二电机3与差速器4之间连接第二变速器12，两个变速器分别通过变速器控制器13与整车控制器8通信连接。整车控制器8上还连接有仪表11，用于直观显示各部件的状态。

对于两个电机的控制，可采用两种方式，其中一种如图1和图3所示：两个电机与一个双电机控制器14电连接，该双电机控制器14与一储能装置15电连接，双电机控制器14和储能装置15均与整车控制器8通信连接。另一种如图2所示：两个电机分别与一个电机控制器16电连接，每个电机控制器16分别与一储能装置15电连接，两个电机控制器16和两个储能装置15均与整车控制器8通信连接。其中，储能装置15为动力电池组或超级电容又或者是两者组合的双电源。两种控制方式的原理相同，只是采用的电机控制器的型号以及储能装置15的数量不同。在本实用新型中，两个电机既可以作为驱动电动机使用也可以作为发电机使用，当作为驱动电动机时，其用于向后桥提供动力，当作为发电机使用时，其用于向储能装置15储存电能。

参照图3，第一变速器10的输出端与第二离合器6的输入端之间连接有第一传动齿轮17，第一电机2的输出端安装有与上述第一传动齿轮17啮合的第一主动齿轮18。第一电机2采用齿轮传动的结构动力连接在第一变速器10和第二离合器6之间，比直接串接的方式更灵活，且能方便安装和检修，同时还能适应车内复杂的安装空间。同样的，第二电机3也可以采用齿轮传动的结构，如图4所示，第二离合器6的输出端与第二变速器12的输入端之间连接有第二传动齿轮19，第二电机3的输出端安装有与第二传动齿轮19啮合的第二主动齿轮20。图3和图4分别示出了其中的一个电机采用齿轮传动的结构，当然，附图中未示出，为了进一步缩短系统传动机构的长度，两个电机可以同时采用齿轮传动的结构。

采用本实用新型的混合动力驱动系统，在纯电动模式下（如起步或低速行驶时），第一离合器5断开，两电机经第二变速器12调速驱动车辆行驶，或者第二离合器6断开，单纯由第二电机3驱动车辆行驶，第二电机3经第二变速器12的变速，调整其工作区间，使第二电机3工作在高效区；串联模式下（如电量不足且扭矩需求较小或无扭矩需求时），第二离合器6断开，发动机1经第一变速器10给第一电机2提供动力，第一电机2作为发电机经电机控制器16给储能装置15充电；并联模式下（如中高速或需要较大驱动力时），第一电机2作为起动机驱动发动机1起动，当第一变速器10输出轴转速与第二电机3转速接近时，第二离合器6闭合，第一变速器10协调发动机1和第二电机3转速确保两者协调高效工作，第二变速器协调第二电机转速和系统车速确保两者协调高效工作；纯发动机模式下，两电机清扭，发动机经两个变速器驱动车辆行驶；特殊工况下，如爬坡、急加速等需大扭矩时，发动机1、第一电机2和第二电机3同时参与驱动，系统电量低且需要较大扭矩时，发动机1与第二电机3驱动车辆行驶的同时，带动第一电机2给储能装置15补充电量；制动能量回收模式下（制动减速工况下），第二电机3可回收能量给储能装置15充电，第一电机2也可介入回收能量，从而加快整车制动，增加能量回收。上述仅分析了几种常见的工作模式，本实用新型同样适用于其它工作模式。

可见，在串联发电时，由于在发动机1和第一电机2之间设置第一变速器10，使得发动机1和第一电机2各自在高效区工作（功率较高且油耗较低），从而提高了系统效率及性能，降低了系统对电机和发动机的要求；在纯电动模式下，第二变速器12可调节电机的工作区间，提高了电机工作效率，增加了纯电动驱动的续航里程、驱动扭矩和转速；并联驱动时，第一变速器10使得发动机1和电机各自在高效区工作，从而提高了系统效率及性能，降低了系统对电机和发动机的要求，第二变速器12协调电机转速和整车车速，确保两者协调高效工作；双变速器、双电机驱动下，系统的驱动效率及爬坡能力大大提高；双变速器、双电机增大了回收电量的能力。

本实用新型的双变速器混合动力系统一方面协调了发动机和电机的工作区间，确保两者均能在各自的高效区协调工作，系统效率高，节省油耗，减少排量，另一方面增加系统动力性，提高爬坡能力。

综上所述，本实用新型不限于上述具体实施方式。本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的前提下，可做若干的更改和修饰。本实用新型的保护范围应以本实用新型的权利要求为准。

Claims (8)

1.一种混合动力驱动系统，包括由前至后依次动力连接的发动机（1）、第一电机（2）、第二电机（3）和差速器（4），发动机（1）与第一电机（2）之间连接第一离合器（5），第一电机（2）与第二电机（3）之间连接第二离合器（6），发动机（1）通过发动机控制器（7）与整车控制器（8）通信连接，离合器通过离合器控制器（9）与整车控制器（8）通信连接，其特征是所述第一离合器（5）与第一电机（2）之间连接第一变速器（10），第二电机（3）与差速器（4）之间连接第二变速器（12），两个变速器分别通过变速器控制器（13）与整车控制器（8）通信连接。

2.如权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征是两个电机与一个双电机控制器（14）电连接，该双电机控制器（14）与一储能装置（15）电连接，所述双电机控制器（14）和储能装置（15）均与整车控制器（8）通信连接。

3.如权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征是两个电机分别与一个电机控制器（16）电连接，每个电机控制器（16）分别与一储能装置（15）电连接，两个电机控制器（16）和两个储能装置（15）均与整车控制器（8）通信连接。

4.如权利要求2或3所述的混合动力驱动系统，其特征是所述储能装置（15）为动力电池组。

5.如权利要求2或3所述的混合动力驱动系统，其特征是所述储能装置（15）为超级电容。

6.如权利要求2或3所述的混合动力驱动系统，其特征是所述储能装置（15）包括动力电池组和超级电容。

7.如权利要求1-3中任一项所述的混合动力驱动系统，其特征是所述第一变速器（10）的输出端与第二离合器（6）的输入端之间连接有第一传动齿轮（17），第一电机（2）的输出端安装有与第一传动齿轮（17）啮合的第一主动齿轮（18）。

8.如权利要求1-3中任一项所述的混合动力驱动系统，其特征是所述第二离合器（6）的输出端与第二变速器（12）的输入端之间连接有第二传动齿轮（19），第二电机（3）的输出端安装有与第二传动齿轮（19）啮合的第二主动齿轮（20）。