CN205086666U - 一种混合动力系统及混合动力车辆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种混合动力系统以及混合动力车辆；该动力系统包括，第一电机(11)，其与前驱动轴(13)、后驱动轴(14)其中之一连接；第二电机(8)，其与前驱动轴(13)、后驱动轴(14)其中的另一个直接连接；发动机(1)，其通过第一离合器(2)与主减速器主动齿轮(3)连接；还包括行星齿轮传动装置，其齿圈(5)、行星架(6)及太阳轮(7)与所述主减速器从动齿轮(4)、第一电机(11)及第二电机(8)以任意组合的方式一一连接，其中所述第二电机(8)通过第二离合器(9)与所述行星齿轮传动装置连接。该混合动力系统解决了现有混合动力系统导致整车动力性能差，且无法适应不同行驶工况的问题。
Description
技术领域
本实用新型属于混合动力汽车的设计制造领域，特别涉及一种混合动力车的动力系统以及混合动力车辆。
背景技术
当前混合动力汽车的结构形式种类很多，一般分为混合动力直驱结构与带变速器装置的驱动结构。带变速器装置的驱动结构形式能够实现很好的动力性能与经济性能，但是整车控制变得很复杂，导致现有的混合动力汽车的变速器换挡故障率高，换挡平顺性也很差，直接影响整车舒适性。市场上一般的混合动力直驱结构去掉了变速器装置，使其整车控制简单，整车成本也降低了很多，但是其动力性能与经济性能不能同时兼顾，而且受动力系统结构影响不能适应各种工况。
为了解决直驱混合动力系统结构动力不足的问题，如图1所示，该动力系统中，发动机1通过主减速器2与行星架5相连，MG1电机8与太阳轮6相连，MG2电机7与齿圈4连接，MG2电机7与齿圈4同轴输出后经过前轴差速器直接驱动车轮。该技术方案能够实现纯电驱动、并联驱动工作模式，此结构比较简单，在并联模式下，通过MG1电机调速，进而实现整车动力性与经济性的同时兼顾，在一定程度上解决直驱混合动力系统结构动力不足等问题，但是仍然也存在一些问题：1)由于只有MG2电机与发动机参与驱动，MG1电机只能参与调速，因此整车的动力性能还是受到明显的限制；2)发动机与行星齿轮直接相连，因此在纯电驱动模式下，发动机无法从根本上与MG2电机脱开，只能通过MG1电机空转，发动机靠倒拖力矩来保证发动机不随MG2电机运转而运转，但是发动机始终会受到一定的外力，对发动机本身不利；3)此动力系统结构不能实现四驱，进而不能适应崎岖、湿滑等路面工况的需求；4)此动力系统虽然有MG1与MG2双电机，但受其系统结构的限制，不能实现串联模式，因此在SOC(电池荷电状态)偏低时的车辆低速行驶的经济性能很不利。
发明内容
为此，本实用新型所要解决的技术问题在于现有混合动力车的动力系统不能实现四驱，导致整车动力性能差，且无法适应不同行驶工况的问题，进而提供一种能够实现四轮驱动、适应多种工况的混合动力系统。
为解决上述技术问题，本实用新型的一种混合动力系统，包括，第一电机，所述第一电机与前驱动轴、后驱动轴其中之一连接；第二电机，所述第二电机与前驱动轴、后驱动轴其中的另一个直接连接；发动机，所述发动机通过第一离合器与主减速器主动齿轮连接；还包括行星齿轮传动装置，其包括齿圈、行星架以及太阳轮；所述齿圈、行星架以及太阳轮与所述主减速器从动齿轮、所述第一电机以及第二电机以任意组合的方式一一连接，其中所述第二电机通过第二离合器与所述行星齿轮传动装置连接。
上述混合动力系统中，所述第一电机与所述前驱动轴、所述后驱动轴其中之一通过第三离合器连接，所述第二电机与前驱动轴、后驱动轴其中的另一个直接连接。
上述混合动力系统中，所述第二离合器一端与所述第二电机连接，另一端与制动器连接，所述制动器的另一端与所述行星齿轮传动装置的齿圈、行星架以及太阳轮其中之一连接。
上述混合动力系统中，所述主减速器从动齿轮与所述行星架固定连接，所述齿圈与所述制动器、所述第二离合器、所述第二电机及所述前驱动轴同轴连接，并经差速器输出到前轴车轮；所述太阳轮与第一电机、所述第三离合器及所述后驱动轴同轴连接，并经差速器输出到后轴车轮。
上述混合动力系统中，所述制动器为电磁制动器。
上述混合动力系统中，还包括动力电池，所述动力电池与所述第一电机电连接。
本实用新型同时公开一种混合动力车辆，其包括上述混合动力系统。
本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本实用新型提供的混合动力系统，该动力系统省掉了变速器装置，动力系统结构简单，并且无需进行换挡控制。其采用两个电机分别对前驱动轴与后驱动轴进行控制，且在行星齿轮传动装置与第一电机或第二电机之间设置第二离合器，在行星齿轮传动装置与发动机之间设置第一离合器的方式，可以实现四轮驱动，提高了整车的动力性能。
进一步的，其在第二离合器与行星齿轮传动装置之间设置制动器，在第一电机与后轮之间设置第三离合器，可以实现纯电独立四驱、纯电全时四驱、纯电前驱、纯电后驱、并联前驱、并联后驱、并联独立四驱、并联全时四驱以及串联前驱等多种工作模式，能够适应不同工况对动力系统的需求，同时解决了直驱系统结构动力不足，经济性差的缺点。
附图说明
为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中
图1是现有的混合动力系统结构框图；
图2是本实用新型的混合动力系统的一种实施方式的结构框图。
图中附图标记表示为：1-发动机，2-第一离合器，3-主减速器主动齿轮，4-主减速器从动齿轮，5-齿圈，6-行星架，7-太阳轮，8-第二电机，9-第二离合器，10-制动器，11-第一电机，12-第三离合器，13-前驱动轴，14-后驱动轴，15-差速器。
具体实施方式
以下将结合附图对本实用新型进行详细阐述。
实施例1
如图2所示为本实用新型的一种混合动力系统，包括，第一电机11，所述第一电机11通过第三离合器12与后驱动轴14连接；第二电机8，所述第二电机8与前驱动轴13直接连接；发动机1，所述发动机1通过第一离合器2与主减速器主动齿轮3连接；还包括行星齿轮传动装置，其包括齿圈5、行星架6以及太阳轮7；其中，行星架6与所述主减速器从动齿轮4连接，太阳轮7与所述第一电机11固定连接，齿圈5与所述第二电机8通过第二离合器9以及制动器10连接。
具体地，所述第二离合器9一端与所述第二电机8连接，另一端与所述制动器10连接，所述制动器10的另一端与所述行星齿轮传动装置的齿圈5连接。
更具体地，所述主减速器从动齿轮4与所述行星架6固定连接，所述齿圈5与所述制动器10、所述第二离合器9、所述第二电机8及所述前驱动轴13同轴连接，并经差速器15输出到前轴车轮；所述太阳轮7与第一电机11、所述第三离合器12及所述后驱动轴14同轴连接，并经差速器15输出到后轴车轮。
优选的，所述制动器10为电磁制动器。电磁制动器能够实现齿圈与车架的固连与分离。即电磁制动器打开时，将齿圈5与车架固定连接，电磁制动器结合时，齿圈5与车架分离；电磁制动器使该混合动力系统控制更加容易，当然，普通的手动制动器同样可以实现本实用新型的功能。
该混合动力系统还包括动力电池，所述动力电池与所述第一电机11电连接。用于在第一电机11发电时储存电能。
上述混合动力系统可以实现纯电独立四驱、纯电全时四驱、纯电前驱、纯电后驱、并联前驱、并联后驱、并联独立四驱、并联全时四驱以及串联前驱等多种工作模式。能够适应不同工况对动力系统的需求，同时解决了直驱系统结构动力不足，经济性差的缺点。具体工作模式工作过程如下：
1.纯电独立四驱模式：发动机1不工作，第一离合器2打开，电磁制动器结合，第二离合器9打开，第三离合器12结合，第一电机11工作，第二电机8工作；此模式下第一电机11与第二电机8独立驱动前轴与后轴，二者之间没有机械结构上的影响。
2.纯电全时四驱模式：发动机1不工作，第一离合器2打开，电磁制动器打开，第二离合器9结合，第三离合器12结合，第一电机11工作，第二电机8工作；此模式下第一电机11与第二电机8同时驱动前轴与后轴，即使其中一个电机不工作，也会保证四轮驱动一直存在。
3.纯电前驱模式：发动机不工作，第一离合器2打开，电磁制动器自由状态，第二离合器9打开，第三离合器12打开，第一电机11不工作，第二电机8工作；此模式下只需控制第二电机8单独工作即实现了纯电前驱模式。
4.纯电后驱模式：发动机1不工作，第一离合器2打开，电磁制动器结合，第二离合器9打开，第三离合器12结合，第一电机11工作，第二电机8不工作；此模式下只需控制第一电机11单独工作即实现了纯电后驱模式。
5.并联前驱模式：发动机1工作，第一离合器2结合，电磁制动器打开，第二离合器9结合，第三离合器12打开，第一电机11工作，第二电机8工作；此模式下，第一电机11用于调节发动机转速进而适应车速与加速的需求。
6.并联后驱模式：发动机1工作，第一离合器2结合，电磁制动器结合，第二离合器9打开，第三离合器12结合，第一电机11工作，第二电机8不工作；此模式下，第二电机8不参与任何驱动，但是在制动回馈模式下第二电机8可以进行制动回馈。
7.并联独立四驱模式：发动机1工作，第一离合器2结合，电磁制动器结合，第二离合器9打开，第三离合器12结合，第一电机11工作，第二电机8工作；此模式下，第二电机8单独驱动前轴，发动机与第一电机11单独驱动后轴，前后轴没有机械结构上的影响，进而实现了并联独立四驱模式。
8.并联全时四驱模式：发动机1工作，第一离合器2结合，电磁制动器打开，第二离合器9结合，第三离合器12结合，第一电机11工作，第二电机8工作；此模式下，发动机、第一电机11、第二电机8同时驱动前轴与后轴，即使第一电机11与第二电机8其中一个电机不工作或者两个电机都不工作，也能保证四轮驱动一直存在。
9.串联前驱模式：发动机1工作，第一离合器2结合，电磁制动器结合，第二离合器9打开，第三离合器12打开，第一电机11工作，第二电机8工作；此模式下，第二电机8单独驱动前轴，发动机通过行星齿轮带动第一电机11发电，发出来的电一部分用于第二电机8驱动整车，剩余部分冲入动力电池。
本实施方式还公开一种应用上述混合动力系统的混合动力车辆，该车辆可以适应多种不同行驶工况对动力系统的要求，解决了直驱系统结构动力不足，经济性差的问题。
作为可以替代的实施方式，第一电机11通过第三离合器12与前驱动轴13连接；第二电机8与后驱动轴14直接连接。
作为可以替代的实施方式，所述齿圈5、行星架6以及太阳轮7与所述主减速器从动齿轮4、所述第一电机11以及第二电机8以任意组合的方式一一连接，即，所述齿圈5与第一电机11连接，所述太阳轮7与所述第二电机8连接，所述行星架6与所述主减速器从动齿轮4连接；或者，所述齿圈5与第一电机11连接，所述太阳轮7与所述主减速器从动齿轮4连接，所述行星架6与所述第二电机8连接；或者，所述齿圈5与所述主减速器从动齿轮4连接，所述太阳轮7与所述第二电机8连接，所述行星架6与所述第一电机11连接，或者，所述齿圈5与所述主减速器从动齿轮4连接，所述太阳轮7与所述第一电机11连接，所述行星架6与所述第二电机8连接，或者，所述齿圈5与第二电机8连接，所述太阳轮7与所述主减速器从动齿轮4连接，所述行星架6与所述第一电机11连接。上述连接方式均在本实用新型的保护范围。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：本实施例中，所述第一电机11直接与后驱动轴14连接，且本实施例中不设置制动器10。该混合动力系统的具体工作模式的工作过程如下：
1.纯电独立四驱模式：发动机1不工作，第一离合器2打开，第二离合器9打开，第一电机11工作，第二电机8工作；此模式下第一电机11与第二电机8独立驱动前轴与后轴，二者之间没有机械结构上的影响。
2.纯电全时四驱模式：发动机1不工作，第一离合器2打开，第二离合器9结合，第一电机11工作，第二电机8工作；此模式下第一电机11与第二电机8同时驱动前轴与后轴，即使其中一个电机不工作，也会保证四轮驱动一直存在。
3.纯电前驱模式：发动机不工作，第一离合器2打开，第二离合器9打开，第一电机11不工作，第二电机8工作；此模式下只需控制第二电机8单独工作即实现了纯电前驱模式。
4.纯电后驱模式：发动机1不工作，第一离合器2打开，第二离合器9打开，第一电机11工作，第二电机8不工作；此模式下只需控制第一电机11单独工作即实现了纯电后驱模式。
5.并联全时四驱模式：发动机1工作，第一离合器2结合，第二离合器9结合，第一电机11工作，第二电机8工作；此模式下，第一电机11、第二电机8用于调节发动机转速进而适应车速与加速的需求。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (7)
1.一种混合动力系统，其特征在于：包括，第一电机(11)，所述第一电机(11)与前驱动轴(13)、后驱动轴(14)其中之一连接；第二电机(8)，所述第二电机(8)与前驱动轴(13)、后驱动轴(14)其中的另一个连接；发动机(1)，所述发动机(1)通过第一离合器(2)与主减速器主动齿轮(3)连接；还包括行星齿轮传动装置，其包括齿圈(5)、行星架(6)以及太阳轮(7)；所述齿圈(5)、行星架(6)以及太阳轮(7)与所述主减速器从动齿轮(4)、所述第一电机(11)以及第二电机(8)以任意组合的方式一一连接，其中所述第二电机(8)通过第二离合器(9)与所述行星齿轮传动装置连接。
2.根据权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于：所述第一电机(11)与所述前驱动轴(13)、所述后驱动轴(14)其中之一通过第三离合器(12)连接，所述第二电机(8)与前驱动轴(13)、后驱动轴(14)其中的另一个直接连接。
3.根据权利要求2所述的混合动力系统，其特征在于：所述第二离合器(9)一端与所述第二电机(8)连接，另一端与制动器(10)连接，所述制动器(10)的另一端与所述行星齿轮传动装置的齿圈(5)、行星架(6)以及太阳轮(7)其中之一连接。
4.根据权利要求3所述的混合动力系统，其特征在于：所述主减速器从动齿轮(4)与所述行星架(6)固定连接，所述齿圈(5)与所述制动器(10)、所述第二离合器(9)、所述第二电机(8)及所述前驱动轴(13)同轴连接，并经差速器(15)输出到前轴车轮；所述太阳轮(7)与第一电机(11)、所述第三离合器(12)及所述后驱动轴(14)同轴连接，并经差速器(15)输出到后轴车轮。
5.根据权利要求3所述的混合动力系统，其特征在于：所述制动器(10)为电磁制动器。
6.根据权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于：还包括动力电池，所述动力电池与所述第一电机(11)电连接。
7.一种混合动力车辆，其特征在于：其包括权利要求1-5任一所述的混合动力系统。
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