CN205292266U - 混合动力系统和车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种混合动力系统和车辆，其中，该系统包括：动力电池；发电机；齿轮组，具有第一输入端、第二输入端和输出端，输出端与前轮差减总成相连；发动机，发动机的输出轴与发电机相连，同时通过第一分离机构与齿轮组的第一输入端相连；第一驱动电机和第二分离机构，第一驱动电机的传动轴通过第二分离机构与齿轮组的第二输入端相连；第二驱动电机和第三分离机构，第二驱动电机通过第三分离机构与后轮差减总成相连；控制器，控制器分别与动力电池、发电机、第一驱动电机和第二驱动电机相连，用于对发电机、第一驱动电机和第二驱动电机进行控制和管理。根据本实用新型的系统，结构简单，能够提高车辆的动力性，并能够防止电机失效。

Description

混合动力系统和车辆

技术领域

本实用新型涉及车辆技术领域，特别涉及一种混合动力系统和车辆。

背景技术

混合动力是指汽车使用燃油驱动和电力驱动两种驱动方式。具有混合动力系统的车辆由于综合了燃油汽车和纯电动汽车的优点，现已逐步成为各大汽车生产企业的研究对象。

混合动力系统的联结方式一般包括串联式、并联式和混联式等。串联式混合动力系统中能量转换次数较多，系统的效率较低。并联式混合动力系统的结构较为复杂。目前，相关技术中提出的混联式混合动力系统，通过特定方式的调节，能够使燃油驱动和电力驱动两种驱动方式协调工作，也能够使两种驱动方式单独工作。但该混联式混合动力系统往往结构复杂，其对应的控制策略和控制系统也极为复杂，因此难以实现。而且目前的混合动力系统大多设计为两轮驱动，动力性较差。此外，当车速较快，超过驱动电机所能够提供的最大转速时，驱动电机会失效。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的目的在于提出一种混合动力系统，结构简单，便于实现和维护，能够提高车辆的动力性，并能够防止电机失效。

本实用新型的第二个目的在于提出一种车辆。

根据本实用新型第一方面实施例的混合动力系统，包括：动力电池；发电机；齿轮组，所述齿轮组具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述输出端与前轮差减总成相连；发动机，所述发动机的输出轴通过变速装置与所述发电机相连，所述发动机的输出轴通过第一分离机构与所述齿轮组的第一输入端相连；第一驱动电机，所述第一驱动电机的传动轴通过第二分离机构与所述齿轮组的第二输入端相连；第二驱动电机和第三分离机构，所述第二驱动电机通过所述第三分离机构与后轮差减总成相连；以及控制器，所述控制器分别与所述动力电池、所述发电机、所述第一驱动电机和所述第二驱动电机相连，用于对所述发电机、所述第一驱动电机和所述第二驱动电机进行控制和管理。

根据本实用新型的混合动力系统，通过动力电池、发电机、齿轮组、发动机、第一驱动电机和第二驱动电机的配合使用，通过第一分离机构控制发动机和车辆之间动力的传输和切断，通过第二分离机构控制第一驱动电机和车辆之间动力的传输和切断，并通过第三分离机构控制第二驱动电机和车辆之间动力的传输和切断。由此，不仅能够使得该系统灵活地改变驱动方式和能量转换方式，还通过第二驱动电机驱动后轮，实现了四轮驱动，大大提高了车辆的动力性，并且，通过在驱动电机处设置分离机构，能够防止因车速过快而导致的驱动电机的失效。同时，与相关技术相比，无需变速箱的介入，因此，其结构简单，便于实现和维护。

另外，根据本实用新型上述实施例的混合动力系统还可以具有如下附加的技术特征：

根据本实用新型的一个实施例，所述齿轮组的第一输入端和所述输出端之间通过齿轮啮合，所述第二输入端和所述输出端之间通过齿轮啮合，所述输出端为车轮传输动力。

进一步地，所述齿轮组包括：发动机驱动齿轮，所述发动机驱动齿轮作为所述第一输入端与所述发动机的输出轴相连；电机驱动齿轮，所述电机驱动齿轮作为所述第二输入端与所述第一驱动电机的传动轴相连；动力输出齿轮，所述动力输出齿轮分别与所述发动机驱动齿轮和所述电机驱动齿轮啮合。

根据本实用新型的一个实施例，所述变速装置包括：第一齿轮，所述第一齿轮与所述发动机的输出轴相连；第二齿轮，所述第二齿轮与所述发电机相连，所述第一齿轮和所述第二齿轮啮合。

根据本实用新型的一个实施例，所述第一分离机构、所述第二分离机构和所述第三分离机构均为离合器。

根据本实用新型的一个实施例，所述控制器为电机控制器。

根据本实用新型的一个实施例，所述发电机、所述第一驱动电机和所述第二驱动电机均为永磁同步电机。

根据本实用新型第二方面实施例的车辆，包括本实用新型第一方面实施例的混合动力系统。

根据本实用新型的车辆，通过动力电池、发电机、齿轮组、发动机、第一驱动电机和第二驱动电机的配合使用，通过第一分离机构控制发动机和车辆之间动力的传输和切断，通过第二分离机构控制第一驱动电机和车辆之间动力的传输和切断，并通过第三分离机构控制第二驱动电机和车辆之间动力的传输和切断。由此，不仅能够使得车辆灵活地改变驱动方式和能量转换方式，还通过第二驱动电机驱动后轮，实现了四轮驱动，大大提高了车辆的动力性，并且，通过在驱动电机处设置分离机构，能够防止因车速过快而导致的驱动电机的失效。同时，与相关技术相比，无需变速箱的介入，因此，其结构简单，便于实现和维护。

附图说明

图1为根据本实用新型的混合动力系统的结构示意图；

图2为根据本实用新型的混合动力系统的工作模式划分示意图。

附图标记：

动力电池10、发电机20、齿轮组30、发动机40、第一驱动电机50、第二驱动电机60、控制器70、变速装置80、第一分离机构C1、第二分离机构C2、第三分离机构C3。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面结合附图描述本实用新型实施例的混合动力系统和车辆。

图1为根据本实用新型的混合动力系统的结构示意图。

如图1所示，本实用新型的混合动力系统，包括：动力电池10、发电机20、齿轮组30、发动机40、第一驱动电机50和第二分离机构C2、第二驱动电机60和第三分离机构C3以及控制器70。

其中，齿轮组30具有第一输入端、第二输入端和输出端，输出端与前轮差减总成相连。齿轮组30的第一输入端和输出端之间通过齿轮啮合，第二输入端和输出端之间通过齿轮啮合。具体地，齿轮组30可包括：发动机驱动齿轮、电机驱动齿轮和动力输出齿轮，其中，发动机驱动齿轮作为所述第一输入端与发动机40的输出轴相连；电机驱动齿轮作为第二输入端与第一驱动电机50的传动轴相连；动力输出齿轮分别与发动机驱动齿轮和电机驱动齿轮啮合。

发动机40的输出轴通过变速装置80与发电机20相连，具体地，变速装置80包括：第一齿轮和第二齿轮，其中，第一齿轮与发动机40的输出轴相连，第二齿轮与发电机20相连，第一齿轮和第二齿轮啮合。由此，发电机20可控制发动机40的启停，并在发动机40启动后带动发电机20产生电能。发动机40的输出轴通过第一分离机构C1与齿轮组30的第一输入端相连，从而可在第一分离机构C1闭合时驱动车辆。

第一驱动电机50的传动轴通过第二分离机构C2与齿轮组的第二输入端相连，从而可在第二分离机构C2闭合时对车辆进行前轮驱动，并在第二分离机构C2分离时切断与车辆间的动力传递。并且，由于动力输出齿轮分别与发动机驱动齿轮和电机驱动齿轮啮合，能够实现发动机40和第一驱动电机50的动力的耦合。

第二驱动电机60通过第三分离机构C3与后轮差减总成相连，从而可在第三分离机构C3闭合时对车辆进行后轮驱动，并在第三分离机构C3分离时切断与车辆间的动力传递。

控制器70分别与动力电池10、发电机20、第一驱动电机50和第二驱动电机60相连，用于对发电机20、第一驱动电机50和第二驱动电机60进行控制和管理。

需要说明的是，在本实用新型中，第一分离机构C1、第二分离机构C2和第三分离机构C3可均为离合器。本实用新型的控制器70可为电机控制器，以方便对发电机20、第一驱动电机50和第二驱动电机60进行管理。本实用新型的发电机20、第一驱动电机50和第二驱动电机60可均为永磁同步电机，从而具有体积小、重量轻、功率因数高以及响应快速等优点。

基于本实用新型上述实施例的混合动力系统，可在不同的动力电池荷电状态和不同的车速下以不同的方式进行工作。应当理解，该系统工作方式的改变可通过控制发动机40、第一驱动电机50和第二驱动电机60的工作状态以及第一分离机构C1、第二分离机构C2和第三分离机构C3的分离闭合来实现。

在本实用新型的一个实施例中，可根据动力电池的荷电状态和车速将本实用新型的混合动力系统的工作模式划分为多个，具体可参照图2。

如图2所示，在动力电池的荷电状态SOC较低且车速V较低，即车辆的动力电池电量不足而且以低速行驶时，可控制本实用型的混合动力系统的工作模式为串联模式。在该模式下，可启动发动机40和第一驱动电机50，并将第二分离机构C2闭合、第一分离机构C1分离，从而可仅通过第一驱动电机50驱动车辆，同时通过发动机40带动发电机20发出电能，并通过动力电池10储存该电能以供第一驱动电机50使用。

在动力电池的荷电状态SOC较高且车速V较低，即车辆的动力电池电量充足而且以低速行驶时，可控制本实用型的混合动力系统的工作模式为纯电动模式。在该模式下，可启动第一驱动电机50，并将第二分离机构C2闭合、第一分离机构C1分离，从而可仅通过第一驱动电机50驱动车辆。当车速提高，以中高速行驶时，可控制第二驱动电机60参与驱动。具体地，可启动第一驱动电机50和第二驱动电机60，并将第二分离机构C2和第三分离机构C3闭合、第一分离机构C1分离，从而可通过第一驱动电机50和第二驱动电机60共同驱动车辆。

在动力电池的荷电状态SOC较低且车速V较高，即车辆的动力电池电量不足而且以高速行驶时，可控制本实用型的混合动力系统的工作模式为并联发电模式。在该模式下，可启动发动机40，并将第一分离机构C1闭合、第二分离机构C2分离，从而可仅通过发动机40驱动车辆。并且，发动机40还可同时带动发电机20产生电能，以储存在动力电池10中。

在动力电池的荷电状态SOC较高且车速V较高，即车辆的动力电池电量充足而且以高速行驶时，可控制本实用型的混合动力系统的工作模式为并联助力模式。在该模式下，可启动发动机40、第一驱动电机50和第二驱动电机60，并将第一分离机构C1、第二分离机构C2和第三分离机构C3均闭合，从而可通过发动机40、第一驱动电机50和第二驱动电机60共同驱动车辆。

在本实用新型中，在车辆滑行或制动时，车轮提供的反向扭矩可驱动第二驱动电机60，从而使第二驱动电机60将制动能量转化为电能，进而实现能量的回收。

此外，在车速较高，超过了第一驱动电机50和/或第二驱动电机60所能提供的最高转速时，可将第二分离机构C2和/或第三分离机构C3分离，以防止电机失效。

需要说明的是，动力电池的荷电状态SOC和车速V的“较低”可表示低于荷电状态和车速的预设值，“较高”可表示高于荷电状态和车速的预设值。在本实用新型中，荷电状态SOC和车速V的上述预设值可受到车辆的型号和参数等的影响，在此不便限定为具体的数值。

根据本实用新型的混合动力系统，通过动力电池、发电机、齿轮组、发动机、第一驱动电机和第二驱动电机的配合使用，通过第一分离机构控制发动机和车辆之间动力的传输和切断，通过第二分离机构控制第一驱动电机和车辆之间动力的传输和切断，并通过第三分离机构控制第二驱动电机和车辆之间动力的传输和切断。由此，不仅能够使得该系统灵活地改变驱动方式和能量转换方式，还通过第二驱动电机驱动后轮，实现了四轮驱动，大大提高了车辆的动力性，并且，通过在驱动电机处设置分离机构，能够防止因车速过快而导致的驱动电机的失效。同时，与相关技术相比，无需变速箱的介入，因此，结构简单，便于实现和维护。

对应上述实施例，本实用新型还提出一种车辆。

本实用新型的车辆，包括本实用新型上述实施例的混合动力系统，其具体实施方式可参照上述实施例，在此不再赘述。

根据本实用新型的车辆，通过动力电池、发电机、齿轮组、发动机、第一驱动电机和第二驱动电机的配合使用，通过第一分离机构控制发动机和车辆之间动力的传输和切断，通过第二分离机构控制第一驱动电机和车辆之间动力的传输和切断，并通过第三分离机构控制第二驱动电机和车辆之间动力的传输和切断。由此，不仅能够使得车辆灵活地改变驱动方式和能量转换方式，还通过第二驱动电机驱动后轮，实现了四轮驱动，大大提高了车辆的动力性，并且，通过在驱动电机处设置分离机构，能够防止因车速过快而导致的驱动电机的失效。同时，与相关技术相比，无需变速箱的介入，因此，结构简单，便于实现和维护。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种混合动力系统，其特征在于，包括：

动力电池；

发电机；

齿轮组，所述齿轮组具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述输出端与前轮差减总成相连；

发动机，所述发动机的输出轴通过变速装置与所述发电机相连，所述发动机的输出轴通过第一分离机构与所述齿轮组的第一输入端相连；

第一驱动电机和第二分离机构，所述第一驱动电机的传动轴通过所述第二分离机构与所述齿轮组的第二输入端相连；

第二驱动电机和第三分离机构，所述第二驱动电机通过所述第三分离机构与后轮差减总成相连；以及

控制器，所述控制器分别与所述动力电池、所述发电机、所述第一驱动电机和所述第二驱动电机相连，用于对所述发电机、所述第一驱动电机和所述第二驱动电机进行控制和管理。

2.根据权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，

所述齿轮组的第一输入端和所述输出端之间通过齿轮啮合，所述第二输入端和所述输出端之间通过齿轮啮合，所述输出端为车轮传输动力。

3.根据权利要求2所述的混合动力系统，其特征在于，所述齿轮组包括：

发动机驱动齿轮，所述发动机驱动齿轮作为所述第一输入端与所述发动机的输出轴相连；

电机驱动齿轮，所述电机驱动齿轮作为所述第二输入端与所述第一驱动电机的传动轴相连；

动力输出齿轮，所述动力输出齿轮分别与所述发动机驱动齿轮和所述电机驱动齿轮啮合。

4.根据权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，所述变速装置包括：

第一齿轮，所述第一齿轮与所述发动机的输出轴相连；

第二齿轮，所述第二齿轮与所述发电机相连，所述第一齿轮和所述第二齿轮啮合。

5.根据权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，所述第一分离机构、所述第二分离机构和所述第三分离机构均为离合器。

6.根据权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，所述控制器为电机控制器。

7.根据权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，所述发电机、所述第一驱动电机和所述第二驱动电机均为永磁同步电机。

8.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-7任一项所述的混合动力系统。