CN205395751U - 一种混合动力总成装置及汽车 - Google Patents

一种混合动力总成装置及汽车 Download PDF

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刘宏伟
宋志刚
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李继凯
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Abstract

本实用新型提供一种混合动力总成装置及汽车。该装置包括:壳体以及设置于壳体内的第一电机、单排行星轮系、第一离合器、副变速器、第二电机、主减速轮和差速器;单排行星轮系包括第一太阳轮、第一行星轮、第一齿圈和第一行星架,第一太阳轮与第一电机连接,第一齿圈与第一离合器连接,第一行星架与发动机连接;第一离合器与第二电机以及副变速器连接;副变速器经主减速轮与差速器连接;第一电机和第二电机还与电机控制器连接;在纯电动驱动模式下,第一离合器松开,发动机和第一电机不工作,电池通过电机控制器向第二电机供电,第二电机工作驱动汽车车轮;在混合动力驱动模式下,第一离合器闭合,发动机和第二电机共同工作驱动汽车车轮。

Description

一种混合动力总成装置及汽车
技术领域
本实用新型涉及汽车技术领域,特别是指一种混合动力总成装置及汽车。
背景技术
日前,我们汽车产销量仍以两位数增长,对石油总量需要持续加大,环境也日益恶劣。现已实行了相关措施强制汽车厂商往小排量,轻量化,新能源方向发展。混合动力是目前比较适合中国国情的过渡新能源方案。混合动力汽车一般都需要行星轮系作为发动机与电机动力耦合的机构,除此之外还能实现机械式电子无级变速,使发动机在燃油经济型最好的工况下工作,而且兼具了舒适性与动力性。
但是,随着人们对生活水平的要求提高,在国内外的一些小区内行车倡导绿色出行,小区内行驶要求实现零排放及无噪声。因此,具有适时纯电动模式也将是混合动力汽车的不可或缺的功能之一。然而,混合动力耦合系统目前多为单排行星轮系,单排行星相对简单,模式较多,但由于有时需要电机直接驱动汽车,进行电机设计匹配时,电机功率体积都会选择相对较大,然而大体积的电机会增加整车重量,不能满足现在对车辆轻量化的要求。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种混合动力总成装置及汽车,利用小功率和小体积的电机,实现纯动力的需求的同时满足车辆轻量化的要求。
为达到上述目的,本实用新型的实施例提供一种混合动力总成装置,所述装置包括:
壳体,以及设置于所述壳体内的第一电机、单排行星轮系、第一离合器、副变速器、第二电机、主减速轮和差速器;其中,
所述单排行星轮系包括第一太阳轮、第一行星轮、第一齿圈和第一行星架,所述第一太阳轮与所述第一电机连接,所述第一齿圈与所述第一离合器的第一端连接,所述第一行星架与发动机连接;
所述第一离合器的第二端分别与所述第二电机和所述副变速器连接;
所述副变速器经所述主减速轮与所述差速器连接;
所述第一电机和所述第二电机还与汽车的电机控制器连接;
在纯电动驱动模式下,所述第一离合器松开,所述发动机和所述第一电机不工作,电池通过所述电机控制器向所述第二电机供电,所述第二电机工作驱动汽车车轮;
在混合动力驱动模式下,所述第一离合器闭合,所述发动机和所述第二电机共同工作驱动汽车车轮。
其中,所述副变速器包括拉维娜式行星轮系、第二离合器和第三离合器。
其中,所述拉维娜式行星轮系包括:第二太阳轮、第二行星轮、第三行星轮、第四行星轮、第三太阳轮、第二齿圈和第二行星架;其中,
所述第二太阳轮与所述第一离合器的第二端连接,所述第三太阳轮与所述第二离合器的第一端连接,所述第二齿圈与所述第三离合器的第一端连接,所述第二离合器的第二端与所述壳体连接,所述第三离合器的第二端与所述第二行星架连接,所述第二行星架还与所述主减速轮连接。
其中,所述第二行星轮与所述第二太阳轮相啮合,所述第三行星轮与所述第二行星轮相啮合,所述第四行星轮与所述第三太阳轮相啮合。
其中,所述第一行星轮与所述第一太阳轮相啮合。
其中,所述第一电机在混合动力驱动模式下通过所述电机控制器对所述电池充电。
为达到上述目的,本实用新型的实施例还提供了一种汽车,所述汽车包括如上所述的混合动力总成装置。
本实用新型的上述技术方案的有益效果如下:
本实用新型实施例的混合动力总成装置,在第一离合器松开时,发动机和第一电机都不工作,而电机控制器将电池储存的电能提供给第二电机,第二电机工作时,第二电机传递扭矩给副变速器,再由副变速器经主减速轮传递到差速器至车轮;在第一离合器闭合时,发动机和第二电机组成混合动力系统,经副变速器进行动力匹配再传递给主减速轮到差速器至车轮。实现双模式驱动,满足不同环境下的行车需求,而且两种模式下的副变速器均能进行变速,可以有效减小电机功率和体积,满足轻量化要求,避免电机在低速高扭矩时的时的低效率情况,并且在高速状态下可以降低电机转速。
附图说明
图1为本实用新型实施例的混合动力总成装置的结构示意图;
图2为本实用新型实施例中拉维娜式行星轮系的结构示意图;
图3为本实用新型实施例的两档位输出示意图。
附图标记说明
1-发动机;2-第一电机;3-第一太阳轮;4-第一行星轮;5-第一齿圈;6-副变速器;7-第二离合器;8-第三离合器;9-第二电机;10-差速器;11-第一离合器;12-第一行星架;13-单排行星轮系;14-主减速轮;15-电机控制器;16-电池;601-第二太阳轮;602-第二行星轮;603-第三行星轮;604-第四行星轮;605-第三太阳轮;606-第二齿圈;607-第二行星架。
具体实施方式
为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本实用新型针对现有的混合动力耦合系统需要更大体积和功率的电机,不满足汽车轻量化要求的问题,提供了一种混合动力总成装置,利用小功率和小体积的电机,实现纯动力的需求的同时满足车辆轻量化的要求。
如图1所示,本实用新型实施例的一种混合动力总成装置,所述装置包括:壳体,以及设置于所述壳体内的第一电机2、单排行星轮系13、第一离合器11、副变速器6、第二电机9、主减速轮14和差速器10;其中,所述单排行星轮系13包括第一太阳轮3、第一行星轮4、第一齿圈5和第一行星架12,所述第一太阳轮3与所述第一电机2连接,所述第一齿圈5与所述第一离合器11的第一端连接,所述第一行星架12与发动机1连接;所述第一离合器11的第二端分别与所述第二电机9和所述副变速器6连接;所述副变速器6经所述主减速轮14与所述差速器10连接;所述第一电机2和所述第二电机9还与汽车的电机控制器15连接;在纯电动驱动模式下,所述第一离合器11松开,所述发动机1和所述第一电机2不工作,电池16通过所述电机控制器15向所述第二电机9供电,所述第二电机9工作驱动汽车车轮;在混合动力驱动模式下,所述第一离合器11闭合,所述发动机1和所述第二电机9共同工作驱动汽车车轮。
通过上述内容可以了解到,本实用新型实施例的混合动力总成装置能够实现纯电动驱动模式和混合动力驱动模式。纯电动驱动模式主要在汽车起步状态和驾驶员人为切换时存在,此时,第一离合器11松开,发动机1和第一电机2(即MG1)都不工作,而电机控制器15将电池16储存的电能提供给第二电机9(即MG2),第二电机9工作。第二电机9传递扭矩给副变速器6,再由副变速器6经主减速轮14传递到差速器10至车轮。纯电动驱动模式下可以有效辅助汽车起步控制以及在小区或公园内实现绿色行驶。
当电池16电量低于系统阈值时,自动切换为混合动力驱动模式,也可由驾驶员人为切换。在混合动力驱动模式,第一离合器11闭合,发动机1和第二电机9组成混合动力系统,经副变速器6进行动力匹配再传递给主减速轮14到差速器10至车轮。在混合动力驱动模式中第一齿圈5的转速为第二电机9的转速,第一行星架12的转速为发动机1的转速,作用在第一太阳轮3的转速为第一电机2的转速,第二电机9可进行速度控制从而使发动机1处于最佳燃油效率下工作,节省燃油。而且发动机1还能够提供一部分能量给第一电机2发电。
因此,本实用新型实施例的混合动力总成装置,能够实现纯电动驱动模式和混合动力驱动模式,满足不同环境下的行车需求,而且两种模式下的副变速器均能进行变速,可以有效减小电机功率和体积,满足轻量化要求,避免电机在低速高扭矩时的时的低效率情况,并且在高速状态下可以降低电机转速。
其中,所述副变速器6包括拉维娜式行星轮系、第二离合器7和第三离合器8。
在该副变速器6中,拉维娜式行星轮系通过第二离合器7和第三离合器8控制两个档位,把第二电机9分成了两个档位进行传动。具体的,如图2所示,所述拉维娜式行星轮系包括:第二太阳轮601、第二行星轮602、第三行星轮603、第四行星轮604、第三太阳轮605、第二齿圈606和第二行星架607;其中,所述第二太阳轮601与所述第一离合器11的第二端连接,所述第三太阳轮605与所述第二离合器7的第一端连接,所述第二齿圈606与所述第三离合器8的第一端连接,所述第二离合器7的第二端与所述壳体连接,所述第三离合器8的第二端与所述第二行星架607连接,所述第二行星架607还与所述主减速轮14连接。
其中,第二太阳轮601的齿数为Z1,第二行星轮602的齿数为Z2,第三行星轮603的齿数为Z3,第四行星轮604的齿数为Z4,第三太阳轮605的齿数为Z5。当第二离合器7闭合、第三离合器8松开时,为一档,也就是低档位,此时,传动比nin/nout=1+Z5/Z1,即第二太阳轮601的转速/第二行星架607的转速=1+Z5/Z1。当第二离合器7松开、第三离合器8闭合时,为二档,也就是高档位,此时,传动比nin/nout=1,即第二太阳轮601的转速=第二行星架607的转速。拉维娜式行星轮系通过两个离合器控制两个档位,把第二电机9转速分成了两个档位进行传动如图3所示,控制简单,结构紧凑,且提高了动力性和经济性。
而不论在纯电动驱动模式还是混合动力驱动模式,由于第二太阳轮601的转速=第二电机9的转速,不同档位副变速器的传动比为1+Z5/Z1或者1,最终的输出转速=第二电机9的转速/((1+Z5/Z1)*i主减速比)或者最终的输出转速=第二电机9的转速/i主减速比,其中,i主减速比为主减速轮的速比。不同模式下的车辆输出转速都与第二电机9的转速相关,且在同样的档位下相等。这样在纯电动驱动模式也能实现两档位设置,有效减小了第二电机9的设计功率,控制方面也没有复杂化。
此外,该副变速器6还具有锁死车轮作用,第二离合器7和第三离合器8同时闭合时,整个副变速器6与壳体抱死堵转,主减速轮14以致锁死,在汽车在坡道准备起步控制时,通过锁死车轮使停车时具有很好的制动作用。起步时,电机慢慢提供扭矩,当达到一定扭矩时即车辆不会后溜状态,慢慢松开第三离合器8即自动挂上一档,让车辆起步行驶。该副变速器实现了坡道控制,可以省去坡道辅助系统,降低整车成本。
在本实用新型的实施例中,所述第二行星轮602与所述第二太阳轮601相啮合,所述第三行星轮603与所述第二行星轮602相啮合,所述第四行星轮604与所述第三太阳轮605相啮合。
而且所述第一行星轮4与所述第一太阳轮3相啮合。
还需要了解的是,所述第一电机2在混合动力驱动模式下通过所述电机控制器15对所述电池16充电。
在混合动力驱动模式下,发动机1除了与第二电机9共同提供车辆动力外,发动机1的一部分能量还提供给第一电机2发电,这样,第一电机2就可通过电机控制器15对电池16充电,提高电池续航能力。
综上所述,本实用新型实施例的混合动力总成装置,实现了双模式下的两档变速,在特殊场景下降低噪声和排放,有效减小电机功率和体积,避免电机在低速高扭矩时的低效率情况,并且在高速状态下可以降低电机转速,提高电池的续航能力。而且由于档位增加,动力性能得到提高,避免整个加速过程电机都处于高能耗工作。
本实用新型实施例还提供了一种汽车,所述汽车包括如上所述的混合动力总成装置。
该汽车包括上述的混合动力总成装置,实现了双模式下的两档变速,在特殊场景下降低噪声和排放,有效减小电机功率和体积,避免电机在低速高扭矩时的低效率情况,并且在高速状态下可以降低电机转速,提高电池的续航能力。而且由于档位增加,动力性能得到提高,避免整个加速过程电机都处于高能耗工作。
需要说明的是,该汽车是应用了上述混合动力总成装置的汽车,上述混合动力总成装置的实现方式,适用于该汽车也能达到相同的技术效果。
以上所述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技术人员来说,在不脱离本实用新型所述原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种混合动力总成装置,其特征在于,所述装置包括:
壳体,以及设置于所述壳体内的第一电机(2)、单排行星轮系(13)、第一离合器(11)、副变速器(6)、第二电机(9)、主减速轮(14)和差速器(10);其中,
所述单排行星轮系(13)包括第一太阳轮(3)、第一行星轮(4)、第一齿圈(5)和第一行星架(12),所述第一太阳轮(3)与所述第一电机(2)连接,所述第一齿圈(5)与所述第一离合器(11)的第一端连接,所述第一行星架(12)与发动机(1)连接;
所述第一离合器(11)的第二端分别与所述第二电机(9)和所述副变速器(6)连接;
所述副变速器(6)经所述主减速轮(14)与所述差速器(10)连接;
所述第一电机(2)和所述第二电机(9)还与汽车的电机控制器(15)连接;
在纯电动驱动模式下,所述第一离合器(11)松开,所述发动机(1)和所述第一电机(2)不工作,电池(16)通过所述电机控制器(15)向所述第二电机(9)供电,所述第二电机(9)工作驱动汽车车轮;
在混合动力驱动模式下,所述第一离合器(11)闭合,所述发动机(1)和所述第二电机(9)共同工作驱动汽车车轮。
2.根据权利要求1所述的混合动力总成装置,其特征在于,所述副变速器(6)包括拉维娜式行星轮系、第二离合器(7)和第三离合器(8)。
3.根据权利要求2所述的混合动力总成装置,其特征在于,所述拉维娜式行星轮系包括:第二太阳轮(601)、第二行星轮(602)、第三行星轮(603)、第四行星轮(604)、第三太阳轮(605)、第二齿圈(606)和第二行星架(607);其中,
所述第二太阳轮(601)与所述第一离合器(11)的第二端连接,所述第三太阳轮(605)与所述第二离合器(7)的第一端连接,所述第二齿圈(606)与所述第三离合器(8)的第一端连接,所述第二离合器(7)的第二端与所述壳体连接,所述第三离合器(8)的第二端与所述第二行星架(607)连接,所述第二行星架(607)还与所述主减速轮(14)连接。
4.根据权利要求3所述的混合动力总成装置,其特征在于,所述第二行星轮(602)与所述第二太阳轮(601)相啮合,所述第三行星轮(603)与所述第二行星轮(602)相啮合,所述第四行星轮(604)与所述第三太阳轮(605)相啮合。
5.根据权利要求1所述的混合动力总成装置,其特征在于,所述第一行星轮(4)与所述第一太阳轮(3)相啮合。
6.根据权利要求1所述的混合动力总成装置,其特征在于,所述第一电机(2)在混合动力驱动模式下通过所述电机控制器(15)对所述电池(16)充电。
7.一种汽车,其特征在于,所述汽车包括如权利要求1至6任一项所述的混合动力总成装置。
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