CN208290955U - 混合动力耦合机构及汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于汽车动力系统技术领域，涉及一种混合动力耦合机构，包括第一壳体、第二壳体、集成于第一壳体内的发电机和增速齿轮副及集成于第二壳体内的驱动电机、传动装置和差速器；发动机与发电机并排布置，发动机的旋转轴与输出轴连接，输出轴通过增速齿轮副连接发电机的输入轴，驱动电机的输入轴通过传动装置连接差速器；还涉及一种汽车，包括动力蓄电池、电机控制器及前述混合动力耦合机构；结构紧凑，提高了空间利用率；发动机与发电机并排布置且通过增速齿轮副连接，优化了发电时发动机的工作区间，提升发动机的发电效率；取消了离合器、液压系统，结构简单，成本低，特别适合于A级车的混动化；在模式切换过程中动力不中断。

Description

混合动力耦合机构及汽车

技术领域

本实用新型属于汽车动力系统技术领域，特别是涉及混合动力耦合机构及汽车。

背景技术

动力系统包括发动机(内燃机)和一个由变速器、差速器和传动轴组成的传动系统。它的作用是向车辆提供驱动轮所需的驱动动力。内燃机有一定的速度和扭矩范围，并在其中很小的范围内达到最佳的工作状态，这时或是油耗最小，或是有害排放最低，或是俩者皆然。然而，实际路况千变万化，不但表现在驱动轮的速度上，同时还表现在驱动轮所要求的扭矩。因此，实现内燃机的转速和扭矩最优，即动力最优状态，与驱动轮动力状态之匹配好，是变速器的首要任务。

近年来，电机混合动力技术的诞生为实现内燃机与动力轮之间动力的完全匹配开拓了新的途径。在众多的动力总成设计案中，最具代表性的有串联混合系统和并联混合系统两种。电机串联混合系统中，内燃机—发电机—电动机—轴系—驱动轮组成一条串联的动力链，动力总成结构极为简单。其中，发电机—电动机组合可视为传统意义下的变速器。当与储能器，如电池，电容等联合使用时，该变速器又可作为能量调节装置，完成对速度和扭矩的独立调节。

串联混合系统的优点在于结构简单，布局灵活，成本低，非常适合于较小车型的混动化，既可以实现降油耗，整车成本增量又较小。

现有的一种电动汽车动力耦合机构，包括：发动机；发电机，与发动机同轴相连；离合器，设置在发动机与发电机之间；驱动电机，通过传动装置分别与离合器和差速器相连。该电动汽车动力耦合机构，各部件布局比较合理，结构紧凑，有利于装配且节省空间，提高了车内空间利用率，但存在如下缺点：

1)发动机和发电机直连，发动机和发电机的效率都比较低；

2)系统包含离合器，离合器需配备液压系统，成本比较高，不适合A级别车的混动化。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题之一是：针对现有的混合动力耦合机构，发电机的效率低，成本高的问题，提供一种混合动力耦合机构。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种混合动力耦合机构，包括第一壳体、第二壳体、发动机、输出轴、发电机、驱动电机及差速器；所述发动机与所述发电机并排布置，所述发动机的旋转轴与所述输出轴连接，所述输出轴通过增速齿轮副连接所述发电机的输入轴；所述驱动电机的输入轴通过传动装置连接所述差速器；所述发电机和所述增速齿轮副集成于所述第一壳体内，所述驱动电机、所述传动装置及所述差速器集成于所述第二壳体内。

本实用新型实施例提供的混合动力耦合机构，发动机与发电机并排布置，并且通过增速齿轮副连接，优化了发电时发动机的工作区间，提升发动机的发电效率；取消了离合器、液压系统等，结构简单，成本低，特别适合于A级车的混动化；能够实现纯电动模式和增程模式，在模式切换过程中驱动电机参与驱动，不存在动力中断；发电机和增速齿轮副集成于第一壳体内，驱动电机、传动装置及差速器集成于第二壳体内，第一壳体和第二壳体能够对其内的结构进行保护，还实现了高度集成，便于装配，节省空间。

可选地，所述增速齿轮副包括相互啮合的第一齿轮及第二齿轮，所述第一齿轮连接在所述输出轴上，所述第二齿轮连接在所述发电机的输入轴上，所述第一齿轮的外径大于所述第二齿轮的外径。

可选地，所述传动装置包括依次啮合的第三齿轮、第四齿轮及第五齿轮，所述第三齿轮连接在所述驱动电机的输入轴上，所述第五齿轮连接在所述差速器上。

可选地，所述第四齿轮的外径大于所述第三齿轮的外径，所述第五齿轮的外径大于所述第四齿轮的外径。

可选地，所述第一壳体与所述第二壳体并列设置，所述发动机设于所述第一壳体外且位于所述第一壳远离所述第二壳体的一侧，所述发动机的旋转轴的连接所述输出轴的一端伸入所述第一壳体内。

可选地，所述第一齿轮和所述第二齿轮位于所述第一壳体的靠近所述第二壳体的一侧，所述第三齿轮、所述第四齿轮和所述第五齿轮位于所述第二壳体的靠近所述第一壳体的一侧。

可选地，还包括连接在所述发动机的旋转轴与所述输出轴之间的扭转减震器。

可选地，所述扭转减震器位于所述第一壳体内。

本实用新型所要解决的技术问题之二是：针对现有汽车的混合动力耦合机构，发电机的效率低，成本高的问题，提供一种汽车。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了汽车，包括动力蓄电池、连接于所述动力蓄电池的电机控制器及前述混合动力耦合机构，所述发动机、所述发电机和所述驱动电机连接于所述电机控制器并受所述电机控制器控制。

本实用新型实施例提供的汽车，采用了前述混合动力耦合机构，结构紧凑，提高了空间利用率；发动机与发电机并排布置，并且通过增速齿轮副连接，优化了发电时发动机的工作区间，提升发动机的发电效率；取消了离合器、液压系统等，结构简单，成本低，特别适合于A级车的混动化；能够实现纯电动模式和增程模式，在模式切换过程中驱动电机参与驱动，不存在动力中断。

可选地，动力蓄电池电量充足时，所述电机控制器控制所述发动机和所述发电机关闭，且控制所述驱动电机独立驱动，以建立纯电驱动模式；

动力蓄电池电量不足时，所述电机控制器控制所述发动机给所述发电机发电，且控制所述驱动电机独立驱动，以建立增程模式。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的混合动力耦合机构的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例提供的混合动力耦合机构在纯电驱动模式下的动力传递示意图；

图3是本实用新型一实施例提供的混合动力耦合机构在增程模式下的动力传递示意图。

说明书中的附图标记如下：

1、发动机；11、发动机的旋转轴；

2、输出轴；

3、发电机；31、发电机的输入轴；

4、驱动电机；41、驱动电机的输入轴；

5、差速器；

6、增速齿轮副；61、第一齿轮；62、第二齿轮；

7、传动装置；71、第三齿轮；72、第四齿轮；73、第五齿轮；

81、第一壳体；82、第二壳体；

9、扭转减震器。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型实施例提供的一种混合动力耦合机构，包括第一壳体81、第二壳体82、发动机1、输出轴2、发电机3、驱动电机4及差速器5；发动机1与发电机3并排布置，发动机的旋转轴11与输出轴2连接，输出轴2通过增速齿轮副6连接发电机的输入轴31；驱动电机的输入轴41通过传动装置7连接差速器5；发电机3和增速齿轮副6集成于第一壳体81内，驱动电机4、传动装置7及差速器5集成于第二壳体82内。

使用时，将发动机1、发电机3和驱动电机4连接于电机控制器，通过电机控制器控制发动机1、发电机3和驱动电机4，电机控制器连接动力蓄电池(简称电池)。

本实用新型实施例提供的混合动力耦合机构，发动机1与发电机3并排布置，并且通过增速齿轮副6连接，优化了发电时发动机1的工作区间，提升发动机1的发电效率；取消了离合器、液压系统等，结构简单，成本低，特别适合于A级车的混动化；能够实现纯电动模式和增程模式，在模式切换过程中驱动电机4参与驱动，不存在动力中断；发电机3和增速齿轮副6集成于第一壳体81内，驱动电机4、传动装置7及差速器5集成于第二壳体82内，第一壳体81和第二壳体82能够对其内的结构进行保护，还实现了高度集成，便于装配，节省空间，提高车内空间利用率。

在一实施例中，如图1所示，增速齿轮副6包括相互啮合的第一齿轮61及第二齿轮62，第一齿轮61连接在输出轴2上，第二齿轮62连接在发电机的输入轴31上，第一齿轮61的外径大于第二齿轮62的外径，以实现从发动机1到发电机3的增速传动。

在一实施例中，如图1所示，传动装置7包括依次啮合的第三齿轮71、第四齿轮72及第五齿轮73，第三齿轮71连接在驱动电机的输入轴41上，第五齿轮73连接在差速器5上，传动效率高，保证驱动电机4与差速器5始终保持动力连接，避免动力中断，有利于制动时回收能量。

优选地，第四齿轮72的外径大于第三齿轮71的外径，第五齿轮73的外径大于第四齿轮72的外径，实现了两级减速传动。

在一实施例中，如图1所示，第一壳体81与第二壳体82并列设置，发动机1设于第一壳体81外，发动机1位于第一壳远离第二壳体82的一侧，发动机的旋转轴11的连接输出轴2的一端伸入第一壳体81内。结构更为紧凑，有利于减少混合动力耦合机构的空间占用。

在一实施例中，如图1所示，第一齿轮61和第二齿轮62位于第一壳体81的靠近第二壳体82的一侧，第三齿轮71、第四齿轮72和第五齿轮73位于第二壳体82的靠近第一壳体81的一侧。结构更为紧凑，有利于减少混合动力耦合机构的空间占用。

在一实施例中，如图3所示，还包括连接在发动机的旋转轴11与输出轴2之间的扭转减震器9，扭转减震器9用于吸收发动机1侧的振动，避免振动传递至输出轴2，进而可以提高输出轴2旋转的均匀性。优选扭转减震器9位于第一壳体81内，结构更为紧凑，第一壳体81能够保护扭转减震器9。

在一实施例中，如图2和图3所示，动力蓄电池电量充足时，控制发动机1和发电机关闭，且驱动电机4独立驱动，以建立纯电驱动模式；

动力蓄电池电量不足时，发动机1给发电机3发电，且驱动电机4独立驱动，以建立增程模式。

在一实施例中，可根据电池SOC值及车速需求自动实现两种驱动模式的切换。驱动模式切换的控制方法包括：

步骤S1，判断电池SOC值与第一阈值的大小关系，或者同时判断电池SOC值与第一阈值的大小关系以及车速与第二阈值的大小关系；

步骤S2，根据判断结果，切换混合动力耦合机构的驱动模式。

上述的第一阈值用于判断电池SOC值的高低，第二阈值用于判断车速的高低，本实施例不对第一阈值和第二阈值的取值范围做限定，通常可以根据具体的控制策略自由设定，不同的控制策略下，第一阈值和第二阈值的取值都不尽相同。设定好第一阈值和第二阈值后，系统则自动判断并根据判断结果在三种驱动模式间自动切换。

此外，汽车制动时，驱动电机4产生制动力矩制动车轮，同时其电机绕组中将产生感应电流向电池充电，实现制动能量的回收。由此，本实施例的控制方法还可以包括：

步骤S3，在制动时控制驱动电机4产生制动力矩并且在绕组中产生感应电流以向电池充电。

两种驱动模式的建立条件请参照表1。

表1两种驱动模式的建立条件

另外，纯电驱动模式的动力传递路线请参照图2。增程模式的动力传递路线请参照图3。图2至图3中，用黑色箭头表示动力传递的路径和方向。最终的动力传递到差速器5，然后传递到轮端。根据整车的工况，该混合动力耦合机构可以在纯电驱动模式和增程模式间切换，并且在模式切换过程中，驱动电机4参与驱动，不存在动力中断。

在一实施例中，发电机3与驱动电机4均采用电动/发电机(M/G)。

本实用新型还提供了汽车，包括动力蓄电池、连接于动力蓄电池的电机控制器及前述任一实施例述及的混合动力耦合机构，发动机、发电机和驱动电机连接于电机控制器并受电机控制器控制。采用前述混合动力耦合机构，结构紧凑，提高了空间利用率；发动机与发电机并排布置，并且通过增速齿轮副连接，优化了发电时发动机的工作区间，提升发动机的发电效率，提高汽车的能效等级；取消了离合器、液压系统等，结构简单，成本低，特别适合于A级车的混动化；能够实现纯电动模式和增程模式，在模式切换过程中驱动电机参与驱动，不存在动力中断。

具体地，动力蓄电池电量充足时，电机控制器控制发动机和发电机关闭，且控制驱动电机独立驱动，以建立纯电驱动模式；

动力蓄电池电量不足时，电机控制器控制发动机给发电机发电，且控制驱动电机独立驱动，以建立增程模式。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种混合动力耦合机构，其特征在于，包括第一壳体、第二壳体、发动机、输出轴、发电机、驱动电机及差速器；所述发动机与所述发电机并排布置，所述发动机的旋转轴与所述输出轴连接，所述输出轴通过增速齿轮副连接所述发电机的输入轴；所述驱动电机的输入轴通过传动装置连接所述差速器；所述发电机和所述增速齿轮副集成于所述第一壳体内，所述驱动电机、所述传动装置及所述差速器集成于所述第二壳体内。

2.根据权利要求1所述的混合动力耦合机构，其特征在于，所述增速齿轮副包括相互啮合的第一齿轮及第二齿轮，所述第一齿轮连接在所述输出轴上，所述第二齿轮连接在所述发电机的输入轴上，所述第一齿轮的外径大于所述第二齿轮的外径。

3.根据权利要求2所述的混合动力耦合机构，其特征在于，所述传动装置包括依次啮合的第三齿轮、第四齿轮及第五齿轮，所述第三齿轮连接在所述驱动电机的输入轴上，所述第五齿轮连接在所述差速器上。

4.根据权利要求3所述的混合动力耦合机构，其特征在于，所述第四齿轮的外径大于所述第三齿轮的外径，所述第五齿轮的外径大于所述第四齿轮的外径。

5.根据权利要求3所述的混合动力耦合机构，其特征在于，所述第一壳体与所述第二壳体并列设置，所述发动机设于所述第一壳体外且位于所述第一壳远离所述第二壳体的一侧，所述发动机的旋转轴的连接所述输出轴的一端伸入所述第一壳体内。

6.根据权利要求5所述的混合动力耦合机构，其特征在于，所述第一齿轮和所述第二齿轮位于所述第一壳体的靠近所述第二壳体的一侧，所述第三齿轮、所述第四齿轮和所述第五齿轮位于所述第二壳体的靠近所述第一壳体的一侧。

7.根据权利要求1所述的混合动力耦合机构，其特征在于，还包括连接在所述发动机的旋转轴与所述输出轴之间的扭转减震器。

8.根据权利要求7所述的混合动力耦合机构，其特征在于，所述扭转减震器位于所述第一壳体内。

9.汽车，包括动力蓄电池和连接于所述动力蓄电池的电机控制器，其特征在于，还包括权利要求1-8任一项所述的混合动力耦合机构，所述发动机、所述发电机和所述驱动电机连接于所述电机控制器并受所述电机控制器控制。

10.根据权利要求9所述的汽车，其特征在于，动力蓄电池电量充足时，所述电机控制器控制所述发动机和所述发电机关闭，且控制所述驱动电机独立驱动，以建立纯电驱动模式；

动力蓄电池电量不足时，所述电机控制器控制所述发动机给所述发电机发电，且控制所述驱动电机独立驱动，以建立增程模式。