CN208867853U - 两挡混合动力耦合系统及车辆 - Google Patents

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CN208867853U CN201821679229.2U CN201821679229U CN208867853U CN 208867853 U CN208867853 U CN 208867853U CN 201821679229 U CN201821679229 U CN 201821679229U CN 208867853 U CN208867853 U CN 208867853U
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祁宏钟
黄向东
李罡
张安伟
黄河
杨勇
赵江灵
尚阳
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Abstract

本实用新型属于新能源汽车领域,涉及两挡混合动力耦合系统及车辆,包括发动机、发电机、驱动电机、第一离合器、第二离合器、第三离合器、主传力件和用于输出动力至车轮的中间轴及具有不同速比的第一减速齿轮副和第二减速齿轮副;发动机通过第一离合器与主传力件相连;发电机与主传力件相连;主传力件通过第二离合器和第一减速齿轮副,或第三离合器和第二减速齿轮副连接中间轴;驱动电机与中间轴相连。结构简单、紧凑,切换第一、二、三离合器的工作状态,能够控制发动机、发电机是否接入驱动或发电路线及接入驱动路线时的挡位,实现多种驱动模式,获得更高的传动效率;尤其是实现了发动机直驱模式和双电机纯电动模式,显著提高了整车动力性能。

Description

两挡混合动力耦合系统及车辆
技术领域
本实用新型属于新能源汽车领域,特别是涉及两挡混合动力耦合系统及车辆。
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,内燃机一发电机一电动机一轴系一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,发电机一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。
电机并联系统有两条并行的独立的动力链。一条由传统的机械变速器组成,另一条由电机一电池系统组成。机械变速器负责完成对速度的调节,而电机一电池系统则完成对功率或扭矩的调节。为充分发挥整个系统的潜能,机械变速器还需采用无级变速方式。
串联混合系统的优点在于结构简单,布局灵活。但由于全部动力通过发电机和电动机,因此电机的功率要求高,体积大,重量重。同时,由于能量传输过程经过两次机一电,电一机的转换,整个系统的效率较低。在并联混合系统中,只有部分动力通过电机系统,因此,对电机的功率要求相对较低。整体系统的效率高。然而,此系统需两套独立的子系统,造价高。通常只用于弱混合系统。
现有的一种动力耦合系统,包括发动机、发电机、离合器、驱动电机,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所述离合器和差速器相连。电机驱动时只有一个档位,不能实现双电机纯电动模式,会导致动力性受限,经济性还有进一步提升的空间。该系统只是适用于城市工况和中小车型,对于非城市工况和较大车型,动力性和经济性都不是很理想。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题之一是:针对现有方案动力耦合系统动力性和经济性不足的问题,提供一种两挡混合动力耦合系统。
为解决上述技术问题,本实用新型实施例提供了一种两挡混合动力耦合系统,包括发动机、发电机和驱动电机;还包括第一离合器、第二离合器、第三离合器、主传力件、第一减速齿轮副、第二减速齿轮副和中间轴,所述第一减速齿轮副的速比不同于所述第二减速齿轮副的速比;
所述发动机通过所述第一离合器与所述主传力件相连;
所述发电机与所述主传力件相连;
所述主传力件通过所述第二离合器和所述第一减速齿轮副减速连接所述中间轴;
所述主传力件还通过所述第三离合器和所述第二减速齿轮副减速连接所述中间轴;
所述驱动电机与所述中间轴相连;
所述中间轴输出动力至车轮。
可选地,所述主传力件为第一输入轴,所述第一输入轴与所述发动机的输出轴同轴设置;或者
所述第一离合器与所述第三离合器集成为共用同一离合器壳体的双离合器,所述主传力件包括第一输入轴和所述离合器壳体;所述第一输入轴与所述第一离合器相连,并通过所述第二离合器和所述第一减速齿轮副减速连接所述中间轴。
可选地,所述主传力件包括所述第一输入轴和所述离合器壳体时,所述两挡混合动力耦合系统还包括第二输入轴;
所述第二输入轴可转动地套设于所述第一输入轴上,并与所述第三离合器相连;
所述第二减速齿轮副连接于所述第二输入轴与所述中间轴之间。
可选地,还包括第一输入轴和第二输入轴,所述第二输入轴可转动地套设于所述第一输入轴上,所述发动机的输出轴、所述第一输入轴和所述第二输入轴同轴设置;所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器集成为共用同一离合器壳体的三离合器,所述离合器壳体为所述主传力件;
所述第一输入轴与所述第二离合器相连;
所述第二输入轴与所述第三离合器相连;
所述第一减速齿轮副连接于所述第一输入轴与所述中间轴之间;
所述第二减速齿轮副连接于所述第二输入轴与所述中间轴之间。
可选地,所述第一减速齿轮副包括设于第一输入轴的第一齿轮和设于所述中间轴上的第二齿轮,所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合;所述第二减速齿轮副包括设于第二输入轴的第三齿轮和设于所述中间轴上的第四齿轮,所述第三齿轮与所述第四齿轮啮合;
当所述主传力件包括所述第一输入轴和所述离合器壳体时:所述第一齿轮通过所述第二离合器与所述第一输入轴有效连接,或者所述第二齿轮通过所述第二离合器与所述中间轴有效连接。
可选地,还包括第三减速齿轮副,所述驱动电机通过第三减速齿轮副减速连接所述中间轴;
所述第三减速齿轮副包括所述第四齿轮和设于所述驱动电机的输出轴上的第五齿轮,所述第四齿轮与所述第五齿轮啮合;或者
所述第三减速齿轮副包括所述第二齿轮和设于所述驱动电机的输出轴上的第五齿轮,所述第二齿轮与所述第五齿轮啮合。
可选地,还包括增速齿轮副,所述主传力件通过所述增速齿轮副连接所述发电机;
所述增速齿轮副包括设于所述主传力件上的第六齿轮和设于所述发电机的输出轴上的第七齿轮,所述第六齿轮与所述第七齿轮啮合。
可选地,所述第七齿轮可转动地设于所述中间轴上。
可选地,所述两挡混合动力耦合系统具有单电机纯电驱动模式、第一双电机纯电动模式、第二双电机纯电动模式、第一发动机直驱模式、第二发动机直驱模式、第一混合驱动模式、第二混合驱动模式及增程模式;
断开所述第一离合器,断开所述第二离合器,断开所述第三离合器,所述发动机和所述发电机不工作,所述驱动电机驱动,以建立所述单电机纯电驱动模式;
断开所述第一离合器,断开所述第二离合器,结合所述第三离合器,所述发动机不工作,所述发电机和所述驱动电机驱动共同驱动,以建立所述第一双电机纯电动模式;
断开所述第一离合器,结合所述第二离合器,断开所述第三离合器,所述发动机不工作,所述发电机和所述驱动电机驱动共同驱动,以建立所述第二双电机纯电动模式;
结合所述第一离合器,断开所述第二离合器,结合所述第三离合器,所述发动机驱动,所述发电机和所述驱动电机不工作,以建立所述第一发动机直驱模式;
结合所述第一离合器,结合所述第二离合器,断开所述第三离合器,所述发动机驱动,所述发电机和所述驱动电机不工作,以建立所述第二发动机直驱模式;
结合所述第一离合器,断开所述第二离合器,结合所述第三离合器,所述发动机驱动,所述发电机在所述发动机的驱动下发电,所述驱动电机驱动,以建立所述第一混合驱动模式;
结合所述第一离合器,结合所述第二离合器,断开所述第三离合器,所述发动机驱动,所述发电机在所述发动机的驱动下发电,所述驱动电机驱动,以建立所述第二混合驱动模式;
结合所述第一离合器,断开所述第二离合器,断开所述第三离合器,所述发动机驱动所述发电机发电,所述驱动电机驱动,以建立所述增程模式。
本实用新型实施例提供的两挡混合动力耦合系统,第一减速齿轮副、第二减速齿轮副起到减速增流的作用,通过第一减速齿轮副、第二减速齿轮副实现主传力件与中间轴之间的两挡减速,切换第一离合器的工作状态(结合或断开),能够控制发动机是否参与驱动或发电,切换第二离合器和第三离合器的工作状态(结合或断开),能够控制发动机或发电机采用两个挡位中的任意一个挡位驱动车轮,驱动电机能够驱动车轮,能够实现多种驱动模式,获得更高的传动效率;发动机和发电机驱动时都具有两个挡位,显著地提高了整车的动力性能;由于实现双电机纯电动模式,在适量减小驱动电机的情况下也能够满足动力要求,从而能进一步提高整车的动力性能及降低驱动电机的成本;发动机和发电机共用两挡减速组件(第一减速齿轮副和第二减速齿轮副),结构简单、紧凑,减少了零件数量,有利于减小系统负载,有利于减小体积,节省空间,进一步降低了成本。
本实用新型所要解决的技术问题之二是:针对现有方案动力耦合系统动力性和经济性不足的问题,提供一种车辆。
为解决上述技术问题,本实用新型实施例提供一种车辆,包括控制器和连接于所述控制器的电池;还包括前述两挡混合动力耦合系统,所述发动机、所述发电机和所述驱动电机连接于所述控制器并受所述控制器控制。
本实用新型实施例提供的车辆,采用前述两挡混合动力耦合系统,发动机能驱动发电机为电池发电,电池能够为发电机和驱动电机提供驱动车轮的动力,发动机能够直接驱动车轮,切换第一离合器、第二离合器和第三离合器,能够控制发动机是否参与驱动或发电及发电机是否参与驱动或发电,从而实现多种驱动模式,获得更高的传动效率;发动机直驱模式,避免了机-电、电-机的能量转换,提高了传动效率;由于实现双电机纯电动模式,在适量减小驱动电机的情况下也能够满足动力要求,从而能进一步提高整车的动力性能,降低整车生产成本;发动机和发电机共用两挡减速组件,结构简单、紧凑,减少了零件数量,有利于减小负载,从而能进一步提高整车的动力性能及降低整车生产成本。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的两挡混合动力耦合系统的结构简图一;
图2为图1所示两挡混合动力耦合系统在单电机纯电动模式下的动力传递路线图;
图3为图1所示两挡混合动力耦合系统在第一双电机纯电动模式下的动力传递路线图;
图4为图1所示两挡混合动力耦合系统在第二双电机纯电动模式下的动力传递路线图;
图5为图1所示两挡混合动力耦合系统在第一发动机直驱模式下的动力传递路线图;
图6为图1所示两挡混合动力耦合系统在第二发动机直驱模式下的动力传递路线图;
图7为图1所示两挡混合动力耦合系统在第一混合驱动模式下的动力传递路线图;
图8为图1所示两挡混合动力耦合系统在第二混合驱动模式下的动力传递路线图;
图9为图1所示两挡混合动力耦合系统在增程模式下的动力传递路线图;
图10为本实用新型实施例提供的两挡混合动力耦合系统的结构简图二;
图11为本实用新型实施例提供的两挡混合动力耦合系统的结构简图三;
说明书中的附图标记如下:
1、发动机;2、发电机;3、驱动电机;
4、第一离合器;5、第二离合器;6、第三离合器;7、离合器壳体;
8、第一输入轴;9、第二输入轴;10、中间轴;
11、第一减速齿轮副;111、第一齿轮;112、第二齿轮;
12、第二减速齿轮副;121、第三齿轮;122、第四齿轮;
13、第三减速齿轮副;131、第五齿轮;
14、增速齿轮副;141、第六齿轮;142、第七齿轮;
15、第四减速齿轮副;151、第八齿轮;152、第九齿轮;
16、差速器;17、车轮。
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、图10和图11所示,本实用新型实施例提供的两挡混合动力耦合系统,包括发动机1、发电机2、驱动电机3、第一离合器4、第二离合器5、第三离合器6、主传力件、第一减速齿轮副11、第二减速齿轮副12和中间轴10,第一减速齿轮副11的速比不同于第二减速齿轮副12的速比;
发动机1通过第一离合器4与主传力件相连;
发电机2与主传力件相连;
主传力件通过第二离合器5和第一减速齿轮副11减速连接中间轴10;
主传力件还通过第三离合器6和第二减速齿轮副12减速连接中间轴10;
驱动电机3与中间轴10相连;
中间轴10输出动力至车轮17。
使用时,结合第一离合器4,且选择性地结合第二离合器5或第三离合器6时,发动机1的动力能够传递至主传力件,主传力件上的动力能够相应的经过第一减速齿轮副11、第二减速齿轮副12传递至中间轴10,中间轴10输出动力至车轮17,从而实现发动机1直接驱动车轮17;
发电机2的动力能够传递至主传力件,选择性地结合第二离合器5或第三离合器6时,主传力件上的动力能够相应的经过第一减速齿轮副11、第二减速齿轮副12传递至中间轴10,中间轴10输出动力至车轮17,从而实现发电机2驱动车轮17;
驱动电机3的动力能够经中间轴10输出至车轮17,从而实现驱动电机3驱动车轮17;
结合第一离合器4时,发动机1的动力能够传递至主传力件,再经主传力件将动力传递至发电机2,从而实现发动机1驱动发电机2发电;
当发动机1和发电机2中的一个及驱动电机3共同参与驱动时中间轴10起到耦合动力的作用,中间轴10将耦合后的动力传递到车轮17。
本实用新型实施例提供的两挡混合动力耦合系统,第一减速齿轮副11、第二减速齿轮副12起到减速增流的作用,通过第一减速齿轮副11、第二减速齿轮副12实现主传力件与中间轴10之间的两挡减速,切换第一离合器4的工作状态(结合或断开),能够控制发动机1是否参与驱动或发电,切换第二离合器5和第三离合器6的工作状态(结合或断开),能够控制发动机1或发电机2采用两个挡位中的任意一个挡位驱动车轮17,驱动电机3能够驱动车轮17,能够实现多种驱动模式,获得更高的传动效率;发动机1和发电机2驱动时都具有两个挡位,显著地提高了整车的动力性能;由于实现双电机纯电动模式,在适量减小驱动电机3的情况下也能够满足动力要求,从而能进一步提高整车的动力性能及降低驱动电机3的成本;发动机1和发电机2共用两挡减速组件(第一减速齿轮副11和第二减速齿轮副12),结构简单、紧凑,减少了零件数量,有利于减小系统负载,有利于减小体积,节省空间,进一步降低了成本。
其中,发电机2为电动/发电机2(M/G),可用于发电和驱动。
具体地,发电机2还作为启动电机使用,用于启动发动机1。若发电机2不驱动、不发电,且发动机1驱动时,发电机2启动发动机1后停止工作;若发电机2驱动或发电,且发动机1驱动时,发电机2启动发动机1后保持工作状态。
在一实施例中,主传力件为第一输入轴,第一输入轴与发动机输出轴同轴设置(未图示);发动机的动力先传输到第一输入轴,再经过第二离合器和第一减速齿轮副或第三离合器和第二减速齿轮副传递至中间轴。
在一实施例中,如图1和图10所示,第一离合器4与第三离合器6集成为共用同一离合器壳体7的双离合器,主传力件包括第一输入轴8和离合器壳体7;第一输入轴8与第一离合器4相连,并通过第二离合器5和第一减速齿轮副11减速连接中间轴10。发动机1的动力通过第一离合器4、第三离合器6传递至第二减速齿轮副12,或通过第一离合器4、第一输入轴8、第二离合器5传递至第一减速齿轮副11,发电机2的动力,先传递至第一输入轴8,再经第二离合器5传递至第一减速齿轮副11或经第三离合器6传递至第二减速齿轮副12,简化了结构和装配,有利于降低成本。
在一实施例中,如图1和图10所示,主传力件包括第一输入轴8和离合器壳体7时,两挡混合动力耦合系统还包括第二输入轴9;
第二输入轴9可转动地套设于第一输入轴8上,并与第三离合器6相连;
第二减速齿轮副12连接于第二输入轴9与中间轴10之间。
既使得结构更为紧凑,又增加了传动的平稳性。
具体地,第二离合器5可设于第一输入轴8上(如图1和图10所示),第一输入轴8的动力经过第二离合器5,先传递到第一减速齿轮副11,再传递到中间轴10;第二离合器5也可设于中间轴10上(未图示),第一输入轴8的动力经过第一减速齿轮副11,先传递到第二离合器5,再传递到中间轴10;在前述两种位置设置第二离合器5,均能实现连接或断开第一输入轴8通过第一减速齿轮副11与中间轴10相连的动力传递线路。
在一实施例中,如图11所示,还包括第一输入轴8和第二输入轴9,第二输入轴9可转动地套设于第一输入轴8上,发动机1的输出轴、第一输入轴8和第二输入轴9同轴设置;第一离合器4、第二离合器5和第三离合器6集成为共用同一离合器壳体7的三离合器,离合器壳体7为主传力件;
第一输入轴8与第二离合器5相连;
第二输入轴9与第三离合器6相连;
第一减速齿轮副11连接于第一输入轴8与中间轴10之间;
第二减速齿轮副12连接于第二输入轴9与中间轴10之间。
发动机1、发电机2的动力先传递至三离合器的离合器壳体7,再经第二离合器5、第一输入轴8和第一减速齿轮副11,或者第三离合器6、第二输入轴9和第二减速齿轮副12传递至中间轴10,结构简单、紧凑,既简化了装配,又增加了传动的平稳性,还有利于降低成本。
在一实施例中,如图1和图11所示,第一减速齿轮副11包括设于第一输入轴8的第一齿轮111和设于中间轴10上的第二齿轮112,第一齿轮111与第二齿轮112啮合。
在一实施例中,如图1和图11所示,第二减速齿轮副12包括设于第二输入轴9的第三齿轮121和设于中间轴10上的第四齿轮122,第三齿轮121与第四齿轮122啮合。
优选地,如图1所示,当主传力件包括第一输入轴8和离合器壳体7时:第一齿轮111通过第二离合器5与第一输入轴8有效连接,或者第二齿轮112通过第二离合器5与中间轴10有效连接;结构更为简单,且传动平稳。
在一实施例中,如图1和图11所示,还包括第三减速齿轮副13,驱动电机3通过第三减速齿轮副13减速连接中间轴10;第三减速齿轮副13起到减速增流的作用。
优选地,第三减速齿轮副13包括第四齿轮122和设于驱动电机3的输出轴上的第五齿轮131,第四齿轮122与第五齿轮131啮合(如图1和图11所示);第二减速齿轮副12和第三减速齿轮副13共用第四齿轮122,一方面有利于简化结构,另一方面有利于第四齿轮122耦合第三齿轮121和第五齿轮131传递过来的动力。或者
第三减速齿轮副13包括第二齿轮112和设于驱动电机3的输出轴上的第五齿轮131,第二齿轮与第五齿轮啮合(未图示);第一减速齿轮副11和第三减速齿轮副13共用第二齿轮112,一方面有利于简化结构,另一方面有利于第二齿轮耦合第一齿轮和第五齿轮传递过来的动力。
在一实施例中,如图1、图10和图11所示,还包括增速齿轮副14,主传力件通过增速齿轮副连接发电机2;增速齿轮副14起到增速降流的作用,有利于提高发电效率,实现同样的发电效率的前提下,可减小发电机2的尺寸,节省空间,降低成本。
在一实施例中,如图1、图10和图11所示,增速齿轮副14包括设于主传力件上的第六齿轮141和设于发电机2的输出轴上的第七齿轮142,第六齿轮141与第七齿轮142啮合;结构简单、紧凑。
具体地,如图1和图10所示,当主传力件为第一输入轴8或包括第一输入轴8和双离合器的离合器壳体7时,第六齿轮141可通过焊接等固定方式与第一输入轴8固连在一起;为增加结构稳定性和传动平稳性,优选第六齿轮141套设于第一输入轴8上。
具体地,如图11所示,当主传力件为三离合器的离合器壳体7时,第六齿轮141可通过焊接等固定方式与离合器壳体7固连在一起;为增加结构稳定性和传动平稳性,优选第六齿轮141套设于离合器壳体7的外周。
在一实施例中,如图10,第七齿轮142可转动地设于中间轴10上,一方面结构更为紧凑,另一方面还有利于增加传动平稳性。尤其是当主传力件为第一输入轴8或包括第一输入轴8和双离合器的离合器壳体7,且发动机1和发电机2设于第一输入轴8的两端时,如此设置第七齿轮142,使得增速齿轮副14还起到稳定第一输入轴8和中间轴10的作用。
在一实施例中,如图1所示,发动机1的输出轴、发电机2的输出轴和驱动电机3的输出轴平行设置,结构更为紧凑。
此外,如图1所示,两挡混合动力耦合系统还包括差速器16,中间轴10连接于差速器16,差速器16驱动车轮17。
优选地,如图1所示,两挡混合动力耦合系统还包括第四减速齿轮副15,中间轴10通过第四减速齿轮副15减速连接于差速器16;发动机1、发电机2提供的动力经过两级减速(第一减速齿轮副11和第四减速齿轮副15,或者第二减速齿轮副12和第四减速齿轮副15)后再向差速器16传递动力,驱动电机3提供的动力经过两级减速(第三减速齿轮副13和第四减速齿轮副15)后再向差速器16传递动力,实现更好的动力匹配。
在一实施例中,如图1所示,第四减速齿轮副15包括设于中间轴10上的第八齿轮151和设于差速器16上的第九齿轮152,第八齿轮151与第九齿轮152啮合。
优选地,第一减速齿轮副11的减速比小于第二减速齿轮副12的减速比,第一减速齿轮副11位于第二减速齿轮副12与第四减速齿轮副15之间,有利于增加结构稳定性和传动平稳性。
在一实施例中,如图1至图9所示,两挡混合动力耦合系统具有单电机纯电驱动模式、双电机纯电驱动模式(具有两挡:第一双电机纯电动模式和第二双电机纯电动模式)、发动机直驱模式(具有两挡:第一发动机直驱模式和第二发动机直驱模式)、混合驱动模式(具有两挡:第一混合驱动模式和第二混合驱动模式)及增程模式等五种工作模式;
其中,前述五种工作模式以表1进行体现,表1中的C1、C2、C3分别代表第一离合器4、第二离合器5和第三离合器6。
表1
以下各模式,结合图2至图9以主传力件包括第一输入轴8和双离合器的离合器壳体7时的优选实施方式为例说明两挡混合动力耦合系统的动力传递路线,主传力件为三离合器的离合器壳体7和主传力件为第一输入轴8时,两挡混合动力耦合系统的动力传递路线与此类似,后续不再赘述主传力件为三离合器的离合器壳体7时的动力传递路线。
(1)单电机纯电驱动模式
断开第一离合器4,断开第二离合器5,断开第三离合器6,发动机1和发电机2不工作,驱动电机3驱动,以建立单电机纯电驱动模式;
具体地,如图2所示,该驱动模式下的动力传递路线为:驱动电机3-〉第三减速齿轮副13-〉中间轴10-〉第四减速齿轮副15-〉差速器16-〉车轮17。
当电池电量充足时,两挡混合动力耦合系统可进入单电机纯电驱动模式,适于全车速。
(2)第一双电机纯电驱动模式
断开第一离合器4,断开第二离合器5,结合第三离合器6,发动机1不工作,发电机2和驱动电机3驱动共同驱动,以建立第一双电机纯电动模式;
具体地,如图3所示,该驱动模式下的动力传递路线1为:发电机2-〉增速齿轮副14-〉第一输入轴8-〉第三离合器6-〉第二输入轴9-〉第二减速齿轮副12-〉中间轴10-〉第四减速齿轮副15-〉差速器16-〉车轮17,
动力传递路线2为:驱动电机3-〉第三减速齿轮副13-〉中间轴10-〉第四减速齿轮副15-〉差速器16-〉车轮17。
当电池电量充足时,两挡混合动力耦合系统可进入第一双电机纯电驱动模式,适于低速、急加速。
(3)第二双电机纯电驱动模式
断开第一离合器4,结合第二离合器5,断开第三离合器6,发动机1不工作,发电机2和驱动电机3驱动共同驱动,以建立第二双电机纯电动模式;
具体地,如图4所示,该驱动模式下的动力传递路线1为:发电机2-〉增速齿轮副14-〉第一输入轴8-〉第二离合器5、第一减速齿轮副11-〉中间轴10-〉第四减速齿轮副15-〉差速器16-〉车轮17,
动力传递路线2为:驱动电机3-〉第三减速齿轮副13-〉中间轴10-〉第四减速齿轮副15-〉差速器16-〉车轮17。
当电池电量充足时,两挡混合动力耦合系统可进入第二双电机纯电驱动模式,适于高速、急加速。
(4)第一发动机直驱模式
结合第一离合器4,断开第二离合器5,结合第三离合器6,发动机1驱动,发电机2和驱动电机3不工作,以建立第一发动机直驱模式;
具体地,如图5所示,该驱动模式下的动力传递路线为:发动机1-〉第一离合器4-〉第三离合器6-〉第二输入轴9-〉第二减速齿轮副12-〉中间轴10-〉第四减速齿轮副15-〉差速器16-〉车轮17。
当车速要求中速时,两挡混合动力耦合系统可进入第一发动机直驱模式,发动机1工作在高效区间,尤其是电池电量不足时。
(5)第二发动机直驱模式
结合第一离合器4,结合第二离合器5,断开第三离合器6,发动机1驱动,发电机2和驱动电机3不工作,以建立第二发动机直驱模式;
具体地,如图6所示,该驱动模式下的动力传递路线为:发动机1-〉第一离合器4-〉第一输入轴8-〉第二离合器5、第一减速齿轮副11-〉中间轴10-〉第四减速齿轮副15-〉差速器16-〉车轮17。
当车速要求高速时,两挡混合动力耦合系统可进入第二发动机直驱模式,发动机1工作在高效区间,尤其是电池电量不足时。
(6)第一混合驱动模式
结合第一离合器4,断开第二离合器5,结合第三离合器6,发动机1驱动,发电机2在发动机1的驱动下发电,驱动电机3驱动,以建立第一混合驱动模式;
具体地,如图7所示,该驱动模式下的动力传递路线1为:发动机1-〉第一离合器4-〉第三离合器6-〉第二输入轴9-〉第二减速齿轮副12-〉中间轴10-〉第四减速齿轮副15-〉差速器16-〉车轮17,
动力传递路线2为:发动机1-〉第一离合器4-〉第一输入轴8-〉增速齿轮副14-〉发电机2,
动力传递路线3为:驱动电机3-〉第三减速齿轮副13-〉中间轴10-〉第四减速齿轮副15-〉差速器16-〉车轮17。
当车速要求为中速时,两挡混合动力耦合系统可进入第一混合驱动模式,发动机1、驱动电机3共同驱动车轮17。同时,当电池电量不足时,可利用发动机1驱动发电机2向电池发电。
(7)第二混合驱动模式
结合第一离合器4,结合第二离合器5,断开第三离合器6,发动机1驱动,发电机2在发动机1的驱动下发电,驱动电机3驱动,以建立第二混合驱动模式;
具体地,如图8所示,该驱动模式下的动力传递路线1为:发动机1-〉第一离合器4-〉第一输入轴8-〉第二离合器5、第一减速齿轮副11-〉中间轴10-〉第四减速齿轮副15-〉差速器16-〉车轮17,
动力传递路线2为:发动机1-〉第一离合器4-〉第一输入轴8-〉增速齿轮副14-〉发电机2,
动力传递路线3为:驱动电机3-〉第三减速齿轮副13-〉中间轴10-〉第四减速齿轮副15-〉差速器16-〉车轮17。
当车速要求为高速时,两挡混合动力耦合系统可进入第二混合驱动模式,发动机1、驱动电机3共同驱动车轮17。同时,当电池电量不足时,可利用发动机1驱动发电机2向电池发电。
(8)增程模式
结合第一离合器4,断开第二离合器5,断开第三离合器6,发动机1驱动发电机2发电,驱动电机3驱动,以建立增程模式;
具体地,如图9所示,该驱动模式下的动力传递路线1为:发动机1-〉第一离合器4-〉第一输入轴8-〉增速齿轮副14-〉发电机2,
动力传递路线2为:驱动电机3-〉第三减速齿轮副13-〉中间轴10-〉第四减速齿轮副15-〉差速器16-〉车轮17。
当电池电量不足时,两挡混合动力耦合系统可进入增程模式,适于全车速。
(9)驻车发电模式
断开第一离合器4,断开第二离合器5,断开第三离合器6,发动机1和发电机2不工作,驱动电机3产生制动力矩并在其绕组中产生感应电流向电池电量充电,以建立驻车发电模式;
当车辆制动时,两挡混合动力耦合系统可进入驻车发电模式,驱动电机3产生制动力矩制动车轮17,同时驱动电机3的绕组中将产生感应电流向电池充电,实现制动能量的回收。
本实用新型实施例还提供了车辆,包括控制器和连接于控制器的电池,还包括前述任一实施例述及的两挡混合动力耦合系统,发动机1、发电机2和驱动电机3连接于控制器并受控制器控制。
采用前述两挡混合动力耦合系统,发动机1能驱动发电机2为电池发电,电池能够为发电机2和驱动电机3提供驱动车轮17的动力,发动机1能够直接驱动车轮17,切换第一离合器4、第二离合器5和第三离合器6,能够控制发动机1是否参与驱动或发电及发电机2是否参与驱动或发电,从而实现多种驱动模式,获得更高的传动效率;发动机直驱模式,避免了机-电、电-机的能量转换,提高了传动效率;由于实现双电机纯电动模式,在适量减小驱动电机3的情况下也能够满足动力要求,从而能进一步提高整车的动力性能,降低整车生产成本;发动机1和发电机2共用两挡减速组件(第一减速齿轮副11和第二减速齿轮副12),结构简单、紧凑,减少了零件数量,有利于减小负载,从而能进一步提高整车的动力性能及降低整车生产成本。
在一实施例中,可根据电池SOC值及车速需求自动切换两挡混合动力耦合系统的五种驱动模式(单电机纯电驱动模式、双电机纯电驱动模式、发动机直驱模式、混合驱动模式及增程模式),自动切换五种驱动模式的控制流程,包括如下步骤:
S1、控制器判断电池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;
S2、控制器根据步骤S1的判断结果,切换两挡混合动力耦合系统的工作模式;
S3、在制动时,控制器控制驱动电机3产生制动力矩并且在其绕组中产生感应电流以向电池充电。
其中,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。在控制器中设定好第一阈值和第二阈值后,则控制器自动进行步骤S1的判断并根据步骤S1的判断结果在五种驱动模式间自动切换。
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)

1.一种两挡混合动力耦合系统,包括发动机、发电机和驱动电机,其特征在于,还包括第一离合器、第二离合器、第三离合器、主传力件、第一减速齿轮副、第二减速齿轮副和中间轴,所述第一减速齿轮副的速比不同于所述第二减速齿轮副的速比;
所述发动机通过所述第一离合器与所述主传力件相连;
所述发电机与所述主传力件相连;
所述主传力件通过所述第二离合器和所述第一减速齿轮副减速连接所述中间轴;
所述主传力件还通过所述第三离合器和所述第二减速齿轮副减速连接所述中间轴;
所述驱动电机与所述中间轴相连;
所述中间轴输出动力至车轮。
2.根据权利要求1所述的两挡混合动力耦合系统,其特征在于,所述主传力件为第一输入轴,所述第一输入轴与所述发动机的输出轴同轴设置;或者
所述第一离合器与所述第三离合器集成为共用同一离合器壳体的双离合器,所述主传力件包括第一输入轴和所述离合器壳体;所述第一输入轴与所述第一离合器相连,并通过所述第二离合器和所述第一减速齿轮副减速连接所述中间轴。
3.根据权利要求2所述的两挡混合动力耦合系统,其特征在于,所述主传力件包括所述第一输入轴和所述离合器壳体时,所述两挡混合动力耦合系统还包括第二输入轴;
所述第二输入轴可转动地套设于所述第一输入轴上,并与所述第三离合器相连;
所述第二减速齿轮副连接于所述第二输入轴与所述中间轴之间。
4.根据权利要求1所述的两挡混合动力耦合系统,其特征在于,还包括第一输入轴和第二输入轴,所述第二输入轴可转动地套设于所述第一输入轴上,所述发动机的输出轴、所述第一输入轴和所述第二输入轴同轴设置;所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器集成为共用同一离合器壳体的三离合器,所述离合器壳体为所述主传力件;
所述第一输入轴与所述第二离合器相连;
所述第二输入轴与所述第三离合器相连;
所述第一减速齿轮副连接于所述第一输入轴与所述中间轴之间;
所述第二减速齿轮副连接于所述第二输入轴与所述中间轴之间。
5.根据权利要求3或4所述的两挡混合动力耦合系统,其特征在于,所述第一减速齿轮副包括设于第一输入轴的第一齿轮和设于所述中间轴上的第二齿轮,所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合;所述第二减速齿轮副包括设于所述第二输入轴的第三齿轮和设于所述中间轴上的第四齿轮,所述第三齿轮与所述第四齿轮啮合;
当所述主传力件包括所述第一输入轴和所述离合器壳体时:所述第一齿轮通过所述第二离合器与所述第一输入轴有效连接,或者所述第二齿轮通过所述第二离合器与所述中间轴有效连接。
6.根据权利要求5所述的两挡混合动力耦合系统,其特征在于,还包括第三减速齿轮副,所述驱动电机通过所述第三减速齿轮副减速连接所述中间轴;
所述第三减速齿轮副包括所述第四齿轮和设于所述驱动电机的输出轴上的第五齿轮,所述第四齿轮与所述第五齿轮啮合;或者
所述第三减速齿轮副包括所述第二齿轮和设于所述驱动电机的输出轴上的第五齿轮,所述第二齿轮与所述第五齿轮啮合。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的两挡混合动力耦合系统,其特征在于,还包括增速齿轮副,所述主传力件通过所述增速齿轮副连接所述发电机;
所述增速齿轮副包括设于所述主传力件上的第六齿轮和设于所述发电机的输出轴上的第七齿轮,所述第六齿轮与所述第七齿轮啮合。
8.根据权利要求7所述的两挡混合动力耦合系统,其特征在于,所述第七齿轮可转动地设于所述中间轴上。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的两挡混合动力耦合系统,其特征在于,所述两挡混合动力耦合系统具有单电机纯电驱动模式、第一双电机纯电动模式、第二双电机纯电动模式、第一发动机直驱模式、第二发动机直驱模式、第一混合驱动模式、第二混合驱动模式及增程模式;
断开所述第一离合器,断开所述第二离合器,断开所述第三离合器,所述发动机和所述发电机不工作,所述驱动电机驱动,以建立所述单电机纯电驱动模式;
断开所述第一离合器,断开所述第二离合器,结合所述第三离合器,所述发动机不工作,所述发电机和所述驱动电机驱动共同驱动,以建立所述第一双电机纯电动模式;
断开所述第一离合器,结合所述第二离合器,断开所述第三离合器,所述发动机不工作,所述发电机和所述驱动电机驱动共同驱动,以建立所述第二双电机纯电动模式;
结合所述第一离合器,断开所述第二离合器,结合所述第三离合器,所述发动机驱动,所述发电机和所述驱动电机不工作,以建立所述第一发动机直驱模式;
结合所述第一离合器,结合所述第二离合器,断开所述第三离合器,所述发动机驱动,所述发电机和所述驱动电机不工作,以建立所述第二发动机直驱模式;
结合所述第一离合器,断开所述第二离合器,结合所述第三离合器,所述发动机驱动,所述发电机在所述发动机的驱动下发电,所述驱动电机驱动,以建立所述第一混合驱动模式;
结合所述第一离合器,结合所述第二离合器,断开所述第三离合器,所述发动机驱动,所述发电机在所述发动机的驱动下发电,所述驱动电机驱动,以建立所述第二混合驱动模式;
结合所述第一离合器,断开所述第二离合器,断开所述第三离合器,所述发动机驱动所述发电机发电,所述驱动电机驱动,以建立所述增程模式。
10.一种车辆,包括控制器和连接于所述控制器的电池,其特征在于,还包括权利要求1-9任一项所述的两挡混合动力耦合系统,所述发动机、所述发电机和所述驱动电机连接于所述控制器并受所述控制器控制。
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CN110293834A (zh) * 2019-07-11 2019-10-01 广西玉柴机器股份有限公司 混合动力并联双电机的动力换挡变速箱系统
CN113085532A (zh) * 2021-04-30 2021-07-09 绿传(北京)汽车科技股份有限公司 一种多模式混合动力传动装置以包含该装置的车辆

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