CN210101309U - 混合动力驱动系统及车辆 - Google Patents

Abstract

一种混合动力驱动系统，包括发动机、第一离合器、输入轴、第一电机、行星齿轮装置、第二离合器、制动装置、中间轴、第二电机和差速器，所述行星齿轮装置包括太阳轮、行星架和齿圈，其中：发动机具有发动机输出轴,第一电机与发动机输出轴连接,发动机输出轴通过第一离合器与输入轴相连；齿圈固定在输入轴上，行星架与中间轴相连；第二电机与中间轴相连；中间轴与差速器相连；第一离合器用于结合或分离发动机输出轴与输入轴，第二离合器用于结合或分离太阳轮与齿圈，制动装置用于制动或解锁太阳轮。本实用新型的混合动力驱动系统整体结构较简单、紧凑，便于布置，并具有多种工作模式。本实用新型还涉及一种包括上述混合动力驱动系统的车辆。

Description

混合动力驱动系统及车辆

技术领域

本实用新型涉及新能源技术领域，特别涉及一种混合动力驱动系统及车辆。

背景技术

随着环保以及国家能源战略对减少石油进口需求的日益增强，开发环保、节能的汽车已成为汽车工业的发展方向。

节能汽车与新能源汽车之中，纯电动汽车充电时间长、冬季续航里程短的技术瓶颈尚未突破；氢燃料电池车成本居高不下，加氢基础设施建设还需时间。而混合动力汽车即使利用现有的充能设施也能够实现节能减排，是目前比较现实可行的解决方案，因此各大车企纷纷推出或正在研发各自的混合动力车型。

混合动力车型实现节能，需要混合动力车型具备多种工作模式，并根据车速、整车扭矩需求等实际情况切换到经济性最佳的工作模式。因此，为了达到节能的目的，有必要设计具备多种工作模式的混合动力传动装置。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种混合动力驱动系统整体结构较简单、紧凑，便于布置，并具有多种工作模式。

一种混合动力驱动系统，包括发动机、第一离合器、输入轴、第一电机、行星齿轮装置、第二离合器、制动装置、中间轴、第二电机和差速器，所述行星齿轮装置包括太阳轮、行星架和齿圈，其中：发动机具有发动机输出轴,第一电机与发动机输出轴连接,发动机输出轴通过第一离合器与输入轴相连；齿圈固定在输入轴上，行星架与中间轴相连；第二电机与中间轴相连；中间轴与差速器相连；第一离合器用于结合或分离发动机输出轴与输入轴，第二离合器用于结合或分离太阳轮与齿圈，制动装置用于制动或解锁太阳轮。

一种混合动力驱动系统，包括发动机、第一离合器、输入轴、第一电机、行星齿轮装置、第二离合器、制动装置、中间轴、第二电机和差速器，所述行星齿轮装置包括太阳轮、行星架和齿圈，其中：

所述发动机具有发动机输出轴,所述第一电机与所述发动机输出轴连接,所述发动机输出轴通过所述第一离合器与所述输入轴相连；

所述太阳轮固定在所述输入轴上，所述行星架与所述中间轴相连；

所述第二电机与所述中间轴相连；

所述中间轴与所述差速器相连；

所述第一离合器用于结合或分离所述发动机输出轴与所述输入轴，所述第二离合器用于结合或分离所述太阳轮与所述齿圈，所述制动装置用于制动或解锁所述齿圈。

在本实用新型的实施例中，上述中间轴上固定设有第一齿轮和第二齿轮，所述差速器上设有差速器齿轮，所述第一齿轮与所述行星架相互啮合，所述第二齿轮与所述差速器齿轮相互啮合。

在本实用新型的实施例中，上述第二电机具有第二电机输出轴，所述第二电机输出轴上固定设有第三齿轮，所述第三齿轮与所述第一齿轮相互啮合。

在本实用新型的实施例中，上述第二电机包括第二壳体、第二电机定子和第二电机转子，所述第二电机输出轴的一端设置在所述第二壳体内，所述第二电机定子连接在所述第二壳体内，所述第二电机转子固定在所述第二电机输出轴上。

在本实用新型的实施例中，上述第一电机包括第一壳体、第一电机定子和第一电机转子，所述发动机输出轴的两端穿过所述第一壳体，所述第一电机定子连接在所述第一壳体内，所述第一电机转子固定在所述发动机输出轴上。

在本实用新型的实施例中，上述混合动力驱动系统具有纯电动模式，在所述纯电动模式下，所述第一离合器分离，所述第二离合器结合，所述制动装置解锁，所述发动机和所述第一电机均不启动，由所述第二电机进行驱动。

在本实用新型的实施例中，上述混合动力驱动系统具有串联混动模式，在所述串联混动模式下，所述第一离合器分离，所述第二离合器结合，所述制动装置解锁，所述发动机驱动所述第一电机进行发电，由所述第二电机进行驱动。

在本实用新型的实施例中，上述混合动力驱动系统具有并联混动一档模式，在所述并联混动一档模式下，所述第一离合器结合，所述第二离合器分离，所述制动装置制动，由所述发动机、所述第一电机和/或所述第二电机进行驱动；所述混合动力驱动系统具有并联混动二档模式，在所述并联混动二档模式下，所述第一离合器结合，所述第二离合器结合，所述制动装置解锁，由所述发动机、所述第一电机和/或所述第二电机进行驱动。

本实用新型还提供一种车辆，包括上述的混合动力驱动系统。

本实用新型的混合动力驱动系统整体结构较简单、紧凑，便于布置，并具有多种工作模式。

附图说明

图1是本实用新型第一实施例的混合动力驱动系统的结构示意图。

图2是本实用新型第二实施例的混合动力驱动系统的结构示意图。

具体实施方式

第一实施例

图1是本实用新型第一实施例的混合动力驱动系统的结构示意图。如图1所示，混合动力驱动系统包括发动机11、第一离合器12、输入轴13、第一电机14、行星齿轮装置15、第二离合器16、制动装置17、中间轴18、第二电机19、差速器20和动力电池(图未示)。其中，行星齿轮装置15包括太阳轮151、行星架152和齿圈153。

发动机11具有发动机输出轴112，发动机输出轴112通过第一离合器12与输入轴13相连，第一电机14与发动机输出轴112相连。第一离合器12用于结合或分离发动机输出轴112与输入轴13。当第一离合器12结合时，发动机11的动力通过发动机输出轴112可以传递至输入轴13；当第一离合器12分离时，发动机输出轴112与输入轴13之间断开。在本实施例中，发动机11为汽油发动机或柴油发动机，第一电机14为驱动和发电一体机。

如图1所示，第一电机14包括第一壳体141、第一电机定子142和第一电机转子143。发动机输出轴112的两端穿过第一壳体141，第一电机定子142与第一电机转子143相对设置，第一电机定子142连接在第一壳体141内，第一电机转子143固定在发动机输出轴112上。

齿圈153固定在输入轴13上，使输入轴13与齿圈153能同步转动。行星架152上设有行星轮154，行星轮154通过滚动轴承或者滑动轴承连接在行星架152上，行星轮154分别与太阳轮151、齿圈153相互啮合。

第二离合器16用于结合或分离太阳轮151与齿圈153。当第二离合器16结合时，太阳轮151和齿圈153锁定在一起；当第二离合器16分离时，太阳轮151和齿圈153相互分离。

制动装置17用于制动或解锁太阳轮151。制动装置17例如为制动器或单向离合器。当制动装置17制动太阳轮151时，太阳轮151被固定而不能转动；当制动装置17解锁太阳轮151时，太阳轮151能进行转动。

行星架152与中间轴18相连，具体地，中间轴18上固定设有第一齿轮181和第二齿轮182，第一齿轮181与第二齿轮182相互间隔设置，第一齿轮181与行星架152相互啮合。

第二电机19与中间轴18相连，具体地，第二电机19与第一电机14平行设置，第二电机19具有第二电机输出轴191，第二电机输出轴191上固定设有第三齿轮192，第三齿轮192与第一齿轮181相互啮合。第二电机19包括第二壳体193、第二电机定子194和第二电机转子195，第二电机输出轴191的一端设置在第二壳体193内，第二电机定子194与第二电机转子195相对设置，第二电机定子194连接在第二壳体193内，第二电机转子195固定在第二电机输出轴191上。在本实施例中，第二电机19为驱动和发电一体机。

中间轴18与差速器20相连，具体地，差速器20上设有差速器齿轮201，差速器齿轮201与第二齿轮182相互啮合。差速器20用于调整左右轮的转速差，当汽车转弯行驶或在不平路面上行驶时，使左右车轮以不同转速滚动，保证两侧驱动车轮作纯滚动运动。

动力电池分别与第一电机14、第二电机19电性连接。动力电池为第一电机14和第二电机19提供驱动用的电能，同时第一电机14和第二电机19被驱动旋转时产生的电能也可存储在动力电池中。

本实用新型的混合动力驱动系统具有纯电动模式、串联混动模式、并联混动一档模式和并联混动二档模式。

在纯电动模式下，第一离合器12分离，第二离合器16结合，制动装置17解锁，发动机11和第一电机14均不启动，由第二电机19进行驱动。在本实施例中，第二离合器16结合的目的是避免行星齿轮装置15处于自由状态而产生齿轮敲击等NVH问题，但并不以此为限，例如通过制动装置17制动太阳轮151，第二离合器16分离也可避免齿轮敲击等NVH问题。

在串联混动模式下，第一离合器12分离，第二离合器16结合，制动装置17解锁，发动机11驱动第一电机14进行发电，由第二电机19进行驱动。在本实施例中，当动力电池不能提供足够的放电功率时，混合动力驱动系统在串联混动模式下工作。

在并联混动一档模式下，第一离合器12结合，第二离合器16分离，制动装置17制动，由发动机11、第一电机14和/或第二电机19进行驱动。第一电机14根据油门确定工作状态，当司机满油门时第一电机14辅助进行驱动，否则第一电机14不进行驱动。在本实施例中，当汽车处于低车速、司机踩下大油门时，混合动力驱动系统在并联混动一档模式下工作。

在并联混动二档模式下，第一离合器12结合，第二离合器16结合，制动装置17解锁，由发动机11、第一电机14和/或第二电机19进行驱动。第一电机14、第二电机19根据司机油门确定工作状态，司机满油门时第一电机14、第二电机19均辅助驱动；当司机中油门时第一电机14不工作、第二电机19辅助驱动；当司机小油门时第一电机14发电、第二电机19不工作。在本实施例中，当汽车处于中高车速，混合动力驱动系统在并联混动二档模式下工作。

本实用新型实施例提供的混合动力驱动系统具有纯电动模式、串联混动模式、并联混动一档模式和并联混动二档模式，可根据动力电池的SOC(剩余电量)值及车速需求自动实现不同模式的切换。例如判断动力电池SOC值与第一阈值的大小关系，或者同时判断动力电池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；根据判断结果，切换混合动力驱动系统的工作模式。需要说明的是，第一阈值用于判断动力电池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，则自动判断并根据判断结果在各种模式之间自动切换。

上述各种工作模式具体以表格体现如下：

第二实施例

图2是本实用新型第二实施例的混合动力驱动系统的结构示意图。如图2所示，本实施例的混合动力驱动系统与第一实施例的混合动力驱动系统结构大致相同，不同点在于：太阳轮151固定在输入轴13上，齿圈153没有固定在输入轴13上，且制动装置17用于制动或解锁齿圈153。

综上，本实用新型的混合动力驱动系统整体结构较简单、紧凑，便于布置，可以实现纯电动模式、串联混动模式、并联混动一档模式和并联混动二档模式，根据车速和司机对扭矩的需求切换工作模式，可获得较好的动力性与经济性。在串联混动模式下，通过分离第一离合器12，可以断开发动机11与行星齿轮装置15的连接，从而避免因发动机11转速波动传递到行星齿轮装置15而造成齿轮敲击等NVH问题。而且，在串联混动模式下，可以锁止第二离合器16，从而避免因行星齿轮装置15处于自由状态而产生的齿轮敲击等NVH问题。此外，本申请的发动机11与第一电机14之间无离合器，且传递路径短，避免了因能量传递路径长、离合器微滑摩功率损失导致的功率低的问题。

进一步地，本实用新型还提供一种车辆，包括上述的混合动力驱动系统。

上述实施方式只是本实用新型的实施例，不是用来限制本实用新型的实施与权利范围，凡依据本实用新型专利所申请的保护范围中所述的内容做出的等效变化和修饰，均应包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种混合动力驱动系统，其特征在于，包括发动机(11)、第一离合器(12)、输入轴(13)、第一电机(14)、行星齿轮装置(15)、第二离合器(16)、制动装置(17)、中间轴(18)、第二电机(19)和差速器(20)，所述行星齿轮装置(15)包括太阳轮(151)、行星架(152)和齿圈(153)，其中：

所述发动机(11)具有发动机输出轴(112),所述第一电机(14)与所述发动机输出轴(112)连接,所述发动机输出轴(112)通过所述第一离合器(12)与所述输入轴(13)相连；

所述齿圈(153)固定在所述输入轴(13)上，所述行星架(152)与所述中间轴(18)相连；

所述第二电机(19)与所述中间轴(18)相连；

所述中间轴(18)与所述差速器(20)相连；

所述第一离合器(12)用于结合或分离所述发动机输出轴(112)与所述输入轴(13)，所述第二离合器(16)用于结合或分离所述太阳轮(151)与所述齿圈(153)，所述制动装置(17)用于制动或解锁所述太阳轮(151)。

2.一种混合动力驱动系统，其特征在于，包括发动机(11)、第一离合器(12)、输入轴(13)、第一电机(14)、行星齿轮装置(15)、第二离合器(16)、制动装置(17)、中间轴(18)、第二电机(19)和差速器(20)，所述行星齿轮装置(15)包括太阳轮(151)、行星架(152)和齿圈(153)，其中：

所述发动机(11)具有发动机输出轴(112),所述第一电机(14)与所述发动机输出轴(112)连接,所述发动机输出轴(112)通过所述第一离合器(12)与所述输入轴(13)相连；

所述太阳轮(151)固定在所述输入轴(13)上，所述行星架(152)与所述中间轴(18)相连；

所述第二电机(19)与所述中间轴(18)相连；

所述中间轴(18)与所述差速器(20)相连；

所述第一离合器(12)用于结合或分离所述发动机输出轴(112)与所述输入轴(13)，所述第二离合器(16)用于结合或分离所述太阳轮(151)与所述齿圈(153)，所述制动装置(17)用于制动或解锁所述齿圈(153)。

3.如权利要求1或2所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述中间轴(18)上固定设有第一齿轮(181)和第二齿轮(182)，所述差速器(20)上设有差速器齿轮(201)，所述第一齿轮(181)与所述行星架(152)相互啮合，所述第二齿轮(182)与所述差速器齿轮(201)相互啮合。

4.如权利要求3所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述第二电机(19)具有第二电机输出轴(191)，所述第二电机输出轴(191)上固定设有第三齿轮(192)，所述第三齿轮(192)与所述第一齿轮(181)相互啮合。

5.如权利要求4所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述第二电机(19)包括第二壳体(193)、第二电机定子(194)和第二电机转子(195)，所述第二电机输出轴(191)的一端设置在所述第二壳体(193)内，所述第二电机定子(194)连接在所述第二壳体(193)内，所述第二电机转子(195)固定在所述第二电机输出轴(191)上。

6.如权利要求1或2所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述第一电机(14)包括第一壳体(141)、第一电机定子(142)和第一电机转子(143)，所述发动机输出轴(112)的两端穿过所述第一壳体(141)，所述第一电机定子(142)连接在所述第一壳体(141)内，所述第一电机转子(143)固定在所述发动机输出轴(112)上。

7.如权利要求1或2所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述混合动力驱动系统具有纯电动模式，在所述纯电动模式下，所述第一离合器(12)分离，所述第二离合器(16)结合，所述制动装置(17)解锁，所述发动机(11)和所述第一电机(14)均不启动，由所述第二电机(19)进行驱动。

8.如权利要求1或2所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述混合动力驱动系统具有串联混动模式，在所述串联混动模式下，所述第一离合器(12)分离，所述第二离合器(16)结合，所述制动装置(17)解锁，所述发动机(11)驱动所述第一电机(14)进行发电，由所述第二电机(19)进行驱动。

9.如权利要求1或2所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述混合动力驱动系统具有并联混动一档模式，在所述并联混动一档模式下，所述第一离合器(12)结合，所述第二离合器(16)分离，所述制动装置(17)制动，由所述发动机(11)、所述第一电机(14)和/或所述第二电机(19)进行驱动；所述混合动力驱动系统具有并联混动二档模式，在所述并联混动二档模式下，所述第一离合器(12)结合，所述第二离合器(16)结合，所述制动装置(17)解锁，由所述发动机(11)、所述第一电机(14)和/或所述第二电机(19)进行驱动。

10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1至9任意一项所述的混合动力驱动系统。

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