CN210390754U - 单电机混合动力驱动装置及具有其的车辆 - Google Patents

Abstract

一种单电机混合动力驱动装置及具有其的车辆，包括发动机、电机、双行星排齿轮组及变速箱，所述双行星排齿轮组包括太阳轮、齿圈、第一行星轮、第二行星轮及行星架，所述第一行星轮及所述第二行星轮设置于所述太阳轮与所述齿圈之间，所述第一行星轮位于所述第二行星轮与所述齿圈之间，并与所述齿圈及所述第二行星轮啮合，所述第二行星轮位于所述第一行星轮与所述太阳轮之间，并与所述第一行星轮及所述太阳轮啮合，所述行星架与所述第一行星轮及第二行星轮相连，发动机输出轴与所述齿圈相连，电极输出轴与所述太阳轮相连，变速箱输入轴与所述行星架远离所述第一行星轮及所述第二行星轮的一端相连。该单电机混合动力驱动装置能够实现功率分流，结构简单，成本较低。

Description

单电机混合动力驱动装置及具有其的车辆

技术领域

本实用新型涉及汽车技术领域，尤其是一种单电机混合动力驱动装置及具有其的车辆。

背景技术

环境污染的日趋严重和能源消耗的越来越多使各大汽车厂商都在积极研发节能环保汽车，主要集中在内燃机系统的改进、纯电驱动和新能源动力系统开发上。纯电驱动因续航里程和充电的问题，现在还不适合长距离的行驶。在技术上比较成熟的混合动力系统成为现阶段解决汽车能耗和环境污染的可行技术方案。

混合动力驱动装置主要分为两类，双电机混合动力驱动装置及单电机混合动力驱动装置，双电机混合动力驱动装置虽然工作效率较高，但结构复杂，成本高。单电机混合动力驱动装置是一款针对混合动力系统工作特点设计的驱动装置，具有功能丰富、成本低、利用效率高等优点，成为混合动力产品发展的重要方向。然而单电机混合动力驱动装置无法实现功率分流，工作形式单一，节能效果较差。

实用新型内容

本实用新型提供了一种单电机混合动力驱动装置及具有其的车辆，该单电机混合动力驱动装置能够实现功率分流，结构简单，成本较低。

本实用新型提供一种单电机混合动力驱动装置，包括发动机、电机、双行星排齿轮组及变速箱，所述双行星排齿轮组包括太阳轮、齿圈、第一行星轮、第二行星轮及行星架，所述第一行星轮及所述第二行星轮设置于所述太阳轮与所述齿圈之间，所述第一行星轮位于所述第二行星轮与所述齿圈之间，并与所述齿圈及所述第二行星轮啮合，所述第二行星轮位于所述第一行星轮与所述太阳轮之间，并与所述第一行星轮及所述太阳轮啮合，所述行星架与所述第一行星轮及第二行星轮相连，发动机输出轴与所述齿圈相连，电极输出轴与所述太阳轮相连，变速箱输入轴与所述行星架远离所述第一行星轮及所述第二行星轮的一端相连。

进一步地，所述发动机与所述双行星排之间还设置有双质量飞轮或扭转减震器。

进一步地，所述单电机混合动力驱动装置还包括发动机锁止装置，所述发动机锁止装置固定于所述单电机混合动力驱动装置的固定件上，并可选择地控制所述双质量飞轮或所述扭转减震器进行锁止或松开。

进一步地，所述单电机混合动力驱动装置还包括离合器，所述离合器设置于电机输出轴与所述行星架之间，可选择地控制所述电机输出轴与所述行星架之间动力的连接与断开。

进一步地，所述电机包括定子及转子，所述定子固定于所述单电机混合动力驱动装置的固定件上，所述转子通过电机输出轴与所述太阳轮相连。

本实用新型还提供了一种车辆，该车辆包括上述的单电机混合动力驱动装置。

综上所述，在本实用新型中，通过双行星排齿轮组的设置，以及将发动机输出轴与齿圈相连，电机输出轴与太阳轮相连，变速箱输入轴与行星架相连，该单电机混合动力驱动装置具有功率分流工作模式，当单电机混合动力驱动装置处于该工作模式时，车辆在起步和正常工作中，发动机及电机均处于工作模式，变速箱处于在档状态，发动机驱动齿圈，电机驱动太阳轮，行星架带动变速箱输入轴向变速箱输入动力。此时，靠电机通过发电状态及做功状态的切换以及电机做功大小的变化来调整车速，使整车的动力最强，所用的能耗最低。当变速箱需要低速、低扭矩时，电机可以进行发电来平衡变速箱输入轴的扭矩和转速；当变速箱需要高速、高扭矩时，电机可以做功，和发动机一起对整车进行驱动，以达到最好的动力性。因此，该单电机混合动力驱动装置能够实现功率分流，结构简单，成本较低，节约能源。进一步地，通过双行星排齿轮组的设置，可以对传动比进行优化，能够进一步地降低能源消耗。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1所示为本实用新型实施例提供的单电机混合动力驱动装置的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本实用新型进行详细说明如下。

本实用新型提供了一种单电机混合动力驱动装置及具有其的车辆，该单电机混合动力驱动装置能够实现功率分流，结构简单，成本较低。

图1所示为本实用新型实施例提供的单电机混合动力驱动装置的结构示意图，如图1所示，本实用新型提供的单电机混合动力驱动装置包括发动机 10、电机20、双行星排齿轮组30及变速箱40，双行星排齿轮组30包括太阳轮31、齿圈32、第一行星轮33、第二行星轮34及行星架35，第一行星轮 33及第二行星轮34设置于太阳轮31与齿圈32之间，第一行星轮33位于第二行星轮34与齿圈32之间，第一行星轮33与齿圈32及第二行星轮34啮合，第二行星轮34位于第一行星轮33与太阳轮31之间，并与第一行星轮33及太阳轮31啮合，行星架35与第一行星轮33及第二行星轮34相连，发动机输出轴61与齿圈32相连，电机输出轴62与太阳轮31相连，变速箱输入轴 63与行星架35远离第一行星轮33及第二行星轮34的一端相连。

在本实施例中，通过双行星排齿轮组30的设置，以及将发动机输出轴 61与齿圈32相连，电机输出轴62与太阳轮31相连，变速箱输入轴63与行星架35相连，该单电机混合动力驱动装置具有功率分流工作模式，当单电机混合动力驱动装置处于该工作模式时，车辆在起步和正常工作中，发动机10 及电机20均处于工作模式，变速箱40处于在档状态，发动机10驱动齿圈 32，电机20驱动太阳轮31，行星架35带动变速箱输入轴63向变速箱40输入动力。此时，靠电机20通过发电状态及做功状态的切换以及电机20做功大小的变化来调整车速，使整车的动力最强，所用的能耗最低。当变速箱40 需要低速、低扭矩时，电机20可以进行发电来平衡变速箱输入轴63的扭矩和转速；当变速箱40需要高速、高扭矩时，电机20可以做功，和发动机10 一起对整车进行驱动，以达到最好的动力性。因此，该单电机混合动力驱动装置能够实现功率分流，结构简单，成本较低，节约能源。进一步地，通过双行星排齿轮组30的设置，可以对传动比进行优化，能够进一步地降低能源消耗。

更为具体地，在本实施例中，发动机10与双行星排齿轮组30之间还设置有双质量飞轮11，双质量飞轮11通过花键固定于发动机输出轴61上。在另一个实施例中，双质量飞轮11可以用扭转减震器来代替，也即，此时发动机10与双行星排齿轮组30之间设置有扭转减震器。变速箱40可以为AT、 AMT、CVT、DCT等变速箱40，以根据车速和变速箱40输入轴的动力不同进行换档。

进一步地，为了使该单电机混合动力驱动装置能够实现更多的工作模式，在本实施例中，单电机混合动力驱动装置还包括发动机锁止机构50，发动机锁止机构50固定于单电机混合动力驱动装置的固定件，如发动机10或变速器壳体上，并可选择地控制双质量飞轮11或扭转减震器进行锁止与松开。发动机锁止机构50的设置可以在单电机混合动力驱动装置的某些工作状态中锁死发动机10，防止电机20的动力输入以带动发动机10转动，减少能量的损耗。

电机20包括定子21及转子22，定子21固定于固定件上，转子22通过电机输出轴62与太阳轮31相连。

进一步地，单电机混合动力驱动装置还包括离合器70，如CO离合器70，该离合器70设置于电机输出轴62与行星架35之间，可选择地控制电机输出轴62与行星架35之间动力的连接与断开。由于电机输出轴62还与太阳轮31相连，因此，当离合器70闭合时，行星架35会与太阳轮31相连，也即锁死的双行星排齿轮组30，双行星排齿轮组30以一个整体进行旋转。

基于上述的结构，本实施例提供的单电机混合动力驱动装置除了功率分流工作模式外，还具有纯电工作模式、起动工作模式、怠速发电工作模式、发动机10起步工作模式、能量回收工作模式、倒档工作模式及混合动力工作模式等其它工作模式。

以下对除了功率分流工作模式外的各种工作模式的状态进行介绍：

纯电工作模式：发动机10不工作，发动机锁止机构50把发动机10锁止，防止其因行驶阻力大而转动。电机20驱动太阳轮31进行旋转，齿圈32静止，行星架35把动力输出到变速箱输入轴63，此时双行星排齿轮组30具有减速增扭的作用。可以利用电机20的转速来调节车速，电机20的转速越高车速越快，当电机20的转速和车速高到一定程度时，后面的变速箱40开始换挡，使车速更高，电机20工作在高效工作区内。有了单电机混合动力驱动装置，变速器的档位不必做的很多，4档-6档就可以满足工作要求，节省了变速箱 40的制造成本。控制电机20的正反转可以实现车辆的前进档和倒档。另外，在设计时，调整太阳轮31、第一行星轮33、第二行星轮34和行星齿圈32的齿数和直径大小可以调整变速器输入轴的转速和扭矩。刹车制动可以控制电机20进行反拖发电。

起动工作模式：当车辆静止时，起动发动机10有三种方法。第一种方法：松开发动机锁止机构50，踩住刹车，变速箱40在档位上，此时行星架35制动，可以用电机20反拖带动发动机10进行起动。第二种方法：松开发动机锁止机构50，变速箱40不在档位上，结合离合器70，电机20带动发动机 10进行起动。第三种方法：松开发动机锁止机构50，变速箱40不在档位上，电机20先旋转起来，通过离合器70的滑摩来起动发动机10。当车辆在纯电动模式下行驶时起动发动机10，需要先松开发动机锁止机构50，增大电机 20的扭矩，通过离合器70的滑摩来起动发动机10，并避免车辆行驶速度的冲击。

怠速发电工作模式：当车辆静止，发动机10处在怠速状态，换档手柄处在P档位置时，整车制动，此时结合离合器70后发动机10可以带着电机20 进行发电，变速箱40的档位处在空档位置。当车辆行驶到红灯路口，换档手柄处在D档位置，踩住刹车车辆静止，变速箱40在档位上，发动机10处在怠速状态，通过行星齿轮机构带动电机20转动进行发电，松开刹车车辆会很快进入行驶状态。此种工况主要是应对电池SOC值低或需要电量储存时，可以有效的避免充电盲区，充分利用发动机10的能量，也可以始终使发动机 10处在高效工作区。

发动机10起步工作模式：当车辆遇到堵车，行驶缓慢，电池SOC值低，无法用电机20起步时，这时就需要用发动机10进行起步。发动机锁止机构 50处于松开状态，发动机输出轴61带动行星齿圈32进行动力输入，离合器 70处于分离状态，变速箱40处于档位状态，靠调整电机20的转速，来调整变速箱40输入轴的扭矩，实现发动机10起步和电机20发电的目的。并不需要起步离合器70，减小了变速箱40的发热量，提高了变速器和发动机10的工作效率，使起步平顺。

能量回收工作模式：当车辆需要减速时，轻踩刹车，此时ABS先不起作用，靠电机20反拖发电来进行车辆制动降速，并进行了能量回收。发动机锁止机构50处于松开状态，离合器70不结合，电机20和发动机10差速，并进行功率分流来进行制动发电。离合器70结合，电机20和发动机10同速，电机20制动发电。当紧急制动，车辆静止时，离合器70分离，进入发动机 10怠速电机20发电。可以进行很好的能量回收。

倒档工作模式：当车辆换档手柄处在倒档工作模式时，这时可以有两种方法来实现倒档。第一种方法，发动机10不工作，发动机锁止机构50把发动机10进行锁止，电机20反转驱动变速箱40进入倒挡工作模式。这种方法可以使变速箱40进行简化，取消倒挡机构，节约了成本，实现容易。第二种方法，变速箱40内设置倒挡机构，可以用电机20驱动倒档，也可以用发动机10和电机20功率分流来驱动倒挡。

混和动力工作模式：当离合器70结合，发动机10和电机20连接到了一起，变速箱40不在档位时发动机10驱动电机20可以直接进行发电。车辆行驶中，离合器70结合，发动机10和电机20可以同时驱动车辆，使车辆动力充足。车辆制动时电机20反拖可以进行发电，能量进行了回收，降低了油耗。

综上所述，在本实用新型中，通过双行星排齿轮组30的设置，以及将发动机输出轴61与齿圈32相连，电机输出轴62与太阳轮31相连，变速箱输入轴63与行星架35相连，该单电机混合动力驱动装置具有功率分流工作模式，当单电机混合动力驱动装置处于该工作模式时，车辆在起步和正常工作中，发动机10及电机20均处于工作模式，变速箱40处于在档状态，发动机 10驱动齿圈32，电机20驱动太阳轮31，行星架35带动变速箱输入轴63向变速箱40输入动力。此时，靠电机20通过发电状态及做功状态的切换以及电机20做功大小的变化来调整车速，使整车的动力最强，所用的能耗最低。当变速箱40需要低速、低扭矩时，电机20可以进行发电来平衡变速箱输入轴63的扭矩和转速；当变速箱40需要高速、高扭矩时，电机20可以做功，和发动机10一起对整车进行驱动，以达到最好的动力性。因此，该单电机混合动力驱动装置能够实现功率分流，结构简单，成本较低，节约能源。进一步地，通过双行星排齿轮组30的设置，可以对传动比进行优化，能够进一步地降低能源消耗。

本实用新型还提供了一种车辆，该车辆包括上述的单电机混合动力驱动装置。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种单电机混合动力驱动装置，其特征在于：包括发动机、电机、双行星排齿轮组及变速箱，所述双行星排齿轮组包括太阳轮、齿圈、第一行星轮、第二行星轮及行星架，所述第一行星轮及所述第二行星轮设置于所述太阳轮与所述齿圈之间，所述第一行星轮位于所述第二行星轮与所述齿圈之间，并与所述齿圈及所述第二行星轮啮合，所述第二行星轮位于所述第一行星轮与所述太阳轮之间，并与所述第一行星轮及所述太阳轮啮合，所述行星架与所述第一行星轮及第二行星轮相连，发动机输出轴与所述齿圈相连，电极输出轴与所述太阳轮相连，变速箱输入轴与所述行星架远离所述第一行星轮及所述第二行星轮的一端相连。

2.根据权利要求1所述的单电机混合动力驱动装置，其特征在于：所述发动机与所述双行星排之间还设置有双质量飞轮或扭转减震器。

3.根据权利要求2所述的单电机混合动力驱动装置，其特征在于：所述单电机混合动力驱动装置还包括发动机锁止装置，所述发动机锁止装置固定于所述单电机混合动力驱动装置的固定件上，并可选择地控制所述双质量飞轮或所述扭转减震器进行锁止或松开。

4.根据权利要求1所述的单电机混合动力驱动装置，其特征在于：所述单电机混合动力驱动装置还包括离合器，所述离合器设置于电机输出轴与所述行星架之间，可选择地控制所述电机输出轴与所述行星架之间动力的连接与断开。

5.根据权利要求1所述的单电机混合动力驱动装置，其特征在于：所述电机包括定子及转子，所述定子固定于所述单电机混合动力驱动装置的固定件上，所述转子通过电机输出轴与所述太阳轮相连。

6.一种车辆，其特征在于：所述车辆包括权利要求1至5中任意一项所述的单电机混合动力驱动装置。

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