CN213799233U - 一种混合电驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种混合电驱动装置，包括：发动机、第一电机、第二电机和传动机构；所述传动机构包括输入轴、第一中间轴、输出轴、第一齿轮对和第二齿轮对；所述输入轴与所述发动机连接，所述输入轴还与所述第一电机连接；所述第一齿轮对一端与所述输入轴连接，另一端可选择性地与所述第一中间轴连接，所述第二齿轮对一端与所述第二电机连接，另一端可选择性地与所述第一中间轴连接，所述第一中间轴与所述输出轴连接，所述发动机和所述第二电机之一的动力传递到所述输出轴上。该装置能够满足货运车辆的多种需求，且综合性能比较好。

Description

一种混合电驱动装置

技术领域

本实用新型涉及车辆传动及驱动技术领域，具体涉及一种混合电驱动装置。

背景技术

用于货运车辆的混合电驱动装置面临着众多的技术需求。可将货运车辆的设计总质量称为第一质量状态，使用时的极限总质量称为第二质量状态。例如，轻卡的第一质量状态为4.5吨时，第二质量状态可达到7.5吨，从而对于动力的需求显著增大，特别是爬坡能力不能降低，仍然要求至少达到30％的最大爬坡度；在部分情况下，为了装卸货物，也要求长距离倒车，倒车的最大爬坡度也要求达到30％；满足国标限定值的油耗和相应的排放标准；具有满足国标规定的纯电动行驶性能；成本受到严格限制；可靠性要求高，以满足作为生产工具应全天候全年大部分时间正常使用的要求。因此，市场还期待提供一种满足上述多种要求的混合电驱动装置。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述问题，旨在提供一种能够满足货运车辆的多种需求，且综合性能比较好的混合电驱动装置。

具体技术方案如下：

一种混合电驱动装置，主要包括：发动机、第一电机、第二电机和传动机构；

所述传动机构包括输入轴、第一中间轴、输出轴、第一齿轮对和第二齿轮对；

所述输入轴与所述发动机连接，所述输入轴还与所述第一电机连接；

所述第一齿轮对一端与所述输入轴连接，另一端可选择性地与所述第一中间轴连接，所述第二齿轮对一端与所述第二电机连接，另一端可选择性地与所述第一中间轴连接，所述输入轴与所述输出轴连接，所述第二电机或所述发动机之一的动力传递到所述输出轴。

上述的一种混合电驱动装置中，还具有这样的特征，所述第一换挡元件可选择性地将所述第一齿轮对或所述第二齿轮对之一与所述第一中间轴连接，进而实现所述发动机和所述第二电机择一将动力传递到所述输出轴上。

上述的一种混合电驱动装置中，还具有这样的特征，所述传动机构还包括第三齿轮对、第四齿轮对和第二换挡元件，所述第三齿轮对一端与所述第一中间轴固定连接，另一端可选择性地与所述输出轴连接，所述第四齿轮对一端与所述第一中间轴固定连接，另一端可选择性地与所述输出轴连接，所述第二换挡元件将所述第三齿轮对或所述第四齿轮对之一与所述输出轴连接。

上述的一种混合电驱动装置中，还具有这样的特征，

所述传动机构还包括第三齿轮对、第四齿轮对、第二换挡元件和第二中间轴；

所述第三齿轮对一端与所述输入轴连接，另一端可选择性地与所述第二中间轴连接，所述第四齿轮对一端与所述第二电机连接，另一端可选择性地与所述第二中间轴连接，所述第二换挡元件可选择性地将所述第三齿轮对或所述第四齿轮对之一与所述第二中间轴连接，所述第二中间轴与所述输出轴连接。

上述的一种混合电驱动装置中，还具有这样的特征，所述传动机构还包括第三齿轮对、第四齿轮对、第一换挡元件和第二换挡元件；

所述第三齿轮对一端与所述输入轴连接，另一端可选择性地与所述第一中间轴连接，所述第四齿轮对一端与所述第二电机连接，另一端可选择性地与所述第一中间轴连接，所述第一换挡元件可选择性地将所述第一齿轮对或所述第三齿轮对之一与所述第一中间轴连接，所述第二换挡元件可选择性地将所述第二齿轮对或所述第四齿轮对之一与所述第一中间轴连接，所述第一换挡元件或者所述第二换挡元件择一起作用将所述发动机和所述第二电机之一的动力传递到所述输出轴上。

上述的一种混合电驱动装置中，还具有这样的特征，所述装置还包括扭转减振器，所述扭转减振器一端与所述发动机连接，另一端与所述输入轴连接。

上述的一种混合电驱动装置中，还具有这样的特征，所述装置还包括离合器，所述离合器一端与所述发动机连接，另一端与所述输入轴连接。

上述的一种混合电驱动装置中，还具有这样的特征，所述装置还包括扭转减振器和离合器，所述扭转减振器一端与所述发动机连接，另一端与所述离合器连接，所述离合器另一端与所述输入轴连接。

上述的一种混合电驱动装置中，还具有这样的特征，所述装置还包括液力变矩器，所述液力变矩器一端与所述发动机连接，另一端与所述输入轴连接。

上述技术方案的积极效果是：

本实用新型提供的一种混合电驱动装置，当货运车辆不设置第二质量状态时，即只考虑第一质量状态时，混合电驱动装置可以满足爬坡要求，由于其结构极为简化，因此在成本重量等方面具有独特的优势，第二电机可以单独驱动车辆，实现纯电行驶模式的车辆所需性能；

本实用新型提供的一种混合电驱动装置，能够满足两种质量状态的车辆最大爬坡度要求，而且达到国标限定值的油耗和相应的排放标准；具有满足国标规定的纯电动行驶性能；成本低；可靠性高，满足作为生产工具应全天候全年大部分时间正常使用的要求。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例提供的混合电驱动装置的结构示意图；

图2为本实用新型第二实施例提供的混合电驱动装置的结构示意图；

图3为本实用新型第三实施例提供的混合电驱动装置的结构示意图；

图4为本实用新型第四实施例提供的混合电驱动装置的结构示意图。

附图中：1、发动机；2、第一电机；24、增速齿轮对；3、第二电机；4、传动机构；41、第一齿轮对；42、第二齿轮对；43、第一换挡元件；44、输入轴；451、第一中间轴；452、第二中间轴；46、输出轴；47、第三齿轮对；48、第四齿轮对；49、第二换挡元件；5、驱动桥；6、车轮。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。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。

本文中为组件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

货运车辆在从起点到终点时,其车辆的质量状态是不变的,且为了计算运费,车辆的质量状态是已知的。因此，针对货运车辆这一特点，可以根据质量状态设定传动机构对应的挡位，即传动比。驾驶员在知道车辆的质量状态后，可以通过一个设置在驾驶室里的触摸屏或者其他装置设定采用某一个挡位，从而在这种质量状态下的这一段送货过程中得到经济性较高而且较合适的车辆综合使用性能。或者，车辆的质量状态也可以通过设置在底盘上的轴重传感器测量后自动设定采用某一个挡位。

本实用新型公开了一种混合电驱动装置。

请参阅图1，图1为本实用新型第一实施例提供的混合电驱动装置的结构示意图。需要注意的是图1中，5为驱动桥，6为车轮。本实施例中的混合电驱动装置包括：发动机1、第一电机2、第二电机3和传动机构4；

传动机构4包括输入轴44、第一中间轴451、输出轴46、第一齿轮对41、第二齿轮对42。

输入轴44与发动机1连接，输入轴44还与第一电机2连接。

具体地，输入轴44设置在传动机构4的输入端，与发动机1的输出端轴连接。第一电机2可以是与发动机1同轴配置，也可以通过传动齿轮配置在与发动机1的轴线平行的位置上。例如第一电机2通过一增速齿轮对24与输入轴44传动连接。

第一齿轮对41一端与输入轴44连接，另一端可选择性地与第一中间轴451连接，第二齿轮对42一端与第二电机3连接，另一端可选择性地与第一中间轴451连接，第一中间轴451与输出轴46连接，发动机1或者第二电机3之一的动力传递到输出轴46。

具体地，在本实施例中，换挡元件为第一换挡元件43，第一换挡元件43可选择性地将第一齿轮对41或第二齿轮对42之一与第一中间轴451连接，进而将发动机1或者第二电机3之一的动力传递到输出轴46驱动车辆。

具体地，第一齿轮对41包括两个齿轮，其中一个齿轮与输入轴44连接，另一个齿轮可选择性地与第一中间轴451连接，用于对发动机1的动力进行变换；第二齿轮对42包括两个齿轮，其中一个齿轮与第二电机3连接，另一个齿轮可选择性地与第一中间轴451连接，用于对第二电机3的动力进行变换。

本实施例中的输出轴46与驱动桥5连接，驱动桥5与车轮6连接，以实现利用本实施例中的混合电驱动装置驱动车轮6转动进而驱动车辆运动。

当货运车辆不设置第二质量状态时，即只考虑第一质量状态时，本实施例中的混合电驱动装置可以满足各方面的要求，且由于其结构极为简化，因此在成本重量等方面具有独特的优势。此外，对于以载人为主(例如乘用车)或只具有第一质量状态的其他车辆，本实施例中的混合电驱动装置也适用。

本实施例中的混合电驱动装置可以根据插电式混合动力车的性能需求来设置相关部件的参数。

在第一质量状态下，第二电机3可以单独驱动车辆，实现纯电行驶模式的车辆所需性能，根据半小时最高车速确定其连续功率，根据加速时间确定最大功率，根据电机可实现的扩传动比计算峰值转矩，根据最大爬坡度30％进而确定第二齿轮对42的传动比；在混合动力行驶模式下，第二电机3通过第一换挡元件43将第二齿轮对42与第一中间轴451连接输出动力驱动车辆起步，发动机1驱动第一电机2发电给蓄电装置充电或向第二电机3供电，工作在串联模式下；当车速达到设定的阈值时，则第一换挡元件43将第二齿轮对42与第一中间轴451的连接断开，并将第一齿轮对41与第一中间轴451连接，发动机1驱动车辆，第一电机2工作在电动或发电模式下，以使发动机1的工作点沿其最优油耗曲线移动，工作在并联模式下，由于第二电机3与输出轴6脱开，避免了产生拖曳损失。其中，第一齿轮对41的传动比可以根据在第一质量状态下的车辆最高车速等参数计算设定。

优选地，第一换挡元件43为换挡齿套。此外，第一换挡元件43也可以采用单活塞双作用离合器，即只有单个活塞，当向一侧移动时可以使该侧的从动盘与主动盘压紧接合，向另一侧移动时则使另一侧的从动盘与主动盘压紧接合。

请参阅图2，图2为本实用新型第二实施例提供的混合电驱动装置的结构示意图。本实施例中的混合电驱动装置，在前述图1实施例中的混合电驱动装置的结构基础上，传动机构4还包括第三齿轮对47、第四齿轮对48和第二换挡元件49。

第三齿轮对47一端与第一中间轴451固定连接，另一端可选择性地与输出轴46连接，第四齿轮对48一端与第一中间轴451固定连接，另一端可选择性地与输出轴46连接，第二换挡元件49可选择性地将第三齿轮对47或第四齿轮48对之一与输出轴46连接。

第三齿轮对47包括两个齿轮，其中一个齿轮与第一中间轴451连接，另一个齿轮可选择性地与输出轴46连接，第四齿轮对48包括两个齿轮，其中一个齿轮与第一中间轴451连接，另一个齿轮可选择性地与输出轴46连接。

在本实施例中，在第一中间轴451和输出轴46之间设置一个具有两个传动比的挡位，分别为第一挡和第二挡，挡位的设置根据车辆的两种质量状态确定。

具体地，第三齿轮对47的传动比设置为1，因第一齿轮对41和第二齿轮对42的传动比已经根据第一质量状态下的性能要求确定了，而第四齿轮对48的传动比根据第二质量状态下的性能要求确定。

进一步地，第四齿轮对48的传动比根据第二质量状态下的最大爬坡度确定。

具体地，根据第二质量状态下的最大爬坡度30％确定第二挡(第四齿轮对48)的传动比，显然这与常规两挡变速器的低挡和高挡不一样。

根据不同的质量状态，通过第二换挡元件49，将第三齿轮对47或第四齿轮对48之一与输出轴46连接，进而传递动力驱动车辆。两个挡位的最高车速有所不同，第二质量状态下的最高车速较低，串联和并联模式切换的车速阈值也设置得较低。

优选地，第二换挡元件49为换挡齿套。第二换挡元件49也可以采用单活塞双作用离合器，于此不再赘述。

本实施例中的混合电驱动装置，可以将两挡设定机构配置在传动链的下游，即与其前的齿轮机构形成串联关系，也可以分别给发动机1和第二电机3均配置两个齿轮对，其传动比根据两种质量状态确定。

本实施例中的一种混合电驱动装置，能够满足两种质量状态的爬坡要求，而且达到国标限定值的油耗和相应的排放标准；具有满足国标规定的纯电动行驶性能；成本低；可靠性高，满足作为生产工具应全天候全年大部分时间正常使用的要求。

请参阅图3，图3为本实用新型第三实施例提供的混合电驱动装置的结构示意图。本实施例中的混合电驱动装置与前面第二实施例中的混合电驱动装置包含的零件基本相同，只是连接方式有区别，具体地，在本实施例中，

传动机构4还包括第三齿轮对47、第四齿轮对48、第二换挡元件49和第二中间轴452；

第三齿轮对47一端与输入轴44连接，另一端可选择性地与第二中间轴452连接，第四齿轮对48一端与所述第二电机3连接，另一端可选择性地与第二中间轴452连接，第二换挡元件49可选择性地将第三齿轮对47或第四齿轮对48之一与第二中间轴452连接，第二中间轴452与输出轴46连接。

在本实施例中，在第一质量状态下,第二换挡元件49挂空挡，第一换挡元件43将发动机1或者第二电机3之一的动力传递到输出轴46驱动车辆，在第二质量状态下,第一换挡元件43挂空挡，第二换挡元件49将发动机1或者第二电机3之一的动力传递到输出轴46驱动车辆。

即在混合电驱动装置中并联配置了两个类似具体实施例一的两个齿轮对和一个换挡元件的挡位机构，并采用了两根中间轴。其中的，第三齿轮对47、第四齿轮对48的传动比可以是第二质量状态与第一质量状态的比值分别与第一齿轮对41、第二齿轮对42的传动比的乘积。当然，传动比也可以采用其他的数值，即可根据具体的性能要求计算确定。

为了简化结构，第一齿轮对41和第三齿轮对47共用其中的一个主动齿轮。第二齿轮对42和第三齿轮对48也共用了其中的一个主动齿轮。也可以设置完整的齿轮对，如此可以更自由地设置传动比。

请参阅图4，图4为本实用新型第四实施例提供的混合电驱动装置的结构示意图。本实施例中的混合电驱动装置与前面第二实施例中的混合电驱动装置包含的零件基本相同，只是将对应于发动机1的两个齿轮对划由一个换挡元件进行选择性连接，将对应于第二电机3的两个齿轮对划由一个换挡元件进行选择性连接，如此可以简化结构，具体地，在本实施例中，混合电驱动装置包括：发动机1、第一电机2、第二电机3和传动机构4；

传动机构41包括输入轴44、第一中间轴451、输出轴46、第一齿轮对41、第二齿轮对42、第三齿轮对47、第四齿轮对48、第一换挡元件43和第二换挡元件49；

输入轴44与发动机1连接，输入轴44还与第一电机2连接。其中，在本实施例中，第一电机2与输入轴44上的第一齿轮对41中的一个齿轮连接，而前面第二实施例中，第一电机2通过一增速齿轮对24与输入轴44连接。

第一齿轮对41一端与输入轴44连接，另一端可选择性地与第一中间轴451连接，第三齿轮对47一端与输入轴44连接，另一端可选择性地与第一中间轴451连接，第一换挡元件43可选择性地将第一齿轮对41或第三齿轮对47之一与第一中间轴451连接，以将发动机1的动力传递到第一中间轴451，进而将发动机1的动力传递到输出轴46；

第二齿轮对42一端与第二电机3连接，另一端可选择性地与第一中间轴451连接，第四齿轮对48一端与第二电机3连接，另一端可选择性地与第一中间轴451连接，第二换挡元件49可选择性地将第二齿轮对42或第四齿轮对48之一与第一中间轴451连接，以将第二电机3的动力传递到第一中间轴451，进而将第二电机3的动力传递到输出轴46。

在本实施例中，第一换挡元件43或者第二换挡元件49择一起作用将发动机1和第二电机3之一的动力传递到输出轴46上。

在具体使用时，当设定为第一质量状态对应的挡位时，第二换挡元件49将第二齿轮对42与第一中间轴451连接进而将第二电机3的动力传递到输出轴46驱动车辆，第一换挡元件43挂空挡，发动机1驱动第一电机2发电给蓄电装置充电或给第二电机3供电，当车速增至设定的阈值时，第二换挡元件49挂空挡，第一换挡元件43将第一齿轮对41与第一中间轴451连接，进而将发动机1的动力传递到输出轴46驱动车辆；当设定为第二质量状态对应的挡位时，第二换挡元件49将第四齿轮对48与第一中间轴451连接进而将第二电机3的动力传递到输出轴46驱动车辆,第一换挡元件43挂空挡，发动机1驱动第一电机2发电给蓄电装置充电或给第二电机3供电，当车速增至设定的阈值时，第二换挡元件49挂空挡，第一换挡元件43将第三齿轮对47与第一中间轴451连接，进而将发动机1的动力传递到输出轴46驱动车辆。

可选地，在前述四个实施例中，所述装置还包括扭转减振器7，扭转减振器7一端与发动机1连接，另一端与输入轴44连接。

可选地，在前述四个实施例中，所述装置还包括离合器8，离合器8一端与发动机1连接，另一端与输入轴44连接。

可选地，在前述四个实施例中，所述装置还包括扭转减振器7和离合器8，扭转减振器7一端与发动机1连接，另一端与离合器8连接，离合器8的另一端与输入轴44连接。此外离合器8也可以设置在传动机构4的内部，位于输入轴44的中间。

可选地，在前述四个实施例中，所述装置还包括液力变矩器9，液力变矩器9一端与发动机1连接，另一端与输入轴44连接。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种混合电驱动装置，其特征在于，包括：发动机、第一电机、第二电机和传动机构；

所述传动机构包括输入轴、第一中间轴、输出轴、第一齿轮对和第二齿轮对；

所述输入轴与所述发动机连接，所述输入轴还与所述第一电机连接；

所述第一齿轮对一端与所述输入轴连接，另一端可选择性地与所述第一中间轴连接，所述第二齿轮对一端与所述第二电机连接，另一端可选择性地与所述第一中间轴连接，所述第一中间轴与所述输出轴连接，所述发动机和所述第二电机之一的动力传递到所述输出轴上。

2.根据权利要求1所述的混合电驱动装置，其特征在于，所述装置还包括第一换挡元件，所述第一换挡元件可选择性地将所述第一齿轮对或所述第二齿轮对之一与所述第一中间轴连接，进而实现所述发动机和所述第二电机择一将动力传递到所述输出轴上。

3.根据权利要求2所述的混合电驱动装置，其特征在于，所述传动机构还包括第三齿轮对、第四齿轮对和第二换挡元件，所述第三齿轮对一端与所述第一中间轴固定连接，另一端可选择性地与所述输出轴连接，所述第四齿轮对一端与所述第一中间轴固定连接，另一端可选择性地与所述输出轴连接，所述第二换挡元件将所述第三齿轮对或所述第四齿轮对之一与所述输出轴连接。

4.根据权利要求2所述的混合电驱动装置，其特征在于，

所述传动机构还包括第三齿轮对、第四齿轮对、第二换挡元件和第二中间轴；

所述第三齿轮对一端与所述输入轴连接，另一端可选择性地与所述第二中间轴连接，所述第四齿轮对一端与所述第二电机连接，另一端可选择性地与所述第二中间轴连接，所述第二换挡元件可选择性地将所述第三齿轮对或所述第四齿轮对之一与所述第二中间轴连接，所述第二中间轴与所述输出轴连接。

5.根据权利要求1所述的混合电驱动装置，其特征在于，所述传动机构还包括第三齿轮对、第四齿轮对、第一换挡元件和第二换挡元件；

所述第三齿轮对一端与所述输入轴连接，另一端可选择性地与所述第一中间轴连接，所述第四齿轮对一端与所述第二电机连接，另一端可选择性地与所述第一中间轴连接，所述第一换挡元件可选择性地将所述第一齿轮对或所述第三齿轮对之一与所述第一中间轴连接，所述第二换挡元件可选择性地将所述第二齿轮对或所述第四齿轮对之一与所述第一中间轴连接，所述第一换挡元件或者所述第二换挡元件择一起作用将所述发动机和所述第二电机之一的动力传递到所述输出轴上。

6.根据权利要求1至5任一项所述的混合电驱动装置，其特征在于，所述装置还包括扭转减振器，所述扭转减振器一端与所述发动机连接，另一端与所述输入轴连接。

7.根据权利要求1至5任一项所述的混合电驱动装置，其特征在于，所述装置还包括离合器，所述离合器一端与所述发动机连接，另一端与所述输入轴连接。

8.根据权利要求1至5任一项所述的混合电驱动装置，其特征在于，所述装置还包括扭转减振器和离合器，所述扭转减振器一端与所述发动机连接，另一端与所述离合器连接，所述离合器另一端与所述输入轴连接。

9.根据权利要求1至5任一项所述的混合电驱动装置，其特征在于，所述装置还包括液力变矩器，所述液力变矩器一端与所述发动机连接，另一端与所述输入轴连接。

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