CN215042038U - 一种混合动力驱动系统及汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种混合动力驱动系统及汽车，该系统包括发动机、驱动电机、发电机、变速器以及电池，发动机的第一输出轴与变速器的第一输入轴连接，发电机与电池的一端电性连接，驱动电机与电池的另一端连接，第一输入轴上从左至右依次设有二挡主动齿轮、一挡主动齿轮组件以及一挡接合套，变速器的第二输出轴上从左至右依次设有二挡接合套、二挡从动齿轮组件以及一挡从动齿轮，一挡主动齿轮组件通过一挡从动齿轮与驱动电机的第一输入齿轮啮合，二挡主动齿轮分别与发电机的第二输入齿轮以及二挡从动齿轮组件啮合，第二输出轴通过减速组件与差速器连接。该系统省去了离合器、同步器等多余的零部件，大幅减小了占用空间。

Description

一种混合动力驱动系统及汽车

技术领域

本实用新型涉及驱动系统技术领域，特别涉及一种混合动力驱动系统及汽车。

背景技术

现如今，为了有效降低汽车燃油消耗量和尾气排放，以满足国家的政策要求，越来越多的汽车厂商进行推广和研发具有混合动力系统的汽车。

混合动力系统利用电池给驱动电机提供动力来源，并通过驱动电机调节发动机的工作点，从而能够有效降低油耗和排放量，进一步提高了整车的动力性以及经济性。

但是，现有的混合动力系统的结构较为复杂，使得占用空间较大，满足不了大多数车型的布置要求，不利于大范围的推广与使用。

实用新型内容

基于此，本实用新型的目的是提供一种混合动力驱动系统及汽车，以解决现有技术的混合动力系统的结构较为复杂的问题。

一种混合动力驱动系统，包括发动机、驱动电机、发电机、变速器以及电池，所述发动机的第一输出轴与所述变速器的第一输入轴连接，所述发电机通过第一电机控制器与所述电池的一端电性连接，所述驱动电机通过第二电机控制器与所述电池的另一端连接，所述第一输入轴上从左至右依次设有二挡主动齿轮、一挡主动齿轮组件以及一挡接合套，所述变速器的第二输出轴上从左至右依次设有二挡接合套、二挡从动齿轮组件以及一挡从动齿轮，所述一挡主动齿轮组件通过所述一挡从动齿轮与所述驱动电机的第一输入齿轮啮合，所述二挡主动齿轮分别与所述发电机的第二输入齿轮以及所述二挡从动齿轮组件啮合，所述第二输出轴通过减速组件与差速器连接。

本实用新型的有益效果是：安装时，将一挡主动齿轮组件通过所述一挡从动齿轮与驱动电机的第一输入齿轮啮合，将二挡主动齿轮分别与发电机的第二输入齿轮以及二挡从动齿轮组件啮合，从而可将发动机、发电机以及驱动电机三者连接在一起。使用时，该混合动力驱动系统能够通过切换一挡接合套以及二挡接合套的工作状态来相应的改变发动机、驱动电机以及发电机三者的工作状态，以使该混合动力驱动系统能够始终保持在高效率的工作状态，与此同时，该混合动力驱动系统省去了离合器、同步器等多余的零部件，从而大幅减小了安装时的占用空间，满足了大部分车型的布置要求，有利于大范围的推广与使用。

优选的，所述一挡主动齿轮组件包括一挡主动齿轮和设于所述一挡主动齿轮上的一挡接合齿圈，所述一挡主动齿轮与所述一挡从动齿轮啮合。

优选的，所述二挡从动齿轮组件包括二挡从动齿轮和设于所述二挡从动齿轮上的二挡接合齿圈，所述二挡主动齿轮与所述二挡从动齿轮啮合。

优选的，所述减速组件包括主减速齿轮和主减速从动齿轮，所述主减速齿轮设于所述第二输出轴上，并通过所述主减速从动齿轮与所述差速器连接。

优选的，所述第一输出轴与所述第一输入轴之间设有减震器。

优选的，所述第一电机控制器的一端设有第一高压线束，所述发电机通过所述第一高压线束与所述第一电机控制器电性连接。

优选的，所述第二电机控制器的一端设有第二高压线束，所述驱动电机通过所述第二高压线束与所述第二电机控制器电性连接。

本实用新型的另一个目的在于提出一种汽车，该汽车包括上面所述的混合动力驱动系统。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例提供的混合动力驱动系统的结构示意图；

图2为本实用新型第一实施例提供的混合动力驱动系统中的发电机启动发动机的动力传递示意图；

图3为本实用新型第一实施例提供的混合动力驱动系统中的发动机带动发电机发电的动力传递示意图；

图4为本实用新型第一实施例提供的混合动力驱动系统中的驱动电机纯电驱动的动力传递示意图；

图5为本实用新型第一实施例提供的混合动力驱动系统中的驱动电机纯电驱动并启动发动机的动力传递示意图；

图6为本实用新型第一实施例提供的混合动力驱动系统中的制动能量回收的动力传递示意图；

图7为本实用新型第一实施例提供的混合动力驱动系统中的发动机一挡独立驱动的动力传递示意图；

图8为本实用新型第一实施例提供的混合动力驱动系统中的发动机二挡独立驱动的动力传递示意图；

图9为本实用新型第一实施例提供的混合动力驱动系统中的发动机与驱动电机串联驱动的动力传递示意图；

图10为本实用新型第一实施例提供的混合动力驱动系统中的发动机一挡独立驱动并带动发电机发电的动力传递示意图；

图11为本实用新型第一实施例提供的混合动力驱动系统中的发动机二挡独立驱动并带动发电机发电的动力传递示意图；

图12为本实用新型第一实施例提供的混合动力驱动系统中的发动机一挡和驱动电机并联驱动的动力传递示意图；

图13为本实用新型第一实施例提供的混合动力驱动系统中的发动机二挡和驱动电机并联驱动的动力传递示意图。

主要元件符号说明：

如下具体实施方式将接合上述附图进一步说明本实用新型。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的若干实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图13，所示为本实用新型第一实施例中的混合动力驱动系统，包括：发动机10、驱动电机20、发电机30、变速器40、电池50、第一电机控制器60、第二电机控制器70、减速组件80以及差速器90。

其中：该混合动力驱动系统包括发动机10、驱动电机20、发电机30、变速器40以及电池50，具体的，发动机10的第一输出轴11与变速器40的第一输入轴41连接，安装时，发电机30通过第一电机控制器60与电池50的一端电性连接，驱动电机20通过第二电机控制器70与电池50的另一端连接，在第一输入轴41上从左至右依次设有二挡主动齿轮42、一挡主动齿轮组件43以及一挡接合套44，在变速器40的第二输出轴45上从左至右依次设有二挡接合套46、二挡从动齿轮组件47以及一挡从动齿轮48，更具体的，一挡主动齿轮组件43通过一挡从动齿轮48与驱动电机20的第一输入齿轮21啮合，二挡主动齿轮42分别与发电机30的第二输入齿轮31以及二挡从动齿轮组件47啮合，第二输出轴45通过减速组件80与差速器90连接。

在本实施例中，如图1所示，需要说明的是，与该混合动力驱动系统匹配的汽车可以省略发动机10后端的启动机，在实际的工作过程中，可由发电机30来启动发动机10。需要指出的是，一挡主动齿轮组件43包括一挡主动齿轮和设于一挡主动齿轮上的一挡接合齿圈，安装时，上述一挡主动齿轮与一挡从动齿轮48啮合。二挡从动齿轮组件47包括二挡从动齿轮和设于二挡从动齿轮上的二挡接合齿圈，安装时，二挡主动齿轮42与上述二挡从动齿轮啮合，通过上述安装方式，能够将第一输入轴41与第二输出轴45活动连接在一起，在实际的工作过程中，还能够将变速器40的第一输入轴41接收到的动力立即传递给第二输出轴45，第二输出轴45再将上述动力传递给差速器90，从而能够完成对汽车的驱动。

在本实施例中，如图1所示，还需要说明的是，减速组件80包括主减速齿轮81和主减速从动齿轮82，具体的，主减速齿轮81设于第二输出轴45上，并通过主减速从动齿轮82与差速器90连接，以将第二输出轴45和差速器90连接在一起。其次，在第一输出轴11与第一输入轴41之间设有减震器100，便于提高当前车辆的减震效果。另外，在第一电机控制器60的一端设有第一高压线束61，安装时，发电机30通过第一高压线束61与第一电机控制器60电性连接。在第二电机控制器70的一端设有第二高压线束71，安装时，驱动电机20通过第二高压线束71与第二电机控制器70电性连接。通过上述安装，能够将驱动电机20、发电机30、第一电机控制器60以及第二电机控制器70四者电性连接在一起，同时对驱动电机20以及发电机30分别起到独立控制的作用。

使用时，该混合动力驱动系统能够通过切换一挡接合套以及二挡接合套的工作状态来相应的改变发动机10、驱动电机20以及发电机30三者的工作状态，以使该混合动力驱动系统能够始终保持在高效率的工作状态，与此同时，该混合动力驱动系统省去了离合器、同步器等多余的零部件，从而大幅减小了安装时的占用空间，满足了大部分车型的布置要求，有利于大范围的推广与使用。

本实施例提供的混合动力驱动系统能够根据发动机10、驱动电机20、发电机30、一挡接合套44以及二挡接合套46的状态切换和组合实现不同的工况，本实施例的各主要工况以及各主要工况下的传动元件的工作状态如表一所示：

表一

其中，工况1：发电机30启动发动机10，当停车状态需要启动发动机10时，使发电机30处于驱动状态，驱动电机20处于自由状态，一挡接合套44、二挡接合套46处于空挡位置，发动机10由关闭状态被启动；停车时，通过发电机30冷启动发动机10不会产生舒适性问题，与此同时，减少了原有发动机10的启动机，减少了车辆的组成元件。

工况2：发动机10带动发电机30发电，当车辆在停车状态，电池50电量不足时，可以选择车辆停车充电，此时，发动机10处于驱动状态，驱动电机20处于自由状态，发电机30处于发电状态，一挡接合套44、二挡接合套46处于空挡位置；在发电时，发电机30产生的交流电经第一电机控制器60转为直流电，后经发电机30线束传递给电池50，存储于电池中；发动机10处在经济转速区间，兼顾燃油经济性和噪声，当充电量达到一定比率时，根据需要切换其它工况。

工况3：驱动电机20纯电驱动，当车速较低时，如果使用发动机10驱动，发动机10的燃油经济性较差，而使用驱动电机20纯电驱动覆盖低车速工况，可以使该系统效率保持较高水平。当驱动电机20纯电驱动时，驱动电机20处于驱动状态，发电机30处于自由状态，发动机10关闭，一挡接合套44、二挡接合套46处于空挡位置；电量不足时，可以切换到串联驱动模式。

工况4：驱动电机20纯电驱动并启动发动机10,当车辆在驱动电机20纯电驱动行驶，且需要启动发动机10时，使一挡接合套44处于一挡状态，二挡接合套46处于空挡状态，发电机30处于自由状态，驱动电机20处于驱动状态，发动机10被启动。驱动电机20纯电驱动并启动发动机10无需动力中断，无需挂挡。

工况5：制动能量回收，由于驱动电机20与车轮固联，任何工况下都能快速切换到能量回收工况，不需要挂挡操作，工作时，发动机10处于自由状态，发电机30处于自由状态，一挡接合套44、二挡接合套46处于空挡位置，驱动电机20处于发电状态；在发电时，驱动电机20产生的交流电经第二电机控制器70转为直流电，后经驱动电机20线束传递给电池50，存储于电池50中。

工况6：发动机10一挡独立驱动，发动机10在不同扭矩、转速时效率不同，该系统据此选择发动机10独立驱动挡位。当发动机10一挡独立驱动时，发动机10处于驱动状态，发电机30、驱动电机20处于自由状态，一挡接合套44处于一挡位置，二挡接合套46处于空挡位置；中速时发动机10处于油耗效率较高区间，此时相比纯电驱动挡位，发动机10一挡独立驱动可以使系统效率保持较高水平且发动机10一挡独立驱动主要用于中低速区间。

工况7：发动机10二挡独立驱动，当该系统选择发动机10二挡独立驱动时，发动机10处于驱动状态，发电机30、驱动电机20处于自由状态，一挡接合套44处于空挡位置，二挡接合套46处于二挡位置。发动机10二挡独立驱动主要用于中速区间。

工况8：发动机10与驱动电机20串联驱动，当电池50电量不足，驱动电机20纯电驱动模式时系统效率最高，应选择串联驱动，工作时，发动机10处于驱动状态，发电机30处于发电状态，一挡接合套44、二挡接合套46处于空挡位置，驱动电机20处于驱动状态；发电机30产生的交流电不经过第一逆变器和电池50，直接传递给驱动电机20，使驱动电机20驱动车辆行驶，减少了能量转化传递过程中的损失；该串联驱动模式能长时间工作，并使发动机10长时间处于高效率区间。

工况9：发动机10一挡驱动并带动发电机30发电，当发动机10一挡驱动，电池50电量不足时，该系统所需扭矩不大，将发动机10增扭到高效区间，驱动车辆时可补充电能。选择发动机10一挡驱动，且发电机30发电，此时，发动机10处于驱动状态，发电机30处于发电状态，驱动电机20处于自由状态，一挡接合套44处于一挡位置，二挡接合套46处于空挡位置。

工况10：发动机10二挡驱动并带动发电机30发电，当发动机10二挡驱动，发电机30发电时，发动机10处于驱动状态，发电机30处于发电状态，驱动电机20处于自由状态，一挡接合套44处于空挡位置，二挡接合套46处于二挡位置。

工况11：发动机10一挡和驱动电机20并联驱动，当发动机10一挡或者驱动电机20纯电驱动无法满足扭矩需求时，可选择发动机10一挡，驱动电机20并联驱动，此时，发动机10处于驱动状态，发电机30处于自由状态，驱动电机20处于驱动状态，一挡接合套44处于一挡位置，二挡接合套46处于空挡位置。

工况12：发动机二挡和驱动电机20并联驱动，当发动机10二挡或者驱动电机20纯电驱动无法满足扭矩需求时，可选择发动机10二挡和驱动电机20并联驱动，此时，发动机10处于驱动状态，发电机30处于自由状态，驱动电机20处于驱动状态，一挡接合套44处于空挡位置，二挡接合套46处于二挡位置。

本实施例提供的混合动力驱动系统因为省去了离合器，当发动机10的挡位需要在一挡和二挡之间切换时，通过发电机30对发动机10进行调速，待转速达到同步时进行换挡。例如：一挡换二挡，首先一挡接合套14退回空挡，之后电机开始调速，发电机30的第二输入齿轮31和二档主动齿轮42啮合，二档主动齿轮42固定在第一输入轴41上，二档主动齿轮42和二档从动齿轮组件47啮合，二档接合套46固定在第二输出轴45上，当二档从动齿轮组件47和第二输出轴45转速同步时，将二档接合套46挂入二档从动齿轮组件47上的接合齿圈，即完成了挡位切换。

需要说明的是，上述的实施过程只是为了说明本申请的可实施性，但这并不代表本申请的混合动力驱动系统只有上述唯一一种实施流程，相反的，只要能够将本申请的混合动力驱动系统实施起来，都可以被纳入本申请的可行实施方案。

本实用新型第二实施例提供了一种汽车，在具体实施时，该汽车包括上述第一实施例提供的混合动力驱动系统。

综上所述，本实用新型提供的混合动力驱动系统省去了离合器、同步器等多余的零部件，从而大幅减小了安装时的占用空间，满足了大部分车型的布置要求，有利于大范围的推广与使用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指接合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式接合。

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 (8)

1.一种混合动力驱动系统，包括发动机、驱动电机、发电机、变速器以及电池，所述发动机的第一输出轴与所述变速器的第一输入轴连接，所述发电机通过第一电机控制器与所述电池的一端电性连接，所述驱动电机通过第二电机控制器与所述电池的另一端连接，其特征在于：所述第一输入轴上从左至右依次设有二挡主动齿轮、一挡主动齿轮组件以及一挡接合套，所述变速器的第二输出轴上从左至右依次设有二挡接合套、二挡从动齿轮组件以及一挡从动齿轮，所述一挡主动齿轮组件通过所述一挡从动齿轮与所述驱动电机的第一输入齿轮啮合，所述二挡主动齿轮分别与所述发电机的第二输入齿轮以及所述二挡从动齿轮组件啮合，所述第二输出轴通过减速组件与差速器连接。

2.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征在于：所述一挡主动齿轮组件包括一挡主动齿轮和设于所述一挡主动齿轮上的一挡接合齿圈，所述一挡主动齿轮与所述一挡从动齿轮啮合。

3.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征在于：所述二挡从动齿轮组件包括二挡从动齿轮和设于所述二挡从动齿轮上的二挡接合齿圈，所述二挡主动齿轮与所述二挡从动齿轮啮合。

4.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征在于：所述减速组件包括主减速齿轮和主减速从动齿轮，所述主减速齿轮设于所述第二输出轴上，并通过所述主减速从动齿轮与所述差速器连接。

5.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征在于：所述第一输出轴与所述第一输入轴之间设有减震器。

6.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征在于：所述第一电机控制器的一端设有第一高压线束，所述发电机通过所述第一高压线束与所述第一电机控制器电性连接。

7.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征在于：所述第二电机控制器的一端设有第二高压线束，所述驱动电机通过所述第二高压线束与所述第二电机控制器电性连接。

8.一种汽车，其特征在于：包括权利要求1至7任意一项所述的混合动力驱动系统。

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