CN215590477U - 应用于混合动力商用车的动力系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种应用于混合动力商用车的动力系统，包括发动机、具有增速功能的增速齿轮总成、发电机、耦合机构、驱动电机、具有减速功能的减速齿轮总成、输入轴和输出轴；所述输入轴和输出轴通过耦合机构连接，耦合机构控制输入轴和输出轴的结合和分离。本实用新型所述的应用于混合动力商用车的动力系统以燃油为能量源，无需充电，发动机可以将动力传递至输出轴驱动车辆，也可将动力传递至发电机发电，发电机发的电供给驱动电机驱动车辆。可实现纯电驱动模式、串联混合动力模式、纯发动机驱动模式、并联混合动力模式、驻车充电模式和制动能回收模式。解决了混合动力商用车动力系统结构尺寸大，动力性、经济性差，充电麻烦等技术问题。

Description

应用于混合动力商用车的动力系统

技术领域

本实用新型涉及混合动力汽车技术领域，更具体地，涉及一种应用于混合动力商用车的动力系统。

背景技术

混合动力汽车是指具有至少两个能够同时运转的动力源的汽车，最常见的油电混合动力汽车，以车载电池和燃油为共同能量源，以传统内燃机和电动机提供驱动力，具备纯电驱动方式驱动车辆行驶、发动机驱动车辆行驶、发动机和电机进行混合驱动车辆行驶以及制动能量回收等功能，与传统汽车通过内燃机进行驱动的方式相比，混合动力汽车的油耗及排放水平有了很大的提升，对环境保护及能源节约具有重大意义。

在商用车上，混合动力变速器一般基于现有的传统变速器，在现有的动力总成上增加电机，电机和发动机两个动力源共同驱动车辆，一般称为P型混合动力，结构形式以P2较多，即电机置于发动机和变速器之间，发动机和电机之间用离合器分开，其中变速器以AMT自动变速器为主。申请号为201710513220.8的中国发明专利，公开了一种混合动力汽车驱动策略，所述混合动力汽车包括发动机、电动机、变速箱，所述发动机、电动机、变速箱依次连接，所述变速箱输出端与所述混合动力汽车后桥连接，当所述混合动力汽车处于所述发动机直驱或者所述发动机与所述电动机共同驱动状态时，若所述混合动力汽车满足某一特定条件时，所述发动机停止工作，由所述电动机单独驱动所述混合动力汽车，保证所述混合动力汽车的匀速行驶，进一步节省能源，提高经济性。这种形式结构简单，开发成本低。但缺点是：1）在原有动力总成增加电机，尺寸增大，不利于在整车中的布置；2）电机的尺寸受限制，功率和扭矩不能太大，使得纯电驱动时动力性不好；3）工作模式较少，整车动力性经济性提高有限；4）变速器换挡时存在动力中断，影响驾驶体验。

授权公告号为CN207190780U的中国实用新型专利，提供了一种带增速器的混合动力商用车，包括发动机、增速器、电机、双向离合器C1、离合器C2、主减速器F、主减速器R，其特征在于，所述的双向离合器C1的具有左档输出、右档输出和中间空档，所述的双向离合器C1的输入轴与发动机的输出轴相连，所述的主减速器F的输入轴与所述的双向离合器C1的左档输出的输出轴相连，所述的增速器的输入轴与所述的双向离合器C1的右档输出的输出轴相连，所述的电机主轴两端分别与所述的增速器的输出端和离合器C2相连，所述的主减速器R的输入轴与所述的离合器C2相连。本实用新型的带增速器的混合动力商用车具有发动机和电机匹配性能好、特别是爬坡性能等动力性强、驱动模式多的特点。该专利所述的技术方案中，主减速器R是属于传动系统，不属于动力系统，所有的车都具备有主减速器，主减速器传动比越大，体积越大，不便于传动系统的布置。该技术方案使用单电机，电机既充电又驱动，虽然说明书中有提到“离合器C2结合，双向离合器C1处于R档位置，控制利用发动机驱动车辆，同时利用剩余动力发电，补充储能设备电量”，但是剩余动力发的电极少，纯电驱动时所需的电大部分来自外接电源或发动机发电；在用发动机为车辆充电时，“离合器C2断开，双向离合器C1处于R档位置，控制发动机停车发电，补充储能设备的电量”，即需要驻车发电，给驾驶带来不便，没有真正意义上实现节能环保的电动驱动模式。该专利技术方案动力系统的布置非常复杂。

目前，混合动力的商用车极少，其中最大的原因是造价太高，由于商用车承载力较大，现有动力系统动力性不足，不能满足商用车的需求。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种应用于混合动力商用车的动力系统，解决混合动力车动力系统结构尺寸大，动力性、经济性差，充电麻烦等技术问题。

本实用新型的上述目的通过以下技术方案予以实现：

一种应用于混合动力商用车的动力系统，包括发动机、具有增速功能的增速齿轮总成、发电机、耦合机构、驱动电机、具有减速功能的减速齿轮总成、输入轴和输出轴；

所述输入轴和输出轴通过耦合机构连接，耦合机构控制输入轴和输出轴的结合和分离；

所述增速齿轮总成包括增速输入齿轮和增速输出齿轮；所述发动机输出轴与增速输入齿轮连接，增速输出齿轮与发电机的动力轴连接，从而实现增大发电机转速的目的；所述输入轴与发动机输出轴连接，并与发动机输出轴同轴，当输入轴和输出轴结合时，将发动机的动力传至输出轴；

所述减速齿轮总成包括减速输入齿轮和减速输出齿轮；所述驱动电机输出轴与减速输入齿轮连接，减速输出齿轮与输出轴连接，输出轴的一端连接耦合机构，另一端连接车辆的车桥，输出轴将驱动电机的动力经减速齿轮总成减速增扭后传至车桥。

本实用新型所述的应用于混合动力商用车的动力系统，设置输入轴和输出轴通过耦合机构连接，输入轴和输出轴结合时，发动机的动力直接通过减速齿轮总成传递至车桥驱动整车，输入轴和输出轴结合时，通过设置控制装置，可设置发电机和驱动电机随发动机空转、发电或做功；设置驱动电机空转时，为纯发动机驱动模式，在车辆高速行驶时，发动机直接驱动车辆效率较高，不需要经发动机驱动发电机发电，再将电能提供给驱动电机的中间环节，避免了中间环节的能源损失；设置驱动电机做功时，为并联混合动力模式：在车辆高速行驶时，工况较多，比如加速工况、减速工况等，因发动机只有一个挡位，发动机独立直驱时，不能保证发动机处于效率最高区间。这时驱动电机和发动机同时工作，可使发动机处于效率最高区间，当发动机动力不足时（如加速工况或车速很高），驱动电机可助力；当发动机动力有富余时（如减速工况或车速不太高），驱动电机可发电，储存多余的能量。

发动机输入轴和输出轴分离时，发动机转动驱动发电机发电，发电机发的电供给驱动电机驱动整车，可实现车辆边走边充电，不需要驻车充电，也无需外接充电，给驾驶带来方便，大大提升了驾驶体验。

设置具有增速功能的增速齿轮总成，使发电机的转速大于发动机的转速，可以在发电时使发动机和发电机都处于高效率区，同时有利于降低发电机的外形尺寸和成本。

设置减速齿轮总成，无需对传动系统中的主减速器改进，通过设置减速齿轮总成，结合主减速器，优选所述发电机和驱动电机均为高速电机，更大限度的达到减速增扭的目的。

需要注意的是：不管输入轴和输出轴是结合或分离，增速齿轮总成都随输入轴转动，减速齿轮总成都随输出轴转动，当工作模式为纯发动机模式时，发动机的动力经输入轴传至输出轴，增速齿轮总成随输入轴转动，输入齿轮总成没有与发电机连接，仅仅只是跟随输入轴转动；减速齿轮总成随输出轴转动，减速齿轮总成没有与驱动电机连接，仅仅只是跟随输出轴转动，输出轴将动力传至车桥，即发动机与输出轴转速比为1。

进一步地，所述发动机、增速输入齿轮、增速输出齿轮、发电机、输入轴、驱动电机、减速输入齿轮、减速输出齿轮和输出轴同轴。结构紧凑，发电机和驱动电机可随着输入轴输出轴空转或做功。

进一步地，所述增速齿轮总成包括一级增速主动齿轮、一级增速从动齿轮、二级增速主动齿轮和二级增速从动齿轮；所述增速输入齿轮就是一级增速主动齿轮，所述增速输出齿轮就是二级增速从动齿轮；一级增速主动齿轮连接所述发动机，并与所述一级增速从动齿轮啮合，一级增速从动齿轮与二级增速主动齿轮一体，二级增速主动齿轮与二级增速从动齿轮啮合，二级增速从动齿轮与发电机的动力轴连接，驱动发电机发电。

进一步地，所述减速齿轮总成包括一级减速主动齿轮、一级减速从动齿轮、二级减速主动齿轮、二级减速从动齿轮；所述减速输入齿轮就是一级减速主动齿轮，所述减速输出齿轮就是二级减速从动齿轮；一级减速主动齿轮连接所述驱动电机，并与一级减速从动齿轮啮合，一级减速从动齿轮与二级减速主动齿轮一体，二级减速主动齿轮与二级减速从动齿轮啮合，二级减速从动齿轮与所述输出轴连接，将驱动电机的动力输出到车桥。

进一步地，所述耦合机构为但不限于湿式离合器、干式离合器或同步器。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型所述的应用于混合动力商用车的动力系统取消了传统变速器，使用在同一轴线上的输入轴和输出轴，输入轴和输出轴通过耦合机构连接，发动机、增速齿轮总成、发电机、耦合机构、驱动电机、减速齿轮总成都串联在输入轴和输出轴上，且驱动电机和发电机可随输入轴、输出轴空转、发电或做功，结构简单紧凑，造价低，使用方便，能实现多种驱动模式；可以边走边充电，在车辆运行过程中，能始终保持足够的电量供驱动电机运转；增速齿轮总成和减速齿轮总成的设置、发动机单独驱动或发动机和驱动电机同时驱动，可以保证较大的输出扭矩；通过增速齿轮总成使发电机的转速大于发动机的转速，可以在发电时使发动机和发电机都处于高效率区，同时有利于降低发电机的外形尺寸和成本。本实用新型整车的动力性和经济性有显著提升，在商用车领域有着广阔的应用前景。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是应用于混合动力商用车的动力系统结构示意图。

1. 发动机 2. 增速齿轮总成 21.一级增速主动齿轮 22.一级增速从动齿轮 23.二级增速主动齿轮 24.二级增速从动齿轮 3. 发电机 4.耦合机构 41.输入轴 42. 输出轴 5.驱动电机 6. 减速齿轮总成 61.一级减速主动齿轮 62.一级减速从动齿轮 63.二级减速主动齿轮 64.二级减速从动齿轮。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1

一种应用于混合动力商用车的动力系统，包括发动机1、具有增速功能的增速齿轮总成2、发电机3、耦合机构4、驱动电机5、具有减速功能的减速齿轮总成6、输入轴41和输出轴42；

所述输入轴41和输出轴42通过耦合机构4连接，耦合机构4控制输入轴41和输出轴42的结合和分离；

所述增速齿轮总成2包括增速输入齿轮和增速输出齿轮；所述发动机1输出轴与增速输入齿轮连接，增速输出齿轮与发电机3的动力轴连接，从而实现增大发电机3转速的目的；所述输入轴41与发动机1输出轴连接，并与发动机1输出轴同轴，当输入轴41和输出轴42结合时，将发动机1的动力传至输出轴42；

所述减速齿轮总成6包括减速输入齿轮和减速输出齿轮；所述驱动电机5输出轴与减速输入齿轮连接，减速输出齿轮与输出轴42连接，输出轴42的一端连接耦合机构4，另一端连接车辆的车桥，输出轴42将驱动电机5的动力经减速齿轮总成6减速增扭后传至车桥。

所述发动机1、增速输入齿轮、增速输出齿轮、发电机3、输入轴41、驱动电机5、减速输入齿轮、减速输出齿轮和输出轴42同轴。

所述增速齿轮总成2包括一级增速主动齿轮21、一级增速从动齿轮22、二级增速主动齿轮23和二级增速从动齿轮24；所述增速输入齿轮就是一级增速主动齿轮21，所述增速输出齿轮就是二级增速从动齿轮24；一级增速主动齿轮21连接所述发动机1，并与所述一级增速从动齿轮22啮合，一级增速从动齿轮22与二级增速主动齿轮23一体，二级增速主动齿轮23与二级增速从动齿轮24啮合，二级增速从动齿轮24与发电机3的动力轴连接，驱动发电机3发电。

所述减速齿轮总成6包括一级减速主动齿轮61、一级减速从动齿轮62、二级减速主动齿轮63、二级减速从动齿轮64；所述减速输入齿轮就是一级减速主动齿轮61，所述减速输出齿轮就是二级减速从动齿轮64；一级减速主动齿轮61连接所述驱动电机5，并与一级减速从动齿轮62啮合，一级减速从动齿轮62与二级减速主动齿轮63一体，二级减速主动齿轮63与二级减速从动齿轮64啮合，二级减速从动齿轮64与所述输出轴42连接，将驱动电机5的动力输出到车桥。

所述发电机3和驱动电机均为高速电机。

所述耦合机构4为湿式离合器。

本实施例所述的技术方案，由于设置增速齿轮总成2，降低了发电机3的外形尺寸，有利于发电机3在整车中的布置；由于设置减速齿轮总成6，有效增大了输出扭矩，大大提升了纯电驱动时的动力性能；设置输入轴41和输出轴42，并在输入轴41和输出轴42之间设置耦合机构4，实现发动机1与输出轴42的耦合和解耦，使得本实施例所述的动力系统具有多种工作模式；取消了传统变速器，车辆在运转时，发动机1的动力传输路径中，都没有中断的时候，不会出现传统变速器换挡时的动力中断。

在发动机1与发电机3之间设置具有增速功能的增速齿轮总成2，可以调节发动机1转速使发动机1工作在最高效率点，通过增速齿轮总成2使发电机3的转速大于发动机1的转速，可以在发电时使发动机1和发电机3都处于高效率区，有利于降低发电机3的外形尺寸和成本。

在输入轴41与输出轴42之间设置耦合机构4实现输入轴41和输出轴42的结合和分离，当输入轴41和输出轴42结合时，发动机1的动力传递到输出轴42驱动车辆。当输入轴41和输出轴42分离时，发动机1的动力只传递到发电机3供给发电机3发电，发电机3发的的电供给驱动电机驱动车辆。

在驱动电机5与车桥之间设置减速齿轮总成6，通过减速增扭给车轮更大的扭矩，增加动力性能。

本实施例所述的应用于混合动力商用车的动力系统以燃油为能量源，无需充电，发动机1可以将动力传递至输出轴42驱动车辆，也可将动力传递至发电机3发电，发电机3发的电供给驱动电机5驱动车辆。可实现纯电驱动模式、串联混合动力模式、纯发动机驱动模式、并联混合动力模式、驻车充电模式和制动能回收模式。

实施过程：

1.纯电驱动模式：在车辆低速行驶，且电池电能充足时，发动机1、发电机3不工作，耦合机构4分离，驱动电机5动力经减速齿轮总成6减速后传递到输出轴42，驱动车辆。

2.串联混合动力模式：在车辆低速行驶，且电池电能不足时，发动机1工作，通过增速齿轮总成2驱动发电机3发电，产生的电能供给驱动电机5。这时，耦合机构4分离，驱动电机5动力经减速齿轮总成6减速后传递到输出轴42，驱动车辆。因发动机1转速与车速解耦，可以调节其转速使发动机1工作在最高效率点。通过增速齿轮总成2使发电机3的转速大于发动机1的转速，可以在发电时使发动机1和发电机3都处于高效率区，同时有利于降低发电机3的外形尺寸和成本。

3.纯发动机驱动模式：在车辆高速行驶时，发动机1直接驱动车辆效率较高，不需要经发动机1驱动发电机3发电，再将电能提供给驱动电机5的中间环节，避免了中间环节的能源损失。这时，发动机1工作，耦合机构4结合，将输入轴41和输出轴42连接在一起，发动机1的动力传递到输出轴驱动车辆。

4.并联混合动力模式：在车辆高速行驶时，工况较多，比如加速工况、减速工况等，因发动机只有一个挡位，发动机独立直驱时，不能保证发动机1处于效率最高区间。这时如果驱动电机5和发动机1同时工作，可使发动机1处于效率最高区间，当发动机1动力不足时（如加速工况或车速很高），驱动电机5可助力；当发动机1动力有富余时（如减速工况或车速不太高），驱动电机5可发电，储存多余的能量。

5.驻车充电模式：当车辆启动前电能不足，或行车过程中临时停车时，可驻车充电，这时驱动电机5不工作，耦合机构4分离，发动机1通过增速齿轮总成2驱动发电机3发电。

6.制动能回收模式：当车辆制动时，耦合机构4分离，车辆反拖驱动电机5发电，发动机1通过增速齿轮总成2驱动发电机3发电。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的包含范围之内。

Claims (6)

1.一种应用于混合动力商用车的动力系统，其特征在于，包括发动机（1）、具有增速功能的增速齿轮总成（2）、发电机（3）、耦合机构（4）、驱动电机（5）、具有减速功能的减速齿轮总成（6）、输入轴（41）和输出轴（42）；

所述输入轴（41）和输出轴（42）通过耦合机构（4）连接，耦合机构（4）控制输入轴（41）和输出轴（42）的结合和分离；

所述增速齿轮总成（2）包括增速输入齿轮和增速输出齿轮；所述发动机（1）输出轴与增速输入齿轮连接，增速输出齿轮与发电机（3）的动力轴连接，从而实现增大发电机（3）转速的目的；所述输入轴（41）与发动机（1）输出轴连接，并与发动机（1）输出轴同轴，当输入轴（41）和输出轴（42）结合时，将发动机（1）的动力传至输出轴（42）；

所述减速齿轮总成（6）包括减速输入齿轮和减速输出齿轮；所述驱动电机（5）输出轴与减速输入齿轮连接，减速输出齿轮与输出轴（42）连接，输出轴（42）的一端连接耦合机构（4），另一端连接车辆的车桥，输出轴（42）将驱动电机（5）的动力经减速齿轮总成（6）减速增扭后传至车桥。

2.根据权利要求1所述的应用于混合动力商用车的动力系统，其特征在于，所述发动机（1）、增速输入齿轮、增速输出齿轮、发电机（3）、输入轴（41）、驱动电机（5）、减速输入齿轮、减速输出齿轮和输出轴（42）同轴。

3.根据权利要求1所述的应用于混合动力商用车的动力系统，其特征在于，所述增速齿轮总成（2）包括一级增速主动齿轮（21）、一级增速从动齿轮（22）、二级增速主动齿轮（23）和二级增速从动齿轮（24）；所述增速输入齿轮就是一级增速主动齿轮（21），所述增速输出齿轮就是二级增速从动齿轮（24）；一级增速主动齿轮（21）连接所述发动机（1），并与所述一级增速从动齿轮（22）啮合，一级增速从动齿轮（22）与二级增速主动齿轮（23）一体，二级增速主动齿轮（23）与二级增速从动齿轮（24）啮合，二级增速从动齿轮（24）与发电机（3）的动力轴连接，驱动发电机（3）发电。

4.根据权利要求1所述的应用于混合动力商用车的动力系统，其特征在于，所述减速齿轮总成（6）包括一级减速主动齿轮（61）、一级减速从动齿轮（62）、二级减速主动齿轮（63）、二级减速从动齿轮（64）；所述减速输入齿轮就是一级减速主动齿轮（61），所述减速输出齿轮就是二级减速从动齿轮（64）；一级减速主动齿轮（61）连接所述驱动电机（1），并与一级减速从动齿轮（62）啮合，一级减速从动齿轮（62）与二级减速主动齿轮（63）一体，二级减速主动齿轮（63）与二级减速从动齿轮（64）啮合，二级减速从动齿轮（64）与所述输出轴（42）连接，将驱动电机（5）的动力输出到车桥。

5.根据权利要求1所述的应用于混合动力商用车的动力系统，其特征在于，所述发电机（3）和驱动电机（5）均为高速电机。

6.根据权利要求1所述的应用于混合动力商用车的动力系统，其特征在于，所述耦合机构（4）为但不限于湿式离合器、干式离合器或同步器。

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