CN218141025U - 混合动力驱动系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请属于新能源技术领域，具体涉及一种混合动力驱动系统及车辆。混合动力驱动系统包括发动机、第一离合器、第一电机、第二电机、行星齿轮装置、制动器、中间轴及差速器，所述行星齿轮装置包括太阳轮、行星架、第一齿圈和行星轮，其中：所述发动机具有发动机输出轴，所述太阳轮通过所述第一离合器与所述发动机输出轴及所述第一齿圈相连，所述太阳轮还与所述第一电机及所述制动器连接；所述行星轮与所述太阳轮和第一齿圈啮合，所述行星轮设置在所述行星架上，所述行星架与所述中间轴连接；所述第二电机与所述中间轴连接；所述中间轴与所述差速器连接。本申请可以实现多种工作模式，可以在不同工况下均取得良好的动力性和经济性，提高驱动效率。

Description

混合动力驱动系统及车辆

技术领域

本申请属于新能源技术领域，具体涉及一种混合动力驱动系统及车辆。

背景技术

随着科技的进步，现在出现了混合动力汽车，混合动力汽车的车辆驱动系统可由两个或多个能同时运转的单个驱动系统联合组成，车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由单个驱动系统或多个驱动系统共同提供。

混合动力汽车为实现节能，需要混合动力汽车具备多种工作模式，并可根据不同工况能够切换到经济性最佳的工作模式中，目前的混合动力车型所具备的工作模式较少，大多只具备两种工作模式，导致可切换选择较少，系统驱动效率较低。

实用新型内容

本公开的目的在于提供一种混合动力驱动系统及车辆，将以解决现有技术中存在的不足。

本公开第一方面公开了一种混合动力驱动系统，包括：发动机、第一离合器、第一电机、第二电机、行星齿轮装置、制动器、中间轴及差速器，所述行星齿轮装置包括太阳轮、行星架、第一齿圈和行星轮，其中：

所述发动机具有发动机输出轴，所述太阳轮通过所述第一离合器与所述发动机输出轴及所述第一齿圈相连，所述太阳轮还与所述第一电机及所述制动器连接；

所述行星轮与所述太阳轮和第一齿圈啮合，所述行星轮设置在所述行星架上，所述行星架与所述中间轴连接；

所述第二电机与所述中间轴连接；

所述中间轴与所述差速器连接；

所述第一离合器用于结合或分离所述发动机输出轴、所述第一齿圈与所述太阳轮，所述制动器用于制动或解锁所述太阳轮及第一电机。

在本公开的一种示范性实施例中，所述混合动力驱动系统还包括第二离合器，所述发动机输出轴通过所述第二离合器与所述第一齿圈相连，所述第二离合器用于结合或分离所述发动机输出轴及所述第一齿圈；

所述太阳轮通过所述第一离合器与所述第一齿圈相连，所述第一离合器用于结合或分离所述太阳轮与所述第一齿圈。

在本公开的一种示范性实施例中，所述行星架上固设有行星架齿轮，所述中间轴上固设有中间轴主动齿轮和中间轴从动齿轮，所述差速器上设有第二齿圈，所述第二齿圈与所述中间轴主动齿轮啮合，所述中间轴从动齿轮与所述行星架齿轮啮合。

在本公开的一种示范性实施例中，所述第二电机包括第二电机输出轴，所述第二电机输出轴上固设有第二电机输出齿轮，所述第二电机输出齿轮与所述中间轴从动齿轮啮合。

在本公开的一种示范性实施例中，所述中间轴上还固设有中间轴被动齿轮，所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设有第二电机输出齿轮，所述第二电机输出齿轮与所述中间轴被动齿轮啮合。

在本公开的一种示范性实施例中，所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设有第二电机输出齿轮；

所述中间轴包括第一中间轴和第二中间轴，所述第一中间轴的中间轴从动齿轮与所述行星架齿轮啮合，所述第二中间轴的中间轴从动齿轮与所述第二电机输出齿轮啮合，所述第一中间轴的中间轴主动齿轮和所述第二中间轴的中间轴主动齿轮均与所述第二齿圈啮合。

在本公开的一种示范性实施例中，所述第二电机还包括第二壳体、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。

在本公开的一种示范性实施例中，所述第一电机包括第一电机输出轴、第一壳体、第一电机定子和第一电机转子，所述第一电机输出轴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第一电机输出轴上，所述第一电机输出轴两端分别与所述制动器及太阳轮连接。

在本公开的一种示范性实施例中，所述第一电机输出轴与所述发动机输出轴同轴线设置。

本公开第二方面公开了一种车辆，包括车轮组件以及所述的混合动力驱动系统，所述混合动力驱动系统与所述车轮组件连接，用于驱动所述车轮组件动作。

本申请方案具有以下有益效果：

本申请通过设置发动机、第一电机、第二电机、第一离合器、行星齿轮装置、制动器及差速器，通过合理设置各部件的连接关系，可以实现多种工作模式，可以在不同工况下均取得良好的动力性和经济性，提高驱动效率。

本申请的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本申请的实践而习得。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本公开实施例一所述的混合动力驱动系统的连接示意图。

图2示出了本公开实施例二所述的混合动力驱动系统的连接示意图。

图3示出了本公开实施例三所述的混合动力驱动系统的连接示意图。

图4示出了本公开实施例四所述的混合动力驱动系统的连接示意图。

附图标记说明：

发动机1、第一电机2、第二电机3、发动机输出轴4、第二离合器5、第一离合器6、制动器7、第一齿圈8、行星轮9、太阳轮10、行星架11、行星架齿轮12、第二电机输出齿轮13、中间轴从动齿轮14、中间轴15、中间轴主动齿轮16、第二齿圈17、差速器18、第一电机输出轴19、中间轴被动齿轮20、第一中间轴21、第二中间轴22。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本申请的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本申请的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本申请的各方面。

下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步详述。在此需要说明的是，下面所描述的本申请各个实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

实施例一

参见图1，本公开实施例公开了一种混合动力驱动系统，其包括发动机1、第一离合器6、第一电机2、第二电机3、行星齿轮装置、制动器7、中间轴15及差速器18。其中，行星齿轮装置包括太阳轮10、行星轮9、行星架11、行星架齿轮12和第一齿圈8。

发动机1具有发动机输出轴4，太阳轮10通过第一离合器6与发动机输出轴4及第一齿圈8相连，太阳轮10还与第一电机2和制动器7连接。第一离合器6用于结合或分离发动机输出轴4、第一齿圈8和太阳轮10。当第一离合器6结合时，发动机1的动力通过发动机输出轴4可以传递至第一齿圈8，第一电机2的动力可通过太阳轮10传递至中间轴15；当第一离合器6断开时，发动机输出轴4、第一齿圈8和太阳轮10之间相互分离。具体的，发动机输出轴4与第一齿圈8固连，两者作为一个整体与第一离合器6的外毂相连，太阳轮10与第一离合器6的内毂相连。在本实施例中，发动机1可为汽油发动机1或柴油发动机1。

第一电机2包括第一电机输出轴19、第一壳体、第一电机定子和第一电机转子，第一电机输出轴19的两端穿过第一壳体，第一电机定子连接在第一壳体内，第一电机转子固定在第一电机输出轴19上，第一电机定子和第一电机转子相对设置。第一电机输出轴19与发动机输出轴4同轴线设置，这样可节省布置空间，各结构更加紧凑。通电后第一电机定子和第一电机转子相对旋转从而带动第一电机输出轴19转动，在本实施例中，第一电机2可为驱动和发电一体机。

制动器7与第一电机2和太阳轮10连接，具体的，第一电机输出轴19的两端分别连接制动器7和太阳轮10，通过制动器7制动或解锁太阳轮10和第一电机2。当制动器7结合时，制动器7制动太阳轮10和第一电机2时，太阳轮10和第一电机2被固定而不能转动，当制动器7分离时，制动器7解锁太阳轮10和第一电机2时，第一电机2能够带动太阳轮10进行转动。

行星轮9设置在行星架11上，其可通过轴承安装在行星架11上，通常行星架11上可布置若干个行星轮9，行星轮9分别与太阳轮10和第一齿圈8啮合，它们共同组成了行星齿轮装置，用于传递动力。

行星架11与中间轴15连接，具体的，中间轴15上固定设有中间轴主动齿轮16和中间轴从动齿轮14，中间轴主动齿轮16和中间轴从动齿轮14相互间隔设置，行星架11上还固定设有行星架齿轮12，中间轴从动齿轮14与行星架齿轮12啮合，从而实现行星架11和中间轴15的连接。

第二电机3与中间轴15连接，具体的，第二电机3包括第二壳体、第二电机定子、第二电机转子和第二电机输出轴，第二电机输出轴的一端设置在第二壳体内，第二电机定子连接在第二壳体内，第二电机转子固定在第二电机输出轴上，第二电机输出轴上位于第二壳体外的一端上还固设有第二电机输出齿轮13，第二电机输出齿轮13和中间轴从动齿轮14啮合。通电后第二电机定子和第二电机转子相对旋转从而带动第二电机输出轴转动，在本实施例中，第二电机3可为驱动和发电一体机。

中间轴15与差速器18连接，具体的，差速器18上设有第二齿圈17，第二齿圈17和中间轴主动齿轮16啮合，实现中间轴15和差速器18的连接，便于中间轴15将动力传递至差速器18上。差速器18用于调整左右轮的转速差，当车辆转弯行驶或在不平路面上行驶时，使左右轮以不同转速滚动，保证两侧驱动车轮做纯滚动运动。

第一电机2和第二电机3可分别连接动力电池，动力电池为第一电机2和第二电机3提供驱动所需的电能，同时第一电机2和第二电机3被驱动旋转时产生的电能也可存储在动力电池中。

本实施例的混合动力驱动系统可具有单电机纯电动模式、并联混动一挡模式、并联混动二挡模式及E-CVT模式(功率分流模式)。

在单电机纯电动模式下，第一离合器6分离，制动器7分离或者结合均可，此时发动机1不工作，第一电机2不工作，第二电机3工作，由第二电机3单独进行驱动，第二电机3的动力通过第二电机输出齿轮13、中间轴从动齿轮14、中间轴15、中间轴主动齿轮16、第二齿圈17输出至差速器18，可适用于城市低速行驶。

在并联混动一档模式下，第一离合器6分离，制动器7结合，此时发动机1启动工作，第一电机2不工作，第二电机3工作，由发动机1和第二电机3进行驱动。此时，发动机1的动力通过第一齿圈8传递至行星轮9，然后通过行星架11、行星架齿轮12、中间轴从动齿轮14、中间轴15、中间轴主动齿轮16、第二齿圈17输出至差速器18，第二电机3的动力通过第二电机输出齿轮13、中间轴从动齿轮14、中间轴15、中间轴主动齿轮16、第二齿圈17输出至差速器18，可适用于中高速巡航行驶。

在并联混动二挡模式下，第一离合器6结合，制动器7分离，此时发动机1启动工作，第一电机2工作，第二电机3工作，由发动机1、第一电机2和第二电机3进行驱动。此时，发动机1和第一电机2的动力分别通过第一齿圈8和太阳轮10传递至行星轮9，然后通过行星架11、行星架齿轮12、中间轴从动齿轮14、中间轴15、中间轴主动齿轮16、第二齿圈17输出至差速器18，第二电机3的动力通过第二电机输出齿轮13、中间轴从动齿轮14、中间轴15、中间轴主动齿轮16、第二齿圈17输出至差速器18，可适用于中高速行驶。

在E-CVT模式下，第一离合器6分离，制动器7分离，此时发动机1启动工作，第一电机2工作，第二电机3工作，由发动机1、第一电机2和第二电机3进行驱动。此时，发动机1与第一电机2的动力通过第一齿圈8和太阳轮10进行耦合，并传递到行星轮9，然后通过行星架11、行星架齿轮12、中间轴从动齿轮14、中间轴15、中间轴主动齿轮16、第二齿圈17输出至差速器18，第二电机3的动力通过第二电机输出齿轮13、中间轴从动齿轮14、中间轴15、中间轴主动齿轮16、第二齿圈17输出至差速器18，可适用于中高速行驶。

本实施例提供了混合动力驱动系统具有的单电机纯电动模式、并联混动一档模式、并联混动二挡模式及E-CVT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进行设定，不同的控制策略下，第一阈值和第二阈值的取值不尽相同。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下自由切换，以实现效率最大化。

上述各种工作模式具体以表格体现，如下表1所示：

表1

实施例二

参见图2，本实施例与实施例一的混合动力驱动系统大致相同，区别点在于：本实施例中的混合动力驱动系统还包括第二离合器5，发动机输出轴4通过第二离合器5与第一齿圈8相连，第二离合器5用于结合或分离发动机输出轴4与第一齿圈8，太阳轮10通过第一离合器6与第一齿圈8相连，第一离合器6用于结合或分离太阳轮10和第一齿圈8。

在本实施例中，由于还设置了第二离合器5，混合动力驱动系统还可具有双电机纯电动模式，在此模式下，第一离合器6结合，第二离合器5分离，制动器7分离，发动机1不工作，由第一电机2和第二电机3进行驱动。此时，行星齿轮装置整体旋转，第一电机2的动力通过太阳轮10和第一齿圈8传递到行星轮9，然后通过行星架11、行星架齿轮12、中间轴从动齿轮14、中间轴15、中间轴主动齿轮16、第二齿圈17输出至差速器18，第二电机3的动力通过第二电机输出齿轮13、中间轴从动齿轮14、中间轴15、中间轴主动齿轮16、第二齿圈17输出至差速器18，可适用于低中速行驶。

在本实施例中，单电机纯电动模式、并联混动一档模式、并联混动二挡模式及E-CVT模式与第一实施例一致，上述各种工作模式具体以表格体现，如下表2所示：

表2

实施例三

参见图3，本实施例与实施例二的混合动力驱动系统大致相同，区别点在于：本实施例中第二电机3至差速器18的传达路径与实施例二中不同，实施例二中第二电机3到差速器18的传达路径以及发动机1到差速器18的传达路径共用了中间轴从动齿轮14，而本实施例中第二电机3到差速器18的传达路径不再经过中间轴从动齿轮14，从而能够更方便的调整第二电机3到差速器18的传动比，而不影响发动机1到差速器18的传动比。

具体的，中间轴15上还固设有中间轴被动齿轮20，中间轴被动齿轮20和中间轴从动齿轮14及中间轴主动齿轮16同轴间隔设置，第二电机输出齿轮13与中间轴被动齿轮20啮合，以传递第二电机3到差速器18的动力。

实施例四

参见图4，本实施例与实施例二的混合动力驱动系统大致相同，区别点在于：本实施例中第二电机3至差速器18的传达路径与实施例二中不同，实施例二中第二电机3到差速器18的传达路径以及发动机1到差速器18的传达路径共用了中间轴从动齿轮14，而本实施例中第二电机3到差速器18的传达路径不再经过中间轴从动齿轮14，从而能够更方便的调整第二电机3到差速器18的传动比，而不影响发动机1到差速器18的传动比。

具体的，中间轴15设有两根，其包括第一中间轴21和第二中间轴22，第一中间轴21的中间轴从动齿轮14与行星架齿轮12啮合，第一中间轴21的中间轴主动齿轮16与第二齿圈17啮合，以传递发动机1到差速器18的动力；第二中间轴22的中间轴从动齿轮14与第二电机输出齿轮13啮合，第二中间轴22的中间轴主动齿轮16与第二齿圈17啮合，以传递第二电机3到差速器18的动力。

综上，本申请的混合动力驱动系统整体结构较简单、紧凑以及便于布置，可以实现多种工作模式，可以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和经济性，在模式切换过程中，第二电机3一直参与驱动，不会造成动力中断，不会产生顿挫感，可以提高驾驶感，可以覆盖插电混和油电混车型，平台化好。

本实用新型还提供了一种车辆，包括车轮组件和上述的混合动力驱动系统，混合动力驱动系统与车轮组件连接，用于驱动车轮组件动作。具体的，车轮组件可包括左轮和右轮，左轮和右轮可分别通过半轴与差速器18连接，从而驱动其在地面行驶及转弯。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“装配”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一些实施例”、“示例地”等的描述意指结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申请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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，故但凡依本申请的权利要求和说明书所做的变化或修饰，皆应属于本申请专利涵盖的范围之内。

Claims (10)

1.一种混合动力驱动系统，其特征在于，包括：发动机、第一离合器、第一电机、第二电机、行星齿轮装置、制动器、中间轴及差速器，所述行星齿轮装置包括太阳轮、行星架、第一齿圈和行星轮，其中：

所述发动机具有发动机输出轴，所述太阳轮通过所述第一离合器与所述发动机输出轴及所述第一齿圈相连，所述太阳轮还与所述第一电机及所述制动器连接；

所述行星轮与所述太阳轮和第一齿圈啮合，所述行星轮设置在所述行星架上，所述行星架与所述中间轴连接；

所述第二电机与所述中间轴连接；

所述中间轴与所述差速器连接；

所述第一离合器用于结合或分离所述发动机输出轴、所述第一齿圈与所述太阳轮，所述制动器用于制动或解锁所述太阳轮及第一电机。

2.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述混合动力驱动系统还包括第二离合器，所述发动机输出轴通过所述第二离合器与所述第一齿圈相连，所述第二离合器用于结合或分离所述发动机输出轴及所述第一齿圈；

所述太阳轮通过所述第一离合器与所述第一齿圈相连，所述第一离合器用于结合或分离所述太阳轮与所述第一齿圈。

3.根据权利要求2所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述行星架上固设有行星架齿轮，所述中间轴上固设有中间轴主动齿轮和中间轴从动齿轮，所述差速器上设有第二齿圈，所述第二齿圈与所述中间轴主动齿轮啮合，所述中间轴从动齿轮与所述行星架齿轮啮合。

4.根据权利要求3所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述第二电机包括第二电机输出轴，所述第二电机输出轴上固设有第二电机输出齿轮，所述第二电机输出齿轮与所述中间轴从动齿轮啮合。

5.根据权利要求3所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述中间轴上还固设有中间轴被动齿轮，所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设有第二电机输出齿轮，所述第二电机输出齿轮与所述中间轴被动齿轮啮合。

6.根据权利要求3所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述第二电机具有第二电机输出轴，所述第二电机输出轴上固设有第二电机输出齿轮；

所述中间轴包括第一中间轴和第二中间轴，所述第一中间轴的中间轴从动齿轮与所述行星架齿轮啮合，所述第二中间轴的中间轴从动齿轮与所述第二电机输出齿轮啮合，所述第一中间轴的中间轴主动齿轮和所述第二中间轴的中间轴主动齿轮均与所述第二齿圈啮合。

7.根据权利要求4～6中任一项所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述第二电机还包括第二壳体、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。

8.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述第一电机包括第一电机输出轴、第一壳体、第一电机定子和第一电机转子，所述第一电机输出轴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第一电机输出轴上，所述第一电机输出轴两端分别与所述制动器及太阳轮连接。

9.根据权利要求8所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述第一电机输出轴与所述发动机输出轴同轴线设置。

10.一种车辆，其特征在于，包括车轮组件以及如权利要求1～9中任一项所述的混合动力驱动系统，所述混合动力驱动系统与所述车轮组件连接，用于驱动所述车轮组件动作。

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