CN218986350U - 一种基于商用车发动机与同轴电机用的增速机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于商用车发动机技术领域，具体涉及一种基于商用车发动机与同轴电机用的增速机构。行星齿轮装置，行星齿轮装置一侧连接有取力器，行星齿轮装置另一侧连接有发动机和电机，发动机通过行星齿轮装置与电机进行动力传输，电机通过行星齿轮装置向取力器输出动力。本实用新型能够进一步优化发动机燃油消耗率效果，使其工作在热效率较高区域，提高燃油利用率，降低燃油消耗量，从而有效减少污染物排放，降低车辆使用成本。

Description

一种基于商用车发动机与同轴电机用的增速机构

技术领域

本实用新型属于商用车发动机技术领域，具体涉及一种基于商用车发动机与同轴电机用的增速机构。

背景技术

随着人们环保意识的提高，对碳排放要求日益严格，作为碳排放大户的交通运输领域，节能减排要求更为紧迫。为实现低碳目标，乘用车已逐步开始实现由传统燃油车向混合动力和纯电车型方向转变，新能源产品市占率逐年提高。而商用车领域，除公交车外，混动和纯电车型市场投放量较少。

混合动力亦称复合动力，是指车上装有两个以上动力源，当前复合动力汽车一般是指内燃机车发电机，再加上蓄电池的汽车。采用复合动力后可按平均需用的功率来确定内燃机的最大功率，此时处于油耗低、污染少的最优工况下工作。需要大功率内燃机功率不足时，由电池来补充，负荷少时，富余的功率可发电给电池充电，由于内燃机可持续工作，电池又可以不断得到充电，故其行程和普通汽车一样。

混合动力中无论是轻混、中混还是重混车型，都会对不同应用场景的车型均有不同程度的油耗改善，对于缓解碳排放压力和实现四阶段油耗具有重要意义。而当前，大多数商用车企业还处在技术开发和准备阶段，针对带有取力器的商用车，如何降低该商用车的混合动力系统中发动机的碳排放是当前亟需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型为了进一步优化发动机燃油消耗率效果，实现商用车驱动机构相应的控制逻辑，特此提供一种基于商用车发动机与同轴电机用的增速机构，包括：行星齿轮装置；

行星齿轮装置一侧连接有取力器；

行星齿轮装置另一侧连接有发动机和电机；

发动机通过行星齿轮装置与电机进行动力传输；

电机通过行星齿轮装置向取力器输出动力。

优选地，行星齿轮装置包括行星架和太阳轮；

行星架上设有多个行星齿轮，通过行星齿轮与太阳轮啮合传动。

优选地，行星齿轮装置还包括齿圈；

行星架通过行星齿轮与齿圈啮合传动。

优选地，发动机输出端与齿圈连接，通过齿圈向行星架传输动力。

优选地，太阳轮与电机连接，行星架通过太阳轮与电机进行动力传输。

优选地，发动机输出端与齿圈之间设有第一锁止器；

取力器和行星架之间设有第二锁止器。

从以上技术方案可以看出，本实用新型具有以下优点：

本实用新型基于行星齿轮装置实现取力器、发动机和电机三者之间的动力传输。本实用新型通过第一锁止器断开发动机输出端与齿圈之间的连接，并通过电机向取力器输出动力，达到发动机燃油消耗率优化效果，降低发动机的碳排放。本实用新型通过第二锁止器断开取力器和行星架之间的连接，将发动机的最优工况点的多余的动力传给电机，进行发电，以保证电机在高效区运行，同时能够使发动机工作在热效率较高区域，提高燃油利用率，降低燃油消耗量，从而有效减少污染物排放。本实用新型是基于建立电机、太阳轮、行星架、取力器之间的动力传输连接构建增速机构。本实用新型通过太阳轮、行星架实现电机输出转速和扭矩的变化，实施控制取力端的输出转速和扭矩的变化，进而实现通过电机来动态调整系统的输出转速、扭矩的大小。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为基于商用车发动机与同轴电机用的增速机构示意图。

图中：1-发动机、2-电机、3-取力器、4-齿圈、5-行星架、6-太阳轮、7-第一锁止器、8-第二锁止器、9-行星齿轮装置。

具体实施方式

为使得本实用新型的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本具体实施例中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。

除非另有定义，本实用新型实施例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。本实用新型实施例中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。

对本实用新型实施例进行进一步详细说明之前，对本实用新型实施例中涉及的名词和术语进行说明，本实用新型实施例中涉及的名词和术语适用于如下的解释。

行星齿轮装置9属于自动变速箱内的齿轮组，如太阳系运动状况组成的齿轮，包括太阳齿轮、行星齿轮、环齿轮、行星齿轮架，由液压控制，可选择获得各种减速比。

中心齿轮，(center gear)在行星齿轮系中，与行星齿轮相啮合，且具有固定轴线位置的齿轮称中心齿轮。它是行星齿轮系的基本构件。外齿轮作为中心齿轮时，称太阳齿轮，内齿轮作为中心齿轮时称内齿圈。

电动机的原理是电生磁，发电机是磁生电的原理。根据电磁感应原理通过转子磁场和定子绕组线圈的相对运动，将发电机转子轴上的机械能转化定子绕组线圈中的电能。

电动机的工作原理：通电线圈的磁场中受到磁场的作用力而转动。(磁场对电流的作用)它是把电能转化为机械能的装置。

发电机的工作原理：转动的线圈，在磁场中能产生感应电流。(电磁感应：闭合电路的一部分导体在磁场中作切割磁感线的运动时，电路中就会产生感应电流。)它把机械能转化为电能。

本实用新型提供了一种基于商用车发动机与同轴电机用的增速机构，如图1所示，本实用新型基于商用车发动机1与电机2的连接机构，对各种工作模式下的控制逻辑进行详细说明。本实用新型的发动机1与电机2之间设置集成取力器的同轴增速连接机构，其中发动机1曲轴后端连接第一锁止器7，然后与齿轮连接；电机2输入轴与太阳轮6连接；取力器3输入端连接第二锁止器8后与齿圈4连接。行星齿轮装置9包括行星架5、行星架5上的行星齿轮、齿圈4、太阳轮6等变速组件。由于商用车较窄的转速范围较窄，通过行星齿轮装置9提升输入到电机2输入轴的转速，以保证电机2在高效区运行。在此基础上增加取力器3，可以在电池电量充足时，由电机2带动取力器3工作，满足车上上装取力需求，减少整车电机配置。电机2采用电动机和发电机一体机。

本实用新型将第一锁止器7安装在发动机1后端与齿圈4之间，第二锁止器8安装在行星架5和取力器3之间，并设置变速装置(或增速机构)，包括行星架5、齿圈4、太阳轮6等，本实用新型为最大化利用发动机1最高热效率工作区间，解决异轴低压混合动力系统、同轴低压混合动力系统、同轴与发动机1同转速混合动力系统电机效率较低的问题，特此设计全新的同轴电机增速机构的控制逻辑。

控制逻辑包括启动模式、常用工作模式、取力工作模式、馈电取力模式。

启动模式：第一锁止器7分离传递发动机1与齿圈4之间的扭矩，电机2通过太阳轮6、齿圈4、行星架5、第一锁止器7将扭矩传递给发动机1，发动机1完成启动。具体为行星架5与取力器3之间的第二锁止器8固定锁止，使行星架5上的行星齿轮自转不向取力器3动力输出。电机2将动力输出至太阳轮6，通过行星架5上的行星齿轮将动力传递到齿圈4上，并带动发动机1转动，起到发动机1起动机的作用。车辆起步加速阶段、急加速及高速形式阶段发动机1与电机2共同出力，起到增速效果，同时能够提升车辆的动力性能。

常用工作模式：第一锁止器7分离(传递扭矩)，第二锁止器8锁止(断开扭矩传递)，由齿圈4转动发动机1、行星架5不转动，即行星架5不向取力器3输出动力，发动机1通过行星架5、太阳轮6驱动电机2发电。

取力模式：与齿圈4连接的第一锁止器7锁止(断开扭矩传递)，与行星架5连接的第二锁止器8分离(传递扭矩)，齿圈4固定不运动，不向发动机1输出扭矩、电机2切换为电动机模式，由电机2对外输出动力，转动太阳轮6，并将扭矩输入至行星架5，通过行星轮对外输出动力，由行星架5带动取力器3转动，用于取力。

馈电工作模式：第一锁止器7分离(传递扭矩)，第二锁止器8分离(传递扭矩)，由发动机1驱动电机2和取力器，一部分做功用于给电池充电，另一部分用于取力。具体为齿圈4和行星架5锁止器均脱开，发动机1作为主要动力输出源对外输出动力，行星架5作为动力输出端，对外输出动力。通过在太阳轮6上的电机2，能够实现不同的控制方式，并相应实现功率的动态分流。当取力器3需求动力较小时，为了保证发动机1的最优工况点，将多余的动力传给电机2，进行发电，把能量储存起来，当取力器3所需要的动力较大时，电机2可以反向为取力器3提供动力输出。同时，在该模式下，还可以通过电机2输出转速和扭矩的变化，实施控制取力端的输出转速和扭矩的变化，实现发动机1在高效率区间运行，通过电机2来动态调整系统的输出转速、扭矩的大小。本实用新型结构简单，可靠性好，占用空间小，设计成本、制造成本低、重量轻，可以减少一个取力电机及控制模块。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种基于商用车发动机与同轴电机用的增速机构，其特征在于，包括：行星齿轮装置；

行星齿轮装置一侧连接有取力器；

行星齿轮装置另一侧连接有发动机和电机；

发动机通过行星齿轮装置与电机进行动力传输；

电机通过行星齿轮装置向取力器输出动力。

2.根据权利要求1所述的基于商用车发动机与同轴电机用的增速机构，其特征在于，

行星齿轮装置包括行星架和太阳轮；

行星架上设有多个行星齿轮，通过行星齿轮与太阳轮啮合传动。

3.根据权利要求2所述的基于商用车发动机与同轴电机用的增速机构，其特征在于，

行星齿轮装置还包括齿圈；

行星架通过行星齿轮与齿圈啮合传动。

4.根据权利要求3所述的基于商用车发动机与同轴电机用的增速机构，其特征在于，

发动机输出端与齿圈连接，通过齿圈向行星架传输动力。

5.根据权利要求4所述的基于商用车发动机与同轴电机用的增速机构，其特征在于，

太阳轮与电机连接，行星架通过太阳轮与电机进行动力传输。

6.根据权利要求5所述的基于商用车发动机与同轴电机用的增速机构，其特征在于，

发动机输出端与齿圈之间设有第一锁止器；

取力器和行星架之间设有第二锁止器。

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