CN219618897U - 一种多档混联式汽车动力系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多档混联式汽车动力系统，所述多档混联式汽车动力系统包括燃油驱动动力提供机构，并行设置的至少一组电驱动动力提供机构，动力输出机构，以及可连接或断开地设置于所述燃油驱动动力提供机构、所述电驱动动力提供机构和所述动力输出机构之间的传动机构；其中，所述传动机构包括分别与所述燃油驱动动力提供机构和每个所述电驱动动力提供机构对应连接的多个接入端，多个所述接入端连接于同一个接出端上，所述接出端与所述动力输出机构相连接。实现了能够根据车辆工况的变化进行档位变化，以更高效的工作模式驱动车辆，提高车辆的燃油经济性能的效果。

Description

一种多档混联式汽车动力系统

技术领域

本实用新型涉及汽车动力系统技术领域，具体地，涉及一种多档混联式汽车动力系统。

背景技术

随着节能环保意识在人们心中逐渐增强，新能源汽车技术得到飞速发展，混合动力汽车因其良好的节能表现，备受到国内外整车企业的广泛关注。作为新能源汽车中的重要部分，混合动力汽车不仅改善了传统燃油汽车油耗高、排放高、噪音大的问题，还能够解决纯电动汽车面临里程焦虑、充电时间长、成本较高的问题。

但目前国内主要的混合动力系统主要以单档混联或增程型式为主，不能充分发挥发动机和驱动电机的优势，造成能源损耗较高。因此，急需一种新的技术来解决该技术问题。

实用新型内容

针对上述现有技术，本实用新型的目的在于克服现有技术中混合动力系统主要以单档混联或增程型式为主，不能充分发挥发动机和驱动电机的优势，造成能源损耗较高等问题，从而提供一种能够根据车辆工况的变化进行档位变化，以更高效的工作模式驱动车辆，提高车辆的燃油经济性能的多档混联式汽车动力系统。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种多档混联式汽车动力系统，所述多档混联式汽车动力系统包括燃油驱动动力提供机构，并行设置的至少一组电驱动动力提供机构，动力输出机构，以及可连接或断开地设置于所述燃油驱动动力提供机构、所述电驱动动力提供机构和所述动力输出机构之间的传动机构；其中，

所述传动机构包括分别与所述燃油驱动动力提供机构和每个所述电驱动动力提供机构对应连接的多个接入端，多个所述接入端连接于同一个接出端上，所述接出端与所述动力输出机构相连接。

优选地，所述电驱动动力提供机构为一组，两个所述电驱动动力提供机构上各自连接有其中一个接入端；其中，

一组所述电驱动动力提供机构至少包括第一电机和第二电机，以及与所述第一电机和所述第二电机各自电连的动力电池和电机控制器。

优选地，所述传动机构包括连接于所述燃油驱动动力提供机构上的第一离合器和第二离合器，且所述第一离合器与所述第一电机之间可断开或闭合地传动连接，所述第二离合器与所述第二电机之间可断开或闭合地传动连接；

所述第一电机或所述第二电机与所述接出端之间独立地可断开或闭合地传动连接。

优选地，所述接出端为第一齿圈，所述第一电机的输出端上顺次传动连接有第一太阳轮和第一行星轮，所述第一齿圈啮合所述第一行星轮外部设置，且所述第一行星轮上连接有第一行星架，所述第一行星架上还连接有制动器；

所述第一齿圈、所述第一太阳轮、所述第一行星轮和所述第一行星架配合形成为第一行星齿轮组。

优选地，所述第二电机上连接有第二行星齿轮组，所述第二行星齿轮组包括自所述第二电机的输出端上顺次传动连接的第二太阳轮和第二行星轮，且所述第二行星轮外部啮合连接有第二齿圈，所述第二行星轮上连接有第二行星架，所述第二行星架与所述第二离合器和所述接出端之间各自可断开或闭合地传动连接；

所述第二齿圈固定设置。

优选地，所述第二行星架与所述接出端之间通过第三离合器传动连接。

优选地，所述多档混联式汽车动力系统还包括变速箱壳体，至少所述传动机构设置于所述变速箱壳体中。

优选地，所述动力输出机构包括顺次连接的输出轴和车辆后桥。

通过上述技术方案，本实用新型基于燃油驱动动力提供机构和并行设置的至少一组电驱动动力提供机构的配合，能够实现不同工况下的驱动形式的切换；并且，由于上述动力提供机构能够进一步基于各自的接入端各自与接出端连接，并对应连接至动力输出机构上，因此，能够实现模式的切换。基于上述特征，使得本实用新型的技术方案可以根据工况需求，实现驻车充电模式、纯电动驱动工作模式、增程混合驱动模式、ECVT驱动模式、发动机直驱工作模式和能量回收工作模式的切换，可以对车辆在不同工况下的发动机工作点进行优化，降低整车油耗。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型提供的一种多档混联式汽车动力系统的结构示意图；

图2是本实用新型提供的一种多档混联式汽车动力系统在EV1工作模式下的能量传递示意图；

图3是本实用新型提供的一种多档混联式汽车动力系统在EV2工作模式下的能量传递示意图；

图4是本实用新型提供的一种多档混联式汽车动力系统在EV3工作模式下的能量传递示意图；

图5是本实用新型提供的一种多档混联式汽车动力系统在ECVT1工作模式下的能量传递示意图；

图6是本实用新型提供的一种多档混联式汽车动力系统在ECVT2工作模式下的能量传递示意图；

图7是本实用新型提供的一种多档混联式汽车动力系统在ECVT3工作模式下的能量传递示意图；

图8是本实用新型提供的一种多档混联式汽车动力系统在I型发动机直接驱动模式下的能量传递示意图；

图9是本实用新型提供的一种多档混联式汽车动力系统在II型发动机直接驱动模式下的能量传递示意图；

图10是本实用新型提供的一种多档混联式汽车动力系统在III型发动机直接驱动模式下的能量传递示意图；

图11是本实用新型提供的一种多档混联式汽车动力系统在增程混合驱动工作模式下的能量传递示意图；

图12是本实用新型提供的一种多档混联式汽车动力系统在驻车充电工作模式下的能量传递示意图；

图13是本实用新型提供的一种多档混联式汽车动力系统在制动能量回收工作模式下的能量传递示意图。

附图标记说明

1-燃油驱动动力提供机构；2-第二电机；3-第二太阳轮；4-第二行星轮；5-第二离合器；6-第三离合器；7-第一离合器；8-第一行星轮；9-制动器；10-第一电机；11-变速箱壳体；12-车辆后桥；13-输出轴；14-第一齿圈；15-第一太阳轮；16-第一行星架；17-第二行星架；18-第二齿圈；19-电机控制器；20-动力电池。

具体实施方式

以下对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

以下结合附图通过具体的实施例对本实用新型的技术方案进行详细的说明。

如图1所示，本实用新型提供了一种多档混联式汽车动力系统，包括燃油驱动动力提供机构1(具体可以选择为发动机)、第一电机10、第二电机2、变速箱壳体11、电机控制器19和动力电池20。第一电机10与第一太阳轮15连接，第二电机2与第二太阳轮3连接；燃油驱动动力提供机构1与第一行星架16之间连接着第一离合器7，燃油驱动动力提供机构1与第二行星架17之间连接着第二离合器5，第二行星架17与第一齿圈14之间连接着第三离合器6，第一行星架16上有制动器9，第二齿圈18与变速箱壳体11连接。

在实际操作工程中，燃油驱动动力提供机构1可以通过单独闭合第一离合器7，与第一行星架16连接；也可以通过单独闭合第二离合器5，与第二行星架17连接；还可以通过同时闭合第二离合器5和第三离合器6，与第一齿圈14连接。

其中，第一行星轮8、第一太阳轮15、第一行星架16和第一齿圈14组成的第一行星齿轮组，以及第二太阳轮3、第二行星轮4、第二齿圈18和第二行星架17组成的第二行星齿轮组均位于变速箱壳体11内部。此外，第一电机10、第二电机2、第一离合器7、第二离合器5和第三离合器6，以及制动器9也位于变速箱壳体11内部。第二齿圈18固定在变速箱壳体11上。这样的设置方式便于整个变速箱壳体11及其内部集成的各部件在车辆上的安装和布置，其中，制动器9用于锁止第一行星架16。

在上述结构的设置中，最终会由燃油驱动动力提供机构1、第一电机10和第二电机2提供动力，并最终经过第一齿圈14传递到输出轴13上，再经过传动轴等连接部件与车辆后桥12连接，最终驱动车辆行驶。

另外，电机控制器19和动力电池20之间，以及电机控制器19分别和第一电机10、第二电机2之间是通过高压线束连接。且电机控制器19和动力电池20位于变速箱壳体11的外部。

需要说明的是，这里的制动器9、第一离合器7、第二离合器5和第三离合器6的打开和闭合是相互独立的，通过控制上述四个部件的开启和关闭，从而实现驻车充电模式、纯电动驱动工作模式、增程混合驱动模式、ECVT驱动模式、发动机直驱工作模式和能量回收工作模式，可以对车辆在不同工况下的发动机工作点进行优化，降低整车油耗。

在此基础上，本实用新型进一步通过具体的操作过程阐述前述多档混联式汽车动力系统的工作模式，主要根据第一离合器7、第二离合器5、第三离合器6和制动器9状态，该多档混联式汽车动力系统的主要工作模式有：

I型纯电动驱动模式(简写为EV1模式)；

II型纯电动驱动模式(简写为EV2模式)；

III型纯电动驱动模式(简写为EV3模式)；

I型功率分流驱动模式(简写为ECVT1模式)；

II型功率分流驱动模式(简写为ECVT2模式)；

III型功率分流驱动模式(简写为ECVT3模式)；

I型发动机直接驱动模式；

II型发动机直接驱动模式；

III型发动机直接驱动模式；

增程混合驱动模式；

驻车充电模式；

制动能量回收模式。

下面结合图2至图13具体说明上述各种工作模式。

图2所示为EV1工作模式，通过控制制动器9锁止第一行星架16，第一离合器7、第二离合器5和第三离合器6全部打开来实现仅有第一电机10提供动力的EV1工作模式。动力电池20通过电机控制器19为第一电机10提供电能，第一电机10的动力经过第一行星轮8传递到第一齿圈14，并最终传递到输出轴13，驱动车辆行驶。

可选的，如图2所示，也可以通过控制制动器9锁止第一行星架16，第一离合器7闭合(由于第一行星架16被制动器9锁止，因此，第一离合器7即便闭合，也无外力的施加，即处于停滞状态)，第二离合器5和第三离合器6打开，实现仅有第一电机10提供动力的EV1工作模式。

可选的，如图2所示，也可以通过控制制动器9锁止第一行星架16，第一离合器7、第二离合器5闭合(同样地，二者也无外力施加，处于停滞状态)，第三离合器6打开，实现仅有第一电机10提供动力的EV1工作模式。

图3所示为EV2工作模式，通过控制制动器9打开，第一离合器7、第二离合器5打开，第三离合器6闭合，实现仅有第二电机2提供动力的EV2工作模式。动力电池20通过电机控制器19为第二电机2提供电能，第二电机2的动力经过第二行星架17传递到第一齿圈14，并最终传递到变速箱的输出轴13，驱动车辆行驶。

图4所示为EV3工作模式，通过控制制动器9锁止第一行星架16，第一离合器7、第二离合器5打开，第三离合器6闭合实现由第一电机10和第二电机2共同提供动力的EV3工作模式。动力电池20通过电机控制器19为第一电机10和第二电机2提供电能，第一电机10的动力经过第一行星轮8传递到第一齿圈14，第二电机2的动力经过第二行星架17传递到第一齿圈14，二者的动力耦合后传递到变速箱的输出轴13，驱动车辆行驶。

可选的，如图4所示，也可以通过控制制动器9锁止第一行星架16，第一离合器7、第三离合器6闭合，第二离合器5打开，实现第一电机10和第二电机2共同提供动力的EV3工作模式。

图5所示为EVCT1工作模式，通过控制制动器9打开，第二离合器5、第三离合器6打开，第一离合器7闭合，实现由第一电机10和燃油驱动动力提供机构1工作的EVCT1工作模式。燃油驱动动力提供机构1一部分动力经过第一行星轮8传递到第一齿圈14，并最终传递到变速箱的输出轴13，驱动车辆行驶，燃油驱动动力提供机构1剩余部分的动力经过第一太阳轮15带动第一电机10发电，并将电能通过电机控制器19存储到动力电池20内。

图6所示为EVCT2工作模式，通过控制制动器9打开，第二离合器5打开，第一离合器7、第三离合器6闭合实现EVCT2工作模式。燃油驱动动力提供机构1一部分动力经过第一行星轮8传递到第一齿圈14，燃油驱动动力提供机构1剩余部分的动力经过第一太阳轮15带动第一电机10发电，并将电能通过电机控制器19提供给第二电机2，电能不足或者过多时通过动力电池20调整。第二电机2的动力经过第二行星架17传递到第一齿圈14，和燃油驱动动力提供机构1传递到第一齿圈14的动力耦合后传递到变速箱的输出轴13，驱动车辆行驶。

图7所示为EVCT3工作模式，通过控制制动器9打开，第三离合器6打开，第一离合器7、第二离合器5闭合实现EVCT3工作模式。第二电机2的动力经过第二行星架17传递到第一行星架16，与燃油驱动动力提供机构1的动力耦合后，一部分动力经过第一行星轮8传递到第一齿圈14，并最终传递到变速箱的输出轴13，驱动车辆行驶。剩余部分的动力经过第一太阳轮15带动第一电机10发电，并将电能通过电机控制器19提供给第二电机2，电能不足或者过多时通过动力电池20调整。

图8所示为I型发动机直接驱动模式，通过控制制动器9打开，第一离合器7打开，第二离合器5、第三离合器6闭合实现。燃油驱动动力提供机构1动力经过第一齿圈14，传递到变速箱的输出轴13，驱动车辆行驶。第二电机2的作用是对燃油驱动动力提供机构1的输出扭矩进行调整，防止燃油驱动动力提供机构1的扭矩波动较大造成油耗增加。该模式下，第一电机10不参与驱动车辆，第二电机2和燃油驱动动力提供机构1的动力耦合后通过第一齿圈14将动力传递到输出轴13，并驱动车辆行驶。

图9所示为II型发动机直接驱动模式，通过控制制动器9锁止第一行星架16，第一离合器7打开，第二离合器5、第三离合器6闭合实现。燃油驱动动力提供机构1的动力经过第一齿圈14。动力电池20通过电机控制器19为第一电机10提供电能，第一电机10的动力经过第一行星轮8传递到第一齿圈14，燃油驱动动力提供机构1的动力传递到变速箱输出轴13，驱动车辆行驶。第二电机2跟随第二行星架17转动，不提供动力。

可选的，如图9所示，动力电池20通过电机控制器19为第一电机10和第二电机2同时提供电能，第一电机10的动力经过第一行星轮8传递到第一齿圈14，第二电机2和燃油驱动动力提供机构1动力耦合后传递到变速箱输出轴13，驱动车辆行驶。

图10所示为III型发动机直接驱动模式，通过控制制动器9打开，第一离合器7、第二离合器5、第三离合器6全部闭合实现。燃油驱动动力提供机构1一部分动力直接传递到第一齿圈14，剩余部分动力经过第一行星架16传递到第一齿圈14，动力再经过耦合后传递到变速箱的输出轴13，驱动车辆行驶。第二电机2的作用是对燃油驱动动力提供机构1的输出扭矩进行调整，防止燃油驱动动力提供机构1的扭矩波动较大造成油耗增加。第一电机10跟随第一行星架16转动，不提供动力。

可选的，如图10所示，第一电机10也可以和第二电机2共同工作，对燃油驱动动力提供机构1的输出扭矩进行调整，防止燃油驱动动力提供机构1的扭矩波动较大造成油耗增加。

图11所示为增程混合驱动工作模式，通过控制制动器9锁止第一行星架16，第一离合器7、第三离合器6打开，第二离合器5闭合实现。第一电机10的动力经过第一行星轮8传递到第一齿圈14，并最终传递到变速箱的输出轴13，驱动车辆行驶。燃油驱动动力提供机构1动力通过第二行星架17带动第二电机2发电，并将电能通过电机控制器19提供给第一电机10，电能不足或者过多时通过动力电池20调整。这一模式下，燃油驱动动力提供机构1通过第二电机2将机械能转化为电能，并将电能提供给第一电机10，由第一电机10通过第一齿圈14将动力传递到输出轴13，并最终驱动车辆行驶。

图12所示驻车充电工作模式，通过控制制动器9打开，第一离合器7、第三离合器6打开，第二离合器5闭合实现。燃油驱动动力提供机构1动力通过第二行星架17带动第二电机2发电，并将电能通过电机控制器19存储到动力电池20内。该模式下，第一电机10不工作，燃油驱动动力提供机构1带动第二电机2发电，并将电能储存到动力电池20中。

图13所示为制动能量回收工作模式，通过控制制动器9锁止第一行星架16，第一离合器7、第二离合器5和第三离合器6全部实现制动能量回收工作模式。制动力沿着变速箱输出轴13传递到第一齿圈14，再经过第一行星轮8带动第一电机10转动，将制动能量转化为电能，并将电能通过电机控制器19存储到动力电池20内。

可选的，如图13所示，也可以通过控制制动器9锁止第一行星架16，第一离合器7闭合，第二离合器5和第三离合器6打开，实现制动能量回收工作模式。

可选的，如图13所示，也可以通过控制制动器9锁止第一行星架16，第一离合器7、第二离合器5闭合，第三离合器6打开，实现制动能量回收工作模式。

以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims (8)

1.一种多档混联式汽车动力系统，其特征在于，所述多档混联式汽车动力系统包括燃油驱动动力提供机构(1)，并行设置的至少一组电驱动动力提供机构，动力输出机构，以及可连接或断开地设置于所述燃油驱动动力提供机构(1)、所述电驱动动力提供机构和所述动力输出机构之间的传动机构；其中，

所述传动机构包括分别与所述燃油驱动动力提供机构(1)和每个所述电驱动动力提供机构对应连接的多个接入端，多个所述接入端连接于同一个接出端上，所述接出端与所述动力输出机构相连接。

2.根据权利要求1所述的多档混联式汽车动力系统，其特征在于，所述电驱动动力提供机构为一组，两个所述电驱动动力提供机构上各自连接有其中一个接入端；其中，

一组所述电驱动动力提供机构至少包括第一电机(10)和第二电机(2)，以及与所述第一电机(10)和所述第二电机(2)各自电连的动力电池(20)和电机控制器(19)。

3.根据权利要求2所述的多档混联式汽车动力系统，其特征在于，所述传动机构包括连接于所述燃油驱动动力提供机构(1)上的第一离合器(7)和第二离合器(5)，且所述第一离合器(7)与所述第一电机(10)之间可断开或闭合地传动连接，所述第二离合器(5)与所述第二电机(2)之间可断开或闭合地传动连接；

所述第一电机(10)或所述第二电机(2)与所述接出端之间独立地可断开或闭合地传动连接。

4.根据权利要求3所述的多档混联式汽车动力系统，其特征在于，所述接出端为第一齿圈(14)，所述第一电机(10)的输出端上顺次传动连接有第一太阳轮(15)和第一行星轮(8)，所述第一齿圈(14)啮合所述第一行星轮(8)外部设置，且所述第一行星轮(8)上连接有第一行星架(16)，所述第一行星架(16)上还连接有制动器(9)；

所述第一齿圈(14)、所述第一太阳轮(15)、所述第一行星轮(8)和所述第一行星架(16)配合形成为第一行星齿轮组。

5.根据权利要求3或4所述的多档混联式汽车动力系统，其特征在于，所述第二电机(2)上连接有第二行星齿轮组，所述第二行星齿轮组包括自所述第二电机(2)的输出端上顺次传动连接的第二太阳轮(3)和第二行星轮(4)，且所述第二行星轮(4)外部啮合连接有第二齿圈(18)，所述第二行星轮(4)上连接有第二行星架(17)，所述第二行星架(17)与所述第二离合器(5)和所述接出端之间各自可断开或闭合地传动连接；

所述第二齿圈(18)固定设置。

6.根据权利要求5所述的多档混联式汽车动力系统，其特征在于，所述第二行星架(17)与所述接出端之间通过第三离合器(6)传动连接。

7.根据权利要求1-4中任意一项所述的多档混联式汽车动力系统，其特征在于，所述多档混联式汽车动力系统还包括变速箱壳体(11)，至少所述传动机构设置于所述变速箱壳体(11)中。

8.根据权利要求1-4中任意一项所述的多档混联式汽车动力系统，其特征在于，所述动力输出机构包括顺次连接的输出轴(13)和车辆后桥(12)。