CN220947525U - 混合动力系统和汽车 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种混合动力系统和汽车，该混合动力系统包括：功率不大于50kw的第一电机、功率不大于50kw的第二电机、发动机和变速箱；所述变速箱包括第一动力轴和第二动力轴，所述第一动力轴和所述第二动力轴传动连接，所述第一电机和所述第二电机均与所述第一动力轴传动连接，所述第一动力轴与车轮传动连接，所述发动机与所述第二动力轴传动连接。本公开能改善电机能耗电量高的问题。

Description

混合动力系统和汽车

技术领域

本公开涉及汽车技术领域，特别涉及一种混合动力系统和汽车。

背景技术

传统汽车大多使用化石燃料(如汽油、柴油等)为发动机提供动力，其排出的尾气会对环境造成污染。因此，使用无污染的新能源(如电能)来替代化石燃料为汽车提供动力是刻不容缓的，因而新能源汽车是发展的趋势。

相关技术中，混合动力系统通常包括发动机、电机和变速箱，发动机和电机的输出轴均与变速箱的动力输入轴传动连接，变速箱的动力输出轴与车轮传动连接。

由于相关技术中的混合动力系统主要以电机驱动为主，发动机驱动为辅，会采用高功率的电机驱动，因此，容易出现电机耗电量高的问题。

实用新型内容

本公开实施例提供了一种混合动力系统和汽车，能改善电机能耗电量高的问题，减少低速与高速能耗的同时，还提升汽车行驶高速动力性。所述技术方案如下：

本公开实施例提供了一种混合动力系统，所述混合动力系统包括：功率不大于50kw的第一电机、功率不大于50kw的第二电机、发动机和变速箱；所述变速箱包括第一动力轴和第二动力轴，所述第一动力轴和所述第二动力轴传动连接，所述第一电机和所述第二电机均与所述第一动力轴传动连接，所述第一动力轴与车轮传动连接，所述发动机与所述第二动力轴传动连接。

在本公开实施例的一种实现方式中，所述变速箱还包括第一齿轮系和第二齿轮系，所述第一齿轮系的输入齿轮与所述第一电机的输出轴传动连接，所述第一齿轮系的输出齿轮套设在所述第一动力轴外；所述第二齿轮系的输入齿轮与所述第二电机的输出轴传动连接，所述第二齿轮系的输出齿轮套设在所述第一动力轴外，所述第一齿轮系的输出齿轮和所述第二齿轮系的输出齿轮间隔分布在所述第一动力轴外；所述第一齿轮系的输入齿轮和所述第一齿轮系的输出齿轮的传动比小于所述第二齿轮系的输入齿轮和所述第二齿轮系的输出齿轮的传动比。

在本公开实施例的另一种实现方式中，所述第一齿轮系的输入齿轮和所述第一齿轮系的输出齿轮的传动比为7至9；所述第二齿轮系的输入齿轮和所述第二齿轮系的输出齿轮的传动比为10至12。

在本公开实施例的另一种实现方式中，所述变速箱还包括第一传动齿轮，所述第一传动齿轮套设在所述第二动力轴外，所述第一传动齿轮与所述第二齿轮系的输出齿轮传动连接。

在本公开实施例的另一种实现方式中，所述变速箱还包括第一离合器，所述第一离合器连接在所述第二动力轴上，所述第一离合器位于所述发动机和所述第一传动齿轮之间。

在本公开实施例的另一种实现方式中，所述变速箱还包括第二离合器，所述第二离合器连接在所述第一齿轮系的输入齿轮和所述第一电机的输出轴之间。

在本公开实施例的另一种实现方式中，所述变速箱还包括第三齿轮系，所述第三齿轮系的输入齿轮套设在所述第二动力轴上；所述混合动力系统还包括发电机，所述发电机的转轴与所述第三齿轮系的输出齿轮传动连接。

在本公开实施例的另一种实现方式中，所述变速箱还包括第二传动齿轮，所述第二传动齿轮套设在所述第一动力轴上；所述混合动力系统还包括差速器，所述差速器与所述第二传动齿轮传动连接。

在本公开实施例的另一种实现方式中，所述混合动力系统还包括供电组件，所述供电组件包括：电池和两个逆变器，两个所述逆变器分别与所述电池连接，所述第一电机与两个所述逆变器中的一个连接，所述第二电机与两个所述逆变器中的另一个连接。

本公开实施例提供了一种汽车，所述汽车包括如前文所述的混合动力系统。

本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本公开实施例提供的混合动力系统包括第一电机、第二电机、发动机和变速箱，第一电机和第二电机均与第一动力轴传动连接，以使得两个电机均能将动力传递至第一动力轴以驱动车轮，发动机则与第一动力轴传动连接，以使得发动机能将动力经第一动力轴和第二动力轴传递至车轮。

通过分别设置两个动力低于50kw的低功率电机，让两个电机分担负载，从而降低电机的工作功率；相比于让高功率的单电机在较高的工作功率下运行，能有效降低电机的总功率，减少耗电量。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例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是本公开实施例提供的一种纯电动车的动力系统的结构示意图。

图中各标记说明如下：

11、第一电机；12、第二电机；13、发动机；14、发电机；

21、第一动力轴；22、第二动力轴；

3、第一齿轮系；31、第一齿轮系的输入齿轮；32、第一齿轮系的输出齿轮；

4、第二齿轮系；41、第二齿轮系的输入齿轮；42、第二齿轮系的输出齿轮；

5、第三齿轮系；51、第三齿轮系的输入齿轮；52、第三齿轮系的输出齿轮；

61、第一传动齿轮；62、第二传动齿轮；

71、第一离合器；72、第二离合器；

8、差速器；

9、车轮。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则所述相对位置关系也可能相应地改变。

图1是本公开实施例提供的一种混合动力系统的示意图。如图1所示，该混合动力系统包括：功率均不大于50kw的第一电机11、功率均不大于50kw的第二电机12、发动机13和变速箱。

如图1所示，变速箱包括第一动力轴21和第二动力轴22，第一动力轴21和第二动力轴22传动连接，第一电机11和第二电机12均与第一动力轴21传动连接，第一动力轴21与车轮9传动连接，发动机13与第二动力轴22传动连接。

本公开实施例提供的混合动力系统包括第一电机11、第二电机12、发动机13和变速箱，第一电机11和第二电机12均与第一动力轴21传动连接，以使得两个电机均能将动力传递至第一动力轴21以驱动车轮9，发动机13则与第一动力轴21传动连接，以使得发动机13能将动力经第一动力轴21和第二动力轴22传递至车轮9。

通过分别设置两个动力低于50kw的低功率电机，让两个电机分担负载，从而降低电机的工作功率；相比于让高功率的单电机在较高的工作功率下运行，能有效降低电机的总功率，减少耗电量。

本公开实施例中，第一电机11和第二电机12的功率可以根据混合动力系统设计要求电机能满足的最高功率确定。

在一种实现方式中，第一电机11和第二电机12的功率均可以是混合动力系统设计要求电机能满足的最高功率的二分之一。

示例性地，混合动力系统要求电机能满足60kw的功率，那么第一电机11和第二电机12的功率均可以是30kw。

在一种实现方式中，第一电机11和第二电机12的功率之和等于混合动力系统设计要求电机能满足的最高功率。

示例性地，混合动力系统要求电机能满足60kw的功率，那么第一电机11的功率可以是40kw，第二电机12的功率可以是20kw。

可选地，如图1所示，变速箱包括第一齿轮系3和第二齿轮系4，第一齿轮系3的输入齿轮31与第一电机11的输出轴传动连接，第一齿轮系3的输出齿轮32套设在第一动力轴21外。

其中，第一电机11的输出轴与第一齿轮系3的输入齿轮31同轴连接，以使得第一电机11的动力能输入到第一齿轮系3，并由第一齿轮系3传递至第一动力轴21。

如图1所示，第二齿轮系4的输入齿轮41与第二电机12的输出轴传动连接，第二齿轮系的输出齿轮42套设在第一动力轴21外，第一齿轮系3的输出齿轮32和第二齿轮系的输出齿轮42间隔分布在第一动力轴21外。

其中，第二电机12的输出轴与第二齿轮系4的输入齿轮41同轴连接，以使得第二电机12的动力能输入到第二齿轮系4，并由第二齿轮系4传递至第一动力轴21。

本公开实施例中，第一齿轮系3和第二齿轮系4均至少包括输入齿轮和输出齿轮，且输入齿轮和输出齿轮传动连接，以使动力可以通过输入齿轮传输至输出齿轮。

可选地，第一齿轮系3和第二齿轮系4中，输入齿轮和输出齿轮可以直接啮合；或者，输入齿轮和输出齿轮之间还可以设置至少一个连接齿轮。

需要说明的是，第一齿轮系3和第二齿轮系4中具体设置多少个齿轮，可以根据实际需求确定。

本公开实施例中，第一齿轮系3的输入齿轮31和第一齿轮系3的输出齿轮32的传动比小于第二齿轮系4的输入齿轮41和第二齿轮系的输出齿轮42的传动比。

这样设置两组传动比不同的齿轮系，让两个电机分别与不同的齿轮系传动连接，以使得两个电机能通过不同传动比的齿轮系驱动车轮9。因而，实现了让两个电机可以用来分别兼顾中低速和中高速的工况，让混合动力系统的整体效率提升。

示例性地，第一齿轮系3的输入齿轮31和第一齿轮系3的输出齿轮32的传动比为7至9。

其中，第一齿轮系3具有较低的传动比，能让第一电机11在中高速工况下在高效区工作。

例如，第一齿轮系3的输入齿轮31和第一齿轮系3的输出齿轮32的传动比为8.5。

示例性地，第二齿轮系4的输入齿轮41和第二齿轮系的输出齿轮42的传动比为7至9。

其中，第二齿轮系4具有较高的传动比，能让第二电机12在中低速工况下在高效区工作。

例如，第二齿轮系4的输入齿轮41和第二齿轮系的输出齿轮42的传动比为11.5。

可选地，如图1所示，变速箱还包括第一传动齿轮61，第一传动齿轮61套设在第二动力轴22外，第一传动齿轮61与第二齿轮系的输出齿轮42传动连接。

这样只用设置一个第一传动齿轮61，让第一传动齿轮61和第二齿轮系的输出齿轮42啮合，就实现了将第一动力轴21和第二动力轴22传动连接的目的。无需为第一动力轴21和第二动力轴22单独设置齿轮系。也即是，第二动力轴22和第二电机12共用第二齿轮系的输出齿轮42将动力传递至第一动力轴21，能有效节省成本。

可选地，如图1所示，变速箱还包括第一离合器71，第一离合器71连接在第二动力轴22上，第一离合器71位于发动机13和第一传动齿轮61之间。

通过设置第一离合器71，用于中断发动机13与第二动力轴22之间的动力传递。这样当不需要发动机13工作时，控制第一离合器71处于分离状态，以隔断发动机13和第二动力轴22之间的动力传递，避免能量损失。

可选地，如图1所示，变速箱还包括第二离合器72，第二离合器72连接在第一齿轮系3的输入齿轮和第一电机11(高速电机)的输出轴之间。

通过设置第二离合器，用于中断第一电机与第一齿轮系之间的动力传递。这样当不需要第一电机工作时(低速工况)，控制第二离合器处于分离状态，以隔断第一电机和第一动力轴之间的动力传递，避免第一电机被拖曳而出现能量损失的问题。

可选地，如图1所示，变速箱还包括第三齿轮系5，第三齿轮系5的输入齿轮51套设在第二动力轴22上。

本公开实施例中，第三齿轮系5至少包括输入齿轮和输出齿轮，且输入齿轮和输出齿轮传动连接，以使动力可以通过输入齿轮传输至输出齿轮。

可选地，第三齿轮系5中，输入齿轮和输出齿轮可以直接啮合；或者，输入齿轮和输出齿轮之间还可以设置至少一个连接齿轮。

需要说明的是，第三齿轮系5中具体设置多少个齿轮，可以根据实际需求确定。

如图1所示，混合动力系统还包括发电机14，发电机14的转轴与第三齿轮系5的输出齿轮52传动连接。

通过设置第三齿轮系5让发电机14能连接到第二动力轴22上，这样当发动机13工作时，发动机13的部分动力可以通过第三齿轮系5传输至发电机14，从而驱动发电机14发电，发电机14产生的电能可以存储在蓄电器件中，蓄电器件存储的电能可以用于驱动第一电机和第二电机或供汽车中其他电器件使用。

可选地，如图1所示，变速箱还包括第二传动齿轮62，第二传动齿轮62套设在第一动力轴21上；混合动力系统还包括差速器8，差速器8与第二传动齿轮62传动连接。

本公开实施例中，差速器8的输入齿轮与安装在第一动力轴21上的第二传动齿轮62啮合，从而能接收从第一动力轴21传递而来的动力，以实现驱动车轮9转动的目的。

其中，差速器8能使与差速器8的输出轴连接的车轮9实现以不同转速转动。当汽车转弯行驶时，汽车的内侧车轮9和汽车的外侧车轮9的转弯半径不同，外侧车轮9的转弯半径要大于内侧车轮9的转弯半径，这就要求在转弯时外侧车轮9的转速要高于内侧车轮9的转速，利用差速器8可以使两个车轮9以不同转速滚动，从而实现两个车轮9转速的差异。

可选地，动力系统还包括供电组件，供电组件包括：电池和两个逆变器，两个逆变器分别与电池连接，第一电机11与两个逆变器中的一个连接，第二电机12与两个逆变器中的另一个连接。

通过设置两个逆变器，其一用于连接电池和第一电机11，其二用于连接电池和第二电机12。其中，电池为可充电电池，逆变器设置在电池的输出电路上，用于将电池输出的直流电转换成三相交流电后驱动第一电机11或第二电机12。

本公开实施例提供的混合动力系统包括以下工况：

当混合动力系统处于急加速工况时，第一电机、第二电机和发电机均工作，同时驱动车轮；该工况下，发动机的转速在0rpm至900rpm，发动机处于拖曳状态；在发动机的转速为900rpm时，需要发动机点火，此处注意整车冲击抖动问题，需要先空载，逐步加油，然后第一电机、第二电机、发电机和发动机同时驱动车辆加速。

当混合动力系统处于纯低速低扭工况时，采用第二电机通过较大传动比的第二齿轮系向第一动力轴传递动力，实现低速行驶；同时，第一电机辅助驱动或断电保持拖曳状态。

当混合动力系统处于纯电中速低扭工况时，根据电机效率为主要选择点，考虑电机线包温度以及舒适性进行选择；当效率相等时，低速电机(第二电机)出现热量较大时，第二电机效率有所下降，采用高速电机(第一电机)进行驱动；当第一电机温度上来后，此时需要判断驾驶人员油门情况，如果存在加速趋势，需要继续保持；如果存在减速趋势，并且高效区向低速电机移动，需要延迟一定时间再切换到低速电机。

当混合动力系统处于纯电高速低扭工况时，采用高速电机(第一电机)作为主要驱动方式，低速电机(第二电机)辅助驱动或断电保持拖曳状态。

当混合动力系统处于纯电大扭矩工况时，在低速工况下，如果是满负荷，需要两个电机全部工作，如果是70％左右的负荷，则以低速电机(第二电机)为主要驱动。

当混合动力系统处于纯电大扭矩工况时，在高速工况下，如果是满负荷，需要两个电机全部工作，如果是70％左右的负荷，则以高速电机(第一电机)为主要驱动。

当混合动力系统处于发动机直驱工况时，在车速40km/h至80km/h的工况，发动机离合器接合，发动机直接驱动车轮，实现发动机效率最高。

当混合动力系统处于发动机直驱并发电工况时，在车速40km/h至80km/h的工况，电池处于馈电状态，需要启动发电机，动力性首先保证驱动工况，其次，多余的能量进行发电。

当混合动力系统处于发动机直驱并发电，上坡工况时，在车速40km/h至80km/h的工况，电池处于馈电状态，需要启动发电机，动力性首先保证驱动工况，其次，多余的能量进行发电，如果动力性不够，发电工况停止，驱动电机介入进行驱动(并联工况)，如果动力还是不足，需要发电机也介入驱动(混联模式)。

当混合动力系统处于停车发电工况时，电池电量≤20％时，并且车辆在停止工况，需要发动机怠速发电，发电功率根据电池电量进行确认；同步需要考虑外部放电需求，如果外部放电需求加大，需要发动机转速提升。

当混合动力系统处于行车发电工况时，发电转速首先需要与车速匹配，达到NVH(Noise、Vibration、Harshness，噪声、振动与声振粗糙度)性能指标，同时，在车辆加速油门情况下，发动机需要增加转速来实现快速充电，达到综合充电放电的平衡。

本公开实施例提供的混合动力系统，采用单档控制，可以解决换挡的顿挫感；采用单档控制，可以在能量回收过程中，提高能耗回收的利用率；采用双电机驱动，可以提升驱动电机的能耗，减少能耗损失；采用双电机能量回收过程中，可以高速回收用高速电机，低速用低速电机，提高能量回收速度范围；发电机与发动机速比不固定，可调整，可以根据不同车型，可以根据发动机与发电机需求，调整速比实现提升发电效率范围。针对一个电机工作，另外一个电机驱动少情况，存在拖曳力矩，采用高速低摩擦油润滑轴承进行减少摩擦阻力。

本公开实施例提供了一种汽车，该汽车包括前文所述的混合动力系统。

以上，并非对本公开作任何形式上的限制，虽然本公开已通过实施例揭露如上，然而并非用以限定本公开，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本公开技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本公开技术方案的内容，依据本公开的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本公开技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种混合动力系统，其特征在于，所述混合动力系统包括：功率不大于50kw的第一电机(11)、功率不大于50kw的第二电机(12)、发动机(13)和变速箱；

所述变速箱包括第一动力轴(21)和第二动力轴(22)，所述第一动力轴(21)和所述第二动力轴(22)传动连接，所述第一电机(11)和所述第二电机(12)均与所述第一动力轴(21)传动连接，所述第一动力轴(21)与车轮(9)传动连接，所述发动机(13)与所述第二动力轴(22)传动连接。

2.根据权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，所述变速箱还包括第一齿轮系(3)和第二齿轮系(4)，所述第一齿轮系(3)的输入齿轮与所述第一电机(11)的输出轴传动连接，所述第一齿轮系(3)的输出齿轮套设在所述第一动力轴(21)外；

所述第二齿轮系(4)的输入齿轮与所述第二电机(12)的输出轴传动连接，所述第二齿轮系(4)的输出齿轮套设在所述第一动力轴(21)外，所述第一齿轮系(3)的输出齿轮和所述第二齿轮系(4)的输出齿轮间隔分布在所述第一动力轴(21)外；

所述第一齿轮系(3)的输入齿轮和所述第一齿轮系(3)的输出齿轮的传动比小于所述第二齿轮系(4)的输入齿轮和所述第二齿轮系(4)的输出齿轮的传动比。

3.根据权利要求2所述的混合动力系统，其特征在于，所述第一齿轮系(3)的输入齿轮和所述第一齿轮系(3)的输出齿轮的传动比为7至9；

所述第二齿轮系(4)的输入齿轮和所述第二齿轮系(4)的输出齿轮的传动比为10至12。

4.根据权利要求2所述的混合动力系统，其特征在于，所述变速箱还包括第一传动齿轮(61)，所述第一传动齿轮(61)套设在所述第二动力轴(22)外，所述第一传动齿轮(61)与所述第二齿轮系(4)的输出齿轮传动连接。

5.根据权利要求4所述的混合动力系统，其特征在于，所述变速箱还包括第一离合器(71)，所述第一离合器(71)连接在所述第二动力轴(22)上，所述第一离合器(71)位于所述发动机(13)和所述第一传动齿轮(61)之间。

6.根据权利要求2所述的混合动力系统，其特征在于，所述变速箱还包括第二离合器(72)，所述第二离合器(72)连接在所述第一齿轮系(3)的输入齿轮和所述第一电机(11)的输出轴之间。

7.根据权利要求1至6任一项所述的混合动力系统，其特征在于，所述变速箱还包括第三齿轮系(5)，所述第三齿轮系(5)的输入齿轮套设在所述第二动力轴(22)上；

所述混合动力系统还包括发电机(14)，所述发电机(14)的转轴与所述第三齿轮系(5)的输出齿轮传动连接。

8.根据权利要求1至6任一项所述的混合动力系统，其特征在于，所述变速箱还包括第二传动齿轮(62)，所述第二传动齿轮(62)套设在所述第一动力轴(21)上；

所述混合动力系统还包括差速器(8)，所述差速器(8)与所述第二传动齿轮(62)传动连接。

9.根据权利要求1至6任一项所述的混合动力系统，其特征在于，所述混合动力系统还包括供电组件，所述供电组件包括：电池和两个逆变器，两个所述逆变器分别与所述电池连接，所述第一电机(11)与两个所述逆变器中的一个连接，所述第二电机(12)与两个所述逆变器中的另一个连接。

10.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括如权利要求1至9任一项所述的混合动力系统。