混合動力驅動系統(tǒng)及混合動力車輛的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種混合動力驅動系統(tǒng)及混合動力車輛，包括發(fā)動機、第一電機、第二電機、動力耦合差速器、傳動裝置及動力電池，所述發(fā)動機的輸出軸與所述動力耦合差速器的殼體連接，所述第一電機的輸出軸與所述動力耦合差速器的左端錐齒輪連接，所述動力耦合差速器的右端錐齒輪及所述第二電機的輸出軸分別與所述傳動裝置連接，所述混合動力驅動系統(tǒng)還包括用于結合和分離所述發(fā)動機和第一電機的第一離合器及用于阻斷所述第一電機的動力輸出的第二離合器。根據本實用新型的混合動力驅動系統(tǒng)，通過控制第一離合器接合和斷開及第二離合器的接合和斷開使得其應驅動系統(tǒng)的發(fā)動機直驅模式有兩檔可選擇，提高了車輛在中高速行駛時的系統(tǒng)傳遞效率。
【專利說明】混合動力驅動系統(tǒng)及混合動力車輛
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于混合動力【技術領域】，特別是涉及一種混合動力驅動系統(tǒng)及混合動力車輛。
【背景技術】
[0002]油電混合動力車輛按耦合方式有串聯式混合動力、并聯式混合動力和混聯式混合動力。目前市面有最典型混聯式混合動力系統(tǒng)為豐田普銳斯，普銳斯有兩個典型特點，一是采用行星輪機構將發(fā)動機、發(fā)電機和驅動電機進行驅動力耦合；二是采取了兩個電機和行星輪機構的一體化設計。
[0003]從目前市場表現來看行星輪式混聯系統(tǒng)明顯優(yōu)于其它類型的混動系統(tǒng)，但是行星輪機構對機械結構設計、材料和加工技術要求較高，開發(fā)難度很大，國內尚不具備產業(yè)化的能力。另外一體化設計的混動機構將電機和行星輪完全整合，設計定型后電機無法修改，將這套機構移植到其他車型上需重新設計。
[0004]現有技術中的混合動力驅動系統(tǒng)，可包括發(fā)動機、發(fā)電機、電機、差速器機構、傳動裝置和動力電池，動力電池連接在發(fā)電機與電機之間，差速器機構的行星架(殼體)與發(fā)動機的輸出軸連接，差速器機構的左端錐齒輪與發(fā)電機的輸出軸連接，速器機構的右端錐齒輪及電機的輸出軸與傳動裝置連接。上述技術方案，在發(fā)動機單獨驅動時，發(fā)動機的動力首先通過發(fā)動機輸出軸傳遞至差速器機構的行星架(殼體)，然后該動力在差速器機構的左端錐齒輪與右端錐齒輪之間進行分配，分別傳遞給發(fā)電機進行發(fā)電以及傳遞給傳動裝置以驅動車輛行駛。在這種情況下，通過對發(fā)電機的轉速進行調節(jié)，可以相應地對發(fā)動機的輸出功率進行調節(jié)，使發(fā)動機工作在最佳狀態(tài)，提高發(fā)動機的燃油經濟性。
[0005]但是，上述技術方案中，在發(fā)動機單獨驅動時，發(fā)動機的扭矩總是由差速器機構的行星架(殼體)分配至左端錐齒輪及右端錐齒輪，因此，該技術方案提供的混合動力驅動系統(tǒng)在發(fā)動機單獨驅動時很難滿足車輛的中速或高速高負荷工況，而需要通過發(fā)電動機和電機共同作用的串聯模式或混聯模式才能實現。
實用新型內容
[0006]本實用新型所要解決的技術問題是針對現有的混合動力驅動系統(tǒng)在發(fā)動機單獨驅動時很難滿足車輛的中速或高速高負荷工況的缺陷，提供一種混合動力驅動系統(tǒng)。
[0007]本實用新型解決上述技術問題所采用的技術方案如下:
[0008]提供一種混合動力驅動系統(tǒng)，包括發(fā)動機、第一電機、第二電機、動力稱合差速器、傳動裝置及用于給所述第一電機及第二電機供電的動力電池，所述發(fā)動機的輸出軸與所述動力耦合差速器的殼體連接，所述第一電機的輸出軸與所述動力耦合差速器的左端錐齒輪連接，所述動力耦合差速器的右端錐齒輪及所述第二電機的輸出軸分別與所述傳動裝置連接，所述混合動力驅動系統(tǒng)還包括用于結合和分離所述發(fā)動機和第一電機的第一離合器及用于阻斷所述第一電機的動力輸出的第二離合器。[0009]進一步地，所述發(fā)動機的輸出軸通過第一齒輪副與所述動力耦合差速器的殼體連接，所述第一齒輪副包括與所述發(fā)動機的輸出軸連接的第一主動齒輪及與所述動力耦合差速器的殼體連接的第一從動齒輪。
[0010]進一步地，所述第一電機的輸出軸通過第二齒輪副與所述動力耦合差速器的左端錐齒輪連接，所述第二齒輪副包括與所述第一電機的輸出軸連接的第二主動齒輪及與所述動力耦合差速器的左端錐齒輪連接的第二從動齒輪。
[0011]進一步地，所述傳動裝置包括與所述動力耦合差速器的右端錐齒輪連接的動力輸出軸、連接在所述動力輸出軸上的輸出齒輪、連接在所述動力輸出軸上且位于動力傳遞路徑后方的主減速器、驅動差速器、左半軸及右半軸，所述主減速器的動力輸出側與所述驅動差速器的殼體連接，所述左半軸及右半軸的一端分別與所述驅動差速器的左端錐齒輪及右端錐齒輪連接，所述左半軸及右半軸的另一端分別連接車輛的左車輪及右車輪。
[0012]進一步地，所述動力耦合差速器與所述驅動差速器均為對稱式錐齒輪差速器。
[0013]進一步地,所述第二離合器的一端與車身連接，另一端與所述第一電機的輸出軸或轉子連接。
[0014]進一步地，所述混合動力驅動系統(tǒng)還包括連接在所述發(fā)動機曲軸與輸出軸之間的扭轉減震器，所述第一離合器設置在所述第一電機與所述扭轉減震器之間。
[0015]進一步地，所述第一離合器的一端與所述扭轉減震器連接，另一端與所述第一電機的輸出軸或轉子連接。
[0016]根據本實用新型的混合動力驅動系統(tǒng)，設置有用于結合和分離所述發(fā)動機和第一電機的第一離合器及用于阻斷第一電機的動力輸出的第二離合器，這樣，當動力電池電量較低且車輛處于中速或高速高負荷行駛時，可以通過混動控制器控制第一離合器接合及第二離合器斷開(進入發(fā)動機一檔直接驅動模式)，以使得發(fā)動機和第一電機結合并一體地轉動，由于發(fā)動機和第一電機分別連接在動力稱合差速器的左端錐齒輪和殼體上，這樣，動力耦合差速器的左端錐齒輪和殼體被第一離合器鎖住無法相對運動，動力耦合差速器不改變傳遞的扭矩，發(fā)動機和第一電機的扭矩直接傳遞至傳動裝置，以提供發(fā)動機單獨驅動時車輛的中速或高速高負荷工況所需的扭矩；而當動力電池電量較低且車輛處于高速低負荷行駛時，可以通過混動控制器控制第一離合器斷開及第二離合器接合(進入發(fā)動機二檔直接驅動模式)，以使得發(fā)動機和第一電機分離且第一電機的輸出軸不能轉動，由于第一電機的輸出軸與動力耦合差速器的左端錐齒輪連接，這樣，動力耦合差速器的左端錐齒輪被固定，動力耦合差速器的殼體和右端錐齒輪產生一增速度傳動比，發(fā)動機輸入到動力耦合差速器的扭矩被降低后輸出到傳動裝置，有利于高速低負荷下將發(fā)動機轉速穩(wěn)定在高效區(qū)間。
[0017]由上可見，本實用新型的混合動力車輛驅動系統(tǒng)其發(fā)動機直驅模式有兩檔可選擇，提高了車輛在中高速行駛時的系統(tǒng)傳遞效率，且在車輛的中速或高速高負荷工況，不需要通過發(fā)電動機和電機共同作用的串聯模式或混聯模式工作，因此動力電池的電池容積可以不必太大，使得本實用新型的混合動力車輛驅動系統(tǒng)更加適用非插電式混合動力車輛。
[0018]另外，本實用新型還提供了一種混合動力車輛，其包括上述的混合動力驅動系統(tǒng)。
[0019]進一步地，所述混合動力車輛為非插電式混合動力車輛。
【專利附圖】

【附圖說明】[0020]圖1是本實用新型一實施例提供的混合動力驅動系統(tǒng)的結構示意圖；
[0021]圖2是動力耦合差速器的結構簡圖；
[0022]圖3是為本實用新型一實施例提供的混合動力驅動系統(tǒng)在純電動模式下的機械能傳遞示意圖；
[0023]圖4是為本實用新型一實施例提供的混合動力驅動系統(tǒng)在混合驅動模式下的機械能傳遞示意圖；
[0024]圖5是為本實用新型一實施例提供的混合動力驅動系統(tǒng)在發(fā)動機一檔直接驅動模式下的機械能傳遞示意圖；
[0025]圖6是為本實用新型一實施例提供的混合動力驅動系統(tǒng)在發(fā)動機二檔直接驅動模式下的機械能傳遞示意圖。
[0026]說明書中的附圖標記如下:
[0027]1、發(fā)動機；11、發(fā)動機的輸出軸；2、第一電機；21、第一電機的輸出軸；3、第二電機；31、第二電機的輸出軸；311、齒輪；4、動力耦合差速器；41、殼體；42、行星架；43、左端錐齒輪；44、右端錐齒輪；45、行星輪；5、傳動裝置；51、動力輸出軸；52、輸出齒輪；53、主減速器；54、驅動差速器；55、左半軸；56、右半軸；6、動力電池；7、第一離合器；8、第二離合器；9、電機控制器；10、混動控制器；200、扭轉減震器；301、第一主動齒輪；302、第一從動齒輪；401、第二主動齒輪；402、第二從動齒輪。
【具體實施方式】
[0028]為了使本實用新型所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步的詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0029]請一參照圖1，本實用新型一實施例提供的混合動力驅動系統(tǒng)，包括發(fā)動機1、第一電機2、第二電機3、動力稱合差速器4、傳動裝置5、用于給所述第一電機2及第二電機3供電的動力電池6、用于結合和分離所述發(fā)動機I和第一電機2的第一離合器7、用于阻斷所述第一電機2的動力輸出的第二離合器8、用于控制電機運轉的電機控制器9及用于控制該驅動系統(tǒng)的驅動模式的混動控制器10。
[0030]本實施例中，所述電機控制器9連接在第一電機2與第二電機3之間，以控制第一電機2與第二電機3的運轉。所述動力電池6的一端與電機控制器9電連接，以通過電機控制器9給第一電機2及第二電機3供電，或者反過來通過第一電機2及第二電機3給動力電池6充電；所述動力電池6的另一端與混動控制器10電連接，以給混動控制器10供電；所述混動控制器10與發(fā)動機I及電機控制器9電連接。這樣，混動控制器10可以控制發(fā)動機的輸出功率(輸出扭矩)，并在不同驅動模式下向電機控制器發(fā)送請求，以控制第一電機2及第二電機3的目標轉速。
[0031]本實施例中，動力耦合差速器4為常規(guī)的對稱式錐齒輪差速器。如圖2所示，該差速器包括殼體41、與殼體41固定連接或一體形成的行星架42、左端錐齒輪43、右端錐齒輪44及轉動連接在行星架42上且與左端錐齒輪43及右端錐齒輪44嚙合的多個行星輪45。
[0032]本實施例中，如圖1及圖2所示，所述發(fā)動機的輸出軸11與所述動力耦合差速器的殼體41連接，所述第一電機的輸出軸21與所述動力耦合差速器的左端錐齒輪43連接，所述動力耦合差速器的右端錐齒輪44及所述第二電機的輸出軸31分別與所述傳動裝置5連接。
[0033]本實施例中，所述混合動力驅動系統(tǒng)還包括連接在所述發(fā)動機曲軸與輸出軸11之間的扭轉減震器200，所述第一離合器7設置在所述第一電機2與所述扭轉減震器200之間。扭轉減震器200用于吸收發(fā)動機的振動，避免將振動傳遞至輸出軸11。優(yōu)選地，所述第一離合器7的一端與所述扭轉減震器200連接，另一端與所述第一電機的輸出軸31或轉子連接。
[0034]本實施例中，所述第二離合器8的一端與車身固定連接，另一端與所述第一電機的輸出軸31或轉子連接。
[0035]這樣，當第一離合器7接合而第二離合器8斷開時，發(fā)動機I與第一電機2結合一起繞發(fā)動機的輸出軸I轉動，連接在所述發(fā)動機的輸出軸11上的所述動力耦合差速器的殼體41與連接在所述第一電機2的輸出軸21或轉子上的所述動力耦合差速器的左端錐齒輪43同步轉動(即沒有相對運動)，即動力耦合差速器的左端錐齒輪43和殼體41被第一離合器7鎖住無法相對運動，這樣，動力耦合差速器4的內部不發(fā)生作用(動力耦合差速器4此時相當于聯軸器)，動力耦合差速器4不改變傳遞的扭矩，發(fā)動機I和第一電機2的扭矩直接傳遞至傳動裝置5 ;而當第一離合器7斷開而第二離合器8接合時，發(fā)動機I與第一電機2相對轉動，第一電機的輸出軸31或轉子相對車身不能轉動,動力稱合差速器的左端錐齒輪43被固定，動力耦合差速器的殼體41和右端錐齒輪44產生一增速度傳動比(例如1:2的增速度傳動比)，這樣發(fā)動機輸入到動力耦合差速器4的扭矩被降低后輸出到傳動裝置5。
[0036]本實施例中，如圖1所示，所述發(fā)動機的輸出軸11通過第一齒輪副與所述動力耦合差速器的殼體41連接，所述第一齒輪副包括與所述發(fā)動機的輸出軸11連接的第一主動齒輪301及與所述動力耦合差速器的殼體41連接的第一從動齒輪302，這樣通過第一主動齒輪301與第一從動齒輪302的哨合,可將發(fā)動機的扭矩傳遞給動力稱合差速器的殼體41。當然，在其它實施例中，也可以將發(fā)動機的輸出軸11直接與動力耦合差速器的殼體41連接。
[0037]本實施例中，如圖1所示，所述第一電機的輸出軸21通過第二齒輪副與所述動力耦合差速器的左端錐齒輪43連接，所述第二齒輪副包括與所述第一電機的輸出軸21連接的第二主動齒輪401及與所述動力耦合差速器的左端錐齒輪43連接的第二從動齒輪402。這樣通過第二主動齒輪401與第二從動齒輪402的卩齒合,可將第一電機輸出的扭矩傳遞給動力耦合差速器的左端錐齒輪43，或者是反過來將左端錐齒輪43輸出的扭矩傳遞給第一電機以驅使第一電機發(fā)電。當然，在其它實施例中，也可以將第一電機的輸出軸21直接與動力耦合差速器的左端錐齒輪43連接。
[0038]本實施例中，所述傳動裝置5為常規(guī)的結構，如圖1所示，所述傳動裝置5包括與所述動力耦合差速器的右端錐齒輪43連接的動力輸出軸51、連接在所述動力輸出軸51上的輸出齒輪52、連接在所述動力輸出軸52上且位于動力傳遞路徑后方的主減速器53、驅動差速器54、左半軸55及右半軸56，所述主減速器53的動力輸出側與所述驅動差速器54的殼體連接，所述左半軸55及右半軸56的一端分別與所述驅動差速器54的左端錐齒輪及右端錐齒輪連接，所述左半軸56及右半軸56的另一端分別連接車輛的左車輪及右車輪。
[0039]本實施例中，所述第二電機的輸出軸31上設置有與所述輸出齒輪52哨合的齒輪311，以將動力傳輸至動力輸出軸51上，或者是接受動力輸出軸51傳輸過來的動力。
[0040]如圖3至圖6所示，為本實用新型上述實施例的混合動力驅動系統(tǒng)在純電動模式、混合驅動模式、發(fā)動機一檔直接驅動模式及發(fā)動機二檔直接驅動模式下的機械能傳遞示意圖。在圖3至圖6中，粗實線的箭頭其走向表示機械能的傳遞路徑。
[0041]純電動模式如圖3所示，當車輛電能充足且車輛處于低速行駛時，則進入純電動模式，此時第一離合器7和第二離合器8均斷開，第二電機3的驅動力矩通過齒輪311與輸出齒輪52的嚙合，傳遞到主減速器53和驅動差速器54上，驅動差速器54輸出動力至左右半軸以驅動車輪。此時第一電機2需要克服自身阻力反向旋轉，防止倒拖發(fā)動機1旋轉。發(fā)動機的目標扭矩為0，混動控制器10向第二電機3的請求力矩
【權利要求】
1.一種混合動力驅動系統(tǒng),包括發(fā)動機、第一電機、第二電機、動力稱合差速器、傳動裝置及用于給所述第一電機及第二電機供電的動力電池，所述發(fā)動機的輸出軸與所述動力耦合差速器的殼體連接，所述第一電機的輸出軸與所述動力耦合差速器的左端錐齒輪連接，所述動力耦合差速器的右端錐齒輪及所述第二電機的輸出軸分別與所述傳動裝置連接，其特征在于，所述混合動力驅動系統(tǒng)還包括用于結合和分離所述發(fā)動機和第一電機的第一離合器及用于阻斷所述第一電機的動力輸出的第二離合器。
2.根據權利要求1所述的混合動力驅動系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動機的輸出軸通過第一齒輪副與所述動力耦合差速器的殼體連接，所述第一齒輪副包括與所述發(fā)動機的輸出軸連接的第一主動齒輪及與所述動力耦合差速器的殼體連接的第一從動齒輪。
3.根據權利要求1所述的混合動力驅動系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電機的輸出軸通過第二齒輪副與所述動力耦合差速器的左端錐齒輪連接，所述第二齒輪副包括與所述第一電機的輸出軸連接的第二主動齒輪及與所述動力耦合差速器的左端錐齒輪連接的第二從動齒輪。
4.根據權利要求1所述的混合動力驅動系統(tǒng)，其特征在于，所述傳動裝置包括與所述動力耦合差速器的右端錐齒輪連接的動力輸出軸、連接在所述動力輸出軸上的輸出齒輪、連接在所述動力輸出軸上且位于動力傳遞路徑后方的主減速器、驅動差速器、左半軸及右半軸，所述主減速器的動力輸出側與所述驅動差速器的殼體連接，所述左半軸及右半軸的一端分別與所述驅動差速器的左端錐齒輪及右端錐齒輪連接，所述左半軸及右半軸的另一端分別連接車輛的左車輪及右車輪。
5.根據權利要求4所述的混合動力驅動系統(tǒng)，其特征在于，所述動力耦合差速器與所述驅動差速器均為對稱式錐齒輪差速器。
6.根據權利要求1所述的混合動力驅動系統(tǒng)，其特征在于，所述第二離合器的一端與車身連接，另一端與所述第一電機的輸出軸或轉子連接。
7.根據權利要求1至6任意一項所述的混合動力驅動系統(tǒng)，其特征在于，所述混合動力驅動系統(tǒng)還包括連接在所述發(fā)動機曲軸與輸出軸之間的扭轉減震器，所述第一離合器設置在所述第一電機與所述扭轉減震器之間。
8.根據權利要求7所述的混合動力驅動系統(tǒng)，其特征在于，所述第一離合器的一端與所述扭轉減震器連接，另一端與所述第一電機的輸出軸或轉子連接。
9.一種混合動力車輛，其特征在于，包括權利要求1至8任意一項所述的混合動力驅動系統(tǒng)。
10.根據權利要求9所述的混合動力車輛，其特征在于，所述混合動力車輛為非插電式混合動力車輛。
【文檔編號】B60K6/36GK203713522SQ201320848897
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年12月20日 優(yōu)先權日:2013年12月20日
【發(fā)明者】王敏, 夏珩, 魏丹, 伊海霞, 張 雄 申請人:廣州汽車集團股份有限公司