CN107554516A - 混合动力驱动系统和混合电动车 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种混合动力驱动系统和混合电动车，属于电动车技术领域。该混合动力驱动系统包括发动机、钢带变速机构、第一电机、供电装置、齿轮传动机构，其中：钢带变速机构包括第一钢带轮、第二钢带轮以及连接第一钢带轮、第二钢带轮的传动带，第一钢带轮固定在发动机的输出轴上，第二钢带轮固定在第一电机的输出轴上；齿轮传动机构包括相互啮合的第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮固定在第二钢带轮的输出轴上，第二齿轮用于驱动混合电动汽车的车轮；发动机的输出轴与第一钢带轮的输入轴之间安装有第一离合器；供电装置与第一电机电性连接。采用本公开，该混合电动车具有多种驱动模式。

Description

混合动力驱动系统和混合电动车

技术领域

本公开是关于电动车技术领域，尤其是关于一种混合动力驱动系统和混合电动车。

背景技术

随着人们经济水平的提高，汽车作为一种交通工具使用越来越频繁。汽车按动力源分类主要包括内燃机汽车和电动汽车。

其中，内燃机汽车是利用发动机驱动车轮行使，电动汽车是利用电机驱动车轮行使，也即是，内燃机汽车在发动机驱动模式下行使，电动汽车在电机驱动模式下行使。

在实现本公开的过程中，发明人发现至少存在以下问题：

现有的汽车中大多只安装有一个动力源，导致汽车的驱动模式单一。

发明内容

为了克服相关技术中存在的汽车中大多只安装有一个动力源，导致汽车的驱动模式单一的问题，本公开提供了一种混合动力驱动系统和混合电动车。所述技术方案如下：

根据本公开实施例的第一方面，提供一种混合动力驱动系统，所述混合动力驱动系统包括发动机、钢带变速机构、第一电机、供电装置、齿轮传动机构，其中：

所述钢带变速机构包括第一钢带轮、第二钢带轮以及连接所述第一钢带轮、所述第二钢带轮的传动带，所述第一钢带轮固定在所述发动机的输出轴上，所述第二钢带轮固定在所述第一电机的输出轴上；

所述齿轮传动机构包括相互啮合的第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮固定在所述第二钢带轮的输出轴上，所述第二齿轮用于驱动混合电动汽车的车轮；

所述发动机的输出轴与所述第一钢带轮的输入轴之间安装有第一离合器；

所述供电装置与所述第一电机电性连接。

可选的，所述第二钢带轮的输出轴与所述第一齿轮的齿轮轴之间安装有第二离合器。

可选的，所述混合动力驱动系统还包括第二电机，所述齿轮传动机构还包括第三齿轮；

所述第三齿轮固定在所述第二电机的输出轴上；

所述第二电机与所述供电装置电性连接。

可选的，所述发动机的输出轴、所述第一电机的输出轴、所述第二钢带轮的输出轴以及所述第二电机的输出轴均相平行。

可选的，所述供电装置包括电池组和逆变器；

所述电池组与所述逆变器电性连接；

所述逆变器分别与所述第一电机和所述第二电机电性连接。

可选的，所述混合动力驱动系统还包括控制器；

所述控制器分别与所述发动机、所述钢带变速机构以及所述第一电机电性连接。

可选的，所述控制器用于调整所述第一钢带轮和所述第二钢带轮的半径。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种混合电动车，所述混合电动车包括车轮和第一方面所述混合动力驱动系统；

所述车轮固定在所述第二齿轮的齿轮轴上。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本公开实施例中，该混合动力驱动系统中含有发动机与第一电机两个动力源，当发动机单独作为动力源驱动混合电动车行使时，该混合动力驱动系统处于纯发动机驱动模式，当第一电机单独作为动力源驱动混合电动车行使时，该混合动力驱动系统处于纯电动驱动模式，当发动机与第一电机同时作为动力源驱动混合电动车行使时，该混合动力驱动系统处于混合驱动模式。从而，该混合电动车具有多种驱动模式。

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，并不能限制本公开。

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。在附图中：

图1是根据一示例性实施例示出的一种混合动力驱动系统的结构示意图；

图2是根据一示例性实施例示出的一种混合动力驱动系统的电路控制图；

图3是根据一示例性实施例示出的一种混合动力驱动系统的结构示意图；

图4是根据一示例性实施例示出的一种混合动力驱动系统的结构示意图；

图5是根据一示例性实施例示出的一种混合动力驱动系统的结构示意图。

图例说明

1、发动机 2、钢带变速机构

3、第一电机 4、供电装置

5、齿轮传动机构 6、车轮

7、第一离合器 8、控制器

9、第二电机 10、第二离合器

21、第一钢带轮 22、第二钢带轮

23、传动带 41、电池组

42、逆变器 51、第一齿轮

52、第二齿轮 53、第三齿轮

通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

实施例一

本实施例公开了一种混合动力驱动系统，如图1所示，混合动力驱动系统包括发动机1、钢带变速机构2、第一电机3、供电装置4、齿轮传动机构5，其中：钢带变速机构2包括第一钢带轮21、第二钢带轮22以及连接第一钢带轮21、第二钢带轮22的传动带23，第一钢带轮21固定在发动机1的输出轴上，第二钢带轮22固定在第一电机3的输出轴上；齿轮传动机构5包括相互啮合的第一齿轮51和第二齿轮52，第一齿轮51固定在第二钢带轮22的输出轴上，第二齿轮52用于驱动混合电动汽车的车轮6；发动机1的输出轴与第一钢带轮21的输入轴之间安装有第一离合器7；供电装置4与第一电机3电性连接。

其中，混合动力驱动系统应用于混合电动车，该混合动力驱动系统具有多种驱动模式，例如，纯电动驱动模式、纯发动机驱动模式、混合驱动模式、增程模式以及能量回收模式，下文中将会详细介绍上述模式。

发动机1利用燃烧化石燃料(如汽油、柴油等)为其提供动力，用于实现纯发动机驱动模式、混合驱动模式和增程模式，第一电机3利用供电装置4为其提供动力，用于实现纯电动模式、混合驱动模式和能量回收模式。

钢带变速机构2是一种既可以用于传递动力又可以实现无级变速比的机构。无级也即是速比可以无间断的连续变化，速比也即是输入混合动力驱动系统的转速与从混合动力驱动系统输出的转速之比。

在实施中，钢带变速机构2包括第一钢带轮21与第二钢带轮22，第一钢带轮21可以作为发动机1的动力输入端，第二钢带轮22既可以作为第一电机3的动力输入端，又可以作为动力输出端。第一钢带轮21与第二钢带轮22通过传动带23相连。钢带变速机构2的无级变速是通过改变第一钢带轮21和第二钢带轮22的半径来实现，具体的，第一钢带轮21与第二钢带轮22的半径可以发生变化，而传动带23的长度不变，例如，当第一钢带轮21的半径变小时，则第二钢带轮22的半径变大，若发动机1作为动力源，则混合动力驱动系统减速增距(转速降低，扭矩增大)。

其中，第一钢带轮21与第二钢带轮22的半径调整由控制器进行控制，相应的可以是，该混合动力驱动系统还包括控制器8，如图2所示，控制器8分别与发动机1、钢带变速机构2以及第一电机3电性连接。

在实施中，控制器8通过液压控制机构实现第一钢带轮21与第二钢带轮22的半径的调整，以改变第一钢带轮21与第二钢带轮22的转速，具体的，当控制器8检测到混合电动车降速时，控制液压控制机构使第二钢带轮22的半径增大，第一钢带轮21的半径减小，则第二钢带轮22的转速减小，第一钢带轮21的增大。这种通过钢带变速机构2的第一钢带轮21与第二钢带轮22的变化，可以实现无级变速比，其中，无级变速比也即是，变速比不是间断的点，而是一系列连续的值，从而实现了良好的经济性、动力性和驾驶平顺性，而且降低了排放和成本。

当该混合动力驱动系统启动发动机1与第一电机3同时驱动的混合驱动模式时，为了耦合发动机1的输入动力与第一电机3的输入动力，控制器8控制第一钢带轮21与第二钢带轮22之间的半径关系，使得发动机1与第一电机3的输入动力耦合之后，从第二钢带轮22的输出端将动力传递给齿轮传动机构5，进而，齿轮传动机构5驱动车轮6行使，这样可以实现发动机1与第一电机3之间的柔性速比。

齿轮传动机构5主要是利用多个相互啮合的齿轮实现动力的输入与输出，具体的，如图1所示，齿轮传动机构5的第一齿轮51的齿轮轴与第二钢带轮22的输出轴相固定，齿轮传动机构5的第二齿轮52的齿轮轴与混合电动车的车轮6相固定。这样，动力从钢带变速机构2的第二钢带轮22传递到第一齿轮51，然后由第一齿轮51传递到第二齿轮52，进而，驱动车轮6行使。

如图1所示，发动机1的输出轴与第一钢带轮21的输入轴之间安装有第一离合器7，第一离合器7相当于制动器，具有接合平稳，分离迅速而彻底的特性。第一离合器7的工作模式分为结合和分开状态，当第一离合器7处于结合状态时，发动机1与第一钢带轮21之间可以进行动力传递，当第一离合器7处于分开状态时，发动机1与第一钢带轮21之间不可以进行动力传递，此时，发动机1停止工作。也即是，第一离合器7用于控制发动机1工作。

基于上述结构所述，当混合电动车处于刚启动，或者在车速降低的状态行使时，控制器8控制第一离合器7分开，并控制发动机1停止工作，控制第一电动机3进行工作，此时，该混合动力驱动系统处于纯电动驱动模式。当混合电动车在高速下行使时，控制器8控制第一离合器2结合，并启动发动机1工作。当只有发动机1作为动力源时，该混合动力驱动系统处于纯发动机驱动模式。当发动机1与第一电机3同时作为动力源时，该混合动力驱动系统处于混合驱动模式，此时，需要控制器8控制第一钢带轮21与第二钢带轮22的半径进行调整，以满足发动机1与第一电机3同时向第一钢带轮21输入动力，使第二钢带轮22向第一齿轮51输出耦合之后的动力。

基于上述所述，该混合动力驱动系统中含有发动机1与第一电机3两个动力源，使该混合动力驱动系统具有多种驱动模式，进而，该混合电动车具有多种驱动模式。

可选的，如图3所示，该混合动力驱动系统还可以包括第二电机9，齿轮传动机构5还包括第三齿轮53，第二电机9与供电装置4电性连接，第二电机9也可以作为该混合动力驱动系统的动力源，第二电机9输出的动力可以不经过钢带变速机构2，直接驱动齿轮传动机构5，相应的可以是，第三齿轮53固定在第二电机9的输出轴上。

通常，电机需要在高压交流电下进行工作，相应的结构可以是，如图4所示，供电装置4包括电池组41和逆变器42，电池组41与逆变器42电性连接，逆变器42分别与第一电机3、第二电机9电性连接。其中，逆变器42是一种可以将电池组41的低压直流电转换为高压交流电的装置。

可选的，第一电机3与第二电机9不仅可以将电能转换为机械能，向外输出动力，还可以将机械能转换为电能储存在供电装置4中，使混合动力驱动系统实现能量回收模式，相应的可以是，当混合电动车进行制动时，控制器8控制发动机1、第一电机3、第二电机9停止驱动模式，启动第一电机3和/或第二电机9的发电模式。

在实施中，当混合电动车的制动力较小时，可以不启动混合电动车的制动系统，直接由第一电机3和/或第二电机9进行制动，既可以实现制动也可以储存能量。具体的，以第二电机9进行制动为例进行说明，当混合电动车在较小制动力下制动时，控制器8控制第二电机9开启发电模式，车轮6由于惯性继续转动，从而带动第二齿轮52转动，第二齿轮52将动力经过第三齿轮53传递给第二电机9，第二电机9将机械能转换为电能，并将电能经过逆变器42储存在电池组41中。

可选的，该混合动力驱动系统还可以实现增程模式，增程模式也即是，发动机1向第一电机3提供动力，使第一电机3将机械能转换为电能，第一电机3将电能提供给逆变器42，逆变器42再将电能提供给第二电机9，第二电机9驱动车轮6行使。相应的结构可以是，如图5所示，第二钢带轮22的输出轴与第一齿轮51的出轮轴之间安装有第二离合器10。

在实际应用中，增程模式主要应用于电池组41的电量不足，而混合电动车在低速下行使的情况。控制器8与第二离合器10电性连接，当需要启动增程模式时，如图5所示，控制器8控制第二离合器10处于分开状态，控制第一离合器7处于结合状态，控制发动机1向钢带变速机构2提供动力，第二钢带轮22将动力传递给第一电机3。控制器8控制第一电机3处于发电模式，将机械能转换为电能提供给变速器41，变速器41再将电能提供给第二电机9，使第二电机9驱动车轮6行使。增程模式下，第一电机3生成的电能一部分提供第二电机9，另一部分可以储存在电池组41中，从而，可以节约能量。

可选的，如图5所示，发动机1的输出轴、第一电机3的输出轴、第二钢带轮22的输出轴以及第二电机9的输出轴均相平行。这种平行设置使得该混合动力驱动系统的结构布置紧凑，便于在混合电动车整车的集成设计。

基于上述所述，如图5所示，当第一离合器7处于结合状态，第二离合器10处于结合状态，第一电机3与第二电机9均处于停止工作状态时，该混合动力驱动系统处于纯发动机驱动模式。当第一离合器7处于分开状态，第二离合器10处于结合状态，第一电机3处于驱动模式，第二电机9处于停止工作状态时，该混合动力驱动系统处于纯电动驱动模式。当第一离合器7处于分开状态，第二离合器10处于分开状态，第二电机9处于驱动模式时，该混合动力驱动系统处于纯电动驱动模式。当第一离合器7处于结合状态，第二离合器10处于结合状态，第一电机3和/或第二电机9处于驱动模式时，该混合动力驱动系统处于混合驱动模式。当第一离合器7处于结合状态，第二离合器10处于分开状态，第一电机3处于发电模式，第二电机9处于驱动模式时，该混合动力驱动系统处于增程模式。当第一离合器7处于分开状态，第二离合器10处于结合状态，第一电机3处于发电模式和/或第二电机9处于发电模式时，该混合动力驱动系统处于能量回收模式。

本公开实施例中，该混合动力驱动系统中含有发动机与第一电机两个动力源，当发动机单独作为动力源驱动混合电动车行使时，该混合动力驱动系统处于纯发动机驱动模式，当第一电机单独作为动力源驱动混合电动车行使时，该混合动力驱动系统处于纯电动驱动模式，当发动机与第一电机同时作为动力源驱动混合电动车行使时，该混合动力驱动系统处于混合驱动模式。从而，该混合电动车具有多种驱动模式。

实施例二

本公开还提供了一种混合电动车，该混合电动车包括车轮6和实施例一所述的混合动力驱动系统，车轮6固定在齿轮传动机构5的第二齿轮52的齿轮轴上。正如实施例一所述，该混合动力驱动系统中含有发动机与第一电机两个动力源，当发动机单独作为动力源驱动混合电动车行使时，该混合动力驱动系统处于纯发动机驱动模式，当第一电机单独作为动力源驱动混合电动车行使时，该混合动力驱动系统处于纯电动驱动模式，当发动机与第一电机同时作为动力源驱动混合电动车行使时，该混合动力驱动系统处于混合驱动模式。从而，该混合电动车具有多种驱动模式。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由上面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种混合动力驱动系统，其特征在于，所述混合动力驱动系统包括发动机、钢带变速机构、第一电机、供电装置、齿轮传动机构，其中：

所述钢带变速机构包括第一钢带轮、第二钢带轮以及连接所述第一钢带轮、所述第二钢带轮的传动带，所述第一钢带轮固定在所述发动机的输出轴上，所述第二钢带轮固定在所述第一电机的输出轴上；

所述齿轮传动机构包括相互啮合的第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮固定在所述第二钢带轮的输出轴上，所述第二齿轮用于驱动混合电动汽车的车轮；

所述发动机的输出轴与所述第一钢带轮的输入轴之间安装有第一离合器；

所述供电装置与所述第一电机电性连接。

2.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述第二钢带轮的输出轴与所述第一齿轮的齿轮轴之间安装有第二离合器。

3.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电机，所述齿轮传动机构还包括第三齿轮；

所述第三齿轮固定在所述第二电机的输出轴上；

所述第二电机与所述供电装置电性连接。

4.根据权利要求3所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述发动机的输出轴、所述第一电机的输出轴、所述第二钢带轮的输出轴以及所述第二电机的输出轴均相平行。

5.根据权利要求3所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述供电装置包括电池组和逆变器；

所述电池组与所述逆变器电性连接；

所述逆变器分别与所述第一电机和所述第二电机电性连接。

6.根据权利要求1-5任一项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控制器；

所述控制器分别与所述发动机、所述钢带变速机构以及所述第一电机电性连接。

7.根据权利要求6所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述控制器用于调整所述第一钢带轮和所述第二钢带轮的半径。

8.一种混合电动车，其特征在于，所述混合电动车包括车轮和权利要求1-7任一项所述混合动力驱动系统；

所述车轮固定在所述第二齿轮的齿轮轴上。