CN206633803U - 油电混合动力驱动系统 - Google Patents

Abstract

一种油电混合动力驱动系统，包括：发动机、第一电机、第二电机、中间轴以及输出轴，其中：第一电机通过行星齿轮系与发动机相连，中间轴一端通过该行星齿轮系与发动机相连，其另一端与第二电机相连，中间轴和输出轴平行设置，中间轴依次设有一挡主动齿轮和二挡主动齿轮，一挡主动齿轮和二挡主动齿轮之间设有换挡器，输出轴依次设有与一挡主动齿轮相啮合的一挡从动齿轮和与二挡主动齿轮相啮合的二挡从动齿轮，一挡从动齿轮和二挡从动齿轮之间设有输出齿轮，第一电机和第二电机均为电动发电机，本实用新型具有多种驱动模式，可以实现行车充电、行车电机助力、驻车充电、制动能量回收、纯电动行驶、纯电动模式倒车、混合动力模式倒车等全部混合动力汽车功能。

Description

油电混合动力驱动系统

技术领域

本实用新型涉及的是一种混合动力汽车领域的技术，具体是一种油电混合动力驱动系统。

背景技术

混合动力汽车(HEV)因其不受动力电池续航里程限制，同时具有较好的节能减排效果受到众多汽车企业的重视。目前的混合动力汽车没有一种相对固定的驱动系统构型，行业内基本将混合动力汽车驱动系统分为串联型、并联型和混联型。串联型混合动力显著特点是发动机始终工作在最优工况点，节能减排效果好，串联混合动力系统必须有两个或两个以上的电机，例如上汽集团的插电式混合动力汽车荣威e550采用双电机串并联构型，可以实现串联混合动力模式；并联型混合动力的显著特点是易于利用传统成熟的变速器技术，成本及整车性能较好，并联型混合动力系统至少需要一个电机，例如大众集团开发的DQ400E混合动力变速器，集成一个电机于发动机和变速器之间，可以实现并联混合动力模式；混联式混合动力的显著特点是节能减排效果好，尤其是以丰田THS混合动力系统为代表的双电机功率分流式电子无级变速器系统，具有优秀的节能减排效果，但电机和电机控制单元的成本较高。

随着混合动力汽车产量的不断升高，节能减排效果好，同时兼具较好的整车性能的混联式混合动力汽车将是未来发展的方向，混联式混合动力汽车有些兼具串并联系统增程式的优点，有些具有电子无级变速功能，使发动机始终工作在高效点。但是缺少既可以实现串并联增程模式，又具有高效电子无级变速功能的混联式混合动力系统。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术无法同时发电和驱动工作、不能实现串联增程式混合动力驱动模式以及整体能量转化效率不高的缺陷，提出一种油电混合动力驱动系统，提供多种驱动模式，可以实现行车充电、混合动力模式电机助力、驻车充电、制动能量回收、纯电动行驶、纯电动模式倒车、混合动力模式倒车等全部混合动力汽车功能。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型包括：发动机、第一电机、第二电机、行星齿轮系、离合器、换挡器、中间轴以及输出轴，其中：第一电机通过行星齿轮系与发动机相连，中间轴一端通过该行星齿轮系与发动机相连，其另一端与第二电机相连，中间轴和输出轴平行设置，中间轴依次设有一挡主动齿轮和二挡主动齿轮，一挡主动齿轮和二挡主动齿轮之间设有换挡器，输出轴依次设有与一挡主动齿轮相啮合的一挡从动齿轮和与二挡主动齿轮相啮合的二挡从动齿轮，一挡从动齿轮和二挡从动齿轮之间设有输出齿轮，第一电机和第二电机均为电动发电机。

所述的行星齿轮系为单排单级行星齿轮系，发动机与行星齿轮系中太阳轮相连，第一电机与行星齿轮系中内齿圈相连，中间轴与行星齿轮系中行星架通过多片摩擦式离合器相连。

所述的行星架连有多片摩擦式制动器。

所述的行星齿轮系为单排双级行星齿轮系，发动机与行星齿轮系中太阳轮相连，第一电机与行星齿轮系中行星架相连，中间轴与行星齿轮系中内齿圈通过多片摩擦式离合器相连。

所述的内齿圈连有多片摩擦式制动器。

所述的第二电机的轴的端部设有电机齿轮，中间轴的与第二电机相连端设有中间轴齿轮，中间轴齿轮和电机齿轮通过中间齿轮相连。

所述的多片摩擦式制动器为电子制动器或电液控制的湿式制动器。

所述的多片摩擦式离合器为电子离合器或电液控制的湿式离合器。

所述的换挡器由执行机构和结合元件构成，可以为电液式或机电式同步器。

所述的换挡器由执行机构和结合元件构成，可以为机电式齿形离合器。

技术效果

与现有技术相比，本实用新型具有多种驱动模式，尤其具有系统效率最高的两个挡位的串联混合动力驱动模式，具有低速和高速工况下的电子无级变速混合动力驱动模式，可以实现行车充电、混合动力模式电机助力、驻车充电、制动能量回收、纯电动行驶、纯电动模式倒车、混合动力模式倒车等全部混合动力汽车功能。仅含两个离合器和一个换挡器，纯电动模式和串联式混合动力模式下，只有一个摩擦元件存在带排转矩；电子无级变速混合动力模式下，没有任何摩擦元件存在带排转矩，结构简单，系统整体效率高，传动性能优越。

附图说明

图1为实施例1的系统结构示意图；

图2为实施例2的系统结构示意图；

图3为实施例3的系统结构示意图；

图中：1发动机、2太阳轮、3行星架、4第一电机、5多片摩擦式制动器、6多片摩擦式离合器、7第二电机、8一挡主动齿轮、9换挡器、10二挡主动齿轮、11中间轴、12一挡从动齿轮、13二挡从动齿轮、14输出齿轮、15输出轴、16变速器壳体、17行星轮、18内齿圈、19电机齿轮、20中间齿轮、21中间轴齿轮、22外行星轮、23内行星轮。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本实施例包括：发动机1、第一电机4、第二电机7、中间轴11以及输出轴15，其中：第一电机4通过行星齿轮系与发动机1相连，中间轴11一端通过该行星齿轮系与发动机1相连，另一端与第二电机7相连，中间轴11和输出轴15平行设置。

所述的中间轴11由左向右依次设有一挡主动齿轮8和二挡主动齿轮10，一挡主动齿轮8和二挡主动齿轮10之间设有换挡器9。输出轴15依次设有与一挡主动齿轮8相啮合的一挡从动齿轮12和与二挡主动齿轮10相啮合的二挡从动齿轮13，一挡从动齿轮12和二挡从动齿轮13之间设有输出齿轮14。第一电机4和第二电机7均为电动发电机，既可以作为驱动的电动机又可以作为发电机。

所述的行星齿轮系为单排单级行星齿轮系，发动机1与行星齿轮系中太阳轮2相连，第一电机4与行星齿轮系中内齿圈18相连，中间轴11与行星齿轮系中行星架3通过多片摩擦式离合器6相连，行星架3连接于行星轮17。太阳轮2固定于发动机1的输出轴15轴端。第一电机4的转子直接与内齿圈18相连，内齿圈18为第一电机4提供动力。

所述的第二电机7的转子直接与中间轴11同轴相连。

所述的行星架3连有多片摩擦式制动器5。多片摩擦式制动器5一端与行星架3相连，另一端固定于变速器壳体16。

所述的多片摩擦式制动器5为电子制动器或电液控制的湿式制动器。

所述的多片摩擦式离合器6为电子离合器或电液控制的湿式离合器。

所述的换挡器9为同步器或齿形离合器。

在纯电动模式下，发动机1关闭，多片摩擦式制动器5和多片摩擦式离合器6都处于分离状态，第一电机4不工作，第二电机7独立驱动。换挡器9处于左侧位置，则系统处于纯电动一挡；换挡器9处于右侧位置时，则系统处于纯电动二挡。此时，第二电机7的能源完全由车辆的动力电池或超级电容提供。

在串联混合动力模式下，发动机1工作，多片摩擦式制动器5接合，多片摩擦式离合器6分离。行星齿轮系中，由于多片摩擦式制动器5接合，行星架3锁死，连接太阳轮2的发动机1与连接内齿圈18的第一电机4形成固定传动比传动，此时，第一电机4处于发电模式即作为发电机。同时，第二电机7独立驱动整个系统，第二电机7的电力直接来源于第一电机4。第一电机4产生的电能还可以储存于动力电池或超级电容中。

电子无极变速混合动力模式下，发动机1工作，多片摩擦式制动器5分离，多片摩擦式离合器6接合，发动机1驱动太阳轮2，第一电机4驱动内齿圈18。发动机1和第一电机4共同驱动行星架3输出扭矩，发动机1和第一电机4共同驱动整个系统。当第二电机7作为驱动电机时，则整个系统具有三个驱动元件。当动力电池或超级电容能荷电状态低于阀值，或者车辆动力性需求低时，第二电机7作为发电机，产生的电能储存于动力电池或超级电容中。换挡器9处于左侧位置时，为低速模式；换挡器9处于右侧位置时为高速模式。

驻车充电模式下，发动机1工作，多片摩擦式制动器5结合离合器分离，此时行星架3锁死，发动机1通过太阳轮2驱动第一电机4，此时第一电机4作为发电机，将电能储存于车辆动力电池或超级电容中。

与现有技术相比，本装置具有系统效率最高的两个挡位的串联混合动力驱动模式，具有低速和高速工况下的电子无级变速混合动力驱动模式，可以实现行车充电、混合动力模式电机助力、驻车充电、制动能量回收、纯电动行驶、纯电动模式倒车、混合动力模式倒车等全部混合动力汽车功能。仅含两个离合器和一个换挡器，纯电动模式和串联式混合动力模式下，只有一个摩擦元件存在带排扭矩；电子无级变速混合动力模式下，没有任何摩擦元件存在带排扭矩，结构简单，系统整体效率高，传动性能优越。

实施例2

如图2所示，本实施例包括：发动机1、第一电机4、第二电机7、中间轴11以及输出轴15，其中：第一电机4通过行星齿轮系与发动机1相连，中间轴11一端通过该行星齿轮系与发动机1相连，另一端与第二电机7相连，中间轴11和输出轴15平行设置。

所述的中间轴11由左向右依次设有一挡主动齿轮8和二挡主动齿轮10，一挡主动齿轮8和二挡主动齿轮10之间设有换挡器9。输出轴15依次设有与一挡主动齿轮8相啮合的一挡从动齿轮12和与二挡主动齿轮10相啮合的二挡从动齿轮13，二挡从动齿轮13右侧设有输出齿轮14。第一电机4和第二电机7均为电动发电机，既可以作为驱动的电动机又可以作为发电机。

本实施例与实施例1相比的不同之处在于：所述的第二电机7的轴的端部设有电机齿轮19，中间轴11的轴端设有中间轴齿轮21，中间轴齿轮21和电机齿轮19通过中间齿轮20相连。第二电机7、中间轴11以及输出轴15为平行布置。所述输出齿轮14设置在输出轴15轴端。

与实施例1相比，本实施例进一步的技术效果在于，使得该混合动力驱动装置轴向尺寸更加紧凑，同时可以放大第二电机7至输出轴15的传动比，可以选择性能更优的第二电机，提高系统动力性能。

实施例3

如图3所示，本实施例包括：发动机1、第一电机4、第二电机7、中间轴11以及输出轴15，其中：第一电机4通过行星齿轮系与发动机1相连，中间轴11一端通过该行星齿轮系与发动机1相连，另一端与第二电机7相连，中间轴11和输出轴15平行设置。

所述的中间轴11由左向右依次设有一挡主动齿轮8和二挡主动齿轮10，一挡主动齿轮8和二挡主动齿轮10之间设有换挡器9。输出轴15依次设有与一挡主动齿轮8相啮合的一挡从动齿轮12和与二挡主动齿轮10相啮合的二挡从动齿轮13，一挡从动齿轮12和二挡从动齿轮13之间设有输出齿轮14。第一电机4和第二电机7均为电动发电机，既可以作为驱动的电动机又可以作为发电机。

本实施例与实施例1相比的不同之处在于：所述的行星齿轮系为单排双级行星齿轮系，发动机1与行星齿轮系中太阳轮2相连，第一电机4与行星齿轮系中行星架3相连，中间轴11与行星齿轮系中内齿圈18通过多片摩擦式离合器6相连。行星齿轮系中包括两级行星齿轮即外行星轮22和内行星轮23，外行星轮22和内行星轮23都于行星架3相连。所述的内齿圈18连有多片摩擦式制动器5。

与实施例1相比，本实施例进一步的技术效果在于：发动机1连接于单排双级行星齿轮系中的齿圈，发动机1与行星齿轮系中太阳轮2相连，第一电机4与行星齿轮系中行星架3相连，在维持太阳轮2和内齿圈18的齿数不变的前提下，减小了发动机1到内齿圈18的传动比，由此降低了发动机1和第一电机4的转速，更有利于发动机1的燃油经济性。

上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (10)

1.一种油电混合动力驱动系统，其特征在于，包括：发动机、第一电机、第二电机、中间轴以及输出轴，其中：第一电机通过行星齿轮系与发动机相连，中间轴一端通过该行星齿轮系与发动机相连，其另一端与第二电机相连，中间轴和输出轴平行设置，中间轴依次设有一挡主动齿轮和二挡主动齿轮，一挡主动齿轮和二挡主动齿轮之间设有换挡器，输出轴依次设有与一挡主动齿轮相啮合的一挡从动齿轮和与二挡主动齿轮相啮合的二挡从动齿轮，一挡从动齿轮和二挡从动齿轮之间设有输出齿轮，第一电机和第二电机均为电动发电机。

2.根据权利要求1所述的油电混合动力驱动系统，其特征是，所述的行星齿轮系为单排单极行星齿轮系，发动机与行星齿轮系中太阳轮相连，第一电机与行星齿轮系中内齿圈相连，中间轴与行星齿轮系中行星架通过多片摩擦式离合器相连。

3.根据权利要求2所述的油电混合动力驱动系统，其特征是，所述的行星架连有多片摩擦式制动器。

4.根据权利要求1所述的油电混合动力驱动系统，其特征是，所述的行星齿轮系为单排双级行星齿轮系，发动机与行星齿轮系中太阳轮相连，第一电机与行星齿轮系中行星架相连，中间轴与行星齿轮系中内齿圈通过多片摩擦式离合器相连。

5.根据权利要求4所述的油电混合动力驱动系统，其特征是，所述的内齿圈连有多片摩擦式制动器。

6.根据权利要求2或4所述的油电混合动力驱动系统，其特征是，所述的第二电机的轴的端部设有电机齿轮，中间轴的与第二电机相连端设有中间轴齿轮，中间轴齿轮和电机齿轮通过中间齿轮相连。

7.根据权利要求3或5所述的油电混合动力驱动系统，其特征是，所述的多片摩擦式制动器为电子制动器或电液控制的湿式制动器。

8.根据权利要求7所述的油电混合动力驱动系统，其特征是，所述的多片摩擦式离合器为电子离合器或电液控制的湿式离合器。

9.根据权利要求1所述的油电混合动力驱动系统，其特征是，所述的换挡器为电液式或机电式同步器。

10.根据权利要求9所述的油电混合动力驱动系统，其特征是，所述的换挡器为机电式齿形离合器。