CN211390939U - 一种混合动力装置及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种混合动力装置，包括发动机、发电机、驱动电机、离合器、行星组件、第一输出组件、第二输出组件和差速器；所述发动机通过所述行星组件与所述发电机连接，所述离合器的外转毂与所述行星组件连接，所述离合器的内转毂通过所述第一输出组件与所述差速器连接，所述驱动电机通过所述第二输出组件与所述差速器连接，本实用新型通过发动机、发电机、驱动电机的同轴布置，减小径向尺寸，既降低了制造成本，又提高了齿轮传动精度、提高NVH性能，在离合器脱开时，纯电驱动，可避免发动机及发电机转子的拖曳损失，进一步提高了整车燃油经济性。

Description

一种混合动力装置及车辆

技术领域

本实用新型涉及车辆技术领域，特别涉及一种混合动力装置及车辆。

背景技术

随着国家环境保护力度加大,混合动力汽车的应用越来越普及。目前有两种较为流行的混合动力汽车的传动系统，一种是以丰田THS为代表的功率分流式混合动力系统；另一种是以本田iMMD为首的增程式混合动力系统如图1所示(中国专利CN103298637A)。前者采用行星齿轮机构引入至少两个动力源，通过调节动力源速度可实现无级变速。经多代改进，已取得较好燃油经济性。但由于动力源扭矩是作用在行星齿轮机构力矩杠杆的不同节点上，扭矩互相平衡，不能叠加，所以这种功率分流式混合动力汽车的动力加速性较差。而本田iMMD混合动力系统中发动机主要功能是高效发电。如有需要，发动机可直接连到输出轴上，其输出扭矩与电动机的输出扭矩叠加在一起，极大地提高了车辆的动力加速性。由于发动机发电效率高，在高速时发动机可直接驱动车辆，所以这种混合动力汽车的燃油经济性也不错。故本田iMMD上市不久就受到许多厂家效仿。图1就是其原始专利中的原理图。图1中发动机通过齿轮对拖动发电机发电。齿轮对增加电机速度，以提高发电效率。驱动电机经齿轮对和减速增扭、驱动车轮。高速行驶时结合离合器，发动机通过离合器、齿轮对和，直接驱动车轮。该变速器传动效率高、动力性好，上市后受到市场欢迎。

然而该变速器发动机与电机采用偏轴布置，一共有4根轴，径向体积大，制造难度大，难以控制NVH性能。

实用新型内容

针对现有技术的上述问题，本实用新型的目的在于，提供一种混合动力装置及车辆，能够解决现有混合动力变速器尺寸大、制造难的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型的具体技术方案如下：

一方面，本实用新型提供一种混合动力装置，包括发动机、发电机、驱动电机、离合器、行星组件、第一输出组件、第二输出组件和差速器；所述发动机通过所述行星组件与所述发电机连接，所述离合器的外转毂与所述行星组件连接，所述离合器的内转毂通过所述第一输出组件与所述差速器连接，所述驱动电机通过所述第二输出组件与所述差速器连接。

进一步地，所述行星组件包括内齿圈、行星齿轮、行星架、太阳轮和太阳轮轴；所述内齿圈的外圈与所述发电机的内圈连接，并且所述太阳轮设于所述内齿圈内，所述行星齿轮可转动的设置在所述行星架上，所述行星齿轮位于所述太阳轮和所述内齿圈之间并且与所述太阳轮和所述内齿圈啮合，所述太阳轮固定连接在所述太阳轮轴上。

具体地，所述太阳轮固定在所述差速器的壳体上。

具体地，所述行星架的一侧与所述离合器的外转毂连接，所述行星架的另一侧与所述发动机的输入轴固定连接。

作为可选地，所述行星架与所述发动机的输入轴为一体结构。

进一步地，所述第一输出组件包括第一主动齿轮和第一被动齿轮；所述第一主动齿轮与所述离合器的内转毂连接，所述第一主动齿轮与所述第一被动齿轮啮合，所述第一被动齿轮与所述差速器的齿圈连接。

进一步地，所述第二输出组件包括第二主动齿轮和第二被动齿轮；所述第二主动齿轮余所述驱动电机的转子连接，所述第二主动齿轮与所述第二被动齿轮啮合，所述第二被动齿轮与所述差速器的齿圈连接。

进一步地，所述装置还包括主减齿轮组件，所述主减齿轮组件包括第一主减齿轮、第二主减齿轮和第三主减齿轮，所述第一主减齿轮固定在所述第三主减齿轮的一侧，所述第二主减齿轮固定在所述第三齿轮的另一侧，所述第一主减齿轮与所述第一被动齿轮啮合，所述第二主减齿轮与所述第二被动齿轮啮合，所述第三主减齿轮与所述差速器的齿圈啮合。

作为可选地，所述发电机的转子和所述驱动电机的转子均为空心结构。

另一方面，本实用新型还提供一种车辆，所述车辆包括上述所述的一种混合动力装置。

采用上述技术方案，本实用新型所述的一种混合动力装置及车辆具有如下有益效果：

1.本实用新型所述的一种混合动力装置及车辆，采用行星组件给发电机增速，能够保证发电机和发动机都在高效速度区工作，从而提高车辆燃油经济性。

2.本实用新型所述的一种混合动力装置及车辆，将发动机、发电机和驱动电机同轴布置，能够避免平行轴齿轮因位置误差带来的传递误差，同时也有利于发电机和驱动电机动力传递速比调节。

3.本实用新型所述的一种混合动力装置及车辆，能够减少径向和轴向尺寸、简化混动变速器结构、使其制造容易，提高NVH性能，降低制造成本，提升整车搭载性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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它附图。

图1现有技术中变速器的工作原理图；

图2本实用新型所述的一种混合动力装置的结构示意图；

图3本实用新型一个实施例所述的混合动力装置的结构示意图。

图中：1-发动机，2-发电机，3-驱动电机，4-离合器，5-行星组件，6- 第一输出组件，7-第二输出组件，8-差速器，9-主减齿轮组件，51-内齿圈， 52-行星齿轮，53-行星架，54-太阳轮，55-太阳轮轴，61-第一主动齿轮，62- 第一被动齿轮，71-第二主动齿轮，72-第二被动齿轮，91-第一主减齿轮， 92-第二主减齿轮，93-第三主减齿轮。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

现有技术中变速器发动机和发电机的连接采用偏轴布置，导致变速器径向体积会很大，制造难度大，从而增加了制造的成本，而且还会带来NVH 性能的不稳定，本说明书一个实施例提供一种混合动力装置，所述装置结构简单，容易制造，同时成本较低工作效率高。

具体地，如图2所示，所述装置包括发动机1、发电机2、驱动电机3、离合器4、行星组件5、第一输出组件6、第二输出组件7和差速器8；所述发动机1通过所述行星组件5与所述发电机2连接，所述离合器4的外转毂与所述行星组件5连接，所述离合器4的内转毂通过所述第一输出组件6与所述差速器8连接，所述驱动电机3通过所述第二输出组件7与所述差速器8连接。

进一步地，所述行星组件5包括内齿圈51、行星齿轮52、行星架53、太阳轮54和太阳轮轴55；所述内齿圈51的外圈与所述发电机2的内圈连接，并且所述太阳轮54设于所述内齿圈51内，所述行星齿轮52可转动的设置在所述行星架53上，所述行星齿轮52位于所述太阳轮54和所述内齿圈51之间并且与所述太阳轮54和所述内齿圈51啮合，所述太阳轮54固定连接在所述太阳轮轴55上。

同时，所述发动机1的输入轴可以与所述行星架53为一体结构，能够使得发动机1驱动所述行星架53转动，通过还能保证发动机1与所述行星架53连接结构的稳定，当然了，也可以通过机械结构将所述发动机1的输入轴与所述行星架连接，另外所述行星架53的输出端与所述离合器4的外转毂连接，这样所述离合器4可以调整所述发动机1的工作，然后通过行星组件5带动所述发电机2转动。

需要说明的是，所述发电机2和所述驱动电机3的转子均可以为空心结构，所述离合器4也可以设置在所述发电机2转子内，所述行星组件5 也可设置在所述发电机2转子内，因此所述行星组件5以及离合器4的尺寸可以根据所述发电机2转子的尺寸适时设置，所述驱动电机3通过驱动电机连接板与所述第二输出组件7连接。

在一些实施例中，为了更好的固定所述行星组件5，将所述太阳轮54 固定在所述差速器8的壳体上。

在一些实施例中，所述第一输出组件6和所述第二输出组件7都可以通过齿轮传动的方式进行动能传输，具体地，所述第一输出组件6包括第一主动齿轮61和第一被动齿轮62；所述第一主动齿轮61与所述离合器4 的内转毂连接，所述第一主动齿轮61与所述第一被动齿轮62啮合，所述第一被动齿轮62通过主减齿轮组件9与所述差速器8的齿圈连接，同时所述二输出组件7包括第二主动齿轮71和第二被动齿轮72；所述第二主动齿轮71与所述驱动电机3的转子连接，所述第二主动齿轮71与所述第二被动齿轮72啮合，所述第二被动齿轮72通过所述主减齿轮组件9与所述差速器8的齿圈连接。

当然了，为了满足所述驱动电机3和所述发动机1分开工作的要求，可以将所述主减齿轮组件9设置成依次转动连接的第一主减齿轮91、第三主减齿轮93和第二主减齿轮92，其中所述第三主减齿轮93与所述差速器 8的齿圈啮合，所述第一主减齿轮91与所述第一被动齿轮62啮合，所述第二主减齿轮92与所述第二被动齿轮72啮合，通过所述第一主减齿轮91和所述第二主减齿轮92的转动均能控制所述第三主减齿轮93的转动，并且所述第一主减齿轮91和所述第二主减齿轮92的工作不受彼此影响。

需要说明的是，所述第一主减齿轮91、第三主减齿轮93和第二主减齿轮92与其他部件的连接关系不限于上述提供的方案，具体地，所述第一主减齿轮91可以与所述差速器8的的齿圈啮合，所述第二主减齿轮92与所述第二被动齿轮72啮合，所述第三主减齿轮93可以与所述第一被动齿轮 62啮合，通过所述第三主减齿轮93和所述第二主减齿轮92的转动均能控制所述第一主减齿轮91的转动，并且所述第二主减齿轮92和所述第三主减齿轮93的工作不受彼此影响。

通过上述提供的混合动力装置，在低速及城市工况，电池电量较高时，可实现纯电驱动，与传动燃油汽车相比，在低速及起停工况下，可避免发动机怠速及低速运行不经济区域带来的排放及噪声污染，提升整车经济性。

同时还可以根据不同的路况及车辆情况选择多种工作模式，比如纯电动驱动(EV)模式、发动机驱动模式、串联驱动模式、并联驱动模式以及制动能量回收模式；

其中EV模式驱动操作方法是：控制离合器断开，控制所述驱动电机3 工作，能量由车辆动力电池(未标出)提供，带动第二输出组件7转动，动力经第二主减齿轮92、第三主减齿轮93传至差速器8，带动车轮转动，进而驱动车辆前进或实现倒车功能。

发动机直驱模式操作方法是：控制离合器4结合，由发动机1提供动能，动力经行星组件5、离合器4和第一输出组件6传至差速器8，一般在高速工况，使用发动机直驱功能，此时发动机处于经济转速，有利于实现燃油经济性。

串联模式操作方法是：控制离合器4断开，发动机1工作从而带动发电机2转动，进而给驱动电机3充电补充能量，具体地，动力经发动机1 和行星组件5传至发电机2的转子，发电机2转子转动而产生电能，从而为驱动电机3充电，启动电机工作，动力经第二输出组件7、第二主减齿轮 92和第二主减齿轮93传至差速器8，从而带动车轮。在低速及城市工况，电机电量较低时，使用串联模式可以把发动机运行转速与路况解耦，便于发动机控制在经济转速，可实现发动机高效发电运行，实现电动驱动。提升燃油经济性。

并联模式的操作方法是：控制离合器4闭合，发动机1和驱动电机3 同时工作提供能量，动力经第一主减齿轮91和第二主减齿轮92在第三主减齿轮93耦合，在传至差速器，该模式主要是在高速及超车工况，由于单一能源无法满足动力需求，此时由发动机及驱动电机共同提供扭矩满足驱动需求。

制动能量回收模式操作方法是：控制离合器4断开，车辆在进行制动减速时，能量由车轮、差速器8的齿圈、第三主减齿轮93、第二主减齿轮 92、第二输出组件7到驱动电机3的转子，从而将能量回收在动力电池中，在制动减速工况下，将车辆的动能经过能量回收功能转为电能储存在电池中，供下次电驱动使用，有利于减少能量损失，延长续航里程。

当然了，不同齿轮的连接关系，上述工作模式的动力传输路径也不同，这里就不一一赘述了。

如图3所示，本说明书的另一个实施例是在上述提供装置的基础上得到的，具体地，仅仅省略了行星组件的配置，发动机直接驱动发电机的转动，这要求发电机的经济转速和发动机的经济转速是匹配的，可以使得结构更加简洁，而且也能提供上述所述的多种驱动模式，其工作原理也相同，这里就不一一赘述了。

另一方面，本说明书的一个实施例还提供一种车辆，所述车辆包括上述提供一种混合动力装置。

通过上述提供的一种混合动力装置及车辆，可以取得如下有益效果：

1)本实用新型所述的一种混合动力装置及车辆，采用行星组件给发电机增速，能够保证发电机和发动机都在高效速度区工作，从而提高车辆燃油经济性。

2)本实用新型所述的一种混合动力装置及车辆，将发动机、发电机和驱动电机同轴布置，能够避免平行轴齿轮因位置误差带来的传递误差，同时也有利于发电机和驱动电机动力传递速比调节。

3)本实用新型所述的一种混合动力装置及车辆，能够减少径向和轴向尺寸、简化混动变速器结构、使其制造容易，提高NVH性能，降低制造成本，提升整车搭载性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种混合动力装置，其特征在于，包括发动机(1)、发电机(2)、驱动电机(3)、离合器(4)、行星组件(5)、第一输出组件(6)、第二输出组件(7)和差速器(8)；所述发动机(1)通过所述行星组件(5)与所述发电机(2)连接，所述离合器(4)的外转毂与所述行星组件(5)连接，所述离合器(4)的内转毂通过所述第一输出组件(6)与所述差速器(8)连接，所述驱动电机(3)通过所述第二输出组件(7)与所述差速器(8)连接。

2.根据权利要求1所述的混合动力装置，其特征在于，所述行星组件(5)包括内齿圈(51)、行星齿轮(52)、行星架(53)、太阳轮(54)和太阳轮轴(55)；所述内齿圈(51)的外圈与所述发电机(2)的内圈连接，并且所述太阳轮(54)设于所述内齿圈(51)内，所述行星齿轮(52)可转动的设置在所述行星架(53)上，所述行星齿轮(52)位于所述太阳轮(54)和所述内齿圈(51)之间并且与所述太阳轮(54)和所述内齿圈(51)啮合，所述太阳轮(54)固定连接在所述太阳轮轴(55)上。

3.根据权利要求2所述的混合动力装置，其特征在于，所述太阳轮(54)固定在所述差速器(8)的壳体上。

4.根据权利要求2所述的混合动力装置，其特征在于，所述行星架(53)的一侧与所述离合器(4)的外转毂连接，所述行星架(53)的另一侧与所述发动机(1)的输入轴固定连接。

5.根据权利要求4所述的混合动力装置，其特征在于，所述行星架(53)与所述发动机(1)的输入轴为一体结构。

6.根据权利要求1所述的混合动力装置，其特征在于，所述第一输出组件(6)包括第一主动齿轮(61)和第一被动齿轮(62)；所述第一主动齿轮(61)与所述离合器(4)的内转毂连接，所述第一主动齿轮(61)与所述第一被动齿轮(62)啮合，所述第一被动齿轮(62)与所述差速器(8)的齿圈连接。

7.根据权利要求6所述的混合动力装置，其特征在于，所述第二输出组件(7)包括第二主动齿轮(71)和第二被动齿轮(72)；所述第二主动齿轮(71)余所述驱动电机(3)的转子连接，所述第二主动齿轮(71)与所述第二被动齿轮(72)啮合，所述第二被动齿轮(72)与所述差速器(8)的齿圈连接。

8.根据权利要求7所述的混合动力装置，其特征在于，所述装置还包括主减齿轮组件(9)，所述主减齿轮组件(9)包括第一主减齿轮(91)、第二主减齿轮(92)和第三主减齿轮(93)，所述第一主减齿轮(91)固定在所述第三主减齿轮(93)的一侧，所述第二主减齿轮(92)固定在所述第三主减齿轮(93)的另一侧，所述第一主减齿轮(91)与所述第一被动齿轮(62)啮合，所述第二主减齿轮(92)与所述第二被动齿轮(72)啮合，所述第三主减齿轮(93)与所述差速器(8)的齿圈啮合。

9.根据权利要求1所述的混合动力装置，其特征在于，所述发电机(2)的转子和所述驱动电机(3)的转子均为空心结构。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括权利要求1至9任一项所述的一种混合动力装置。

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