CN103786564B - 一种混合动力汽车驱动装置 - Google Patents

Abstract

一种混合动力汽车驱动装置，它包括发动机、第一电机、第二电机和由前行星排及后行星排组成的双行星排齿轮传动机构，所述前行星排包括前太阳轮、前行星轮、前行星架和前齿圈，所述后行星排包括后太阳轮、后行星轮、后行星架和后齿圈，其特别之处在于：所述前太阳轮上设有制动器，所述前行星架与发动机动力输出端连接，前行星架还通过第一离合器与第一电机主轴连接，所述第一电机主轴还与前齿圈连接，所述前齿圈通过第二离合器与后行星架连接，所述后太阳轮与第二电机主轴连接，所述后齿圈与驱动装置动力输出轴连接。本发明不仅提高了电机的工作效率，减少了车辆燃油消耗，而且降低了混合动力汽车的生产成本。

Description

一种混合动力汽车驱动装置

技术领域

本发明涉及一种混合动力汽车，尤其是一种混合动力汽车的驱动装置，属于汽车技术领域。

背景技术

混合动力汽车是指由两个或多个能同时运转的驱动单元提供动力的车辆，它依据车辆实际行驶状态选择不同驱动单元独立或联合提供动力。按照动力传输路线分类，混合动力汽车可分为串联式、并联式和混联式三种类型，其中混联式混合动力汽车在油耗和排放性能方面表现都较优异,因此被认为是最理想的混合模式。混联式混合动力汽车的驱动装置包括一台排量较小的发动机和两台电机，通过齿轮传动机构的耦合方式来传递动力，该齿轮传动机构分为两种类型，即行星齿轮系和平行轴式，它们均通过离合器的结合和分离来实现调速和动力分流。

目前混联式混合动力车辆的驱动装置大多采用平行轴式齿轮传动机构，其第一电机与发动机同轴连接，第二电机用于单独驱动车辆。该混合动力汽车驱动装置在纯电动模式下，由于车速的可变化范围较大，因此第二电机不能总是处于最高效的工作转速下，会造成不必要的能源浪费；当发动机单独驱动时，一般只有两个挡位可选择，因此会降低驾驶乐趣和燃油经济性；当车辆处于增程模式时，发动机直接带动第一电机进行发电，由于发动机的转速远远低于第一电机的额定转速，使得第一电机的发电效率较低，甚至不能完全满足串联增程的需要。

现有的行星齿轮系传动机构一般采用单行星排结构，其太阳轮、行星架及齿圈中的两个元件分别与发动机和第一电机连接，另一个元件与差速器连接，例如，已量产的丰田Prius采用了单行星排结构的四轴传动装置，由于其在车辆高速行驶模式下，作为发电机的第一电机有时需要在零转速状态下来保证发动机的最佳输出功率，因此降低了发电机的工作效率。针对上述问题，申请号为201110185854.8的中国专利申请文件提供了一种混合动力驱动装置，它与车轮相连，包括：含有前行星排太阳轮、前行星排行星轮、前行星排外齿圈、后行星排太阳轮、后行星排行星轮、后行星排外齿圈、前后行星排共用的行星架的双行星排，发动机，第一电机，第二电机，差速器，第一离合器，第二离合器；其中，所述后行星排行星轮还与所述前行星排行星轮相啮合。该专利申请文件的技术方案虽然解决了混联式混合动力***在车辆速度比较高时，因发电机、发动机、电动机功率分配不合理，造成的整车行驶过程油耗较高的问题，但由于其行星轮系零部件制造及装配精度高，加大了制造及装配工艺的难度，提高了生产成本。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种混合动力汽车驱动装置，它通过双行星排齿轮传动机构、离合器及制动器的配合，实现与车辆不同行驶状况相匹配的动力驱动方式。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种混合动力汽车驱动装置，它包括发动机、第一电机、第二电机和由前行星排及后行星排组成的双行星排齿轮传动机构，所述前行星排包括前太阳轮、前行星轮、前行星架和前齿圈，所述前太阳轮与前行星轮外啮合传动，所述前行星轮与前齿圈内啮合传动，前行星轮安装在前行星架上，所述后行星排包括后太阳轮、后行星轮、后行星架和后齿圈，所述后太阳轮与后行星轮外啮合传动，所述后行星轮与后齿圈内啮合传动，后行星轮安装在后行星架上，其特别之处在于：所述前太阳轮上设有制动器，所述前行星架与发动机动力输出端连接，前行星架还通过第一离合器与第一电机主轴连接，所述第一电机主轴还与前齿圈连接，所述前齿圈通过第二离合器与后行星架连接，所述后太阳轮与第二电机主轴连接，所述后齿圈与驱动装置动力输出轴连接。

上述混合动力汽车驱动装置，在纯电动模式下，制动器处于工作状态，第一离合器、第二离合器均处于接合状态，第二电机主轴驱动后太阳轮运转，后太阳轮带动后行星轮运转，后行星轮带动后齿圈运转，第二电机提供的驱动力由后齿圈传递至驱动装置动力输出轴上。

上述混合动力汽车驱动装置，在双电机驱动模式下，第二离合器处于接合状态，第一电机与第二电机同时工作；

由第一电机驱动后行星架运转，后行星架带动后行星轮运转，再通过后行星轮与后齿圈的啮合传动，将第一电机提供的驱动力传递至驱动装置动力输出轴上；

由第二电机驱动后太阳轮运转，后太阳轮带动后行星轮运转，后行星轮带动后齿圈运转，第二电机提供的驱动力由后齿圈传递至驱动装置动力输出轴上。

上述混合动力汽车驱动装置，在发动机与电机驱动模式下，制动器处于工作状态，第二离合器处于接合状态，发动机与第二电机同时工作；

由发动机驱动前行星架运转，前行星架带动前行星轮运转，通过前行星轮与前齿圈的啮合传动，发动机输出的部分驱动力传递至后行星架，再由后行星架带动后行星轮，通过后行星轮与后齿圈的啮合传动将发动机动力传递至驱动装置动力输出轴上，发动机输出的另一部分驱动力带动第一电机发电；

由第二电机驱动后太阳轮运转，后太阳轮带动后行星轮运转，后行星轮带动后齿圈运转，第二电机提供的驱动力由后齿圈传递至驱动装置动力输出轴上。

本发明采用双行星排齿轮传动机构，通过双行星排、离合器及制动器的配合，使其与车辆不同行驶工况相匹配。其纯电动模式适用于车辆起步工况，当车辆在城市拥堵道路上行驶时，走走停停，需频繁起步，此时本发明以纯电动模式工作，制动器制动，第一离合器、第二离合器接合，由第二电机为车辆提供驱动力。当车辆处于倒档、匀速以及高速行驶工况时，本发明以双电机驱动模式工作，第二离合器处于接合状态，第一电机与第二电机同时运转，通过调整两个电机的转速（倒档运行时，控制电机反转，两个电机相互调速，使车辆达到相应的倒车车速），使作为主驱动动力的第二电机始终处于最佳的工作状态，以提高电能利用率。本发明的发动机与电机驱动模式适用于车辆急加速、匀速以及高速运行工况，此时由发动机和第二电机输出动力，在后行星排处进行动力耦合，动力输出强劲，通过调整第二电机的转速来满足车辆运行速度要求，实现输出速比的调节；对于增程式混合动力汽车来讲，本发明在发动机与电机驱动模式下，由发动机带动第一电机发电，为第二电机提供动力或者为蓄电池充电。本发明采用相对独立的双行星排齿轮传动机构，不仅提高了电机的工作效率，减少了车辆燃油消耗，而且降低了齿轮传动机构零部件制造及装配工艺的难度，从而降低了混合动力汽车的生产成本。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明提供的混合动力汽车驱动装置结构示意图；

图2是本发明的纯电动模式工作状态及动力传输路线示意图；

图3是本发明的双电机驱动模式工作状态及动力传输路线示意图；

图4是本发明的发动机与电机驱动模式工作状态及动力传输路线示意图。

图中各标号清单为：1、发动机，2、制动器，3、前太阳轮，4、前行星轮，5、前齿圈，6、前行星架，7、第一离合器，8、第一电机，9、第二离合器，10、后行星架，11、后齿圈，12、后行星轮，13、后太阳轮，14、驱动装置动力输出轴，15、第二电机。

具体实施方式

参看图1，本发明包括发动机1、第一电机8、第二电机15和由前行星排及后行星排组成的双行星排齿轮传动机构，所述前行星排包括前太阳轮3、前行星轮4、前行星架6和前齿圈5，所述前太阳轮3与前行星轮4外啮合传动，所述前行星轮4与前齿圈5内啮合传动，前行星轮4安装在前行星架6上，所述后行星排包括后太阳轮13、后行星轮12、后行星架10和后齿圈11，所述后太阳轮13与后行星轮12外啮合传动，所述后行星轮12与后齿圈11内啮合传动，后行星轮12安装在后行星架10上，其特别之处在于：所述前太阳轮3上设有制动器2，所述前行星架6与发动机1的动力输出端连接，前行星架6还通过第一离合器7与第一电机8主轴连接，所述第一电机8主轴还与前齿圈5连接，所述前齿圈5通过第二离合器9与后行星架10连接，所述后太阳轮13与第二电机15主轴连接，所述后齿圈11与驱动装置动力输出轴14连接。

参看图2，本发明在纯电动模式下，制动器2处于工作状态，第一离合器7、第二离合器9均处于接合状态，第二电机15主轴驱动后太阳轮13运转，后太阳轮13带动后行星轮12运转，后行星轮12带动后齿圈11运转，第二电机15提供的驱动力由后齿圈11传递至驱动装置动力输出轴14上。本发明的纯电动模式适用于车辆起步工况，根据电机的万有特性曲线分析，起步时可将第二电机15控制在较低转速状态，其输出扭矩较大且稳定，有利于车辆起步；当车辆在城市拥堵道路上行驶时，走走停停，需频繁起步，此时本发明以纯电动模式工作，由第二电机15为车辆提供驱动力。

参看图3，本发明在双电机驱动模式下，第二离合器9处于接合状态，第一电机8与第二电机15同时工作；由第一电机8驱动后行星架10运转，后行星架10带动后行星轮12运转，再通过后行星轮12与后齿圈11的啮合传动，将第一电机8提供的驱动力传递至驱动装置动力输出轴上；由第二电机15驱动后太阳轮13运转，后太阳轮13带动后行星轮12运转，后行星轮12带动后齿圈11运转，第二电机15提供的驱动力由后齿圈11传递至驱动装置动力输出轴14上。本发明的双电机驱动模式适用于车辆倒档、匀速以及高速行驶工况，车辆在匀速或高速行驶时，可通过调整第一电机8与第二电机15的转速，使作为主驱动动力的第二电机15始终处于最佳的工作状态，以提高电能利用率；车辆倒档运行时，控制第一电机8与第二电机15反转，两个电机相互调速，使车辆达到相应的倒车车速。

参看图4，本发明在发动机与电机驱动模式下，制动器2处于工作状态，第二离合器9处于接合状态，发动机1与第二电机15同时工作；由发动机1驱动前行星架6运转，前行星架6带动前行星轮4运转，通过前行星轮4与前齿圈5的啮合传动，发动机1输出的部分驱动力传递至后行星架10，再由后行星架10带动后行星轮12，通过后行星轮12与后齿圈11的啮合传动将发动机1动力传递至驱动装置动力输出轴14上，发动机1输出的另一部分驱动力带动第一电机8发电；由第二电机15驱动后太阳轮13运转，后太阳轮13带动后行星轮12运转，后行星轮12带动后齿圈11运转，第二电机15提供的驱动力由后齿圈11传递至驱动装置动力输出轴14上。本发明的发动机与电机驱动模式适用于车辆急加速、匀速以及高速运行工况，此时由发动机1和第二电机15输出动力，在后行星排处进行动力耦合，动力输出强劲，通过调整第二电机15的转速来满足车辆运行速度要求，实现输出速比的调节；对于增程式混合动力汽车来讲，本发明在发动机与电机驱动模式下，由发动机1带动第一电机8发电，为第二电机15提供动力或者为蓄电池充电。

Claims (4)

1.一种混合动力汽车驱动装置，它包括发动机（1）、第一电机（8）、第二电机（15）和由前行星排及后行星排组成的双行星排齿轮传动机构，所述前行星排包括前太阳轮（3）、前行星轮（4）、前行星架（6）和前齿圈（5），所述前太阳轮（3）与前行星轮（4）外啮合传动，所述前行星轮（4）与前齿圈（5）内啮合传动，前行星轮（4）安装在前行星架（6）上，所述后行星排包括后太阳轮（13）、后行星轮（12）、后行星架（10）和后齿圈（11），所述后太阳轮（13）与后行星轮（12）外啮合传动，所述后行星轮（12）与后齿圈（11）内啮合传动，后行星轮（12）安装在后行星架（10）上，所述前太阳轮（3）上设有制动器（2），所述前行星架（6）与发动机（1）的动力输出端连接，前行星架（6）还通过第一离合器（7）与第一电机（8）主轴连接，所述第一电机（8）主轴还与前齿圈（5）连接，所述前齿圈（5）通过第二离合器（9）与后行星架（10）连接，所述后太阳轮（13）与第二电机（15）主轴连接，其特征是，所述后齿圈（11）与驱动装置动力输出轴（14）连接。

2.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车驱动装置，其特征是，在纯电动模式下，制动器（2）处于工作状态，第一离合器（7）、第二离合器（9）均处于接合状态，第二电机（15）主轴驱动后太阳轮（13）运转，后太阳轮（13）带动后行星轮（12）运转，后行星轮（12）带动后齿圈（11）运转，第二电机（15）提供的驱动力由后齿圈（11）传递至驱动装置动力输出轴（14）上。

3.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车驱动装置，其特征是，在双电机驱动模式下，第二离合器（9）处于接合状态，第一电机（8）与第二电机（15）同时工作；

由第一电机（8）驱动后行星架（10）运转，后行星架（10）带动后行星轮（12）运转，再通过后行星轮（12）与后齿圈（11）的啮合传动，将第一电机（8）提供的驱动力传递至驱动装置动力输出轴上；

由第二电机（15）驱动后太阳轮（13）运转，后太阳轮（13）带动后行星轮（12）运转，后行星轮（12）带动后齿圈（11）运转，第二电机（15）提供的驱动力由后齿圈（11）传递至驱动装置动力输出轴（14）上。

4.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车驱动装置，其特征是，在发动机与电机驱动模式下，制动器（2）处于工作状态，第二离合器（9）处于接合状态，发动机（1）与第二电机（15）同时工作；

由发动机（1）驱动前行星架（6）运转，前行星架（6）带动前行星轮（4）运转，通过前行星轮（4）与前齿圈（5）的啮合传动，发动机（1）输出的部分驱动力传递至后行星架（10），再由后行星架（10）带动后行星轮（12），通过后行星轮（12）与后齿圈（11）的啮合传动将发动机（1）动力传递至驱动装置动力输出轴（14）上，发动机（1）输出的另一部分驱动力带动第一电机（8）发电；

由第二电机（15）驱动后太阳轮（13）运转，后太阳轮（13）带动后行星轮（12）运转，后行星轮（12）带动后齿圈（11）运转，第二电机（15）提供的驱动力由后齿圈（11）传递至驱动装置动力输出轴（14）上。