CN109823156B - 一种无级变速混合动力***及混合动力车辆 - Google Patents

一种无级变速混合动力***及混合动力车辆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无级变速混合动力***，包括发动机、电机、差速器、离合装置和蓄电池，还包括动力分配机构，发动机、电机和离合装置分别与动力分配机构相连，离合装置与差速器连接，发动机用于驱动车辆行驶和/或驱动电机发电；动力分配机构，用于将发动机输出的动力分配至离合装置和/或电机；电机，用于根据发动机的驱动作用进行发电，并将电能储存在蓄电池中；电机还用于驱动车辆行驶；差速器，用于将驱动离合装置的动力传送至车轮，驱动车辆行驶；还公开一种混合动力车辆；本发明通过设置的动力分配机构，使发动机可以在工况不频繁变化的情况下，不通过能量转换，直接把发动机动力传递到车轮，较大幅度的降低整车油耗。

Description

一种无级变速混合动力***及混合动力车辆
技术领域
本发明涉及混合动力技术领域，尤其涉及一种无级变速混合动力***及混合动力车辆。
背景技术
随着国家环保要求的紧迫性、苛刻性，汽车油耗在法规上也有越来越严格的控制，2020年计划乘用车企业平均单车油耗降低到5L/100Km。为达到这一目标，国内各大小汽车企业皆已经开始研发新能源汽车，新能源车辆主要分为串联式混动、并联式混动及纯电动，纯电动汽车单车油耗为零，可以大弧度降低企业的平均单车油耗。
目前汽车行业混动种类很多，串联式混动：发动机可以在最佳功率油耗比位置工作，降低发动机功率频繁波动、避免发动机在较差的燃油功率比的工况下工作。但是需要将发动机机械能转化为电能，电能再转化为机械能，能量来回转换，能量损失较多。并联式混动：发动机工作区间较广，无法保证发动机始终在最佳工作范围内工作。
发明内容
为了解决上述技术问题，针对以上问题点，本发明公开的无级变速混合动力***，通过设置的动力分配机构，使发动机可以在工况不频繁变化的情况下，不通过能量转换，直接把发动机动力传递到车轮，较大幅度的降低整车油耗。
为了达到上述发明目的，本发明提供了一种无级变速混合动力***，包括发动机、电机、差速器、离合装置和蓄电池，还包括动力分配机构，所述发动机、所述电机和所述离合装置分别与所述动力分配机构相连，所述离合装置与所述差速器连接，所述发动机用于驱动车辆行驶和/或驱动所述电机发电；
所述动力分配机构，用于将所述发动机输出的动力分配至所述离合装置和/或所述电机；
所述电机，用于根据所述发动机的驱动作用进行发电，并将电能储存在所述蓄电池中；
所述电机还用于驱动车辆行驶；
所述差速器，用于将驱动所述离合装置的动力传送至车轮，驱动车辆行驶。
进一步地，所述动力分配机构包括第一无级变速器和第二无级变速器，所述第一无级变速器与所述第二无级变速器串联设置。
更进一步地，所述第一无级变速器具有第一动力输入端和第一动力输出端，所述第二无级变速器具有第二动力输入端和第二动力输出端；
所述第一动力输入端与所述发动机相连，所述第一动力输入端远离所述发动机的一侧与所述第二动力输入端相连接，所述第一动力输出端与离合装置相连，所述第二动力输出端与所述电机相连。
优选地，所述第一动力输入端与所述第二动力输入端通过连接轴相连接。
进一步地，所述第一无级变速器和所述第二无级变速器每一个均包括主动工作轮、从动工作轮和与所述主动工作轮和从动工作轮配合传动的金属带，所述主动工作轮和所述从动工作轮均包括固定部分和可动部分，以及
驱动机构，与所述可动部分相连以驱动所述可动部分移动。
更进一步地，所述驱动机构包括液压装置、减速机构和丝杠，所述减速机构与所述液压装置相连，所述丝杠分别与所述减速机构和所述可动部分相连以在所述减速机构的带动下驱动所述可动部分沿轴向移动从而改变相应工作轮的工作半径。
优选地，所述金属带为钢带。
进一步地，还包括电机控制装置，所述的电机驱动控制装置用于将电机的能传递至蓄电池中，所述的电机控制装置还用于控制所述电机驱动车辆行驶。
优选地，所述离合装置为离合器。
本发明公开一种混合动力车辆，包括上述所述的无级变速混合动力***，所述无级变速混合动力***位于所述车辆的壳体内。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
1、本发明公开的无级变速混合动力***，通过设置的动力分配机构，使发动机可以在工况不频繁变化的情况下，不通过能量转换，直接把发动机动力传递到车轮，较大幅度的降低整车油耗；
2、本发明公开的无级变速混合动力***，能使发动机始终在一个或者几个良好的工况下工作，避免发动机频繁的功率扭矩波动，延长发动机寿命、减少整车振动、降低油耗；
3、本发明公开的无级变速混合动力***，车辆低速行驶时，发动机可以直接驱动整车行驶，避免了能量转化过程中的能量损失。
附图说明
为了更清楚地说明本发明所述的无级变速混合动力***及混合动力车辆，下面将对实施例所需要的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为无级变速混合动力***的结构示意图；
图2为无级变速混合动力***局部结构示意图；
图3为车辆处于低速状态时图2中动力分配机构的右视图；
图4为车辆处于中速状态时图2中动力分配机构的右视图；
图5为车辆处于高速状态时图2中动力分配机构的右视图；
其中，图中附图标记对应为：1-蓄电池，2-动力分配机构，201-第一无级变速器，2011-第一动力输入端，2012-第一动力输出端，202-第二无级变速器，2021-第二动力输入端，2022-第二动力输出端，3-差速器，4-离合装置，5-发动机，6-电机，7-电机控制装置，8-连接轴，9-主动工作轮，901-可动部分，902-固定部分，10-从动工作轮，1001-可动部分，1002-固定部分，11-金属带。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
实施例1：
如图1至图5所示：一种无级变速混合动力***，包括发动机5、电机6、差速器3、离合装置4和蓄电池1，还包括动力分配机构2，所述发动机5、所述电机6和所述离合装置4分别与所述动力分配机构2相连，所述离合装置4与所述差速器3连接，所述发动机5用于驱动车辆行驶和/或驱动所述电机6发电；
所述动力分配机构2，用于将所述发动机5输出的动力分配至所述离合装置4和/或所述电机6；
所述电机6，用于根据所述发动机5的驱动作用进行发电，并将电能储存在所述蓄电池1中；
所述电机6还用于驱动车辆行驶；
所述差速器3，用于将驱动所述离合装置4的动力传送至车轮，驱动车辆行驶；本发明通过设置的动力分配机构2，使发动机5可以在工况不频繁变化的情况下，不通过能量转换，直接把发动机5动力传递到车轮，较大幅度的降低整车油耗；能使发动机5始终在一个或者几个良好的工况下工作，避免发动机频繁的功率扭矩波动，延长发动机寿命、减少整车振动、降低油耗。
具体的，所述动力分配机构2包括第一无级变速器201和第二无级变速器202，所述第一无级变速器201与所述第二无级变速器202串联设置；
更为具体的，所述第一无级变速器201具有第一动力输入端2011和第一动力输出端2012，所述第二无级变速器202具有第二动力输入端2021和第二动力输出端2022；
所述第一动力输入端2011与所述发动机5相连，所述第一动力输入端2011远离所述发动机5的一侧与所述第二动力输入端2021相连接，所述第一动力输出端2012与所述离合装置4相连，所述第二动力输出端2022与所述电机6相连。
具体的，第一无级变速器201中，与所述发动机5连接的一端第一动力输入端2011，与离合装置4连接的一端为第一动力输出端2012。
当发动机5驱动电机6发电时，第二无级变速器202中，靠近第一动力输入端2011的为第二动力输入端2021，与电机6相连的为第二动力输出端2022；
当电机6充当电动机协助发动机5驱动车辆运动时，第二无级变速器202中，靠近第一动力输入端2011的为第二动力输出端2022，与电机6相连的为第二动力输入端2021。
进一步地，所述第一无级变速器201和所述第二无级变速器202每一个均包括主动工作轮9、从动工作轮10和与所述主动工作轮9和所述从动工作轮10配合传动的金属带11，所述主动工作轮9和所述从动工作轮10均包括固定部分和可动部分，以及
驱动机构(图中未示出)，与所述可动部分相连以驱动所述可动部分移动。
具体的，还包括电机控制装置7，所述的电机驱动控制装置7用于将电机6的能传递至蓄电池1中，所述的电机控制装置7还用于控制所述电机6驱动车辆行驶。
实施例2：为实施例1的优选实施例
如图1至图5所示:一种无级变速混合动力***，包括发动机5、电机6、差速器3、离合装置4和蓄电池1，还包括动力分配机构2，所述发动机5、所述电机6和所述离合装置4分别与所述动力分配机构2相连，所述离合装置4与所述差速器3连接，所述发动机5用于驱动车辆行驶和/或驱动所述电机6发电；
所述动力分配机构2，用于将所述发动机5输出的动力分配至所述离合装置4和/或所述电机6；
所述电机6，用于根据所述发动机5的驱动作用进行发电，并将电能储存在所述蓄电池1中；
所述电机6还用于驱动车辆行驶；
所述差速器3，用于将驱动所述离合装置4的动力传送至车轮，驱动车辆行驶；本发明通过设置的动力分配机构2，使发动机5可以在工况不频繁变化的情况下，不通过能量转换，直接把发动机5动力传递到车轮，较大幅度的降低整车油耗；能使发动机5始终在一个或者几个良好的工况下工作，避免发动机频繁的功率扭矩波动，延长发动机寿命、减少整车振动、降低油耗。
优选地，所述离合装置4为离合器。
具体的，所述动力分配机构2包括第一无级变速器201和第二无级变速器202，所述第一无级变速器201与所述第二无级变速器202串联设置；
更为具体的，所述第一无级变速器201具有第一动力输入端2011和第一动力输出端2012，所述第二无级变速器202具有第二动力输入端2021和第二动力输出端2022；
所述第一动力输入端2011与所述发动机5相连，所述第一动力输入端2011远离所述发动机5的一侧与所述第二动力输入端2021相连接，所述第一动力输出端2012与所述离合装置4相连，所述第二动力输出端2022与所述电机6相连。
具体的，第一无级变速器201中，与所述发动机5连接的一端第一动力输入端2011，与离合装置4连接的一端为第一动力输出端2012。
当发动机5驱动电机6发电时，第二无级变速器202中，靠近第一动力输入端2011的为第二动力输入端2021，与电机6相连的为第二动力输出端2022；
当电机6充当电动机协助发动机5驱动车辆运动时，第二无级变速器202中，靠近第一动力输入端2011的为第二动力输出端2022，与电机6相连的为第二动力输入端2021。
进一步优选地，所述第一动力输入端2011与所述第二动力输入端2021通过连接轴8相连接。
进一步地，所述第一无级变速器201和所述第二无级变速器202每一个均包括主动工作轮9、从动工作轮10和与所述主动工作轮9和所述从动工作轮10配合传动的金属带11，所述主动工作轮9和所述从动工作轮10均包括固定部分和可动部分，以及
驱动机构(图中未示出)，与所述可动部分相连以驱动所述可动部分移动。
具体的，如图3至图5所示，第一无级变速器201中与所述发动机5连接的一端为主动工作轮9，与离合装置4连接的一端为从动工作轮10。
当发动机5驱动电机6发电时，如图3和图4所示，第二无级变速器202中，靠近第一无级变速器201中的主动工作轮9的一端为主动工作轮9，与电机6相连的一端为从动工作轮10；
当电机6充当电动机协助发动机5驱动车辆运动时，如图5所示，第二无级变速器202中，靠近第一无级变速器201中的主动工作轮9的一端为从动工作轮10，与电机6相连的一端为主动工作轮9。
优选地，所述金属带11为钢带。
具体的，驱动机构分别与主动工作轮9上的可动部分901和从动工作轮10上的可动部分1001相连，以驱动可动部分901和/或可动部分1001移动，固定部分1002和固定部分902固定不动。
进一步地，所述驱动机构包括液压装置、减速机构和丝杠，所述减速机构与所述液压装置相连，所述丝杠分别与所述减速机构和所述可动部分相连以在所述减速机构的带动下驱动所述可动部分沿轴向移动从而改变相应工作轮的工作半径；从而改变传动比，合理分配发动机5扭矩。
具体的，还包括电机控制装置7，所述的电机驱动控制装置7用于将电机6的能传递至蓄电池1中，所述的电机控制装置7还用于控制所述电机6驱动车辆行驶。
与实施例1的不同之处在于：
优选地，所述离合装置4为离合器。
进一步优选地，所述第一动力输入端2011与所述第二动力输入端2021通过连接轴8相连接。
具体的，如图3至图5所示，第一无级变速器201中与所述发动机5连接的一端为主动工作轮9，与离合装置4连接的一端为从动工作轮10。
当发动机5驱动电机6发电时，如图3和图4所示，第二无级变速器202中，靠近第一无级变速器201中的主动工作轮9的一端为主动工作轮9，与电机6相连的一端为从动工作轮10；
当电机6充当电动机协助发动机5驱动车辆运动时，如图5所示，第二无级变速器202中，靠近第一无级变速器201中的主动工作轮9的一端为从动工作轮10，与电机6相连的一端为主动工作轮9。
优选地，所述金属带11为钢带。
具体的，驱动机构分别与主动工作轮9上的可动部分901和从动工作轮10上的可动部分1001相连，以驱动可动部分901和/或可动部分1001移动，固定部分1002和固定部分902固定不动。
进一步地，所述驱动机构包括液压装置、减速机构和丝杠，所述减速机构与所述液压装置相连，所述丝杠分别与所述减速机构和所述可动部分相连以在所述减速机构的带动下驱动所述可动部分沿轴向移动从而改变相应工作轮的工作半径；从而改变传动比，合理分配发动机5扭矩。
实施例3：
一种混合动力车辆，包括实施例1或2所述的无级变速混合动力***，所述无级变速混合动力***位于所述车辆的壳体内。
该申请的工作原理：当车辆低速行驶时，调节主动工作轮9上的可动部分901和从动工作轮10上的可动部分1001的位置，改变转速比，如图(3)所示位置。发动机5少部分动力直接通过第一无级变速器201驱动车辆行驶，大部分的动力用于驱动电机6发电，通过电机控制装置7给蓄电池1充电。当车辆速度渐渐增加，渐渐调节可动部分901和可动部分1001的位置，分配更多的动力用于驱动整车行驶，更少的动力用于发电；
当车辆处于中速行驶时，调节主动工作轮9上的可动部分901和从动工作轮10上的可动部分1001的位置，如图(4)所示位置。发动机5几乎全部的动力用于驱动车辆行驶，极少部分动力(几乎为0)用于驱动电机6发电；
当车辆高速行驶时候，调节主动工作轮9上的可动部分901和从动工作轮10上的可动部分1001的位置，如图(5)所示位置，发动机5的全部动力用于驱动车辆行驶，且电机6通过电机控制装置7驱动电机6，使电机6充当电动机，协助发动机5驱动车辆行驶；
当车辆暂停时，断开离合装置(4)，发动机5只驱动电机6充电；本发明既可以如同串联式混动原理一般，发动机5只在一个或者几个良好的工况下工作，又可以如同并联式混动原理一般，发动机5直接驱动车辆行驶。这样既避免了能量转化过程中的能量损失，又避免了发动机5工况频繁变换。其最大的特点就是发动机5可以在工况不频繁变化的情况下，不通过能量转换，直接把发动机5的动力传递到车轮，较大幅度的降低整车油耗。
本发明公开的无级变速混合动力***，通过设置的动力分配机构，使发动机可以在工况不频繁变化的情况下，不通过能量转换，直接把发动机动力传递到车轮，较大幅度的降低整车油耗；能使发动机始终在一个或者几个良好的工况下工作，避免发动机频繁的功率扭矩波动，延长发动机寿命、减少整车振动、降低油耗；车辆低速行驶时，发动机可以直接驱动整车行驶，避免了能量转化过程中的能量损失。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种无级变速混合动力***，包括发动机（5）、电机（6）、差速器（3）、离合装置（4）和蓄电池（1），其特征在于：还包括动力分配机构（2），所述发动机（5）、所述电机（6）和所述离合装置（4）分别与所述动力分配机构（2）相连，所述离合装置（4）与所述差速器（3）连接，所述发动机（5）用于驱动车辆行驶和/或驱动所述电机（6）发电；
所述动力分配机构（2），用于将所述发动机（5）输出的动力分配至所述离合装置（4）和/或所述电机（6）；
所述动力分配机构（2）包括第一无级变速器（201）和第二无级变速器（202），所述第一无级变速器（201）与所述第二无级变速器（202）串联设置；
所述第一无级变速器（201）和所述第二无级变速器（202）每一个均包括主动工作轮（9）、从动工作轮（10）和与所述主动工作轮（9）和所述从动工作轮（10）配合传动的金属带（11）；所述主动工作轮（9）和所述从动工作轮（10）均包括固定部分和可动部分，当发动机（5）驱动电机（6）发电时，靠近第一无级变速器（201）中的主动工作轮（9）一端为主动工作轮（9），与电机（6）相连的一端为从动工作轮（10）；
当电机（6）充当电动机协助发动机（5）驱动车辆运动时，第二无级变速器（202）中，靠近第一无级变速器（201）中的主动工作轮（9）的一端为从动工作轮（10），与电机（6）相连的一端为主动工作轮（9）；以及
驱动机构，与所述可动部分相连以驱动所述可动部分移动；
所述驱动机构通过调节所述主动工作轮（9）上的可动部分（901）和所述从动工作轮（10）上的可动部分（1001）的位置，通过改变所述主动工作轮（9）的工作直径和所述从动工作轮（10）的工作直径改变转速比，以调节发动机（5）的动力在所述离合装置（4）与所述电机（6）之间的动力分配；
所述电机（6），用于根据所述发动机（5）的驱动作用进行发电，并将电能储存在所述蓄电池（1）中；
所述电机（6）还用于驱动车辆行驶；
所述差速器（3），用于将驱动所述离合装置（4）的动力传送至车轮，驱动车辆行驶。
2.根据权利要求1所述的无级变速混合动力***，其特征在于：所述第一无级变速器（201）具有第一动力输入端（2011）和第一动力输出端（2012），所述第二无级变速器（202）具有第二动力输入端（2021）和第二动力输出端（2022）；
所述第一动力输入端（2011）与所述发动机（5）相连，所述第一动力输入端（2011）远离所述发动机（5）的一侧与所述第二动力输入端（2021）相连接，所述第一动力输出端（2012）与所述离合装置（4）相连，所述第二动力输出端（2022）与所述电机（6）相连。
3.根据权利要求2所述的无级变速混合动力***，其特征在于：所述第一动力输入端（2011）与所述第二动力输入端（2021）通过连接轴（8）相连接。
4.根据权利要求1所述的无级变速混合动力***，其特征在于：所述驱动机构包括液压装置、减速机构和丝杠，所述减速机构与所述液压装置相连，所述丝杠分别与所述减速机构和所述可动部分相连以在所述减速机构的带动下驱动所述可动部分沿轴向移动从而改变相应工作轮的工作半径。
5.根据权利要求4所述的无级变速混合动力***，其特征在于：所述金属带（11）为钢带。
6.根据权利要求1所述的无级变速混合动力***，其特征在于：还包括电机控制装置（7），所述的电机控制装置（7）用于将电机（6）的能传递至蓄电池（1）中，所述的电机控制装置（7）还用于控制所述电机（6）驱动车辆行驶。
7.根据权利要求3所述的无级变速混合动力***，其特征在于：所述离合装置（4）为离合器。
8.一种混合动力车辆，其特征在于：包括权利要求1-7 任意一项所述的无级变速混合动力***，所述无级变速混合动力***位于所述车辆的壳体内。
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