CN111216538A - 一种混合动力***及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种混合动力***及车辆，混合动力***包括发动机、驱动桥，所述驱动桥内设有桥内电机，所述桥内电机通过离合器或带有空档的换档机构连接驱动桥的输出机构；还包括桥外电机和行星排，所述桥外电机和发动机分别连接所述行星排的两个动力输入端，所述行星排的动力输出端与所述驱动桥的输出机构相连；所述行星排的两个动力输入端分别带有锁止机构。本发明的集成式驱动桥混合动力***，除了集成式驱动桥的桥内电机外，还在桥外设置了一个动力电机，可以实现双电机的驱动，降低了车辆对电机启动转矩等性能参数的要求，更容易满足整车的动力需求。

Description

一种混合动力***及车辆
技术领域
本发明涉及一种混合动力***及车辆，属于新能源汽车技术领域。
背景技术
环境污染和能源危机日益凸显，新能源汽车作为交通运输的替代解决方案受到国家的鼓励和支持。受限于电池和电机在技术上的缺陷，混合动力汽车作为内燃机汽车向电动汽车的过渡产品而备受关注。由于混合动力汽车具有多个动力源，不同动力之间的耦合和切换就成了新能源汽车设计的重点。
混合动力汽车动力源之间的耦合方式包括串联式、并联式和混连式。混联式混合动力***相对于串联混合动力***和并联混合动力***具有巨大的性能优势。授权公告号为CN 206884721 U的中国专利文件公开了一种三轴式行星排混合动力***及包括该动力***的车辆。该方案设计中，在发电机和行星排之间设置有锁止离合器，驱动电机和行星排之间设置有两档AMT，发动机和行星排之间设置有扭转减震器，该***可以实现发动机直驱、驱动电机驱动与发动机和驱动电机混合驱动的功能。但存在以下不足之处：
(1)***为三并轴，径向空间需求大，***不易布置；
(2)不能实现双电机驱动，发电机只用于发电，不参与驱动，使得主电机需求扭矩大，造成配置浪费；
(3)纯电驱动时，发电机高速随转，会发生高速弱磁反应，造成能量损失。
发明内容
本发明的目的是提供一种混合动力***及车辆，用以解决现有技术中的混动***对电机性能要求高，且不易满足整车纯电模式下动力需求；以及内燃机直驱时，电机转子高速随转产生弱磁反应消耗动力浪费能源的问题。
为实现上述目的，本发明的方案包括：
本发明的一种混合动力***，包括发动机、驱动桥，所述驱动桥内设有桥内电机，所述桥内电机通过离合器或带有空档的换档机构连接驱动桥的输出机构；还包括桥外电机和行星排，所述桥外电机和发动机分别连接所述行星排的两个动力输入端，所述行星排的动力输出端与所述驱动桥的输出机构相连；所述行星排的两个动力输入端分别带有锁止机构。
本发明的集成式驱动桥混合动力***，包括桥内和桥外两个电机，两个电机的输出通过离合器或变速机构的耦合后连接下游动力***。在整车对动力需求不高时，例如高速巡航或下坡路况时，可以仅使用桥内电机单独驱动车辆，桥内电机的动力通过离合器或变速箱传递到主减速器，并通过主减速器驱动差速器等下游动力机构。此时将与发动机输出轴相连的行星排动力输入端的锁止机构锁死，动力同时通过传动***和行星排带动桥外电机随转。在整车有较大动力需求时，例如起步或爬坡路况时，桥内桥外电机同时工作于驱动状态，与发动机输出轴相连的行星排动力输入端的锁止机构锁死，桥外电机的动力经行星排的减速增扭，再通过传动机构驱动主减速器和差速器等下游动力机构，同时桥内电机通过变速箱或离合器驱动主减速器和差速器等下游动力机构。桥内桥外两电机的输出动力经耦合后用于对车辆的驱动，实现了双电机的共同驱动，相比单电机混合动力方案来说降低了车辆对单个电机的启动转矩等性能参数的要求，使本方案对电机的要求更低。同时在纯电工况下，通过锁止机构锁死与发动机输出轴相连的行星排输入端，能够防止反拖发动机。在一定工况下解决了动力损失和能源浪费的问题。
在内燃机直驱模式下时，锁止与桥外电机相连的行星排输入端，内燃机的动力经过行星排的减速增扭后传递到主减速器和差速器等下游动力机构去，此时连接桥内电机的离合器断开，或者变速箱置于空档，桥内电机及桥外电机均处于停止状态，避免了桥外电机高速随转，防止了高速弱磁反应的发生。
进一步的，所述桥内电机通过带有空档的换档机构连接驱动桥的输出机构。
桥内电机通过换档机构连接下游动力***，一方面在桥外电机和/或发动机驱动的工况下，可以使换档机构置于空档防止桥内电机随转；另一方面在桥内电机驱动时提供更多的速比，提高桥内电机对驱动或动能回收等不同工况的适应性。
进一步的，所述桥外电机的主轴自由转动的套设于发动机的传动轴上，并与所述行星排的太阳轮相连；所述发动机的传动轴与所述行星排的行星架相连。
发动机传动轴与桥外电机同轴设置，减小了***在车辆上横向占用的空间，更加有利于***在车辆上的布置，节省底盘空间。
进一步的，所述桥内电机的主轴自由转动的套设于所述集成式驱动桥的半轴上。
集成式驱动桥的桥内电机和半轴同轴设置，减小了驱动桥的体积，提高了桥内的空间利用率。
本发明的一种车辆，包括发动机、驱动桥，所述驱动桥内设有桥内电机，所述桥内电机通过离合器或带有空档的换档机构连接驱动桥的输出机构；还包括桥外电机和行星排，所述桥外电机和发动机分别连接所述行星排的两个动力输入端，所述行星排的动力输出端与所述驱动桥的输出机构相连；所述行星排的两个动力输入端分别带有锁止机构。
进一步的，所述桥内电机通过带有空档的换档机构连接驱动桥的输出机构。
进一步的，所述桥外电机的主轴自由转动的套设于发动机的传动轴上，并与所述行星排的太阳轮相连；所述发动机的传动轴与所述行星排的行星架相连。
进一步的，所述桥内电机的主轴自由转动的套设于所述集成式驱动桥的半轴上。
附图说明
图1是一种集成驱动桥的混合动力***示意图。
图例：1、发动机；2、扭转减震器；3、第一锁止机构；4、第二锁止机构；5、桥外电机；6、太阳轮；7、行星轮；8、行星架；9、齿圈；10、主减速器；11、两档变速器；12、桥内电机；13、后桥桥壳；14、半轴；15、差速器；16、第三传动轴；17、锥齿轮副；18、第二传动轴；19、第一传动轴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
针对现有缺陷，本发明提供了一种混合动力***，首先将一电机和两档变速器集成到车桥里，电机通过动力传输机构驱动差速器。另一电机与发动机分别驱动行星排的两个输入端，行星排的另一端驱动连接车桥的差速器。在发动机传动轴及桥外电机传动轴或对应的行星排输入端上配置锁止机构，锁止机构可以采用多片离合器。本方案在实现双电机耦合驱动的前提下最大程度上减少***体积，提升工况适应性，降低对电机性能参数等各方面的要求，实现电机小型化轻量化，同时避免出现电机高速随转发生弱磁反应，降低能量损失。
如图1所示的一种混合动力***，包括：发动机1、扭转减震器2、第一锁止机构3、第二锁止机构4、桥外电机5、太阳轮6、行星轮7、行星架8、齿圈9、主减速器10、两档变速器11、桥内电机12、后桥桥壳13、半轴14、差速器15、第三传动轴16、锥齿轮副17、第二传动轴18、第一传动轴19。发动机1输出轴通过扭转减震器2连接第一传动轴19即发动机传动轴，第一传动轴19从中心自由转动的穿过桥外电机5的主轴，其另一端和行星架8连接,第一传动轴19上设置第一锁止机构3,用于锁定行星架8的转动。桥外电机5的主轴套设于第一传动轴19上和太阳轮6连接，第二锁止机构4设置于桥外电机5的主轴到太阳轮6之间的传动机构上，用于锁死桥外电机5及太阳轮6的转动。齿圈9通过第二传动轴18即车桥动力输入端和锥齿轮副17连接，锥齿轮副17将动力方向改变后通过第三传动轴16和主减速器10连接。桥内电机12的主轴套设于车桥内一边的半轴上和两档变速器11连接，两档变速器11和主减速器10连接；主减速器10驱动连接差速器15，差速器15通过两个半轴驱动车轮。桥内电机12、两档变速器11、主减速器10、差速器15集成在后桥桥壳13里。
两档变速器11主要作用是，分断桥内电机12的动力输入或输出，同时还可以为桥内电机提供两档不同的速比，提高桥内电机的适应性。作为其他实施例，此处也可采用离合器来实现分离和断开桥内电机的作用，或者采用其他多档变速器，为提供桥内电机12提供空档的同时，为桥内电机提供更多速比。
第一锁止机构3、第二锁止机构4可以为对应轴上和外壳体上设置的多片离合器，通过离合器片的压紧和放开实现锁定和解锁对应旋转部件的功能。
本实施例中，发动机1驱动连接行星排的行星架8，桥外电机5驱动连接行星排的太阳轮6，作为其他实施例，也可以用发动机1驱动连接太阳轮6，桥外电机5驱动连接行星架8。
本实施例中，桥外电机5的输出轴自由转动的套设于发动机输出轴即第一传动轴19上，目的是为了减小桥外驱动***占用的横向空间，作为其他实施例，也可以采用并排或其他的布置方式，只要分别驱动连接行星排的太阳轮6和行星架8即可。
本实施例中，桥内电机12的输出轴自由转动的套设于桥内一边半轴之上，目的是为了提高驱动桥内的空间利用率；桥内电机12的外壳固定于后桥桥壳13之上，也可以与后桥桥壳13一体设计。作为其他实施例，桥内电机也可以不与半轴同轴设置，只要可分断的与主减速器10相连即可。
作为其他实施例，主减速器10可以省略，行星排齿圈9和两档变速器11分别连接第三传动轴16，第三传动轴16驱动连接差速器或其他下游传动***。
本发明的工作模式：
单电机纯电驱动模式：此时发动机1不工作，第一锁止机构3锁止，第二锁止机构4不锁止，两档变速器11挂入档位(不为空挡)，桥内电机12经过两档变速器11将动力传递到主减速器10上，主减速器10一方面经过差速器15和半轴14输出动力，一方面经过第三传动轴16、锥齿轮副17、第二传动轴18、齿圈9、行星轮7和太阳轮6带动桥外电机5随转。
双电机纯电驱动模式：此时发动机1不工作，第一锁止机构3锁止，第二锁止机构4不锁止，两档变速器11挂入档位(不为空挡)，桥内电机12经过两档变速器11、主减速器10、差速器15和半轴14输出动力；桥外电机5经过太阳轮、行星轮7、齿圈9、第二传动轴18、锥齿轮副17、第三传动轴16、主减速器10、差速器15和半轴14输出动力。
混合动力驱动模式：此时第一锁止机构3不锁止，第二锁止机构4不锁止，两档变速器11挂入档位(不为空挡)，桥内电机12经过两档变速器11、主减速器10、差速器15和半轴14输出动力；发动机1通过扭转减震器2、第一传动轴19、行星架8、行星轮7，一方面连接齿圈9、第二传动轴18、锥齿轮副17、第三传动轴16、主减速器10、差速器15和半轴14输出动力，一方面连接太阳轮6将动力传递到桥外电机5发电。
单发动机驱动模式：此时第一锁止机构3不锁止，第二锁止机构4锁止，两档变速器11为挂入空档，发动机1通过扭转减震器2、第一传动轴19、行星架8、行星轮7、齿圈9、第二传动轴18、锥齿轮副17、第三传动轴16、主减速器10、差速器15和半轴14输出动力。
本发明通过将电机和变速器集成到驱动桥里，可很大幅度缩减***空间，使***更易于在整车上布置；通过两档离合器接通动力和锁止机构的切换，可以实现双电机驱动，提升工况适应性，同时降低对整体电机扭矩需求，使电机小型化，降低成本；同时避免纯发动机驱动模式下的电机高速随转造成的弱磁反应，从而避免能量损失，降低能耗。
本发明的一种车辆，车辆采用了本发明的混合动力***，本发明的混合动力***已在上面做出了详细的介绍，在此不再赘述。

Claims (8)

1.一种混合动力***，其特征在于，包括发动机、驱动桥，所述驱动桥内设有桥内电机，所述桥内电机通过离合器或带有空档的换档机构连接驱动桥的输出机构；还包括桥外电机和行星排，所述桥外电机和发动机分别连接所述行星排的两个动力输入端，所述行星排的动力输出端与所述驱动桥的输出机构相连；所述行星排的两个动力输入端分别带有锁止机构。
2.根据权利要求1所述的混合动力***，其特征在于，所述桥内电机通过带有空档的换档机构连接驱动桥的输出机构。
3.根据权利要求1或2所述的混合动力***，其特征在于，所述发动机的传动轴穿过所述桥外电机的主轴，并与所述行星排的行星架相连；所述桥外电机的主轴与所述行星排的太阳轮相连。
4.根据权利要求3所述的混合动力***，其特征在于，所述驱动桥的半轴穿过所述桥内电机的主轴。
5.一种车辆，其特征在于，包括发动机、驱动桥，所述驱动桥内设有桥内电机，所述桥内电机通过离合器或带有空档的换档机构连接驱动桥的输出机构；还包括桥外电机和行星排，所述桥外电机和发动机分别连接所述行星排的两个动力输入端，所述行星排的动力输出端与所述驱动桥的输出机构相连；所述行星排的两个动力输入端分别带有锁止机构。
6.根据权利要求5所述的车辆，其特征在于，所述桥内电机通过带有空档的换档机构连接驱动桥的输出机构。
7.根据权利要求5或6所述的车辆，其特征在于，所述发动机的传动轴穿过所述桥外电机的主轴，并与所述行星排的行星架相连；所述桥外电机的主轴与所述行星排的太阳轮相连。
8.根据权利要求7所述的车辆，其特征在于，所述驱动桥的半轴穿过所述桥内电机的主轴。
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