CN117698403A - 一种多模式串并联混合动力汽车驱动*** - Google Patents
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Abstract
本发明属于动力传动与控制技术领域，具体涉及多模式串并联混合动力汽车驱动***，包括电池通过电气连接第一电机与第二电机，包括发动机、换挡装置，在电池与第一电机、第二电机之间设置有逆变器，换挡装置末端依次连接有主减大齿轮、差速器以及车轮，还包括依次设置在发动机末端的第二离合器与第一离合器，第二离合器与第一离合器之间设置有与第一电机和第五齿轮连接的第四齿轮，发动机通过第一离合器还连接有第二齿轮与第三齿轮，第二齿轮与第三齿轮连接换挡装置，第二齿轮连接第七齿轮，第三离合器连接第六齿轮，同步器选择性地控制动力从第六齿轮或第七齿轮输出；第二电机通过第一齿轮、主减小齿轮与主减大齿轮连接。本发明在串并联混合动力构型的基础上在发动机端增加离合器和一对齿轮，有效提升了串并联混合动力汽车的燃油经济性和动力性。
Description
技术领域
本发明属于动力传动与控制***技术领域，具体涉及多模式串并联混合动力汽车驱动***。
背景技术
近年来，由于混合动力汽车兼具纯电动汽车和传统燃油汽车的优点，具有良好的产业化前景。其中串并联混合动力汽车结合串联构型和并联构型的优势，具有广泛适用性和良好的商业价值。然而，现有传统的串并联混合动力汽车，其发动机输出只有一个固定减速档，难以在全功率需求范围内将发动机工作点调整到有效区域。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多模式串并联混合动力汽车驱动***，在发动机端添加离合器和一对齿轮，通过控制离合器的开闭和同步器的切换实现多模式切换，提高串并联混合动力汽车驱动***的效率，有效提高整车的燃油经济性。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：多模式串并联混合动力汽车驱动***，包括电池通过电气连接的第一电机与第二电机，包括发动机、换挡装置，在电池与第一电机、第二电机之间设置有逆变器，换挡装置末端依次连接有主减速小齿轮、主减大齿轮、差速器以及车轮，还包括依次设置在发动机末端的第二离合器与第一离合器，第二离合器与第一离合器之间设置有与第一电机连接的第五齿轮、第四齿轮，发动机通过第一离合器还连接有第二齿轮与第三齿轮，第二齿轮与第三齿轮连接换挡装置，第二齿轮连接第七齿轮，第三离合器连接第六齿轮，同步器选择性地控制动力从第六齿轮或第七齿轮输出；第二电机通过第一齿轮与主减小齿轮、主减大齿轮连接。
可选的，换挡控制装置为同步器。
可选的，通过换挡装置实现动力耦合输出的方法，包括以下模式：单电机纯电动驱动工作模式，双电机并联驱动工作模式，串联驱动工作模式，发动机并联驱动工作模式，制动能量再回收工作模式。
可选的，单电机纯电动驱动工作模式为：第一离合器断开，第二离合器断开，仅由第二电机通过第一齿轮连接主减小齿轮、主减大齿轮驱动车轮，实现单电机驱动工作模式。
可选的，双电机并联驱动工作模式为：第一离合器闭合，第二离合器断开，第一电机通过选择不同挡位与第二电机并联驱动车轮。
可选的，双电机并联驱动工作模式还分为两个子模式：
第一种，同步器与第七齿轮啮合，第一电机依次通过第五齿轮、第四齿轮、第二齿轮、第七齿轮，在主减小齿轮处与第二电机输出的动力并联驱动车辆；
第二种，同步器与第六齿轮啮合，第一电机依次通过第五齿轮、第四齿轮、第三齿轮、第六齿轮，在主减小齿轮处与第二电机输出的动力并联驱动车辆。
可选的，串联驱动工作模式为：第一离合器断开，第二离合器闭合，发动机通过第四齿轮、第五齿轮连接第一电机发电，产生的电能一部分传到第二电机驱动车轮，冗余的电能传输给电池。
可选的，发动机并联驱动工作模式为：第一离合器闭合，第二离合器闭合，发动机及第一电机通过选择不同挡位，在主减小齿轮处，与第二电机输出的动力并联驱动车轮。
可选的，发动机并联驱动工作模式还分为两个子模式：
第一种，同步器与第七齿轮啮合，发动机及第一电机输出的动力依次通过两个离合器和第二齿轮连接第七齿轮，在主减小齿轮处与第二电机输出的动力并联驱动车辆；
第二种，同步器与第六齿轮啮合，发动机及第一电机输出的动力依次通过两个离合器和第三齿轮、第六齿轮连接，在主减小齿轮处与第二电机输出的动力并联驱动车辆。
可选的，制动能量再回收工作模式为：再生制动能量通过主减大齿轮、主减小齿轮、第一齿轮连接第二电机发电，进行动力回收。进行制动能量回收，在双电机并联工作或发动机并联驱动工作模式下，第一电机也能回收能量，再生制动能量通过主减大齿轮、主减小齿轮、换挡***、第一离合器、第四齿轮、第五齿轮连接第一电机发电，将车辆的动能转化为电能存储在电池。
本发明的有益效果在于：本发明多模式串并联混合动力汽车驱动***，在串并联混合动力构型的基础上在发动机端增加离合器和一对齿轮，增加了工作模式的挡位，减少了再生制动发动机的反拖扭矩的影响，有效提升了串并联混合动力汽车的燃油经济性和动力性。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1是本发明多模式串并联混合动力汽车驱动***的的结构示意图；
图2是本发明多模式串并联混合动力汽车驱动***中的各动力源和各换挡原件之间的控制关系示意图；
图3是本发明多模式串并联混合动力汽车驱动***的单电机纯电动模式的动力传递示意图；
图4是本发明多模式串并联混合动力汽车驱动***的串联模式的动力传递示意图；
图5是本发明多模式串并联混合动力汽车驱动***的双电机1挡模式的动力传递示意图；
图6是本发明多模式串并联混合动力汽车驱动***的双电机2挡模式的动力传递示意图；
图7是本发明多模式串并联混合动力汽车驱动***的并联1挡模式的动力传递示意图；
图8是本发明多模式串并联混合动力汽车驱动***的并联2挡模式的动力传递示意图。
附图标记：1-电池，2-逆变器，3-第二电机，4-同步器，5-第一齿轮，6-主减大齿轮，7-车轮，8-差速器，9-第二齿轮，10-第三齿轮，11-第一离合器，12-第四齿轮，13-第二离合器，14-发动机，15-第一电机，16-第五齿轮，17-第六齿轮，18-第七齿轮，19-主减小齿轮。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参阅图1～图8，为一种多模式串并联混合动力汽车驱动***，包括发动机14、电池1、逆变器2、第一电机15、第二电机3、第一离合器11、第二离合器13、同步器4；发动机14和第二离合器13通过第四齿轮12、第五齿轮16与第一电机15连接；发动机14通过第一离合器11还与第二齿轮9、第三齿轮10连接，第二齿轮9与第三齿轮10连接换挡装置，其中第二齿轮9连接第七齿轮18，第三离合器连接第六齿轮17，同步器4选择性地控制动力从第六齿轮17或第七齿轮18输出；第二电机3通过第一齿轮5与主减小齿轮19、主减大齿轮6、差速器8连接；同步器4从动部件依次连接有主减小齿轮19、主减大齿轮6、差速器8以及车轮7。
本发明基于串并联混合动力构型在发动机14端增添第二离合器13和第二齿轮9、第七齿轮18在实际行驶过程中，各个动力源(第一电机15、第二电机3)与各个换挡原件(第一离合器11、第二离合器13、同步器4)组合使用产生六种不同的工作模式，各个工作模式和换挡原件之间的控制关系如图2所示，其中○表示打开状态，●表示闭合状态。
单电机纯电动驱动工作模式动力传递示意图如图3所示：闭合第一离合器11和第二离合器13，第一电机15和发动机14不工作，第二电机3通过第一齿轮5连接主减小齿轮19、主减大齿轮6，驱动车轮7。
串联驱动工作模式动力传递示意图如图4所示：打开第一离合器11，闭合第二离合器13，发动机14通过第二离合器13、第四齿轮12、第五齿轮16带动第一电机15发电，将产生的电能传到第二电机3，冗余的电能给电池1充电。
双电机1挡驱动工作模式动力传递示意图如图5所示：闭合第一离合器11，打开第二离合器13，同步器4处于右工位，与第七齿轮18啮合，第一电机15通过第五齿轮16、第四齿轮12、第一离合器11、第二齿轮9、第七齿轮18，传递到主减速小齿轮19，和第二电机3通过第一齿轮5传来主减速小齿轮19的动力共同驱动。
双电机2挡驱动工作模式动力传递示意图如图6所示：闭合第一离合器11，打开第二离合器13，同步器4处于左工位，与第六齿轮17啮合，第一电机15通过第五齿轮16、第四齿轮12、第一离合器11、第三齿轮10、第六齿轮17，传递到主减速小齿轮19，和第二电机3通过第一齿轮5传来主减速小齿轮19的动力共同驱动。
发动机并联1挡驱动工作模式的动力传递示意图如图7所示：闭合第一离合器11，闭合第二离合器13，同步器4处于右工位，与第七齿轮18啮合，发动机14和第一电机15输出的动力通过第一离合器11、第二齿轮9、第七齿轮18，传递到主减小齿轮19，和第二电机3通过第一齿轮5传来主减速小齿轮19的动力共同驱动。
发动机并联2挡驱动工作模式的动力传递示意图如图8所示：闭合第一离合器11，闭合第二离合器13，同步器4处于左工位，与第六齿轮17啮合，发动机14和第一电机15输出的动力通过第一离合器11、第三齿轮10、第六齿轮17，传递到主减速小齿轮19，和第二电机3通过第一齿轮5传来主减速小齿轮19的动力共同驱动。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.多模式串并联混合动力汽车驱动***，包括电池(1)通过电气连接的第一电机(15)与第二电机(3)，包括发动机、换挡装置，在电池与第一电机、第二电机之间设置有逆变器(2)，换挡装置末端依次连接有主减小齿轮(19)、主减大齿轮(6)、差速器(8)以及车轮(7)，其特征在于：还包括依次设置在发动机(14)末端的第二离合器(13)与第一离合器(11)，第二离合器与第一离合器之间设置有与第一电机及第五齿轮(16)连接的第四齿轮(12)，发电机通过第一离合器还连接有第二齿轮(9)与第三齿轮(10)，第二齿轮与第三齿轮连接换挡装置，第二齿轮连接第七齿轮(18)，第三离合器连接第六齿轮(17)，同步器(4)选择性地控制动力从第六齿轮或第七齿轮输出；第二电机通过第一齿轮(5)与主减小齿轮、主减大齿轮连接。
2.根据权利要求1所述的多模式串并联混合动力汽车驱动***，其特征在于：换挡装置为同步器。
3.根据权利要求1所述的多模式串并联混合动力汽车驱动***，其特征在于，通过换挡装置实现动力耦合输出的方法，包括以下模式：单电机纯电动驱动工作模式，双电机并联驱动工作模式，串联驱动工作模式，发动机并联驱动工作模式，制动能量再回收工作模式。
4.根据权利要求1所述的多模式串并联混合动力汽车驱动***，其特征在于，单电机纯电动驱动工作模式为：第一离合器断开，第二离合器断开，仅由第二电机通过第一齿轮连接主减小齿轮、主减大齿轮、差速器驱动车轮。
5.根据权利要求1所述的多模式串并联混合动力汽车驱动***，其特征在于，双电机并联驱动工作模式为：第一离合器闭合，第二离合器断开，第一电机通过选择不同挡位与第二电机并联驱动车轮。
6.根据权利要求5所述的多模式串并联混合动力汽车驱动***，其特征在于，双电机并联驱动工作模式还分为两个子模式：
第一种，同步器与第七齿轮啮合，第一电机依次通过第五齿轮、第四齿轮、第二齿轮、第七齿轮，在主减小齿轮处与第二电机输出的动力并联驱动车辆；
第二种，同步器与第六齿轮啮合，第一电机依次通过第五齿轮、第四齿轮、第三齿轮、第六齿轮，在主减小齿轮处与第二电机输出的动力并联驱动车辆。
7.根据权利要求1所述的多模式串并联混合动力汽车驱动***，其特征在于，串联驱动工作模式为：第一离合器断开，第二离合器闭合，发动机通过第四齿轮、第五齿轮连接第一电机发电，产生的电能一部分传到第二电机驱动车轮，冗余的电能传输给电池。
8.根据权利要求1所述的多模式串并联混合动力汽车驱动***，其特征在于，发动机并联驱动工作模式为：第一离合器闭合，第二离合器闭合，发动机及第一电机通过选择不同挡位与第二电机并联驱动车轮。
9.根据权利要求8所述的多模式串并联混合动力汽车驱动***，其特征在于，发动机并联驱动工作模式还分为两个子模式：
第一种，同步器与第七齿轮啮合，发动机和第一电机输出的动力依次通过两个离合器和第二齿轮、第七齿轮，在主减速小齿轮处与第二电机输出的动力并联驱动车辆；
第二种，同步器与第六齿轮啮合，发动机和第一电机输出的动力依次通过两个离合器和第三齿轮、第六齿轮，在主减速小齿轮处与第二电机输出的动力并联驱动车辆。
10.根据权利要求1所述的多模式串并联混合动力汽车驱动***，其特征在于，制动能量再回收工作模式为：再生制动能量通过主减大齿轮、主减小齿轮、第一齿轮连接第二电机发电，进行制动能量回收，在双电机并联工作或发动机并联驱动工作模式下，第一电机也能回收能量，再生制动能量通过主减大齿轮、主减小齿轮、换挡***、第一离合器、第四齿轮、第五齿轮连接第一电机发电，将车辆的动能转化为电能存储在电池。
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