CN212313268U - 混合动力机电耦合***和车辆 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种混合动力机电耦合***和车辆。包括发动机、驱动电机、发电机、第一行星齿轮机构、第二行星齿轮机构、传动轮系组、离合器以及***输出轴；发动机的输出轴通过传动轮系组与离合器耦合；发电机的输出轴通过第一行星齿轮机构与发动机的输出轴相连，并通过传动轮系组与离合器耦合；驱动电机的输出轴通过第二行星齿轮机构与***输出轴相连；离合器设置在***输出轴上，***输出轴用于与驱动轮耦合。这样，可以通过改变离合器的结合状态，使得***实现多模式切换，从而可以满足不同城市工况以及不同车型的要求，可以覆盖HEV车型和PHEV车型，平台化好。此外，发电机通过第一行星齿轮传动机构实行升速降扭，这样可有效减小发电机体积。

Description

混合动力机电耦合***和车辆

技术领域

本公开属于车辆动力***技术领域，具体涉及一种混合动力机电耦合***和车辆。

背景技术

传统地，动力***包括发动机(内燃机)和一个由变速器、差速器和传动轴组成的传动***。它的作用是向车辆提供驱动轮所需的驱动动力。

但是，上述动力***，驱动模式比较单一，无法满足不同工况以及不同车型的要求。

实用新型内容

本公开旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种混合动力机电耦合***和车辆。

本公开的一个方面，提供一种混合动力机电耦合***，包括发动机、驱动电机、发电机、第一行星齿轮机构、第二行星齿轮机构、传动轮系组、离合器以及***输出轴；

所述发动机的输出轴通过所述传动轮系组与所述离合器耦合；

所述发电机的输出轴通过所述第一行星齿轮机构与所述发动机的输出轴相连，并通过所述传动轮系组与所述离合器耦合；

所述驱动电机的输出轴通过所述第二行星齿轮机构与所述***输出轴相连；

所述离合器设置在所述***输出轴上，所述***输出轴用于与驱动轮耦合，以通过改变所述离合器的结合状态使得***实现多模式切换。

在一些可选地实施方式中，所述第一行星齿轮机构包括第一太阳轮、第一行星架和第一齿圈；

所述第一太阳轮与所述发电机的输出轴相连，所述第一行星架分别与所述第一太阳轮以及所述第一齿圈耦合，所述第一行星架和所述第一齿圈中的一者与所述发动机的输出轴相连，所述第一行星架和所述第一齿圈中的另一者配置为制动端。

在一些可选地实施方式中，所述第二行星齿轮机构包括第二太阳轮、第二行星架和第二齿圈；其中，

所述第二太阳轮与所述驱动电机的输出轴相连，所述第二行星架分别与所述第二太阳轮以及所述第二齿圈耦合，所述第二行星架和所述第二齿圈中的一者与所述***输出轴相连，所述第二行星架和所述第二齿圈中的另一者配置为制动端。

在一些可选地实施方式中，配置为制动端的所述第一行星架或所述第一齿圈固定设置在壳体上；以及配置为制动端的所述第二行星架或所述第二齿圈固定设置在壳体上。

在一些可选地实施方式中，还包括第一制动器和第二制动器；

所述第一制动器的第一端与所述第一行星架相连，所述第一制动器的第二端固定；

所述第二制动器的第一端与所述第二齿圈相连，所述第二制动器的第二端固定。

在一些可选地实施方式中，所述传动轮系组包括第一传动轮和第二传动轮；

所述第一传动轮设置在所述发动机的输出轴上；

所述第二传动轮与所述第一传动轮耦合，并与所述离合器相连。

在一些可选地实施方式中，所述驱动电机与所述发电机并排布置；或，

所述驱动电机与所述发电机同轴布置。

在一些可选地实施方式中，在多模式切换过程中，所述驱动电机能够一直为所述驱动轮提供动力；和/或，

在制动模式时，所述驱动电机产生驱动力矩并且在绕组中产生感应电流以向动力电池充电。

在一些可选地实施方式中，根据动力电池SOC值与预设的第一阈值的大小关系，改变所述离合器的结合状态，以使得***实现多模式切换；和/或，

根据驱动轮所驱动的车速值与预设的第二阈值的大小关系，改变所述离合器的结合状态，以使得***实现多模式切换。

本公开的另一方面，提供一种车辆，所述车辆包括前文记载的所述的混合动力机电耦合***。

本公开的混合动力机电耦合***和车辆，其包括发动机、驱动电机、发电机、第一行星齿轮机构、第二行星齿轮机构、传动轮系组、离合器以及***输出轴，所述发动机的输出轴通过所述传动轮系组与所述离合器耦合，所述发电机的输出轴通过所述第一行星齿轮机构与所述发动机的输出轴相连，并通过所述传动轮系组与所述离合器耦合，所述驱动电机的输出轴通过所述第二行星齿轮机构与所述***输出轴相连，所述离合器设置在所述***输出轴上，所述***输出轴用于与驱动轮耦合。这样，可以通过改变离合器的结合状态，使得***实现多模式切换，从而可以满足不同城市工况以及不同车型的要求，可以覆盖HEV车型和PHEV车型，平台化好。此外，发电机通过第一行星齿轮传动机构实行升速降扭，这样可有效减小发电机体积。

附图说明

图1为本公开一实施例的混合动力机电耦合***的结构示意图；

图2至图4为本公开另一实施例的混合动力机电耦合***工作在不同模式下的示意图；

图5为本公开另一实施例的混合动力机电耦合***的结构示意图；

图6为本公开另一实施例的混合动力机电耦合***的结构示意图；

图7为本公开另一实施例的混合动力机电耦合***的结构示意图；

图8为本公开另一实施例的混合动力机电耦合***的结构示意图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本公开的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本公开作进一步详细描述。

如图1所示，一种混合动力机电耦合***100，该混合动力机电耦合***100包括发动机110、驱动电机120、发电机130、第一行星齿轮机构140、第二行星齿轮机构150、传动轮系组160、离合器170以及***输出轴180。

示例性的，如图1所示，所述发动机110的输出轴111通过所述传动轮系组160与所述离合器170耦合。所述发电机130的输出轴通过所述第一行星齿轮机构140与所述发动机110的输出轴111相连，并通过所述传动轮系组160与所述离合器170耦合。所述驱动电机120的输出轴通过所述第二行星齿轮机构150与所述***输出轴180相连。所述离合器170设置在所述***输出轴180上，所述***输出轴180用于与驱动轮210耦合。如此设置，可以通过改变离合器170的结合状态，使得该混合动力机电耦合***100实现多模式切换。

示例性的，上述提及的多模式是指：根据离合器170的结合状态，混合动力机电耦合***可以工作在发动机直驱模式、并联混动模式、串联混动模式以及纯电动模式等。

示例性的，一并结合图2，混合动力机电耦合***100工作在纯电动模式，此时，离合器170分离，驱动电机120的动力通过第二行星齿轮机构150以及***输出轴180最终传递至驱动轮210。

又一示例性的，如图3所示，混合动力机电耦合***100工作在串联混动模式，此时离合器170分离，该模式一共具有两条动力传输路径。路径1：发动机110的动力由发动机的输出轴111、第一行星齿轮机构140传递至发电机130发电，并将电能存储在动力电池中。路径2：驱动电机120的动力通过第二行星齿轮机构150以及***输出轴180最终传递至驱动轮210。

再一示例性的，如图4所示，混合动力机电耦合***100工作在并联混动模式，此时，离合器170结合，该模式一共具有三条动力传输路径，路径1：发动机110的动力经由发动机的输出轴111、传动轮系组160以及***输出轴180最终传递至驱动轮210。路径2：发电机130的动力通过第一行星齿轮机构140、传动轮系组160以及***输出轴180最终传递至驱动轮210。路径3：驱动电机120的动力经由第二行星齿轮机构150以及***输出轴180最终传递至驱动轮210。当然，除此以外，混合动力机电耦合***100还可以具有其他一些工作模式，具体可以参考下文详细记载。

本实施例的混合动力机电耦合***，其包括发动机、驱动电机、发电机、第一行星齿轮机构、第二行星齿轮机构、传动轮系组、离合器以及***输出轴，所述发动机的输出轴通过所述传动轮系组与所述离合器耦合，所述发电机的输出轴通过所述第一行星齿轮机构与所述发动机的输出轴相连，并通过所述传动轮系组与所述离合器耦合，所述驱动电机的输出轴通过所述第二行星齿轮机构与所述***输出轴相连，所述离合器设置在所述***输出轴上，所述***输出轴用于与驱动轮耦合。这样，可以通过改变离合器的结合状态，使得***实现多模式切换，从而可以满足不同城市工况以及不同车型的要求，可以覆盖HEV车型和PHEV车型，平台化好。此外，发电机通过第一行星齿轮传动机构实行升速降扭，这样可有效减小发电机体积。

示例性的，在多模式切换过程中，所述驱动电机120能够一直为所述驱动轮210提供动力。例如，如图3和图4所示，***在由串联混动模式转换为并联混动模式时，驱动电机120可以一直工作输出动力，这样，可以确保驱动轮210在模式切换过程中，动力不存在中断，可以确保驱动轮210实现平稳切换不同的工作模式，提高用户体验。

此外，在制动模式时，所述驱动电机120还可以产生驱动力矩并且在绕组中产生感应电流以向动力电池充电，有效节约电能。

示例性的，如图1所示，所述第一行星齿轮机构140包括第一太阳轮141、第一行星架142和第一齿圈143。所述第一太阳轮141与所述发电机130的输出轴相连，所述第一行星架142分别与所述第一太阳轮141以及所述第一齿圈143耦合。在本实施例中，第一行星架142配置为制动端，例如，该第一行星架142可以直接固定在壳体上，此时，所述第一齿圈143与所述发动机110的输出轴111相连。当然，除此以外，还可以是第一齿圈143配置为制动端，此时，第一行星架142与发动机110的输出轴111相连，具体可以根据实际需要确定，本实施例对此并不限制。

示例性的，如图1所示，所述第二行星齿轮机构150包括第二太阳轮151、第二行星架152和第二齿圈153。所述第二太阳轮151与所述驱动电机120的输出轴相连，所述第二行星架152分别与所述第二太阳轮151以及所述第二齿圈153耦合。在本实施例中，所述第二齿圈153配置为制动端，例如，第二齿圈153可以固定在壳体上，此时，所述第二行星架152与所述***输出轴180相连。当然，除此以外，还可以是第二行星架152配置为制动端，此时，第二齿圈153与***输出轴180相连，具体可以根据实际需要确定，本实施例对此并不限制

除了可以采用如图1所示通过将第一行星架142以及第二齿圈153固定设置形成制动端以外，如图5所示，混合动力机电耦合***100还包括第一制动器B1和第二制动器B2。所述第一制动器B1的第一端与所述第一行星架142相连，所述第一制动器B1的第二端固定设置。所述第二制动器B2的第一端与所述第二齿圈153相连，所述第二制动器B2的第二端固定。如此设置，还可以使得混合动力机电耦合***工作在更多模式，例如，相对图1所示的混合动力机电耦合***100，图5所示的混合动力机电耦合***100还可以在两个制动器结合时，使得混合动力机电耦合***100工作在功率分流模式。

示例性的，如图1所示，所述传动轮系组160包括第一传动轮161和第二传动轮162。所述第一传动轮161设置在所述发动机的输出轴111上。所述第二传动轮162与所述第一传动轮161耦合，并与所述离合器170相连。

需要说明的是，本实施例的传动轮系组并不局限于两级传动，本领域技术人员还可以根据实际需要，设计更多级传动方式。

进一步需要说明的是，对于第一传动轮和第二传动轮的具体结构并没有作出限定，例如，第一传动轮和第二传动轮可以采用圆柱齿轮、锥齿轮等等，本实施例对此并不限制。

示例性的，如图1所示，混合动力机电耦合***100还包括双质量飞轮190，双质量飞轮190设置在发动机的输出轴111上，且该双质量飞轮190位于传动轮系组160和发动机110之间。当然，除此以外，双质量飞轮也可以被替换为扭转减震器等，本实施例对此并不限制。

示例性的，如图1所示，为了有效实现对驱动轮210的驱动传输，一般在驱动轮210前设置差速器220，该差速器220可以通过第三传动轮230和第四传动轮240实现与***输出轴180相连，例如，如图1所示，第三传动轮230设置在***输出轴180上，第四传动轮240与所述第三传动轮230耦合并与所述差速器220相连等等。

示例性的，如图1所示，所述驱动电机120与所述发电机130可以采用并排布置。或者，如图6所示，所述驱动电机120与所述发电机130也可以采用同轴布置等等，本实施例对此并不限制。

示例性的，在上述多模式切换过程中，可以根据动力电池SOC值与预设的第一阈值的大小关系，改变所述离合器的结合状态，以使得***实现多模式切换。或者，也可以根据驱动轮所驱动的车速值与预设的第二阈值的大小关系，改变所述离合器的结合状态，以使得***实现多模式切换。再或者，也可以同时根据动力电池SOC值与预设的第一阈值的大小关系以及根据驱动轮所驱动的车速值与预设的第二阈值的大小关系，改变所述离合器的结合状态，以使得***实现多模式切换。

需要说明的是，上述第一阈值用于判断动力电池SOC值的高低，第二阈值用于判断车速的高低，本实施例不对第一阈值和第二阈值的取值范围做限定，通常可以根据具体的控制策略自由设定，不同的控制策略下，第一阈值和第二阈值的取值都不尽相同。设定好第一阈值和第二阈值后，则自动判断并根据判断结果在各种模式间自动切换。

下文将结合图2至图4详细描述混合动力机电耦合***100工作在不同模式下的动力传输过程。

如图2至图4所示，通过离合器170控制发动机110的动力是否输出，实现多模式的切换，当离合器170断开时，***可以实现纯电动模式和制动能量回收模式，当离合器170结合时，***可以实现混合驱动模式和发动机单独驱动模式，如下表1所示：

表1

如图2所示，混合动力机电耦合***100工作在纯电动模式，此时，离合器170分离，驱动电机120的动力通过第二太阳轮151、第二行星架152、***输出轴180、第三传动轮230、第四传动轮240以及差速器220最终传递至驱动轮210。

如图3所示，混合动力机电耦合***100工作在串联混动模式，此时离合器170分离，该模式一共具有两条动力传输路径。路径1：发动机110的动力由发动机的输出轴111、第一齿圈143、第一行星架142以及第一太阳轮141传递至发电机130发电，并将电能存储在动力电池中。路径2：驱动电机120的动力通过第二太阳轮151、第二行星架152、***输出轴180、第三传动轮230、第四传动轮240以及差速器220最终传递至驱动轮210。

如图4所示，混合动力机电耦合***100工作在并联混动模式，此时，离合器170结合，该模式一共具有三条动力传输路径，路径1：发动机110的动力经由发动机的输出轴111、第一传动轮161、第二传动轮162、***输出轴180、第三传动轮230、第四传动轮240以及差速器220最终传递至驱动轮210。路径2：发电机130的动力通过第一太阳轮141、第一行星架142、第一齿圈143、第一传动轮161、第二传动轮162、***输出轴180、第三传动轮230、第四传动轮240以及差速器220最终传递至驱动轮210。路径3：驱动电机120的动力经由第二太阳轮151、第二行星架152、***输出轴180、第三传动轮230、第四传动轮240以及差速器220最终传递至驱动轮210。

此外，除了如图1至图6所示的混合动力机电耦合***100以外，该混合动力机电耦合***100还包括其他一些变形，如图7所示，与图5不同的是，省略掉了传动轮系组160，第一齿圈143直接与离合器170相连，离合器170直接与***输出轴180相连，此外，第一制动器B1的第一端是与第一太阳轮141相连，第一制动器B1的第二端固定。第二制动器B2的第一端与第一齿圈143相连，第二制动器B2的第二端固定，如此设置，可以实现下述表2所示的工作模式：

表2

另外，如图8所示，混合动力机电耦合***100的另一种变形，与前文不同的是，省略掉了传动轮系组160，发动机110的输出轴直接与离合器170相连，如此设置，可以实现下述表3所示的工作模式：

表3

本公开的另一方面，提供一种车辆，所述车辆包括前文记载的所述的混合动力机电耦合***，具体可以参见上述记载，本实施例对此不作赘述。

本实施例的车辆，具有前文记载的混合动力机电耦合***，其包括发动机、驱动电机、发电机、第一行星齿轮机构、第二行星齿轮机构、传动轮系组、离合器以及***输出轴，所述发动机的输出轴通过所述传动轮系组与所述离合器耦合，所述发电机的输出轴通过所述第一行星齿轮机构与所述发动机的输出轴相连，并通过所述传动轮系组与所述离合器耦合，所述驱动电机的输出轴通过所述第二行星齿轮机构与所述***输出轴相连，所述离合器设置在所述***输出轴上，所述***输出轴用于与驱动轮耦合。这样，可以通过改变离合器的结合状态，使得***实现多模式切换，从而可以满足不同城市工况以及不同车型的要求，可以覆盖HEV车型和PHEV车型，平台化好。此外，发电机通过第一行星齿轮传动机构实行升速降扭，这样可有效减小发电机体积。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本公开的原理而采用的示例性实施方式，然而本公开并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本公开的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本公开的保护范围。

Claims (10)

1.一种混合动力机电耦合***，其特征在于，包括发动机、驱动电机、发电机、第一行星齿轮机构、第二行星齿轮机构、传动轮系组、离合器以及***输出轴；

所述发动机的输出轴通过所述传动轮系组与所述离合器耦合；

所述发电机的输出轴通过所述第一行星齿轮机构与所述发动机的输出轴相连，并通过所述传动轮系组与所述离合器耦合；

所述驱动电机的输出轴通过所述第二行星齿轮机构与所述***输出轴相连；

所述离合器设置在所述***输出轴上，所述***输出轴用于与驱动轮耦合，以通过改变所述离合器的结合状态使得***实现多模式切换。

2.根据权利要求1所述的混合动力机电耦合***，其特征在于，所述第一行星齿轮机构包括第一太阳轮、第一行星架和第一齿圈；

所述第一太阳轮与所述发电机的输出轴相连，所述第一行星架分别与所述第一太阳轮以及所述第一齿圈耦合，所述第一行星架和所述第一齿圈中的一者与所述发动机的输出轴相连，所述第一行星架和所述第一齿圈中的另一者配置为制动端。

3.根据权利要求2所述的混合动力机电耦合***，其特征在于，所述第二行星齿轮机构包括第二太阳轮、第二行星架和第二齿圈；其中，

所述第二太阳轮与所述驱动电机的输出轴相连，所述第二行星架分别与所述第二太阳轮以及所述第二齿圈耦合，所述第二行星架和所述第二齿圈中的一者与所述***输出轴相连，所述第二行星架和所述第二齿圈中的另一者配置为制动端。

4.根据权利要求3所述的混合动力机电耦合***，其特征在于，配置为制动端的所述第一行星架或所述第一齿圈固定设置在壳体上；以及配置为制动端的所述第二行星架或所述第二齿圈固定设置在壳体上。

5.根据权利要求3所述的混合动力机电耦合***，其特征在于，还包括第一制动器和第二制动器；

所述第一制动器的第一端与所述第一行星架相连，所述第一制动器的第二端固定；

所述第二制动器的第一端与所述第二齿圈相连，所述第二制动器的第二端固定。

6.根据权利要求1至5任一项所述的混合动力机电耦合***，其特征在于，所述传动轮系组包括第一传动轮和第二传动轮；

所述第一传动轮设置在所述发动机的输出轴上；

所述第二传动轮与所述第一传动轮耦合，并与所述离合器相连。

7.根据权利要求1至5任一项所述的混合动力机电耦合***，其特征在于，所述驱动电机与所述发电机并排布置；或，

所述驱动电机与所述发电机同轴布置。

8.根据权利要求1至5任一项所述的混合动力机电耦合***，其特征在于，在多模式切换过程中，所述驱动电机能够一直为所述驱动轮提供动力；和/或，

在制动模式时，所述驱动电机产生驱动力矩并且在绕组中产生感应电流以向动力电池充电。

9.根据权利要求1至5任一项所述的混合动力机电耦合***，其特征在于，根据动力电池SOC值与预设的第一阈值的大小关系，改变所述离合器的结合状态，以使得***实现多模式切换；和/或，

根据驱动轮所驱动的车速值与预设的第二阈值的大小关系，改变所述离合器的结合状态，以使得***实现多模式切换。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括权利要求1至9任一项所述的混合动力机电耦合***。

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