專利名稱：混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置，特別是同軸式行星齒輪串并聯(lián)混合動(dòng) 力驅(qū)動(dòng)裝置，特別適用于具有較好燃油經(jīng)濟(jì)性的混合動(dòng)力汽車。
背景技術(shù)：
[0002]混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力來源于發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，通過儲(chǔ)能裝置(蓄電池、超 級(jí)電容等)和控制系統(tǒng)對(duì)能量流進(jìn)行管理，達(dá)到最佳的能量分配，實(shí)現(xiàn)整車的低油耗、 低排放和較高的動(dòng)力性。[0003]混合動(dòng)力汽車有兩個(gè)動(dòng)力來源，在啟動(dòng)及低速行駛時(shí)，由于發(fā)動(dòng)機(jī)的效率不 高，混合動(dòng)力系統(tǒng)僅利用電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力來行駛。在一般行駛時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)效率很高，發(fā)動(dòng)機(jī) 產(chǎn)生的動(dòng)力不僅是車輪的驅(qū)動(dòng)力，同時(shí)也用來帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)發(fā)電，并給儲(chǔ)能裝置充電。在 減速或制動(dòng)時(shí)，混合動(dòng)力系統(tǒng)以車輪的旋轉(zhuǎn)力驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)發(fā)電，將能量回收到儲(chǔ)能裝置 中。[0004]電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輔助作用保證了汽車具有較好的動(dòng)力性能，同時(shí)減小了混合動(dòng)力 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率需求，油電兩個(gè)系統(tǒng)的相互配合可以進(jìn)一步優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)，使 發(fā)動(dòng)機(jī)工作在燃油最經(jīng)濟(jì)的狀態(tài)，進(jìn)而減少汽車的尾氣排放和燃油消耗；同時(shí)，具有再 生及制動(dòng)能量的回收功能可減少汽車的能量損失和燃油消耗。[0005]現(xiàn)有技術(shù)的基于行星齒輪結(jié)構(gòu)的混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、 發(fā)電機(jī)、行星齒輪構(gòu)件、傳動(dòng)裝置、離合器、鎖定器、控制器和蓄電池，采用行星齒輪 機(jī)構(gòu)和電動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速使其運(yùn)行在最佳轉(zhuǎn)速范圍，可望獲得燃油的高經(jīng)濟(jì)性。[0006]該類結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是，傳動(dòng)軸需經(jīng)過多組齒輪或皮帶和行星齒輪構(gòu)件相連接，混 合動(dòng)力車的傳動(dòng)效率受到影響，不同工作模式時(shí)離合器和鎖定器相互配合，結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 布置到現(xiàn)有傳統(tǒng)車動(dòng)力底盤中的難度大，生產(chǎn)成本以及后期維護(hù)的費(fèi)用比較高。實(shí)用新型內(nèi)容[0007]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種適應(yīng) 性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作模式靈活的混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置，獲得更佳的燃油經(jīng)濟(jì)性的混合動(dòng) 力汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。采用同軸式行星齒輪構(gòu)件對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率進(jìn)行重新分配，從而達(dá) 到合理平衡發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的目的。[0008]本實(shí)用新型通過一種混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置解決上述技術(shù)問題，所述混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng) 裝置，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸、第一離合器、行星齒輪構(gòu)件、電動(dòng)機(jī)、中空電動(dòng) 機(jī)軸、傳動(dòng)軸，其特征在于，發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸、第一離合器、行星齒輪構(gòu)件、電 動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)軸依次連接在同一軸線上，所述行星齒輪構(gòu)件包括行星架、齒圈和太陽輪， 發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸與行星齒輪構(gòu)件的齒圈通過第一離合器機(jī)械相連，電動(dòng)機(jī)的中空電動(dòng)機(jī)軸 被連接到行星齒輪構(gòu)件的太陽輪上，傳動(dòng)軸穿過中空電動(dòng)機(jī)軸與行星架相連，傳遞發(fā)動(dòng) 機(jī)和電動(dòng)機(jī)的輸出扭矩；行星架與中空電動(dòng)機(jī)軸間通過第二離合器機(jī)械相連。[0009]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，本實(shí)用新型同軸式行星齒輪串并聯(lián)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng) 裝置，包括發(fā)動(dòng)機(jī)1、發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸2、離合器3、機(jī)殼4、行星齒輪5、行星架5A、 齒圈5B、太陽輪5C、離合器6、電動(dòng)機(jī)7、中空電動(dòng)機(jī)軸8、傳動(dòng)軸9、十字軸10、主減 速器11、儲(chǔ)能裝置12、電動(dòng)機(jī)控制器13。發(fā)動(dòng)機(jī)1、發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸2、離合器3、行星 齒輪構(gòu)件5、電動(dòng)機(jī)7、傳動(dòng)軸9依次連接在同一軸線上。[0010]其中，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸2與行星齒輪構(gòu)件的齒圈5B通過離合器3機(jī)械相連，電動(dòng) 機(jī)的中空電動(dòng)機(jī)軸8被連接到行星齒輪構(gòu)件5的太陽輪5C上。傳動(dòng)軸9穿過中空電動(dòng)機(jī) 軸8與行星架5A相連，傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)1和電動(dòng)機(jī)7的輸出扭矩。行星架5A與中空電動(dòng)機(jī) 軸8之間通過離合器6機(jī)械相連。行星齒輪構(gòu)件的齒圈5B與機(jī)殼4間通過第一離合器3 鎖緊，當(dāng)電動(dòng)機(jī)7處于發(fā)電工作狀態(tài)時(shí)，第一離合器3把齒圈5B鎖死在機(jī)殼4上。傳 動(dòng)軸9通過萬向軸向主減速器11輸出扭矩驅(qū)動(dòng)車輛行駛。第一離合器3實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出 軸或者機(jī)殼的雙位置離合器，通過離合器輸出軸的外花鍵與兩切換位置處的內(nèi)花鍵相連 接。[0011]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于[0012]與傳統(tǒng)的串并聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置相比，本實(shí)用新型的技術(shù)方案采用同軸方 式將發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)輸出軸連接，取消了齒輪或者皮帶連接。第一離合器實(shí)現(xiàn)齒圈與發(fā) 動(dòng)機(jī)輸出軸或者機(jī)殼的雙位置連接，其獨(dú)特設(shè)計(jì)滿足了發(fā)動(dòng)機(jī)在不同工作模式下的機(jī)械 連接與切換，其結(jié)構(gòu)更容易布置到現(xiàn)有傳統(tǒng)車動(dòng)力底盤中，結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單、緊湊，機(jī)械 損耗減少，傳動(dòng)效率提高。[0013]具有兩種動(dòng)力混合模式，比傳統(tǒng)混合動(dòng)力系統(tǒng)更加優(yōu)越。通過行星齒輪構(gòu)件使 發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和車速解耦，使發(fā)動(dòng)機(jī)始終工作在高效率狀態(tài)，提高了混合動(dòng)力系統(tǒng)的燃 油經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)車輛的行駛狀態(tài)，可在轉(zhuǎn)速耦合和轉(zhuǎn)矩耦合兩種工作模式中自由切換。 轉(zhuǎn)速耦合工作方式下，輸出軸的轉(zhuǎn)速為發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速疊加，可使發(fā)動(dòng)機(jī)的工作 點(diǎn)處于高速高效區(qū)域，一方面能夠提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，另一面能夠減小電動(dòng)機(jī)的體積， 從而顯著提高電動(dòng)汽車的燃油經(jīng)濟(jì)特性。轉(zhuǎn)矩耦合工作方式下，輸出軸的轉(zhuǎn)矩為發(fā)動(dòng) 機(jī)和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩疊加，從而降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩負(fù)擔(dān)，同時(shí)能夠滿足大扭矩的工況運(yùn) 行。[0014]不僅具有動(dòng)力耦合的功能，還具有兩檔變速的功能。選擇更加優(yōu)化的電動(dòng)機(jī)參 數(shù)，在保證輸出功率等級(jí)不變的基礎(chǔ)上，減小電動(dòng)機(jī)的額定扭矩，增大額定轉(zhuǎn)速，進(jìn)而 提高電動(dòng)機(jī)工作效率并減少其體積與重量。


[0015]圖1是本實(shí)用新型同軸式行星齒輪串并聯(lián)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置的原理圖。
具體實(shí)施方式
[0016]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖來進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。本實(shí)用新型同軸 式行星齒輪串并聯(lián)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置如圖1所示，包括發(fā)動(dòng)機(jī)1、發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸2、離合 器3、機(jī)殼4、行星齒輪5、行星架5A、齒圈5B、太陽輪5C、離合器6、電動(dòng)機(jī)7、中空 電動(dòng)機(jī)軸8、傳動(dòng)軸9、十字軸10、主減速器11、儲(chǔ)能裝置12、電動(dòng)機(jī)控制器13。發(fā)動(dòng)4機(jī)1、發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸2、離合器3、行星齒輪構(gòu)件5、電動(dòng)機(jī)7、傳動(dòng)軸9依次連接在同一 軸線上。[0017]發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸2與行星齒輪構(gòu)件5的齒圈5B通過離合器3機(jī)械相連，電動(dòng)機(jī)的 中空電動(dòng)機(jī)軸8被連接到行星齒輪構(gòu)件5的太陽輪5C上。傳動(dòng)軸9穿過中空電動(dòng)機(jī)軸8 與行星架5A相連，傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)1和電動(dòng)機(jī)7的輸出扭矩。行星架5A與中空電動(dòng)機(jī)軸8 間通過離合器6機(jī)械相連。行星齒輪構(gòu)件的齒圈5B與機(jī)殼4間通過第二離合器6鎖緊， 當(dāng)電動(dòng)機(jī)7處于發(fā)電工作狀態(tài)時(shí)，鎖緊裝置把齒圈5B鎖死在機(jī)殼4。傳動(dòng)軸9通過萬向 軸向主減速器11輸出扭矩驅(qū)動(dòng)車輛行駛。第一離合器實(shí)現(xiàn)齒圈與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸或者機(jī)殼 的雙位置連接，即將齒圈和發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸相連時(shí)，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳輸；將齒圈固定 在機(jī)殼上時(shí)，實(shí)現(xiàn)單電動(dòng)機(jī)的工作模式；當(dāng)?shù)谝浑x合器至于空擋時(shí)，可以滿足在單電動(dòng) 機(jī)工作時(shí)的轉(zhuǎn)矩耦合方式。其獨(dú)特設(shè)計(jì)和第二離合器相互配合滿足了電動(dòng)汽車不同工作 模式的機(jī)械連接與切換，結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單、緊湊，機(jī)械損耗減少，傳動(dòng)效率提高。[0018]此裝置安裝在混合動(dòng)力汽車上可按以下的方式工作。[0019]混合牽引工作模式。[0020]當(dāng)車輛的牽引功率需求大于發(fā)動(dòng)機(jī)1在油門全開情況下所能產(chǎn)生的功率時(shí)，此 時(shí)驅(qū)動(dòng)裝置采用混合牽引模式，即牽引功率由發(fā)動(dòng)機(jī)1和電動(dòng)機(jī)7兩者提供，電動(dòng)機(jī)7供 給附加功率以滿足車輛行駛的需求。[0021]混合牽引時(shí)可以借助行星齒輪構(gòu)件5工作在轉(zhuǎn)矩耦合或者轉(zhuǎn)速耦合工作模式 下。當(dāng)車速低于預(yù)定速度時(shí)，應(yīng)用轉(zhuǎn)速耦合工作模式。離合器3將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸2與齒 圈5B相連，離合器6將行星架5A和中空電動(dòng)機(jī)軸8脫開。在此工作模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)1的 轉(zhuǎn)速和車速解耦，其轉(zhuǎn)速可由電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和油門開度予以控制，在給定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩時(shí)， 可通過改變油門開度以調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，而在給定油門開度時(shí)，可通過改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩 來調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。扭矩輸出軸的角速度滿足1R「0022權(quán)利要求1.一種混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置，包括發(fā)動(dòng)機(jī)(1)、發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸(2)、第一離合器 (3)、行星齒輪構(gòu)件(5)、電動(dòng)機(jī)(7)、中空電動(dòng)機(jī)軸(8)、傳動(dòng)軸(9)，其特征在于，發(fā) 動(dòng)機(jī)(1)、發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸(2)、第一離合器(3)、行星齒輪構(gòu)件(5)、電動(dòng)機(jī)(7)、傳動(dòng)軸 (9)依次連接在同一軸線上，所述行星齒輪構(gòu)件(5)包括行星架(5A)、齒圈(5B)和太陽 輪(5C)，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸(2)與行星齒輪構(gòu)件(5)的齒圈(5B)通過第一離合器(3)機(jī)械相 連，電動(dòng)機(jī)的中空電動(dòng)機(jī)軸(8)被連接到行星齒輪構(gòu)件(5)的太陽輪(5C)上，傳動(dòng)軸(9) 穿過中空電動(dòng)機(jī)軸(8)與行星架(5A)相連，傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)(1)和電動(dòng)機(jī)(7)的輸出扭矩； 行星架(5A)與中空電動(dòng)機(jī)軸(8)間通過第二離合器(6)機(jī)械相連。
2.如權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置還包 括機(jī)殼(4)，行星齒輪構(gòu)件的齒圈(5B)與機(jī)殼(4)間通過第一離合器(3)鎖緊，當(dāng)電動(dòng) 機(jī)(7)處于電驅(qū)動(dòng)或者發(fā)電工作狀態(tài)時(shí)，第一離合器(3)把齒圈(5B)鎖死在機(jī)殼(4)。
3.如權(quán)利要求2所述的混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，當(dāng)所述混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置工 作在混合牽引工作模式時(shí)或單發(fā)動(dòng)機(jī)牽引模式時(shí)，第一離合器(3)將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸(2)與 齒圈(5B)相連，而第二離合器(6)則根據(jù)車速將行星架(5A)和中空電動(dòng)機(jī)軸(8)相連 或脫開。
4.如權(quán)利要求2所述的混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，當(dāng)所述混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置工 作在電動(dòng)機(jī)單獨(dú)牽引工作模式時(shí)或再生制動(dòng)工作模式時(shí)，第一離合器(3)將齒圈(5B)鎖 定在機(jī)殼(4)上或者置于空檔，第二離合器(6)則根據(jù)車速將行星架(5A)和中空電動(dòng)機(jī) 軸(8)相連或脫開。
5.如權(quán)利要求3或4所述的混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，當(dāng)車速低于預(yù)定速度 時(shí)，第二離合器(6)將行星架(5A)和中空電動(dòng)機(jī)軸(8)脫開。
6.如權(quán)利要求3或4所述的混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，當(dāng)車速高于預(yù)定速度 時(shí)，第二離合器(6)將行星架(5A)和中空電動(dòng)機(jī)軸(8)相連。
7.如權(quán)利要求2所述的混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，當(dāng)所述混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置啟 動(dòng)時(shí)，第一離合器(3)將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸(2)與齒圈(5B)相連，第二離合器(6)將中空電 動(dòng)機(jī)軸⑶和行星架(5A)脫開。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸、第一離合器、行星齒輪構(gòu)件、電動(dòng)機(jī)、中空電動(dòng)機(jī)軸、傳動(dòng)軸，其特征在于，發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸、第一離合器、行星齒輪構(gòu)件、電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)軸依次連接在同一軸線上，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸與行星齒輪構(gòu)件的齒圈通過第一離合器機(jī)械相連，電動(dòng)機(jī)的中空電動(dòng)機(jī)軸被連接到行星齒輪構(gòu)件的太陽輪上，傳動(dòng)軸穿過中空電動(dòng)機(jī)軸與行星架相連，傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的輸出扭矩；行星架與中空電動(dòng)機(jī)軸間通過第二離合器機(jī)械相連。
文檔編號(hào)B60K6/38GK201800523SQ20102025356
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月7日
發(fā)明者孔昭松 申請(qǐng)人:天津市松正電動(dòng)科技有限公司