车辆混合动力驱动系统及混合动力车辆技术方案

一种车辆混合动力驱动系统，包括发动机、电机、蓄电池、离合系统、制动系统、前排行星齿轮机构、后排行星齿轮机构及驱动轴，前排行星架与后排太阳轮固定相连，发动机的输出轴与后排行星架固定相连，后排行星齿轮机构与驱动轴之间设有差减速器，后排齿圈通过差减速器与驱动轴相连，蓄电池与电机相连，电机通过第一离合器与前排齿圈相连，电机通过第二离合器与前排太阳轮相连，电机通过第三离合器与发动机的输出轴相连，制动系统对前排行星齿轮机构及后排行星齿轮机构中的部件进行制动。本发明专利技术能够同时采用三离合器实现不同工作模式的动力切换，兼有双离合器的特点并且能很好的弥补双离合器接口的不足。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及混合动力汽车的
，尤其是一种车辆混合动力驱动系统及具有该驱动系统的混合动力车辆。
技术介绍
随着车辆技术的发展，人们对车辆的性能提出了越来越多的要求，混合动力汽车因其不仅具有良好的动力性、操纵性、舒适性和安全性，而且还能够降低油耗及排放，越来越受到人们的欢迎。混合动力汽车是指由两个或多个能够同时运转的驱动单元提供动力的车辆，它依据车辆实际行驶状态选择不同驱动单元独立或联合地提供动力。按照动力传输路线分类，混合动力汽车可分为串联式、并联式和混联式三种类型，其中混联式混合动力汽车在油耗和排放方面具有较佳表现。混合动力汽车按照动力源输出的动力耦合方式的不同又可以分为转矩耦合式、转速耦合式、牵引力耦合式及混合耦合式，混合耦合式由于兼有转矩耦合式及转速耦合式的优点而在燃油经济性，动力性及工作模式切换平顺性等方面具有很大优势。在现有技术中，混联式混合动力汽车一般需要通过行星齿轮或差减速器来实现转速耦合，通过齿轮、磁场或链带来实现转矩耦合。当混联式混合动力耦合机构采用行星齿轮系方案时，需要设置至少两个电机，并通过多个单离合器才能实现多动力源之间的耦合。在公开号为CN103786564A号的专利中公开了一种混合动力驱动装置，该装置包括发动机、双电机、双排行星齿轮机构、离合器及制动器，其前排太阳轮上设有制动器，前排行星架与发动机动力输出端连接，前行星架还通过第一离合器与第一电机主轴相连，第一电机主轴与前排齿圈连接，前排齿圈通过第二离合器与后行星架连接，后太阳轮与第二电机主轴连接，通过后齿圈与驱动装置动力驱动轴连接，从而驱动车辆行驶。该专利技术通过设计双排行星齿轮机构及双电机，可实现转速及转矩耦合解决了平行轴式齿轮传动机构第一、二电机不能同时工作在高效区的问题，解决了单行星排机构在车辆高速行驶模式下，发电机工作效率低下的问题。但双电机混连式混合动力系统结构复杂，零部件多，轴向尺寸长，加大了制造及布置的难度，使得成本提高。在公开号为CN102678871A的专利中公开了一种电动车的三离合变速器装置及电动车辆，采用三离合器分别与一档齿轮、二档齿轮及三档齿轮连接，档位控制器自动控制输入轴通过不同离合器接入不同档位，能兼顾最高车速及最大爬坡度，能实现动力换挡，具有换挡时间短，换挡品质好，结构紧凑等有优点，但该专利技术只有一个动力输入接口无法实现不同动力源的动力耦合，只能应用于纯电动车辆或传统车辆。在现有的混合动力驱动系统中，采用单电机结构虽然零部件简单，但是无法兼有转速耦合及转矩耦合功能；而采用多电机结构，虽然能够实现多种工作模式的转换，但是混合动力驱动系统的布置及控制将变得复杂，此外多电机混合动力驱动系统中大多通过控制多个单离合器及制动器的分离或结合来实现不同的工作模式，多个单离合器将使液压管路变得复杂并且不能通过交叉工作来实现动力不中断的切换，响应速度较慢，模式切换平顺性较差,影响工作模式切换品质。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种车辆混合动力驱动系统及混合动力车辆，该系统结构简单，采用单个电机并搭配三离合器即能够使车辆在多种工作模式之间进行切换，且在工作模式切换时，响应速度快，工作模式切换具有较好的平顺性。本专利技术提供一种车辆混合动力驱动系统，包括发动机、电机、蓄电池、离合系统、制动系统、前排行星齿轮机构、后排行星齿轮机构及驱动轴，所述前排行星齿轮机构包括前排太阳轮、前排行星轮、前排齿圈及前排行星架，所述后排行星齿轮机构包括后排太阳轮、后排行星轮、后排齿圈及后排行星架，所述前排行星架与所述后排太阳轮固定相连，所述发动机的输出轴与所述后排行星架固定相连，，所述后排行星齿轮机构与所述驱动轴之间设有差减速器，所述后排齿圈通过所述差减速器与所述驱动轴相连，所述驱动轴将动力传递至车轮，所述蓄电池与所述电机相连，所述离合系统包括第一离合器、第二离合器及第三离合器，所述电机通过所述第一离合器与所述前排齿圈相连，所述电机通过所述第二离合器与所述前排太阳轮相连，所述电机通过所述第三离合器与所述发动机的输出轴相连，所述制动系统对所述前排行星齿轮机构及所述后排行星齿轮机构中的部件进行制动。进一步地，所述制动系统包括第一制动器、第二制动器及第三制动器，所述第一制动器与所述前排太阳轮相连并用于锁止所述前排太阳轮，所述第二制动器与所述前排齿圈相连并用于锁止所述前排齿圈，所述第三制动器与所述后排行星架相连并用于锁止所述后排行星架。进一步地，所述发动机、所述电机、所述第一离合器、所述第二离合器、所述第三离合器、所述前排行星齿轮机构及所述后排行星齿轮机构同轴设置。进一步地，所述车辆混合动力驱动系统还包括车辆混合动力驱动系统总控制器、离合控制器及制动控制器，所述总控制器控制所述发动机及所述电机的启动与停止，所述离合控制器和所述制动控制器分别控制所述离合系统及所述制动系统的结合与分离。进一步地，所述车辆混合动力驱动系统具有纯电动模式，在所述纯电动模式下，仅通过所述电机驱动车辆行驶，车辆具有第一工作状态及第二工作状态两种工作状态；在处于所述第一工作状态时，所述第二离合器与所述前排太阳轮结合，所述第二制动器将所述前排齿圈锁止，所述第三制动器将所述后排行星架锁止；在处于所述第二工作状态时，所述第一离合器与所述前排齿圈结合，所述第一制动器将前排太阳轮锁止，所述第三制动器将后排行星架锁止。进一步地，所述车辆混合动力驱动系统具有发动机驱动模式，在所述发动机驱动模式下，所述三离合器均分离，所述发动机启动而所述电机停止，所述第一制动器将前排太阳轮锁止，所述第二制动器将前排齿圈锁止。进一步地，所述车辆混合动力驱动系统具有力矩耦合混合驱动模式，在所述力矩耦合混合驱动模式下，所述第三离合器与所述发动机结合，所述发动机与所述电机均启动，所述第一制动器将所述前排太阳轮锁止，所述第二制动器将前排齿圈锁止。进一步地，所述车辆混合动力驱动系统具有无级变速混合驱动模式，在所述无级变速混合驱动模式下，所述发动机与所述电机都启动，车辆具有第三工作状态及第四工作状态两种工作状态；在处于所述第三工作状态时，所述第一离合器与所述前排齿圈结合，所述第一制动器将所述前排太阳轮锁止；在处于所述第四工作状态时，所述第二离合器与所述前排太阳轮结合，所述第二制动器将前排齿圈锁止。进一步地，所述车辆混合动力驱动系统具有力矩耦合混合驱动充电模式，在所述力矩耦合混合驱动充电模式下，所述第三离合器与所述发动机结合，所述第一制动器将所述前排太阳轮锁止，所述第二制动器将所述前排齿圈锁止，所述电机工作于发电机状态并且可以把所述发动机驱动车辆行驶多余的动能转化为电能并储存在所述蓄电池中。本专利技术还提供了一种混合动力车辆，所述混合动力车辆包括本专利技术所提供的任意一项车辆混合动力驱动系统。综上所述，本专利技术提供的混合动力驱动系统通过合理布设动力耦合系统，通过三离合器及双排行星齿轮机构，巧妙的把发动机及电机的动力耦合在一起，使用单个电机并通过控制三离合器和制动器的动作，即可实现混合动力驱动系统的转速及转矩的耦合，降低了系统的复杂程度，实现多种工作模式，且布置简单，结构紧凑，重量轻，提供车辆燃油的经济性，降低排放，同时能够实现工作模式切换的平顺性及响应最优，避免了使用双电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车辆混合动力驱动系统，其特征在于：包括发动机(10)、电机(20)、蓄电池(30)、离合系统(40)、制动系统(50)、前排行星齿轮机构(60)、后排行星齿轮机构(70)及驱动轴(80)，所述前排行星齿轮机构(60)包括前排太阳轮(61)、前排行星轮(62)、前排齿圈(63)及前排行星架(64)，所述后排行星齿轮机构(70)包括后排太阳轮(71)、后排行星轮(72)、后排齿圈(73)及后排行星架(74)，所述前排行星架(64)与所述后排太阳轮(71)固定相连，所述发动机(10)的输出轴与所述后排行星架(74)固定相连，所述后排行星齿轮机构(70)与所述驱动轴(80)之间设有差减速器(81)，所述后排齿圈(73)通过所述差减速器(81)与所述驱动轴(80)相连，所述驱动轴(80)将动力传递至车轮(90)，所述蓄电池(30)与所述电机(20)相连，所述离合系统(40)包括第一离合器(41)、第二离合器(42)及第三离合器(43)，所述电机(20)通过所述第一离合器(41)与所述前排齿圈(63)相连，所述电机(20)通过所述第二离合器(42)与所述前排太阳轮(61)相连，所述电机(20)通过所述第三离合器(43)与所述发动机(10)的输出轴相连，所述制动系统(50)对所述前排行星齿轮机构(60)及所述后排行星齿轮机构(70)中的部件进行制动。...

【技术特征摘要】
1.一种车辆混合动力驱动系统，其特征在于：包括发动机(10)、电机(20)、蓄电池(30)、离合系统(40)、制动系统(50)、前排行星齿轮机构(60)、后排行星齿轮机构(70)及驱动轴(80)，所述前排行星齿轮机构(60)包括前排太阳轮(61)、前排行星轮(62)、前排齿圈(63)及前排行星架(64)，所述后排行星齿轮机构(70)包括后排太阳轮(71)、后排行星轮(72)、后排齿圈(73)及后排行星架(74)，所述前排行星架(64)与所述后排太阳轮(71)固定相连，所述发动机(10)的输出轴与所述后排行星架(74)固定相连，所述后排行星齿轮机构(70)与所述驱动轴(80)之间设有差减速器(81)，所述后排齿圈(73)通过所述差减速器(81)与所述驱动轴(80)相连，所述驱动轴(80)将动力传递至车轮(90)，所述蓄电池(30)与所述电机(20)相连，所述离合系统(40)包括第一离合器(41)、第二离合器(42)及第三离合器(43)，所述电机(20)通过所述第一离合器(41)与所述前排齿圈(63)相连，所述电机(20)通过所述第二离合器(42)与所述前排太阳轮(61)相连，所述电机(20)通过所述第三离合器(43)与所述发动机(10)的输出轴相连，所述制动系统(50)对所述前排行星齿轮机构(60)及所述后排行星齿轮机构(70)中的部件进行制动。2.根据权利要求1所述的车辆混合动力驱动系统，其特征在于：所述制动系统(50)包括第一制动器(51)、第二制动器(52)及第三制动器(53)，所述第一制动器(51)与所述前排太阳轮(61)相连并用于锁止所述前排太阳轮(61)，所述第二制动器(52)与所述前排齿圈(63)相连并用于锁止所述前排齿圈(63)，所述第三制动器(53)与所述后排行星架(74)相连并用于锁止所述后排行星架(74)。3.根据权利要求1所述的车辆混合动力驱动系统，其特征在于：所述发动机(10)、所述电机(20)、所述第一离合器(41)、所述第二离合器(42)、所述第三离合器(43)、所述前排行星齿轮机构(60)及所述后排行星齿轮机
\t构(70)同轴设置。4.根据权利要求1所述的车辆混合动力驱动系统，其特征在于：所述车辆混合动力驱动系统还包括车辆混合动力驱动系统总控制器、离合控制器及制动控制器，所述总控制器控制所述发动机(10)及所述电机(20)的启动与停止，所述离合控制器和所述制动控制器分别控制所述离合系统(40)及所述制动系统(50)的结合与分离。5.根据权利要求2所述的车辆混合动力驱动系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王敷玟，陈振文，张红斌，陈强，黄秀成，
申请(专利权)人：广州汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44