功率分流混合动力耦合系统及车辆技术方案

本发明专利技术属于新能源汽车领域，涉及功率分流混合动力耦合系统及车辆，发动机、发电机、驱动电机、第二离合器、第三离合器、换挡器、行星排、第一输入轴、中间轴及速比不同的第一减速齿轮副和第二减速齿轮副；发动机与第一输入轴相连，第一输入轴通过换挡器及第二减速齿轮副连接中间轴，发电机的输出轴可转动地套设于第一输入轴上，行星排的太阳轮设于发电机的输出轴上，行星架与第一输入轴相连，内齿圈通过第二离合器与发电机相连；内齿圈还通过第三离合器和第一减速齿轮副连接中间轴；驱动电机与中间轴相连，中间轴输出动力至车轮；有利于减小系统负载，能够实现多种驱动模式，速比可调，具有更高的传动效率，提高整车的动力性能及经济性。

Power split hybrid coupling system and vehicle

【技术实现步骤摘要】
功率分流混合动力耦合系统及车辆
本专利技术属于新能源汽车领域，特别是涉及功率分流混合动力耦合系统及车辆。
技术介绍
动力系统包括发动机(内燃机)和一个由变速器、差速器和传动轴组成的传动系统；它的作用是向车辆提供驱动轮所需的驱动动力。内燃机有一定的速度和扭矩范围，并在其中很小的范围内达到最佳的工作状态，这时或是油耗最小，或是有害排放最低，或是俩者皆然。然而，实际路况千变万化，不但表现在驱动轮的速度上，同时还表现在驱动轮所要求的扭矩。因此，实现内燃机的转速和扭矩最优，即动力最优状态，与驱动轮动力状态之匹配好，是变速器的首要任务。近年来，电机混合动力技术的诞生为实现内燃机与动力轮之间动力的完全匹配开拓了新的途径。在众多的动力总成设计案中，最具代表性的有串联混合系统和并联混合系统两种。电机串联混合系统中，内燃机一发电机一电动机一轴系一驱动轮组成一条串联的动力链，动力总成结构极为简单。其中，发电机一电动机组合可视为传统意义下的变速器。当与储能器，如电池，电容等联合使用时，该变速器又可作为能量调节装置，完成对速度和扭矩的独立调节。电机并联系统有两条并行的独立的动力链。一条由传统的机械变速器组成，另一条由电机一电池系统组成。机械变速器负责完成对速度的调节，而电机一电池系统则完成对功率或扭矩的调节。为充分发挥整个系统的潜能，机械变速器还需采用无级变速方式。串联混合系统的优点在于结构简单，布局灵活。但由于全部动力通过发电机和电动机，因此电机的功率要求高，体积大，重量重。同时，由于能量传输过程经过两次机一电，电一机的转换，整个系统的效率较低。在并联混合系统中，只有部分动力通过电机系统，因此，对电机的功率要求相对较低。整体系统的效率高。然而，此系统需两套独立的子系统，造价高。通常只用于弱混合系统。现有的一种动力耦合系统，包括发动机、发电机、离合器、驱动电机，发电机与发动机同轴相连，离合器设置在发动机与发电机之间，驱动电机通过传动装置分别与所述离合器和差速器相连。电机驱动时只有一个档位，不能实现双电机纯电动模式，会导致动力性受限，经济性还有进一步提升的空间。该系统只是适用于城市工况和中小车型，对于非城市工况和较大车型，动力性和经济性都不是很理想。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：针对现有方案动力耦合系统动力性和经济性不足的问题，提供一种功率分流混合动力耦合系统及车辆。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种功率分流混合动力耦合系统，包括发动机、发电机、驱动电机、第二离合器、第三离合器、换挡器、行星排、第一输入轴、中间轴、第一减速齿轮副和速比不同于所述第一减速齿轮副的第二减速齿轮副；所述发动机的输出轴与所述第一输入轴相连；所述第一输入轴通过所述换挡器以及所述第二减速齿轮副减速连接所述中间轴，所述换挡器用于结合或断开所述第二减速齿轮副对所述第一输入轴和所述中间轴的有效连接；所述发电机的输出轴可转动地套设于所述第一输入轴上；所述行星排包括太阳轮、行星架和内齿圈；所述太阳轮设于所述发电机的输出轴上，所述行星架与所述第一输入轴相连，所述内齿圈通过所述第二离合器与所述发电机的输出轴相连，所述内齿圈还通过所述第三离合器和所述第一减速齿轮副减速连接所述中间轴；所述驱动电机与所述中间轴相连；所述中间轴输出动力至车轮。本专利技术实施例提供了一种车辆，包括控制器和连接于所述控制器的电池；还包括前述功率分流混合动力耦合系统，所述发动机、所述发电机和所述驱动电机连接于所述控制器并受所述控制器控制。本专利技术实施例提供的功率分流混合动力耦合系统及车辆，第二离合器结合时行星排整体旋转，第三离合器结合时内齿圈的扭矩传递到第一减速齿轮副；第一减速齿轮副、第二减速齿轮副起到减速增流的作用，通过第一减速齿轮副、第二减速齿轮副实现发动机或发电机的两挡减速，发动机和发电机驱动时都具有两个挡位，显著地提高了整车的动力性能；通过切换第三离合器的工作状态及换挡器的工作状态，能够控制发动机或发电机采用两个挡位中的任意一个挡位驱动车轮，驱动电机能够驱动车轮，能够实现多种驱动模式，获得更高的传动效率，提高车辆经济性；发动机和发电机共用两挡减速组件，结构简单、紧凑，简少了零件数量，有利于减小系统负载，有利于减小体积，降低了两挡减速组件的成本；发动机和发电机通过行星排连接，速比可调，速比范围较大，可以减小发电机的体积，从而能提高整车的动力性能及降低发电机的成本；由于实现了双电机纯电动模式，在适量减小驱动电机的情况下也能够满足动力要求，从而能进一步提高整车的动力性能及降低发电机驱动电机的成本；在混合动力模式下，可通过行星排调速，优化发动机的工作区间，提高发动机的经济性能；双电机纯电动模式及混合驱动模式下，驱动电机均参与驱动，避免动力中断。附图说明图1为本专利技术实施例提供的功率分流混合动力耦合系统的结构简图一；图2为图1所示功率分流混合动力耦合系统在单电机纯电动模式下的动力传递路线图；图3为图1所示功率分流混合动力耦合系统在第一双电机纯电动模式下的动力传递路线图；图4为图1所示功率分流混合动力耦合系统在第二双电机纯电动模式下的动力传递路线图；图5为图1所示功率分流混合动力耦合系统在第三双电机纯电动模式下的动力传递路线图；图6为图1所示功率分流混合动力耦合系统在第一混合驱动模式下的动力传递路线图；图7为图1所示功率分流混合动力耦合系统在第二混合驱动模式下的动力传递路线图；图8为图1所示功率分流混合动力耦合系统在第三混合驱动模式下的动力传递路线图；图9为图1所示功率分流混合动力耦合系统在第四混合驱动模式下的动力传递路线图；图10为图1所示功率分流混合动力耦合系统在第一发动机直驱模式下的动力传递路线图；图11为图1所示功率分流混合动力耦合系统在第二发动机直驱模式下的动力传递路线图；图12为图1所示功率分流混合动力耦合系统在第三发动机直驱模式下的动力传递路线图；图13为图1所示功率分流混合动力耦合系统在增程模式下的动力传递路线图；图14为本专利技术实施例提供的功率分流混合动力耦合系统的结构简图二；图15为图14所示功率分流混合动力耦合系统在单电机纯电动模式下的动力传递路线图；图16为图14所示功率分流混合动力耦合系统在第一双电机纯电动模式下的动力传递路线图；图17为图14所示功率分流混合动力耦合系统在第二双电机纯电动模式下的动力传递路线图；图18为图14所示功率分流混合动力耦合系统在第三双电机纯电动模式下的动力传递路线图；图19为图14所示功率分流混合动力耦合系统在第一混合驱动模式下的动力传递路线图；图20为图14所示功率分流混合动力耦合系统在第二混合驱动模式下的动力传递路线图；图21为图14所示功率分流混合动力耦合系统在第三混合驱动模式下的动力传递路线图；图22为图14所示功率分流混合动力耦合系统在第四混合驱动模式下的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率分流混合动力耦合系统，包括发动机、发电机和驱动电机，其特征在于，还包括第二离合器、第三离合器、换挡器、行星排、第一输入轴、中间轴、第一减速齿轮副和速比不同于所述第一减速齿轮副的第二减速齿轮副；/n所述发动机的输出轴与所述第一输入轴相连；/n所述第一输入轴通过所述换挡器以及所述第二减速齿轮副减速连接所述中间轴，所述换挡器用于结合或断开所述第二减速齿轮副对所述第一输入轴和所述中间轴的有效连接；/n所述发电机的输出轴可转动地套设于所述第一输入轴上；/n所述行星排包括太阳轮、行星架和内齿圈；所述太阳轮设于所述发电机的输出轴上，所述行星架与所述第一输入轴相连，所述内齿圈通过所述第二离合器与所述发电机的输出轴相连，所述内齿圈还通过所述第三离合器和所述第一减速齿轮副减速连接所述中间轴；/n所述驱动电机与所述中间轴相连；/n所述中间轴输出动力至车轮。/n

【技术特征摘要】
1.一种功率分流混合动力耦合系统，包括发动机、发电机和驱动电机，其特征在于，还包括第二离合器、第三离合器、换挡器、行星排、第一输入轴、中间轴、第一减速齿轮副和速比不同于所述第一减速齿轮副的第二减速齿轮副；
所述发动机的输出轴与所述第一输入轴相连；
所述第一输入轴通过所述换挡器以及所述第二减速齿轮副减速连接所述中间轴，所述换挡器用于结合或断开所述第二减速齿轮副对所述第一输入轴和所述中间轴的有效连接；
所述发电机的输出轴可转动地套设于所述第一输入轴上；
所述行星排包括太阳轮、行星架和内齿圈；所述太阳轮设于所述发电机的输出轴上，所述行星架与所述第一输入轴相连，所述内齿圈通过所述第二离合器与所述发电机的输出轴相连，所述内齿圈还通过所述第三离合器和所述第一减速齿轮副减速连接所述中间轴；
所述驱动电机与所述中间轴相连；
所述中间轴输出动力至车轮。


2.根据权利要求1所述的功率分流混合动力耦合系统，其特征在于，还包括第一离合器，所述发动机的输出轴通过所述第一离合器与所述第一输入轴相连。


3.根据权利要求1所述的功率分流混合动力耦合系统，其特征在于，还包括第三减速齿轮副；
所述换挡器为第四离合器，所述第一输入轴还通过第五离合器以及所述第三减速齿轮副减速连接所述中间轴，或者
所述换挡器为同步器，所述第一输入轴还通过所述同步器以及所述第三减速齿轮副减速连接所述中间轴。


4.根据权利要求3所述的功率分流混合动力耦合系统，其特征在于，所述换挡器为第四离合器时，所述功率分流混合动力耦合系统还包括第二输入轴；所述第四离合器和所述第五离合器集成为共用同一离合器壳体的双离合器，所述第一输入轴与所述离合器壳体相连，所述第二输入轴与所述第五离合器相连，所述第三减速齿轮副减速连接所述第二输入轴与所述中间轴，所述第二减速齿轮副可转动地设于所述第二输入轴上并与所述第四离合器相连。


5.根据权利要求3任一项所述的功率分流混合动力耦合系统，其特征在于，所述第一减速齿轮副包括相互啮合的第一齿轮与第二齿轮；
所述第一齿轮可转动地设于第一输入轴上，所述第二齿轮固设于所述中间轴上，所述内齿圈通过所述第三离合器与所述第一齿轮相连；
所述第二减速齿轮副包括相互啮合的第三齿轮与第四齿轮；
所述第三齿轮可转动地设于所述第一输入轴上，所述换挡器设于所述第一输入轴上并用于结合所述第三齿轮，所述第四齿轮固设于所述中间轴上；或者，所述第三齿轮固设于所述第一输入轴上，所述第四齿轮可转动地设于所述中间轴上，所述换挡器设于所述中间轴上并用于结合所述第四齿轮；
所述第三减速齿轮副包括相互啮合的第五齿轮与第六齿轮；
设有所述第五离合器时：所述第五齿轮可转动地设于所述第一输入轴上，所述第五离合器连接于所述第五齿轮与所述第一输入轴之间，所述第六齿轮固设于所述中间轴上；或者，所述第五齿轮固设于所述第一输入轴上，所述第六齿轮可转动地设于所述中间轴上，所述第五离合器连接于所述第六齿轮与所述中间轴之间；
所述换挡器为所述同步器，且设于所述第一输入轴时：所述第五齿轮可转动地设于所述第一输入轴上，所述同步器还用于结合所述第五齿轮，所述第六齿轮固设于所述中间轴上；
所述换挡器为所述同步器，且设于所述中间轴时：所述第五齿轮固设于所述第一输入轴上，所述第六齿轮可转动地设于所述中间轴上，所述同步器还用于结合所述第六齿轮。


6.根据权利要求4所述的功率分流混合动力耦合系统，其特征在于，所述第一减速齿轮副包括相互啮合的第一齿轮与第二齿轮；所述第一齿轮可转动地设于第一输入轴上，所述第二齿轮固设于所述中间轴上，所述内齿圈通过所述第三离合器与所述第一齿轮相连；
所述第二减速齿轮副包括相互啮合的第三齿轮与第四齿轮；所述第三齿轮可转动地设于所述第二输入轴上，所述第四齿轮固设于所述中间轴上；
所述第三减速齿轮副包括相互啮合的第五齿轮与第六齿轮；所述第五齿轮固设于所述第二输入轴上，所述第六齿轮固设于所述中间轴上。


7.根据权利要求5或6所述的功率分流混合动力耦合系统，其特征在于，还包括第四减速齿轮副，所述驱动电机通过所述第四减速齿轮副减速连接所述中间轴；
所述第四减速齿轮副包括设于所述驱动电机的输出轴上的第七齿轮及设于所述中间轴并与所述第七齿轮啮合的第四从动齿轮；
所述第四从动齿轮为所述第六齿轮、所述第四齿轮和所述第二齿轮中的与所述中间轴固定连接的任意一个。


8.根据权利要求1所述的功率分流混合动力耦合系统，其特征在于，所述功率分流混合动力耦合系统具有单电机纯电动模式、第二双电机纯电动模式、第三双电机纯电动模式、第一混合驱动模式、第三混合驱动模式、第四混合驱动模式、第二发动机直驱模式、第三发动机直驱模式及增程模式；
断开所述第二离合器，断开所述第三离合器，断开所述换挡器，所述发动机和所述发电机不工作，所述驱动电机驱动，以建立所述单电机纯电动模式；
结合所述第二离合器，断开所述第三离合器，结合所述换挡器，所述发动机不工作，所述发电机和所述驱动电机驱动共同驱动，以建立所述第二双电机纯电动模式；
结合所述第二离合器，结合所述第三离合器，断开所述换挡器，所述发动机不工作，所述发电机和所述驱动电机驱动共同驱动，以建立所述第三双电机纯电动模式；
断开所述第二离合器，结合所述第三离合器，断开所述换挡器，所述发动机驱动，所述发电机在所述发动机的驱动下发电，所述驱动电机辅助驱动，以建立所述第一混合驱动模式；
结合所述第二离合器，断开所述第三离合器，结合所述换挡器，所述发动机驱动，所述发电机在所述发动机的驱动下发电，所述驱动电机辅助驱动，以建立所述第三混合驱动模式；
结合所述第二离合器，结合所述第三离合器，断开所述换挡器，所述发动机驱动，所述发电机在所述发动机的驱动下发电，所述驱动电机驱动，以建立所述第四混合驱动模式...

【专利技术属性】
技术研发人员：张安伟，祁宏钟，李罡，赵江灵，吴为理，张良，王川，
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