混合动力装置及具有其的车辆

文档序号:180702 发布日期:2021-11-02 浏览:23次 >En<

阅读说明:本技术 混合动力装置及具有其的车辆 (Hybrid power device and vehicle with same ) 是由 贺永跃 张鹏超 于 2020-04-30 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种混合动力装置及具有其的车辆。该混合动力装置包括:行星齿轮组、动力输出轴、发动机、发电机以及驱动电机,行星齿轮组包括:行星架、太阳轮组以及行星轮组,太阳轮组包括:第一太阳轮和第二太阳轮,行星轮组适于与太阳轮组啮合传动,行星架与行星轮组相连,第二太阳轮设置在动力输出轴上,发动机适于与行星架传动相连,发电机适于与第一太阳轮传动相连,驱动电机适于与动力输出轴传动相连。通过在发动机与驱动电机及发电机之间设置一个行星齿轮组,该混合动力装置既可以保证发动机的工作点调节灵活,又可以保证传动效率较高。并且,该混合动力装置的行星齿轮组无需设置齿圈,从而可以降低混合动力装置的成本,提升产品的竞争力。(The invention discloses a hybrid power device and a vehicle with the same. The hybrid power device includes: planetary gear set, power take off shaft, engine, generator and driving motor, planetary gear set includes: planet carrier, sun gear group and planetary gear set, sun gear group includes: the planetary gear set is suitable for being in meshed transmission with the sun gear set, the planet carrier is connected with the planetary gear set, the second sun gear is arranged on the power output shaft, the engine is suitable for being in transmission connection with the planet carrier, the generator is suitable for being in transmission connection with the first sun gear, and the driving motor is suitable for being in transmission connection with the power output shaft. By arranging a planetary gear set between the engine and the driving motor as well as the generator, the hybrid power device can ensure that the working point of the engine can be flexibly adjusted and the transmission efficiency is higher. In addition, the planetary gear set of the hybrid power device does not need to be provided with a gear ring, so that the cost of the hybrid power device can be reduced, and the competitiveness of products is improved.)

混合动力装置及具有其的车辆

技术领域

本发明涉及车辆技术领域,具体而言,涉及一种混合动力装置及具有其的车辆。

背景技术

近些年来,随着混动车辆的不断流行,车企们纷纷开发自己的混合动力系统。

其中,目前现有混合动力系统方案可分为两大类,分别为:附加式混合动力系统,即基于现有传统发动机动力总成,把驱动电机安装到动力传输线路的合适位置;另一种为功率分流式混合动力系统,通过集成一个或多个驱动电机到行星齿轮组中形成带驱动电机的自动行星齿轮组系统,加上发动机输入后即可实现混合动力驱动的功能。

其中以串并联为主要驱动模式的混合动力系统方案结构简单,传动效率高,但对发动机工作点调节能力有限,而功率分流混合动力系统结构紧凑,对发动机工作点调节较为灵活,但是随着行星排的增加,行星齿轮组结构较为复杂。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此,本发明提出一种混合动力装置,该混合动力装置既可以保证发动机的工作点调节灵活,又可以保证传动效率较高。

本发明还提出了一种具有上述混合动力装置的车辆。

根据本发明实施例的混合动力装置包括:行星齿轮组、动力输出轴、发动机、发电机以及驱动电机,所述行星齿轮组包括:行星架、太阳轮组以及行星轮组,所述太阳轮组包括:第一太阳轮和第二太阳轮,所述行星轮组适于与所述太阳轮组啮合传动,所述行星架与所述行星轮组相连,所述第二太阳轮设置在所述动力输出轴上,所述发动机适于与所述行星架传动相连,所述发电机适于与所述第一太阳轮传动相连,所述驱动电机适于与所述动力输出轴传动相连。

根据本发明的一些实施例,所述第一太阳轮与所述第二太阳轮的轴线重合,所述发电机与所述第一太阳轮通过第一输入轴传动相连,所述动力输出轴套设在所述第一输入轴外。

根据本发明的一些实施例,所述行星轮组包括:第一行星轮与第二行星轮,所述第一行星轮与所述第一太阳轮啮合传动,所述第二行星轮适于同时与所述第二太阳轮以及所述第一行星轮啮合传动,且所述第一行星轮与所述第二行星轮均与所述行星架相连。

根据本发明的一些实施例,所述混合动力装置还包括:减振器,所述减振器位于所述发动机与所述行星架之间,且与所述发动机以及所述行星架传动相连。

根据本发明的一些实施例,所述动力输出轴上设置有动力输出齿轮,所述混合动力装置还包括:减速轮,所述减速轮与所述动力输出齿轮传动。

进一步地,所述混合动力装置还包括:差速器,所述差速器的输入端与所述减速轮传动相连。

具体地,所述混合动力装置还包括:离合器,所述离合器的一端与所述行星架相连,所述离合器的另一端适于与所述动力输出轴或所述混合动力装置的壳体中的其中一个相连。

具体地,所述混合动力装置还包括:

第一离合器,所述第一离合器的一端与所述行星架相连,所述第一离合器的另一端适于与所述动力输出轴相连;

单向离合器,所述单向离合器设置在所述发动机与所述行星架之间。

具体地,所述驱动电机与所述动力输出齿轮之间设置有用于增加速比的齿轮传动机构,所述减速轮与所述动力输出齿轮通过所述齿轮传动机构传动。

相对于现有技术,本发明所述的混合动力装置具有以下优势:

根据本发明实施例的混合动力装置,通过在发动机与驱动电机及发电机之间设置一个行星齿轮组,将附加式混合动力系统中把驱动电机安装到动力传输线路的合适位置的特点,以及功率分流式混合动力系统中集成一个或多个驱动电机到行星齿轮组的特点混合为一体,从而该混合动力装置既可以保证发动机的工作点调节灵活,又可以保证传动效率较高。并且,该混合动力装置的行星齿轮组无需设置齿圈,从而可以降低混合动力装置的成本,提升产品的竞争力。

本发明的另一个目的在于提出一种车辆,以保证车辆的混合动力装置既可以保证发动机的工作点调节灵活,又可以保证传动效率较高。

为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:

一种车辆,包括上述的混合动力装置。

所述车辆与上述的混合动力装置相对于现有技术所具有的优势相同,在此不再赘述。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是第一实施例的混合动力装置的示意图;

图2是第二实施例的混合动力装置的示意图;

图3是第三实施例的混合动力装置的示意图;

图4是第四实施例的混合动力装置的示意图。

附图标记:

混合动力装置10、行星架1、第一太阳轮21、第一输入轴211、第二太阳轮22、第一行星轮31、第二行星轮32、动力输出轴4、动力输出齿轮41、发动机5、发电机61、驱动电机62、减振器7、减速器81、差速器82、离合器9、第一离合点91、第二离合点92、第一离合器93、单向离合器94、齿轮传动机构101。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中,需要理解的是,术语“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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,因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接或可以互相通讯;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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在本发明中的具体含义。

下面结合图1-图4详细描述根据本发明实施例的混合动力装置10。

参照图1-图4所示,根据本发明实施例的混合动力装置10包括:行星齿轮组、动力输出轴4、发动机5、发电机61以及驱动电机62,行星齿轮组包括:行星架1、太阳轮组以及行星轮组,太阳轮组包括:第一太阳轮21和第二太阳轮22,行星轮组适于与太阳轮组啮合传动,行星架1与行星轮组相连,第二太阳轮22设置在动力输出轴4上,发动机5适于与行星架1传动相连,发电机61适于与第一太阳轮21传动相连,驱动电机62适于与动力输出轴4传动相连。

也就是说,通过在发动机5与驱动电机62及发电机61之间设置一个行星齿轮组,其中,行星齿轮组中的太阳轮组包括第一太阳轮21与第二太阳轮22,发动机5与行星架1相连,第一太阳轮21与发电机61传动相连,第二太阳轮22设置在动力输出轴4上,且第一太阳轮21与第二太阳轮22之间通过行星轮组实现传动,驱动电机62与动力输出轴4传动相连,从而实现驱动电机62、发电机61与发动机5的动力耦合,进而可以将附加式混合动力系统中把驱动电机62安装到动力传输线路的合适位置的特点,以及功率分流式混合动力系统中集成一个或多个驱动电机62到行星齿轮组的特点融合在一体,从而该混合动力装置10既可以保证发动机5的工作点调节灵活,又可以保证传动效率较高。

此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。

并且,相比于现有的中以行星齿轮组作为动力耦合装置的功率分流式混合动力系统,其行星齿轮组由太阳轮、行星架1、行星轮、齿圈构成,而该混合动力装置10的行星齿轮组包括且仅包括行星架1、太阳轮组以及行星轮组,因此,该混合动力装置10的行星齿轮组无需设置齿圈,而齿圈一般是行星齿轮组中最难加工、成本最高的零件,因此去除齿圈将大幅缩减行星齿轮组的加工制造成本,从而可以降低混合动力装置10的成本,提升产品的竞争力。

在具体实施例中,可以在发动机5、行星齿轮组以及动力输出轴4之间设置离合装置,通过离合装置控制三者之间进行离合,可以实现混合动力装置10的纯电驱动、混合驱动以及发动机5直驱三种驱动模式的选择。

另外,需要说明的是,发电机61既可以作为发电装置,又可以作为驱动装置,因此,当发电机61作为发电装置时,可以对驱动电机62或电瓶进行供电,当发电机61作为驱动装置时,可以对第一太阳轮21进行驱动,从而实现混合动力的输出。

根据本发明实施例的混合动力装置10,通过在发动机5与驱动电机62及发电机61之间设置一个行星齿轮组,将附加式混合动力系统中把驱动电机62安装到动力传输线路的合适位置的特点,以及功率分流式混合动力系统中集成一个或多个驱动电机62到行星齿轮组的特点融合在一体,从而该混合动力装置10既可以保证发动机5的工作点调节灵活,又可以保证传动效率较高。并且,该混合动力装置10的行星齿轮组无需设置齿圈,从而可以降低混合动力装置10的成本,提升产品的竞争力。

进一步地,如图1-图4所示,第一太阳轮21与第二太阳轮22的轴线重合,发电机61与第一太阳轮21通过第一输入轴211传动相连,动力输出轴4套设在第一输入轴211外,从而保证发动机5可以对第一太阳轮21进行驱动,并且,由于第一太阳轮21与第二太阳轮22的轴线重合,且均与行星架1相连,从而保证发电机61所输出的动力可以经过行星齿轮组的传递最终传至动力输出轴4。

进一步地,如图1-图4所示,行星轮组可以包括:第一行星轮31与第二行星轮32,第一行星轮31与第一太阳轮21啮合传动,第二行星轮32适于同时与第二太阳轮22以及第一行星轮31啮合传动,且第一行星轮31与第二行星轮32均与行星架1相连。

也就是说,第一太阳轮21为小齿轮,第二太阳轮22为大齿轮,其中,小齿轮与第二行星轮32之间通过第一行星轮31实现间接啮合传动,第二太阳轮22与第二行星轮32直接啮合,行星架1分别与第一行星轮31以及第二行星轮32相连,从而形成无齿圈的行星齿轮组。

进一步地,如图1-图4所示,混合动力装置10还可以包括:减振器7,减振器7位于发动机5与行星架1之间,且与发动机5以及行星架1传动相连,从而设置减振器781,可以保证发动机5与行星架1之间动力传递较为平稳,防止出现打齿现象。

进一步地,如图1-图4所示,动力输出轴4上设置有动力输出齿轮41,混合动力装置10还包括:减速轮,减速轮与动力输出齿轮41传动,从而保证混合动力装置10的扭矩足够。

进一步地,如图1-图4所示,混合动力装置10还可以包括:差速器82,差速器82的输入端与减速轮传动相连,在具体实施例中,差速器82的两端分别与左右车轮相连,从而保证左右车轮可以进行差速转动。

在第一方面实施例中,参考图1所示,混合动力装置10还包括:离合器9,离合器9的一端与行星架1相连,离合器9的另一端适于与动力输出轴4或混合动力装置10的壳体中的其中一个相连。

也就是说,离合器9为双向离合器9,其中,离合器9可以包括第一离合点91与第二离合点92,第一离合点91适于与混合动力装置10的壳体相连,第二离合点92适于与动力输出轴4相连,当然,第一离合点91与第二离合点92也可以不与其进行连接,其中,当第一离合点91与混合动力装置10的壳体相连时,此时,行星架1被锁死,因此,发动机5处于制动状态,因此,动力输出轴4仅由驱动电机62进行驱动,此时为纯电驱动状态;当第二离合点92与动力输出轴4相连时,发动机5所输出的动力可以经过行星架1传递至动力输出轴4,并且,若驱动电机62与发电机61同时进行驱动,因此,动力输出轴4可以同时由驱动电机62、发电机61以及发动机5进行驱动,从而实现混动状态,若驱动电机62与发电机61停止驱动时,此时,动力输出轴4仅有发动机5进行驱动,从而实现发动机5直驱状态;当第一离合点91与第二离合点92不与其进行连接时,同样可以实现动力输出轴4同时由驱动电机62、发电机61以及发动机5进行驱动,进而实现混动状态。

其中,需要说明的是,第二离合点92与动力输出轴4相连,且驱动电机62与发电机61同时进行驱动下的混动状态是发动机5与驱动电机62以及发电机61进行并联驱动,而第一离合点91与第二离合点92不与其进行连接时的混合状态是发动机5、发电机61、驱动电机62三个动力源经由行星齿轮组动力耦合后传递至动力输出轴4(即ECVT驱动),此时,发动机5的工作点可实现灵活的调节。

在第二方面实施例中,参考图2所示,混合动力装置10还可以包括:第一离合器93与单向离合器94,第一离合器93的一端与行星架1相连,第一离合器93的另一端适于与动力输出轴4相连,单向离合器94设置在发动机5与行星架1之间。

也就是说,第一方面实施例中的双向离合器9可以分为第一离合器93与单向离合器94两个离合装置,其中,第一离合器93控制行星架1与动力输出轴4的离合,单向离合器94控制发动机5与行星架1的离合,从而实现与第一方面实施例中相同的动力传递方式。

在第三方面实施例中,如图3所示,驱动电机62与动力输出齿轮41之间设置有用于增加速比的齿轮传动机构101,减速轮与动力输出齿轮41通过齿轮传动机构101传动,从而可以对驱动电机62的驱动转速进行提升,进而提升驱动电机62可提供驱动的最大转速。

在具体实施例中,如图1-图3所示,混合动力装置10还可以包括模式选择器与模式控制器,模式选择器可以与模式控制器电连接,模式选择器具有第一纯电模式、第二纯电模式、发动机5直驱模式、第一混合模式以及第二混合模式,模式控制器适于控制离合器9的闭合。

下面以第一方面实施例中的混合动力装置10对第一纯电模式、第二纯电模式、发动机5直驱模式、第一混合模式以及第二混合模式下的动力传递进行说明。

模式选择器处于第一纯电模式时,模式控制器控制离合器9的第一离合点91与混合动力装置10的壳体相连,发动机5处于制动状态,发电机61驱动第一太阳轮21转动,经第一行星轮31与第二行星轮32传递至第二太阳轮22,从而实现带动动力输出轴4,驱动电机62直接驱动动力输出轴4转动,此时,动力输出轴4的转矩为驱动电机62的输出转矩与发电机61的输出转矩之和;

模式选择器处于第二纯电模式时,模式控制器控制离合器9的第一离合点91与第二离合点92不与其进行连接,此时,发动机5处于关闭状态,发电机61则处于空转状态,驱动电机62驱动动力输出轴4转动,动力输出轴4的转矩为驱动电机62的输出转矩;

模式选择器处于发动机5直驱模式时,模式控制器控制离合器9的第二离合点92与动力输出轴4相连,此时,发电机61与驱动电机62处于停止状态,动力输出轴4仅有发动机5进行驱动,动力输出轴4的转矩为发动机5的输出转矩;

模式选择器处于第一混合模式时,模式控制器控制离合器9的第二离合点92与动力输出轴4相连,且发电机61驱动第一太阳轮21转动,经第一行星轮31与第二行星轮32传递至第二太阳轮22,从而实现带动动力输出轴4,驱动电机62驱动动力输出轴4转动,发动机5通过行星架1驱动动力输出轴4转动,此时,动力输出轴4的转矩为驱动电机62、发电机61与发动机5的并联输出转矩;

模式选择器处于第二混合模式时模式控制器控制离合器9的第一离合点91与第二离合点92不与其进行连接,且发电机61驱动太阳轮转动,驱动电机62驱动动力输出轴4转动,发动机5、发电机61、驱动电机62三个动力源经由行星齿轮组动力耦合后传递至动力输出轴4(即ECVT驱动)。

另外,在第四方面实施例中,如图4所示,由于混合动力装置10在ECVT驱动状态下其发动机5的工作点调节较为灵活,且传动效率较高,因此,为了简化混合动力装置10的结构,进一步降低成本,可以取消离合装置,因此,混合动力装置10可以仅有ECVT驱动模式。

根据本发明另一方面实施例的车辆,包括上述的混合动力装置10。

而对于车辆的其它构造,如差速器82、减速器81等均已为本领域技术人员所熟知的公知技术,因此这里不再一一赘述。

在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

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