一种混合动力驱动装置
阅读说明：本技术 一种混合动力驱动装置 (Hybrid power driving device ) 是由 祝林 肖逸阁 付军 孙艳 谭艳军 林霄喆 王瑞平 安聪慧 于 2020-12-04 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种混合动力驱动装置,用于混合动力汽车,包括发动机、与所述发动机的输出端相连的输入轴、从动轴、与所述从动轴连接的输出轴、与所述输入轴连接的发电机、与所述输出轴连接的驱动电机和位于所述输入轴、所述从动轴之间用以使所述输入轴的转速大于所述从动轴的转速时才能将所述输入轴与所述从动轴连接的超越离合器。本发明公开的混合动力驱动装置通过用超越离合器代替传统离合器,无需另外的液压设备控制超越离合器的开合,离合器开合过渡更顺畅,且所占空间小,成本低,超越离合器布置于输入轴一侧,惯量更小更利于结合。(The invention discloses a hybrid power driving device, which is used for a hybrid power automobile and comprises an engine, an input shaft connected with the output end of the engine, a driven shaft, an output shaft connected with the driven shaft, a generator connected with the input shaft, a driving motor connected with the output shaft and an overrunning clutch, wherein the overrunning clutch is positioned between the input shaft and the driven shaft and is used for connecting the input shaft and the driven shaft when the rotating speed of the input shaft is greater than that of the driven shaft. The hybrid power driving device disclosed by the invention has the advantages that the overrunning clutch is used for replacing the traditional clutch, the opening and closing of the overrunning clutch are not controlled by other hydraulic equipment, the opening and closing transition of the clutch is smoother, the occupied space is small, the cost is low, the overrunning clutch is arranged on one side of the input shaft, the inertia is smaller, and the combination is facilitated.)
技术领域
本发明涉及车辆传动技术领域，尤其涉及一种混合动力驱动装置。
背景技术
随着新能源汽车的发展，现如今混动车型成为了目前主流销售的新能源车型，混合动力汽车可在多种驱动模式下运行，然而电池容量有限，主要依靠发动机燃烧提供动力。
根据电机的位置，可以把混动车型分为P0、P1、P2、P3、P4等几种。P0:电机置于变速箱之前，皮带驱动BSG电机(Belt Driven Starter Generator，启动、发电一体电机)。P1:电机置于变速箱之前，安装在发动机曲轴上，在离合器之前(原本飞轮的位置)。P2：电机置于变速箱的输入端，在离合器之后(发动机与变速箱之间)。P3：电机置于变速箱的输出端，与发动机分享同一根轴，同源输出。P4：电机置于变速箱之后，与发动机的输出轴分离，一般是驱动无动力的轮子(P4是电机放在后桥上，另外轮边驱动也叫P4)。
四种单电机驱动模式缺点都很明显，越来越多的车型选择采用双电机来实现“让发动机永远工作在高效区间”的目的，例如本田的IMMD系统。然而现有的双电机混动车型，研发制造成本较高，且使用传统离合器，在模式切换时，离合器打开的过程，存在拖曳扭矩损失，影响变速器效率。并且传统离合器尺寸较大，再加上配套的液压控制系统，硬件成本高且所占空间大。
前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用超越离合器代替传统离合器的混合动力驱动装置。
本发明提供一种混合动力驱动装置，用于混合动力汽车，包括发动机、与所述发动机的输出端相连的输入轴、从动轴、与所述从动轴连接的输出轴、与所述输入轴连接的发电机、与所述输出轴连接的驱动电机和位于所述输入轴、所述从动轴之间用以使所述输入轴的转速大于所述从动轴的转速时才能将所述输入轴与所述从动轴连接的超越离合器。
进一步地，所述输入轴后端设有第一齿轮，所述发电机前端设有与所述第一齿轮啮合的第二齿轮。
进一步地，所述第二齿轮为用以改变所述发动机与所述发电机的速比的渐开线斜齿轮且所述第二齿轮的轴线与所述第一齿轮的轴线不重合。
进一步地，所述输入轴上靠近所述发动机一侧还设有用以储存所述发动机的旋转惯性的飞轮。
进一步地，所述从动轴后端依次设有直径不一致的第三齿轮与第四齿轮，所述输出轴前端依次设有与所述第三齿轮、所述第四齿轮匹配的第五齿轮、第六齿轮。
进一步地，所述第五齿轮、所述第六齿轮之间设有用以控制所述第五齿轮、所述第六齿轮与所述第三齿轮、所述第四齿轮啮合与分离进而控制所述从动轴、所述输出轴之间连接与分离的同步器。
进一步地，还包括与所述混合动力汽车的车轮相连的输出齿轮和布置于所述输出轴后端与所述输出齿轮啮合的第七齿轮。
进一步地，所述输出齿轮与所述车轮之间设有用以控制所述车轮转速差的差速器。
进一步地，所述驱动电机与所述输出轴之间设有第一减速齿轮副与第二减速齿轮副。
进一步地，所述第一减速齿轮副包括布置于所述驱动电机前端的第八齿轮和与所述第八齿轮啮合的第九齿轮，所述第二减速齿轮副包括与所述第九齿轮轴连接且直径与所述第九齿轮不一致的第十齿轮和与所述第十齿轮啮合的输出齿轮。
本发明提供的混合动力驱动装置通过用超越离合器代替传统离合器，无需另外的液压设备控制超越离合器的开合，只有在输入轴转速高于从动轴时输入轴的扭矩才能传递到从动轴，离合器开合过渡更顺畅，且所占空间小，成本低，超越离合器布置于输入轴一侧，惯量更小更利于结合。又通过将发电机偏轴布置，可以有效减小整车轴向尺寸，从而可以覆盖A/B平台车辆搭载布置要求。通过同步器及发电机、驱动电机，实现三档变速，混动功能全，可实现混合动力怠速发电、纯电驱动、串联模式、一档并联模式、二档并联、一档发动机直驱模式、二档发动机直驱模式，且结构元件少，成本低。通过两级齿轮副减速，节约轴向空间。通过两个直径不一样的齿轮副实现两档传动，档位切换更快，能在更低的速度下换挡。
附图说明
图1为本发明实施例混合动力驱动装置的结构示意图；
图2为本发明实施例混合动力驱动装置在各个工作模式下的工作原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
请参考图1至图2，本实施例提供一种混合动力驱动装置，用于混合动力汽车。该混合动力驱动装置包括用于储存电量并依靠电量驱动汽车的电池包(未图示)、PCU(PowerControl Unit，动力控制单元，未图示)、发动机10(ICE，internal combustion engine，内燃机)、输入轴20、从动轴30、输出轴40、发电机50、驱动电机60、输出齿轮71、同步器72、超越离合器73、飞轮81、差速器82以及第一齿轮91、第二齿轮92、第三齿轮93、第四齿轮94、第五齿轮95、第六齿轮96、第七齿轮97、第八齿轮98、第九齿轮99和第十齿轮90。发电机50、驱动电机60均为高压大功率电机，既可作为发电机也可作为电动机。
输入轴20与发动机10输出端连接，输入轴20靠近发动机10一侧设有用以储存发动机10的旋转惯性的飞轮81，第一齿轮91布置在输入轴20后端。第二齿轮92布置在发电机50前端且与第一齿轮91啮合。第二齿轮92为渐开线斜齿轮，用于设置发动机10与发电机50之间的速比。第二齿轮92与第一齿轮91的轴线不重合，使发电机50相对于发动机10偏轴布置，有效减小了整车轴向尺寸。
输入轴20与从动轴30通过超越离合器73连接，当输入轴20的转速高于从动轴30时，超越离合器73自动连通，输入轴20可带动从动轴30转动。当输入轴20的转速低于从动轴30时，超越离合器73两端发生相对滑动，输入轴20的扭矩传递不到从动轴30。本实施例通过用超越离合器73代替传统离合器，无需另外的液压设备控制超越离合器73的开合，只有在输入轴20转速高于从动轴30时输入轴20的扭矩才能传递到从动轴30，离合器开合过渡更顺畅，且所占空间小，成本低。超越离合器73布置于输入轴一侧，惯量更小更利于结合。
第三齿轮93、第四齿轮94依次布置在从动轴30的后端，第三齿轮93与第四齿轮94直径不一致。第五齿轮95、第六齿轮96依次布置在输出轴40前端，且分别与第三齿轮93、第四齿轮94相匹配。第五齿轮95、第六齿轮96设有同步器72，同步器72与PCU相连，用以受PCU控制将第五齿轮95、第六齿轮96与第三齿轮93、第四齿轮94啮合或分离，进而控制从动轴30与输出轴40的连接与分离。
本实施通过两个直径不一样的齿轮副实现两档传动，档位切换更快，能在更低的速度下换挡。在其他实施例中，也可以在从动轴30与输出轴40之间只设置一组齿轮副，并通过另一个离合器或半个同步器实现从动轴30与输出轴40的连接与分离。
驱动电机60与输出轴40连接用以带动输出轴40转动，并通过输出轴40带动车轮100转动。在本实施例中，驱动电机60与输出轴40之间，还设有多个过渡齿轮。第七齿轮97布置在输出轴40后端，输出齿轮71与车轮100连接且与第七齿轮97啮合。第八齿轮98布置在驱动电机60前端，并通过第九齿轮99、第十齿轮90作为过渡齿轮后与输出齿轮96啮合。驱动电机60通过多个过渡齿轮后带动输出轴40转动，并最后带动车轮100转动。差速器82布置在输出齿轮96与车轮100之间，用以控制左右车轮100的转速差。
第九齿轮99与第十齿轮90直径不一致且通过轴相连，第七齿轮97与输出齿轮71组成主减齿轮副，第八齿轮98与第九齿轮99组成第一减速齿轮副，第十齿轮90与输出齿轮71组成第二减速齿轮副。本实施例通过两级齿轮副减速，节约了轴向空间。在其他实施例中，可根据各车型尺寸，及传动系统布置情况，改变驱动电机60与输出轴40之间的具体传动方式，例如增减过渡齿轮和传动轴。
发电机50与驱动电机60均通过导线与电池包相连，当发电机50与驱动电机60做为发电机时，电池包储存发电机50与驱动电机60产生的电量，发电机50与驱动电机60作为电动机时，电池包中的电量驱动发电机50与驱动电机60旋转。
PCU与发动机10、发电机50、驱动电机60、同步器72均相连，PCU根据车速、油门刹车操作、电池包SOC(State of charge，荷电状态)等情况，控制同步器72的状态以及发动机10、发电机50、驱动电机60的启停、转速，并具体细分成8种工作模式，怠速充电模式、纯电驱动模式、串联驱动模式、一档并联驱动模式、二档并联驱动模式、一档发动机直驱模式、二档发动机直驱模式、制动能量回收模式。
在怠速充电模式下，PCU控制同步器72不结合，驱动电机60不启动，发动机10带动发电机50为电池包充电。纯电驱动模式下，PCU控制同步器72不结合，发电机50不启动，电池包为驱动电机供电，驱动输出轴40转动，进而带动车轮100转动。串联驱动模式下，PCU控制同步器72不结合，发动机10带动发电机50为电池包充电，电池包为驱动电机供电，驱动输出轴40转动，进而带动车轮100转动。制动能量回收模式下，PCU控制同步器72不结合，汽车行驶时松开油门，此时驱动电机60发出负扭矩指令，此时的驱动电机60作为发电机使用，驱动电机60此时可以理解成一个可以给电池包充电的刹车。
一档并联驱动模式下，PCU控制第五齿轮95与第三齿轮93结合，第四齿轮94与第六齿轮96不结合，发动机10通过输入轴20、从动轴30、输出轴40带动车轮100转动，同时驱动电机60同样带动输出轴40转动。当电池包电量低时，发动机10还可以带动发电机50转动为电池包充电。二档并联驱动模式下，PCU控制第五齿轮95与第三齿轮93不结合，第六齿轮96与第四齿轮94结合，发动机10通过输入轴20、从动轴30、输出轴40带动车轮100转动，同时驱动电机60同样带动输出轴40转动。当电池包电量低时，发动机10还可以带动发电机50转动为电池包充电。
一档发动机直驱模式下，PCU控制第五齿轮95与第三齿轮93结合，第六齿轮96不结合，发动机10通过输入轴20、从动轴30、输出轴40带动车轮100转动。二档发动机直驱模式下，PCU控制第五齿轮95与第三齿轮93不结合，第六齿轮96与第四齿轮94结合，发动机10通过输入轴20、从动轴30、输出轴40带动车轮100转动。
车辆在启动提速过程中，先通过纯电驱动模式快速响应，低速时在串联模式，之后一档并联驱动模式或一档发动机直驱模式，再二档并联驱动模式或二档发动机直驱模式，高速巡航阶段为一档发动机直驱模式或二档发动机直驱模式。该模式切换顺序，仅指的是理想提速过程中的最佳切换顺序，然后实际行驶过程中，会根据速度增减改变模式切换顺序。
请参考图2，在模式切换中，例如从纯电模式向一档并联驱动模式切换时，PCU可提前控制控制第五齿轮95与第三齿轮93结合，在发动机10转动之后，输入轴20立即可以通过超越离合器73与从动轴30连接，再通过第五齿轮95、第三齿轮93将扭矩传递到输出轴40。在换挡过程中，驱动电机60仍然在带动输出轴40转动，所以并不会出现动力终端的情况。
为防止车速波动造成模式切换失误，在串联模式下以及tongbuqi72切换状态时，PCU可控制发电机50输出扭矩降低输入轴20的转速，使超越离合器73不结合，避免输入轴20的转速比从动轴30高进而避免输入轴20带动从动轴30转动。在本实施例中，控制的输入轴20的转速比从动轴30的转速低不少于100rpm(Revolutions Per Minute，转/分钟)。在其他实施例中，可根据实际情况设置输入轴20和从动轴30的转速差。
本实施例提供的混合动力驱动装置通过用超越离合器73代替传统离合器，无需另外的液压设备控制超越离合器73的开合，只有在输入轴20转速高于从动轴30时输入轴20的扭矩才能传递到从动轴30，离合器开合过渡更顺畅，且所占空间小，成本低，超越离合器73布置于输入轴一侧，惯量更小更利于结合。又通过PCU在串联模式时控制输入轴20的转速比从动轴30的转速低100rpm以上，避免因车速波动误触发模式切换。又通过将发电机50偏轴布置，可以有效减小整车轴向尺寸，从而可以覆盖A/B平台车辆搭载布置要求。通过第五齿轮95、第六齿轮96及发电机50、P2电机60，实现三档变速，混动功能全，可实现混合动力怠速发电、纯电驱动、串联模式、一档并联模式、二档并联、一档发动机直驱模式、二档发动机直驱模式，且结构元件少，成本低。通过两级齿轮副减速，节约轴向空间。通过两个直径不一样的齿轮副实现两档传动，档位切换更快，能在更低的速度下换挡。
在附图中，为了清晰起见，会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。应当理解的是，当元件例如层、区域或基板被称作“形成在”、“设置在”或“位于”另一元件上时，该元件可以直接设置在所述另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称作“直接形成在”或“直接设置在”另一元件上时，不存在中间元件。
在本文中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语的具体含义。
在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。
在本文中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”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，仅是为了表达技术方案的清楚及描述方便，因此不能理解为对本发明的限制。
在本文中，用于描述元件的序列形容词“第一”、“第二”等仅仅是为了区别属性类似的元件，并不意味着这样描述的元件必须依照给定的顺序，或者时间、空间、等级或其它的限制。
在本文中，除非另有说明，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。