分布式混合動力驅動裝置的制造方法
【專利摘要】本發明公開一種分布式混合動力驅動裝置，燃油經濟性好，通過性強。其包括內燃機(1)、第一電動機/發電機(2)、第二電動機/發電機(3)、輸出軸Ⅰ(4)、輸出軸Ⅱ(5)、第一行星齒輪系(6)、第二行星齒輪系(7)、齒輪Ⅰ(8)、齒輪Ⅱ(9)、齒輪Ⅲ(10)、齒輪Ⅳ(11)、制動器(12)、離合器Ⅰ(13)和離合器Ⅱ(14)，離合器Ⅰ(13)一端與第一行星齒輪系(6)固定連接，另一端與第二行星齒輪系(7)固定連接，離合器Ⅱ(14)一端與第一行星齒輪系(6)固定連接，另一端與第二行星齒輪系(7)固定連接，制動器(12)與第一行星齒輪系(6)固定連接，所述內燃機(1)的輸出軸與第一行星齒輪系(6)嚙合。
【專利說明】
分布式混合動力驅動裝置
技術領域
[0001] 本發明屬于混合動力汽車動力傳動技術領域，特別是一種通過性與可駕馭性強的 分布式混合動力驅動裝置。
【背景技術】
[0002] 為了降低汽車尾氣排放的引起空氣污染，各國政府均制訂一系列的排放法規，并 嚴格限制燃料消耗量。除普通乘用車以外，SUV或者皮卡等四驅車輛、工程履帶車等車輛均 需要降低燃油消耗量，提高系統能量利用率。由于目前純電動汽車續航能力有限，混合動力 電動車成為解決汽車節能和環保問題的有效途徑之一。其通過增加額外的動力源(如電池、 超級電容)及驅動裝置(如電機），不僅為車輛驅動提供了額外的動力，同時還能夠提高發動 機的工作效率，從而明顯改善車輛的經濟性能和排放性能。
[0003] 由于采用混聯式混合動力結構的汽車，在提高燃油經濟性的同時，車輛的操縱性 能，特別是加速性能與通過性出現下降，使得現階段混合動力汽車未被應用在SUV或者皮卡 車型上。
[0004] 為使混合動力結構應用于SUV、皮卡等四驅車輛或工程履帶車，現有技術存在的問 題是:在保證燃油經濟性的同時，動力性，通過性與可駕馭性不強。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于提供一種分布式混合動力驅動裝置，燃油經濟性好，動力性，通 過性與可駕馭性強，以用于SUV、皮卡等四驅車輛或工程履帶車。
[0006] 實現本發明目的的技術解決方案為：
[0007] -種分布式混合動力驅動裝置，包括內燃機、第一電動機/發電機、第二電動機/發 電機、輸出軸I、輸出軸π、第一行星齒輪系、第二行星齒輪系、齒輪I、齒輪π、齒輪m、齒輪 IV、制動器、離合器I和離合器π，所述齒輪I與第二行星齒輪系固定連接，與齒輪π嚙合，所 述齒輪m與第二行星齒輪系固定連接，與齒輪IV嚙合，所述第一電動機/發電機的輸出軸與 第一行星齒輪系固定連接，所述第二電動機/發電機的輸出軸與齒輪π固定連接，所述離合 器I 一端與第一行星齒輪系固定連接，另一端與第二行星齒輪系固定連接，所述離合器π - 端與第一行星齒輪系固定連接，另一端與第二行星齒輪系固定連接，所述制動器與第一行 星齒輪系固定連接，所述齒輪π與輸出軸I固定連接，所述齒輪IV與輸出軸π固定連接，所 述內燃機的輸出軸與第一行星齒輪系嚙合。
[0008] 本發明與現有技術相比，其顯著優點為：
[0009] 1、動力性、通過性與可駕馭性強:本發明具有雙輸出軸，可分別作為車輛的前后輸 出軸，實現車輛的四輪驅動，電動驅動模式可用于普通城市路況的驅動，全時四驅驅動模式 可用于復雜路況，如山地路段或者冰雪路面駕駛狀況，提高系統的通過性；
[0010] 2、燃油經濟性好:多種工作模式使得該系統能夠適應復雜，多變的工作環境，有效 地提高和改善車輛的動力性、燃油經濟性和排放性能，適用于深度混合動力汽車和插電式 混合動力汽車。
[0011]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步的詳細描述。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本發明分布式混合動力驅動裝置的結構示意圖。
[0013] 圖中，1 一內燃機，2-第一電動機/發電機，3-第二電動機/發電機，4一輸出軸I， 5一輸出軸Π ，6-第一行星齒輪系，7-第二行星齒輪系，61 -太陽輪I，62-行星架I，63- 齒圈1，71-太陽輪Π ，72-行星架Π ，73-齒圈Π ，8-齒輪1，9一齒輪Π ，10-齒輪ΙΠ ，11 一 齒輪IV，12-制動器，13-離合器I，14一離合器Π 。
【具體實施方式】
[0014]如圖1所不，本發明分布式混合動力驅動裝置，其包括內燃機1、第一電動機/發電 機2、第二電動機/發電機3、輸出軸14、輸出軸Π 5、第一行星齒輪系6、第二行星齒輪系7、齒 輪18、齒輪Π 9、齒輪ΙΠ 10、齒輪IVll、制動器12、離合器113和離合器Π 14，
[0015] 所述齒輪18與第二行星齒輪系7固定連接，與齒輪Π 9嚙合，
[0016] 所述齒輪ΙΠ 10與第二行星齒輪系7固定連接，與齒輪IVl 1嚙合，
[0017]所述第一電動機/發電機2的輸出軸與第一行星齒輪系6固定連接，所述第二電動 機/發電機3的輸出軸與齒輪Π 9固定連接，
[0018] 所述離合器113-端與第一行星齒輪系6固定連接，另一端與第二行星齒輪系7固 定連接，所述離合器Π 14-端與第一行星齒輪系6固定連接，另一端與第二行星齒輪系7固 定連接，所述制動器12與第一行星齒輪系6固定連接，
[0019] 所述齒輪Π 9與輸出軸14固定連接，所述齒輪IVll與輸出軸Π 5固定連接，
[0020] 所述內燃機1的輸出軸與第一行星齒輪系6嚙合。
[0021] 優選地，所述第一行星齒輪系6包括太陽輪161、行星架162和齒圈163,所述行星架 162-端與太陽輪161嗤合，另一端與齒圈163嗤合，
[0022] 所述第二行星齒輪系7包括太陽輪Π 71、行星架Π 72和齒圈Π 73，所述行星架Π 72 一端與太陽輪Π 71嚙合，另一端與齒圈Π 73嚙合，
[0023] 所述齒輪18與齒圈Π 73固定連接，
[0024]所述齒輪ΙΠ 10與太陽輪Π 71固定連接，
[0025] 所述第一電動機/發電機2的輸出軸與太陽輪161固定連接，
[0026] 所述離合器113-端與行星架162固定連接，另一端與行星架Π 72固定連接，所述 離合器Π 14-端與太陽輪161固定連接，另一端與太陽輪Π 71固定連接，所述制動器12與行 星架162固定連接，
[0027] 所述內燃機1的輸出軸與齒圈163嚙合。
[0028] 本發明通過控制離合器113、離合器Π 14和制動器12的接合與分離，可實現四驅純 電動驅動模式I與Π 、全時輸入型功率分流驅動模式與Π 、串聯驅動模式、四軸并聯驅動模 式I與Π 及前后軸固定比例四驅功率分流驅動模式。
[0029]下面將根據系統執行器狀態，發動機啟動狀態，對該混合動力傳動驅動裝置的工 作模式與狀態進行介紹。
[0030] I、前驅純電動驅動模式時，離合器113、離合器Π 14、制動器12均接合。
[0031] 在此模式之下，內燃機1不工作，第二電動機/發電機3與輸出軸14直接連接5;此 時，第二電動機/發電機3作為電動機與輸出軸14相連，驅動車輛;在該模式下，第二電動機/ 發電機3以電池能量為能源驅動車輛前進，則實現純電動驅動模式;若車輛處于制動減速狀 態，第二電動機/發電機3可作為發電機，將制動能量轉換為電能，從而給電池充電。該模式 只有一個電機能夠參與。
[0032] 2、全時四驅、輸入型功率分流驅動模式I時，離合器113接合，離合器Π 14、制動器 12均分離。
[0033]在此模式之下，行星架162與行星架Π 72相互連接在一起，形成一體，此時，輸出軸 14與第二電動機/發電機連接，輸出軸Π 5與太陽輪Π 71通過傳動齒輪10、11連接；內燃機1 動力經過內燃機1輸出軸，輸入到第一排行星系的齒圈163,此時，第一行星齒輪排作為功率 分配結構，通過行星架162將動力輸出，輸出軸14和輸出軸Π 5可以單獨輸出動力，整個行星 齒輪系組成的行星齒輪組作為全時四驅復合型功率分流機構。此時第一電動機/發電機2主 要作用是通過調節其自身轉速，使得內燃機1工作于其最佳燃油經濟效率區域。此模式下， 當發動機不啟動時，通過協調兩個電動機/發電機也可實現純電動驅動模式或者制動能量 回收模式;發動機啟動時，實現混合驅動模式。
[0034] 3、全時四驅、輸入型功率分流驅動模式I時，接合離合器Π 14，離合器113、制動器 12均分離。
[0035]在此模式之下，在此模式下，太陽輪162與太陽輪Π 72相互連接在一起，形成一體， 此時，輸出軸14與第二電動機/發電機連接，輸出軸Π 5與太陽輪Π 71通過傳動齒輪10、11連 接；內燃機1動力經過內燃機1輸出軸，輸入到第一排行星系的齒圈163,此時，第一行星齒輪 排作為功率分配結構，通過行星架162將動力輸出，輸出軸14和輸出軸Π 5可以單獨輸出動 力，整個兩個行星齒輪系組成的行星齒輪組作為全時四驅輸入型功率分流機構。此時第一 電動機/發電機2主要作用是通過調節其自身轉速，使得內燃機1工作于其最佳燃油經濟效 率區域。此模式下，當發動機不啟動時，通過協調兩個電動機/發電機也可實現純電動驅動 模式或者制動能量回收模式;發動機啟動時，實現混合驅動模式。
[0036] 4、串聯驅動模式時，離合器113、離合器Π 14均分離，制動器12接合。
[0037]在此模式之下，行星架162被固定，內燃機1與第一電動機/發電機2通過第一行星 齒輪系6相互連接，形成固定傳動比，第二電動機/發電機3與輸出軸14直接連接;同時，第一 電動機/發電機2作為發電機與內燃機1相連接，第二電動機/發電機3作為電動機與輸出軸I 4相連，第一電動機/發電機2將內燃機1燃燒獲得的機械能轉換為電能，通過第二行星齒輪 系6給電池充電或者供電給第二電動機/發電機3驅動車輛;若在該模式下，發動機不啟動， 而第二電動機/發電機3以電池能量為能源驅動車輛前進，則實現純電動驅動模式;若發動 機不啟動，而車輛處于制動減速狀態，第二電動機/發電機3可作為發電機，將制動能量轉換 為電能，從而給電池充電，但由于該模式只有一個電機能夠參與制動能量回收，故稱該模式 的制動能量回收狀態為中低功率制動能量回收;若發動機啟動，而第二電動機/發電機3并 不消耗能量驅動車輛，則實現停車充電模式。若發動機停機與第二電動機/發電機3不消耗 能量，則車輛處于停車狀態。由于串聯驅動模式使得該混合動力傳動驅動裝置具有純電動 模式和停車充電模式，因此該混合動力裝置可以運用在增程式混合動力汽車和插電式混合 動力汽車上。
[0038] 5、前后軸并聯驅動模式I時，離合器Π 14分離，離合器113、制動器12均接合。
[0039] 在此模式之下，行星架162和行星架Π 72被固定，內燃機1與第一電動機/發電機2 通過第一行星齒輪系6相互連接，形成固定傳動比，輸出軸14與第二電動機/發電機3直接連 接，輸出軸Π 5與內燃機1通過第一行星齒輪系6、第二行星齒輪系7、齒輪ΙΠ 10和齒輪IVll與 內燃機1連接，形成固定傳動比，該狀態下所有動力源均被耦合在了一起;此時，雙電機仍可 以作為動力輔助機構，當發動機能量大于需求功率時，雙電動機/發電機將多余的發動機能 量轉換為電能給電池充電，而當發動機能量小于駕駛員需求功率時，雙電動機/發電機作為 電動機提供能量驅動車輛;當發動機不啟動時，該模式可工作在純電動驅動模式，但此時發 動機有拖動效應，故不建議使用該模式進行純電動驅動模式，而車輛在制動減速狀態下，本 模式可作為制動能量回收模式，此時，雙電機能同時參加制動能量回收。
[0040] 6、前后驅純電動驅動模式時，制動器12、離合器Π 14均接合，離合器113分離。
[0041] 在此模式之下，內燃機1不工作，行星架162與行星架Π 72相互連接在一起，形成一 體，第二電動機/發電機3與輸出軸14直接連接5,第一電動機/發電機2通過太陽輪161與第 二行星齒輪系7相連;此時，第二電動機/發電機3作為電動機與輸出軸14相連，驅動車輛;在 該模式下，第二電動機/發電機3以電池能量為能源驅動車輛前進，則實現純電動驅動模式； 若車輛處于制動減速狀態，第一電動機/發電機2和第二電動機/發電機3可作為發電機，將 制動能量轉換為電能，從而給電池充電。
[0042] 7、固定比例四驅功率分流驅動模式時，離合器113、離合器Π 14均接合，制動器12 分咼。
[0043] 在此模式下，太陽輪161和太陽輪Π 62相連，行星架162和行星架Π 72相連，內燃機 1與第一電動機/發電機2通過第一行星齒輪系6相互連接。輸出軸14與第二電動機/發電機3 直接連接，輸出軸Π 5與內燃機1通過第一行星齒輪系6、第二行星齒輪系7、齒輪ΙΠ 10和齒輪 IVll與內燃機1連接，輸出軸14和輸出軸Π 5可以單獨輸出動力，整個兩個行星齒輪系組成 的行星齒輪組作為復合型功率分流機構，此時，由于太陽輪161和太陽輪Π 62相連，且行星 架162和行星架Π 72相連，前后軸扭矩分配比例固定的;此時第一電動機/發電機2主要作用 是通過調節其自身轉速，使得內燃機1工作于其最佳燃油經濟效率區域;而當發動機能量大 于需求功率時，第一電動機/發電機2將多余的發動機能量轉換為電能給電池充電，而當發 動機能量小于需求功率時，第一電動機/發電機2作為電動機提供能量驅動車輛;此模式下， 當發動機不啟動時，通過協調兩個電動機/發電機也可實現純電動驅動模式或者制動能量 回收模式。
[0044] 8、前后軸并聯驅動模式Π 時，離合器113、離合器Π 14、制動器12均接合。
[0045] 在此模式之下，行星架162和行星架Π 72被固定，太陽輪161和太陽輪Π 62連接，內 燃機1與第一電動機/發電機2通過第一行星齒輪系6相互連接，形成固定傳動比，輸出軸14 與第二電動機/發電機3直接連接，輸出軸Π 5與內燃機1通過第一行星齒輪系6、第二行星齒 輪系7、齒輪ΙΠ 10和齒輪IVll與內燃機1連接，形成固定傳動比，該狀態下所有動力源均被耦 合在了一起;此時，雙電機仍可以作為動力輔助機構，當發動機能量大于需求功率時，雙電 動機/發電機將多余的發動機能量轉換為電能給電池充電，而當發動機能量小于駕駛員需 求功率時，雙電動機/發電機作為電動機提供能量驅動車輛；當發動機不啟動時，該模式可 工作在純電動驅動模式，但此時發動機有拖動效應，故不建議使用該模式進行純電動驅動 模式，而車輛在制動減速狀態下，本模式可作為制動能量回收模式，此時，雙電機能同時參 加制動能量回收。
[0046]下表為本發明的工作模式匯總表：
[0047] 表1工作模式匯總表
[0050]本發明的分布式混合動力驅動裝置，利用雙排行星齒輪傳動系統，實現油電混合 動力驅動，同時系統具有雙輸出軸，能夠應用在四驅汽車上實現四驅行駛，或履帶式工程機 械上，實現左右履帶差速轉向等功能，在提1?能量效率的同時提1?車輛的通過性與可駕馭 性。
【主權項】
1. 一種分布式混合動力驅動裝置，其特征在于： 包括內燃機（1)、第一電動機/發電機(2)、第二電動機/發電機(3)、輸出軸1(4)、輸出軸 Π (5)、第一行星齒輪系(6)、第二行星齒輪系(7)、齒輪1(8)、齒輪Π (9)、齒輪ΙΠ (ΙΟ)、齒輪 IV(ll)、制動器(12)、離合器1(13)和離合器Π (14)， 所述齒輪1(8)與第二行星齒輪系(7)固定連接，與齒輪Π (9)嚙合， 所述齒輪ΙΠ (10)與第二行星齒輪系(7)固定連接，與齒輪IV (11)嚙合， 所述第一電動機/發電機(2)的輸出軸與第一行星齒輪系（6)固定連接，所述第二電動 機/發電機(3)的輸出軸與齒輪Π (9)固定連接， 所述離合器1(13)-端與第一行星齒輪系（6)固定連接，另一端與第二行星齒輪系（7) 固定連接，所述離合器Π (14) -端與第一行星齒輪系(6)固定連接，另一端與第二行星齒輪 系(7)固定連接，所述制動器(12)與第一行星齒輪系(6)固定連接， 所述齒輪Π (9)與輸出軸1(4)固定連接，所述齒輪IV(ll)與輸出軸Π (5)固定連接， 所述內燃機(1)的輸出軸與第一行星齒輪系(6)嚙合。2. 根據權利要求1所述的傳動驅動裝置，其特征在于： 所述第一行星齒輪系（6)包括太陽輪1(61)、行星架1(62)和齒圈1(63)，所述行星架I (62) -端與太陽輪1(61)嗤合，另一端與齒圈1(63)嗤合， 所述第二行星齒輪系（7)包括太陽輪Π (71)、行星架Π (72)和齒圈Π (73)，所述行星架 Π (72)-端與太陽輪Π (71)嚙合，另一端與齒圈Π (73)嚙合， 所述齒輪1(8)與齒圈Π (73)固定連接， 所述齒輪ΙΠ (ΙΟ)與太陽輪Π (71)固定連接， 所述第一電動機/發電機⑵的輸出軸與太陽輪1(61)固定連接， 所述離合器1(13)-端與行星架1(62)固定連接，另一端與行星架Π (72)固定連接，所 述離合器Π (14)-端與太陽輪1(61)固定連接，另一端與太陽輪Π (71)固定連接，所述制動 器(12)與行星架1(62)固定連接， 所述內燃機⑴的輸出軸與齒圈1(63)嗤合。3. 根據權利要求1或2所述的傳動驅動裝置，其特征在于:前驅純電動驅動模式時，離合 器1(13)、離合器Π (14)、制動器(12)均接合。4. 根據權利要求1或2所述的傳動驅動裝置，其特征在于:全時四驅、輸入型功率分流驅 動模式I時，離合器I (13)接合，離合器Π (14)、制動器(12)均分離。5. 根據權利要求1或2所述的傳動驅動裝置，其特征在于:全時四驅、輸入型功率分流驅 動模式I時，接合離合器Π (14)，離合器I (13)、制動器(12)均分離。6. 根據權利要求1或2所述的傳動驅動裝置，其特征在于：串聯驅動模式時，離合器I (13)、離合器Π ( 14)均分離，制動器(12)接合。7. 根據權利要求1或2所述的傳動驅動裝置，其特征在于：前后軸并聯驅動模式I時，離 合器Π (14)分離，離合器1(13)、制動器(12)均接合。8. 根據權利要求1或2所述的傳動驅動裝置，其特征在于:前后驅純電動驅動模式時，制 動器(12)、離合器Π (14)均接合，離合器1(13)分離。9. 根據權利要求1或2所述的傳動驅動裝置，其特征在于：固定比例四驅功率分流驅動 模式時，離合器I (13)、離合器Π (14)均接合，制動器(12)分離。10.根據權利要求1或2所述的傳動驅動裝置，其特征在于:前后軸并聯驅動模式Π 時， 離合器1(13)、離合器Π (14)、制動器(12)均接合。
【文檔編號】B60K6/365GK106042891SQ201610522030
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月6日
【發明人】莊偉超, 王良模, 邱立琦, 丁洋, 鐘弘, 錢雅卉, 王露陽
【申請人】南京理工大學