混合動力汽車用動力總成的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種混合動力汽車用動力總成，該動力總成包括發電機、內燃機和電動機，發電機、電動機與蓄電池相連接，發電機通過第一齒輪組與內燃機相連接，內燃機與第一齒輪組之間設有離合器，第一齒輪組通過第二齒輪組與左驅動輪、右驅動輪相連接，第一齒輪組與第二齒輪組之間設有斷開機構，第二齒輪組通過同步器與電動機相連接。該混合動力汽車用動力總成，通過不同的控制策略實現兩種能源的優化組合，以解決目前混合動力汽車高速電機成本高、汽車加速能力差和爬坡能力低的缺點，改善了混合動力汽車的使用性能，提高了其燃油經濟性，實現了超低排放。
【專利說明】
混合動力汽車用動力總成
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種混合動力汽車用動力總成。
【背景技術】
[0002]本實用新型為一種用于驅動汽車的混合動力裝置，所謂混合動力裝置就是將電動機與輔助動力單元組合在一輛汽車上做驅動力，輔助動力單元實際上是一臺小型內燃機或動力發電機組。形象一點說，就是將傳統內燃機盡量做小，讓一部分動力由電池-電動機系統承擔。這種混合動力裝置既發揮了內燃機持續工作時間長、動力性好的優點，又可以發揮電動機無污染、低噪聲的好處，二者“并肩戰斗”，取長補短。
[0003]目前汽車混合動力裝置有多種不同方案，每種方案各有其優缺點。如專利CN103029558A所公開的一種技術方案，在傳統的雙離合變速箱內直接集成了一個驅動/發電一體電機，該方案結構簡單，成本較低，在電池電量充足時可實現純電行駛。但在電池電量不足且車速較低時，必須由內燃機直接驅動車輛，因此不利于于改善車輛的排放和燃油經濟性。
[0004]專利CN201380011573所公開的另一種混合動力裝置方案，采用了兩個獨立的電機，其中一個電機用于驅動，另一個電機僅用于發電。當電池電量不足且車速較低時，內燃機不直接驅動車輛，而是通過驅動發電機發電，再由電動機驅動車輛前進，內燃機和車輪之間沒有直接機械聯結，因此即使車速較低，內燃機也可在最高效率或最低排放的的轉速下工作，從而大大改善了車輛的排放和燃油經濟性。但該專利公布的技術方案，發電機和內燃機完全機械耦合，不能作為一個獨立的驅動車輛的動力源，且內燃機到車輪和電動機到車輪均采用了單一傳動速比，雖然結構簡單，但存在電機成本高、汽車加速能力差和爬坡能力低等的缺點。
[0005]專利CN200910053257所公開的另一種混合動力裝置方案，與專利CN201380011573類似，采用了兩個獨立的電機，不同之處在于該方案采用了兩組不同速比的齒輪傳動裝置，并通過一組離合器裝置的接通和斷開實現了電機和內燃機傳動速比的切換，從而降低了電機的成本，改善了車輛的加速性能和爬坡能力。但該方案采用的離合器換擋裝置結構復雜，在換擋過程中當離合器斷開時車輛動力發生中斷，從而造成車輛加速度的變化，影響了車輛的駕駛和乘坐舒適性。
【實用新型內容】
[0006]鑒于以上所述現有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種混合動力汽車用動力總成裝置，該裝置采用簡單可靠的同步器傳動速比切換裝置，提升了混合動力系統的能量效率和動力性能。為了解決同步器換擋過程中不可避免出現的動力中斷問題，本實用新型通過在內燃機和發電機之間設置動力斷開機構，實現了發電機和內燃機之間的完全解耦，在內燃機停止工作的狀態下，可使發電機和電動機兩路動力能同時驅動車輛，實現用發電機輸出動力對同步器換擋過程的動力中斷進行補償，從而完全避免了在電動機驅動速比切換過程中車輛動力輸出的中斷，提升了車輛的換擋平順性和乘坐舒適性。而且電動機和發電機可同時參與驅動，可降低對電動機最大功率的要求，因此可大幅度降低電機的成本。
[0007]為實現上述目的及其他相關目的，本實用新型提供一種混合動力汽車用動力總成，該動力總成包括發電機、內燃機和電動機，發電機、電動機與蓄電池相連接，發電機通過第一齒輪組與內燃機相連接，內燃機與第一齒輪組之間設有離合器，第一齒輪組通過第二齒輪組與左驅動輪、右驅動輪相連接，第一齒輪組與第二齒輪組之間設有斷開機構，第二齒輪組通過同步器與電動機相連接。
[0008]優選的，第一齒輪組包括與發電機的轉動軸同軸固定的第一齒輪、與內燃機的轉動軸同軸固定的第二齒輪，第一齒輪與第二齒輪相嚙合，第二齒輪與斷開機構相嚙合，離合器位于內燃機的轉動軸與第二齒輪的轉動軸之間。
[0009]優選的，斷開機構包括與第一齒輪組相嚙合的第三齒輪、與第二齒輪組相嚙合的第四齒輪，第三齒輪與第四齒輪共用第一轉動軸，第三齒輪能繞第一轉動軸的軸線轉動，第四齒輪與第一轉動軸固定連接，第一轉動軸沿徑向方向設有摩擦盤，第三齒輪上固定有壓板，壓板在控制器的控制下與摩擦盤壓緊或分離。
[0010]優選的，第二齒輪組包括與斷開機構、同步器嚙合的第五齒輪，第五齒輪與左驅動輪的輸出軸同軸固定，右驅動輪的輸出軸與第五齒輪之間通過差速器連接。
[0011]進一步的優選，差速器包括與第五齒輪同軸固定的左圓錐齒輪、與右驅動輪的輸出軸同軸固定的右圓錐齒輪，左圓錐齒輪、右圓錐齒輪之間設有上行星齒輪、下行星齒輪，上行星齒輪與位于兩側的左圓錐齒輪、右圓錐齒輪相嚙合，下行星齒輪與位于兩側的左圓錐齒輪、右圓錐齒輪相嚙合。
[0012]更進一步的優選，上行星齒輪、下行星齒輪的轉動軸位于同一直線上，左圓錐齒輪、右圓錐齒輪的轉動軸位于同一直線上，上行星齒輪、下行星齒輪的轉動軸與左圓錐齒輪、右圓錐齒輪的轉動軸相互垂直。
[0013]優選的，同步器包括與第二齒輪組相嚙合的第六齒輪、與第六齒輪同軸固定的第七齒輪、第八齒輪，第七齒輪與第九齒輪相嚙合，第八齒輪與第十齒輪相嚙合，第九齒輪、第十齒輪套在第二轉動軸上且繞第二轉動軸轉動，第二轉動軸與電動機的轉動軸同軸固定，第二轉動軸上設有同軸固定的第十一齒輪，第十一齒輪位于第九齒輪、第十齒輪之間，第九齒輪與第十二齒輪同軸固定連接，第十二齒輪位于第十一齒輪與第九齒輪之間，第十齒輪與第十三齒輪同軸固定連接，第十三齒輪位于第十一齒輪與第十齒輪之間，第十一齒輪、第十二齒輪、第十三齒輪與接合齒圈相嚙合，接合齒圈能在第十一齒輪、第十二齒輪、第十三齒輪之間移動。
[0014]如上所述，本實用新型混合動力汽車用動力總成，具有以下有益效果:
[0015]該混合動力汽車用動力總成，采用結構簡單控制簡便的同步器換擋裝置，提升了車輛的加速能力和爬坡能力等動力性能。本實用新型在動力總成傳動系統的合適位置設置動力斷開裝置，通過控制斷開機構的結合和斷開實現電動機、發電機、內燃機三個動力源完全獨立的動力輸出，從而進一步優化了能量流動控制策略，實現了電能和燃料化學能兩種能源的優化組合，降低了電機成本。在三個動力源輸出完全獨立的基礎上，實現了同步器換擋過程中動力輸出的補償，從而避免了換擋過程中車輛動力輸出的中斷。本實用新型提出的混合動力汽車動力總成，可以有效降低混合動力汽車的成本，改善混合動力汽車的動力性、燃油經濟性和駕乘舒適性。
【附圖說明】
[0016]圖1顯示為本實用新型混合動力汽車用動力總成的結構示意圖。
[0017]圖2顯示為圖1所示的混合動力汽車用動力總成的同步器掛I檔時的結構示意圖。
[0018]圖3顯示為圖1所示的混合動力汽車用動力總成的同步器掛2檔時的結構示意圖。
[0019]元件標號說明
[0020]I發電機
[0021]2內燃機
[0022]3電動機
[0023]4第一齒輪組
[0024]41第一齒輪
[0025]42第二齒輪
[0026]5離合器
[0027]6第二齒輪組
[0028]61第五齒輪
[0029]62差速器
[0030]621左圓錐齒輪
[0031]622右圓錐齒輪
[0032]623上行星齒輪
[0033]624下行星齒輪
[0034]7左驅動輪
[0035]8右驅動輪
[0036]9斷開機構
[0037]91第三齒輪
[0038]92第四齒輪
[0039]93第一轉動軸
[0040]94摩擦盤[0041 ]95壓板
[0042]10同步器
[0043]101第六齒輪
[0044]102第七齒輪
[0045]103第八齒輪
[0046]104第九齒輪
[0047]105第十齒輪
[0048]106第二轉動軸
[0049]107第 ^^一齒輪
[0050]108第十二齒輪[0051 ]109第十三齒輪
[0052]HO接合齒圈
【具體實施方式】
[0053]以下由特定的具體實施例說明本實用新型的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本實用新型的其他優點及功效。
[0054]請參閱圖1至圖3。須知，本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供熟悉此技術的人士了解與閱讀，并非用以限定本實用新型可實施的限定條件，故不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關系的改變或大小的調整，在不影響本實用新型所能產生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本實用新型所揭示的技術內容所能涵蓋的范圍內。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實用新型可實施的范圍，其相對關系的改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本實用新型可實施的范疇。
[0055]如圖1至圖3所示，本實用新型提供一種混合動力汽車用動力總成，該動力總成包括發電機1、內燃機2和電動機3，發電機1、電動機3與蓄電池相連接，發電機I通過第一齒輪組4與內燃機2相連接，內燃機2與第一齒輪組4之間設有離合器5，第一齒輪組4通過第二齒輪組6與左驅動輪7、右驅動輪8相連接，第一齒輪組4與第二齒輪組6之間設有斷開機構9，第二齒輪組6通過同步器10與電動機3相連接。
[0056]內燃機2使用燃油提供動力，電動機3使用電能提供動力;發電機I可以向蓄電池充電，也可作為電動機使用電能提供動力。本實用新型混合動力汽車用動力總成，整合了發電機1、內燃機2和電動機3的動力，將分別來自發電機1、內燃機2和電動機3的動力傳輸至驅動輪(左驅動輪7、右驅動輪8)的輸出軸，同時還可將來自內燃機2的多余動力傳輸至發電機I，使發電機I向蓄電池充電。
[0057]上述混合動力汽車用動力總成，具有多種運行模式，如純電模式、串聯模式、并聯模式和中、高速巡航模式(燃油模式)等。
[0058]在純電模式下，該混合動力汽車用動力總成具有兩種運行模式。
[0059]第一種模式，斷開機構9斷開，離合器5斷開，此時電動機3單獨驅動，電動機3通過同步器10、第二齒輪組6將動力輸送至左驅動輪7、右驅動輪8，此時發電機1、內燃機2不工作。
[0060]第二種模式，斷開機構9結合，離合器5斷開，發電機I通過第一齒輪組4、斷開機構
9、第二齒輪組6將動力輸送至左驅動輪7、右驅動輪8，電動機3通過同步器10、第二齒輪組6將動力輸送至左驅動輪7、右驅動輪8，此時內燃機2不工作。在純電模式下，以電動機3驅動為主，通過同步器10選用不同的檔位使電動機3工作在高效區間，而發電機I作為電動機3的輔助，克服同步器10換擋產生的動力中斷以及作為輔助驅動，進一步提高汽車的動力性能。[0061 ]在串聯模式下，離合器5結合，斷開機構9斷開，內燃機2通過第一齒輪組4帶動發電機I發電，為蓄電池充電；而電動機3通過同步器10、第二齒輪組6將動力輸送至左驅動輪7、右驅動輪8，驅動車輛行駛。
[0062]在并聯模式，離合器5結合，斷開機構9結合，內燃機2通過第一齒輪組4、斷開機構
9、第二齒輪組6將動力輸送至左驅動輪7、右驅動輪8，同時內燃機2通過第一齒輪組4帶動發電機I發電，為蓄電池充電。而電動機3也通過同步器10、第二齒輪組6將動力輸送至左驅動輪7、右驅動輪8。電動機3和內燃機2同時作為動力驅動車輛行駛，內燃機2的多余動力帶動發電機I發電，為蓄電池充電。通過同步器10選用不同的檔位，可使電動機3工作在高效區間，內燃機2可以克服同步器10換擋產生的動力中斷。
[0063]在中、高速巡航模式(燃油模式)下，同步器10處于空擋位置，離合器5結合，斷開機構9結合，內燃機2通過第一齒輪組4、斷開機構9、第二齒輪組6將動力輸送至左驅動輪7、右驅動輪8，同時內燃機2通過第一齒輪組4帶動發電機I發電，為電池充電。此時，內燃機2單獨驅動車輛行駛，且將多余動力帶動發電機I發電，為蓄電池充電，而電動機3在中、高速巡航模式(燃油模式)下不工作。
[0064]第一齒輪組4的一種具體結構如圖1至圖3所示。第一齒輪組4包括與發電機I的轉動軸同軸固定的第一齒輪41、與內燃機2的轉動軸同軸固定的第二齒輪42，第一齒輪41與第二齒輪42相嚙合，第二齒輪42與斷開機構9 (第三齒輪91)相嚙合，離合器5位于內燃機2的轉動軸與第二齒輪42的轉動軸之間。
[0065]斷開機構9的一種具體結構如圖1至圖3所示。斷開機構9包括與第一齒輪組4(第二齒輪42)相嚙合的第三齒輪91、與第二齒輪組6(第五齒輪61)相嚙合的第四齒輪92，第三齒輪91與第四齒輪92共用第一轉動軸93，第三齒輪91能繞第一轉動軸93的軸線轉動，第四齒輪92與第一轉動軸93固定連接，第一轉動軸93沿徑向方向設有摩擦盤94，第三齒輪91上固定有壓板95，壓板95在控制器的控制下與摩擦盤94壓緊或分離。壓板95與摩擦盤94壓緊時，第三齒輪91與第一轉動軸93相對固定，即斷開機構9結合;壓板95與摩擦盤94分離時，第三齒輪91能繞第一轉動軸93轉動，即斷開機構9斷開。
[0066]第二齒輪組6的一種具體結構如圖1至圖3所示。第二齒輪組6包括與斷開機構9(第四齒輪92)、同步器10(第六齒輪101)嚙合的第五齒輪61，第五齒輪61與左驅動輪7的輸出軸同軸固定，右驅動輪8的輸出軸與第五齒輪61之間通過差速器62連接。
[0067]其中，差速器62包括與第五齒輪61同軸固定的左圓錐齒輪621、與右驅動輪8的輸出軸同軸固定的右圓錐齒輪622，左圓錐齒輪621、右圓錐齒輪622之間設有上行星齒輪623、下行星齒輪624，上行星齒輪623與位于兩側的左圓錐齒輪621、右圓錐齒輪622相嚙合，下行星齒輪624與位于兩側的左圓錐齒輪621、右圓錐齒輪622相嚙合。上行星齒輪623、下行星齒輪624的轉動軸位于同一直線上，左圓錐齒輪621、右圓錐齒輪622的轉動軸位于同一直線上，上行星齒輪623、下行星齒輪624的轉動軸與左圓錐齒輪621、右圓錐齒輪622的轉動軸相互垂直。差速器62能夠使左驅動輪7、右驅動輪8以不同轉速轉動。
[0068]同步器10的一種具體結構如圖1至圖3所示。同步器10包括與第二齒輪組6(第五齒輪61)相嚙合的第六齒輪101、與第六齒輪101同軸固定的第七齒輪102、第八齒輪103，第七齒輪102與第九齒輪104相嚙合，第八齒輪103與第十齒輪105相嚙合，第九齒輪104、第十齒輪105套在第二轉動軸106上且繞第二轉動軸106轉動，第二轉動軸106與電動機3的轉動軸同軸固定，第二轉動軸106上設有同軸固定的第^ 齒輪107，第^ 齒輪107位于第九齒輪104、第十齒輪105之間，第九齒輪104與第十二齒輪108同軸固定連接，第十二齒輪108位于第i^一齒輪107與第九齒輪104之間，第十齒輪105與第十三齒輪109同軸固定連接，第十三齒輪109位于第^^一齒輪107與第十齒輪105之間，第^^一齒輪107、第十二齒輪108、第十三齒輪109與接合齒圈110相嚙合，接合齒圈110能在第^^一齒輪107、第十二齒輪108、第十三齒輪109之間移動。
[0069]同步器10可以實現空檔、I檔、2檔三種檔位的調節。
[0070]同步器10在空擋狀態時，接合齒圈110只與第^^一齒輪107相嚙合(如圖1所示)，此時，第二轉動軸106與第九齒輪104、第十齒輪105之間不連接。因此，在空檔狀態下，同步器10處于斷開狀態，電動機3與第二齒輪組6之間不傳遞動力。
[0071]同步器10在I檔狀態時，接合齒圈110與第^^一齒輪107、第十二齒輪108相嚙合(如圖2所示)，電動機3通過第二轉動軸106、第^^一齒輪107、第十二齒輪108、第九齒輪104、第七齒輪102、第六齒輪101，將動力輸送至第二齒輪組6，從而帶動左驅動輪7、右驅動輪8的轉動。
[0072]同步器10在2檔狀態時，接合齒圈110與第^^一齒輪107、第十三齒輪109相嚙合(如圖3所示)，電動機3通過第二轉動軸106、第^^一齒輪107、第十三齒輪109、第十齒輪105、第八齒輪103、第六齒輪101，將動力輸送至第二齒輪組6，從而帶動左驅動輪7、右驅動輪8的轉動。
[0073]上述混合動力汽車用動力總成，整合了內燃機、發電機和電動機的動力，采用多種模式將分別來自內燃機、發電機、電動機的動力傳輸至驅動輪的輸出軸，同時將來自內燃機的多余動力傳輸至發電機，使發電機向蓄電池充電；同步器選用兩檔結構，可以使電動機工作在高效區，進一步地提高了電動機的效率和整車的動力性能。
[0074]綜上所述，本實用新型混合動力汽車用動力總成，通過不同的控制策略實現兩種能源的優化組合，以解決目前混合動力汽車高速電機成本高、汽車加速能力差和爬坡能力低的缺點，改善了混合動力汽車的使用性能，提高了其燃油經濟性，實現了超低排放。所以，本實用新型有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。
[0075]上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用于限制本實用新型。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本實用新型的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本實用新型的權利要求所涵蓋。
【主權項】
1.一種混合動力汽車用動力總成，其特征在于:所述動力總成包括發電機(I)、內燃機(2)和電動機(3)，所述發電機(1)、電動機(3)與蓄電池相連接，所述發電機(I)通過第一齒輪組(4)與所述內燃機(2)相連接，所述內燃機(2)與所述第一齒輪組(4)之間設有離合器(5)，所述第一齒輪組(4)通過第二齒輪組(6)與左驅動輪(7)、右驅動輪(8)相連接，所述第一齒輪組(4)與所述第二齒輪組(6)之間設有斷開機構(9)，所述第二齒輪組(6)通過同步器(10)與所述電動機(3)相連接。2.根據權利要求1所述的混合動力汽車用動力總成，其特征在于:所述第一齒輪組(4)包括與所述發電機(I)的轉動軸同軸固定的第一齒輪(41)、與所述內燃機(2)的轉動軸同軸固定的第二齒輪(42)，所述第一齒輪(41)與所述第二齒輪(42)相嚙合，所述第二齒輪(42)與所述斷開機構(9)相嚙合，所述離合器(5)位于所述內燃機(2)的轉動軸與所述第二齒輪(42)的轉動軸之間。3.根據權利要求1所述的混合動力汽車用動力總成，其特征在于:所述斷開機構(9)包括與所述第一齒輪組(4)相嚙合的第三齒輪(91)、與所述第二齒輪組(6)相嚙合的第四齒輪(92)，所述第三齒輪(91)與所述第四齒輪(92)共用第一轉動軸(93)，所述第三齒輪(91)能繞所述第一轉動軸(93)的軸線轉動，所述第四齒輪(92)與所述第一轉動軸(93)固定連接，所述第一轉動軸(93)沿徑向方向設有摩擦盤(94)，所述第三齒輪(91)上固定有壓板(95)，所述壓板(95)在控制器的控制下與所述摩擦盤(94)壓緊或分離。4.根據權利要求1所述的混合動力汽車用動力總成，其特征在于:所述第二齒輪組(6)包括與所述斷開機構(9)、同步器(10)嚙合的第五齒輪(61)，所述第五齒輪(61)與所述左驅動輪(7)的輸出軸同軸固定，所述右驅動輪(8)的輸出軸與所述第五齒輪(61)之間通過差速器(62)連接。5.根據權利要求4所述的混合動力汽車用動力總成，其特征在于:所述差速器(62)包括與所述第五齒輪(61)同軸固定的左圓錐齒輪(621)、與所述右驅動輪(8)的輸出軸同軸固定的右圓錐齒輪(622)，所述左圓錐齒輪(621)、右圓錐齒輪(622)之間設有上行星齒輪(623)、下行星齒輪(624)，所述上行星齒輪(623)與位于兩側的所述左圓錐齒輪(621)、右圓錐齒輪(622)相嚙合，所述下行星齒輪(624)與位于兩側的所述左圓錐齒輪(621)、右圓錐齒輪(622)相嚙合。6.根據權利要求5所述的混合動力汽車用動力總成，其特征在于:所述上行星齒輪(623)、下行星齒輪(624)的轉動軸位于同一直線上，所述左圓錐齒輪(621)、右圓錐齒輪(622)的轉動軸位于同一直線上，所述上行星齒輪(623)、下行星齒輪(624)的轉動軸與所述左圓錐齒輪(621)、右圓錐齒輪(622)的轉動軸相互垂直。7.根據權利要求1所述的混合動力汽車用動力總成，其特征在于:所述同步器(10)包括與所述第二齒輪組(6)相嚙合的第六齒輪(101)、與所述第六齒輪(101)同軸固定的第七齒輪(102)、第八齒輪(103)，所述第七齒輪(102)與第九齒輪(104)相嚙合，所述第八齒輪(103)與第十齒輪(105)相嚙合，所述第九齒輪(104)、第十齒輪(105)套在第二轉動軸(106)上且繞所述第二轉動軸(106)轉動，所述第二轉動軸(106)與所述電動機(3)的轉動軸同軸固定，所述第二轉動軸(106)上設有同軸固定的第十一齒輪(107)，所述第十一齒輪(107)位于所述第九齒輪(104)、第十齒輪(105)之間，所述第九齒輪(104)與第十二齒輪(108)同軸固定連接，所述第十二齒輪(108)位于所述第十一齒輪(107)與所述第九齒輪(104)之間，所述第十齒輪(105)與第十三齒輪(109)同軸固定連接，所述第十三齒輪(109)位于所述第十一齒輪(107)與所述第十齒輪(105)之間，所述第^^一齒輪(107)、第十二齒輪(108)、第十三齒輪(109)與接合齒圈(110)相嚙合，所述接合齒圈(110)能在所述第i^一齒輪(107)、第十二齒輪(108)、第十三齒輪(109)之間移動。
【文檔編號】B60K6/442GK205439956SQ201620198973
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月15日
【發明人】蘇志成, 王占園, 李曉天, 黃興福, 謝亮, 成建明, 吳厚亮
【申請人】上海納鐵福傳動系統有限公司