一种动力耦合传动装置、混合动力车辆的制作方法

本实用新型属于车辆领域，具体涉及一种动力耦合传动装置、混合动力车辆。

背景技术：

随着化石燃料能源的日益减少以及各国排放法规不断变得严格，使用清洁能源来驱动汽车的技术已经开始大规模应用。根据能量来源的不同，在传统的燃油汽车之外，可以将新能源车辆分为纯电动汽车、混合动力汽车以及燃料电池汽车。在实际的应用中，我国大规模推行的是纯电动汽车，但是受到电池性能不足、充电站数量少、充电速度慢等因素的制约，纯电动汽车仍然存在续航里程不足、电池性能下降快等问题，因此纯电动汽车的使用场景受到限制。一些观点认为，燃料电池汽车是汽车的最终动力形式，且目前丰田等汽车公司已经有相关的产品推向市场，但是整体而言燃料电池汽车仍然存在诸多的待解决的问题。

作为一种过渡方案，混合动力汽车近年来在市场上获得了进一步的认可，以丰田、本田等为代表的厂商开始大量推出混动版本。混合动力汽车具有多种动力混合方案，按照传统的分类方法，可以分为串联、并联、混联等形式。以中国专利申请cn102874092a为例，其公开了一种增程式电动汽车，包括内燃机、两个电动机、两个双离传动装置以及两套变速齿轮机构，以提高整车的燃油经济性。然而，该方案采用了四个离合器，在元件数量较多的情况下，也增加了控制的复杂性。此外，就该方案而言，其三个动力源在轴向上对其，即在轴向上处于一条轴线上，这增加了整个变速器的轴向长度。该申请人还在同日申请的中国专利申请cn102874095a中还提出了另外一种增程式电动汽车动力系统，在该系统中，虽然只使用了一套双离合传动装置——即两个离合器，且三个动力源也非简单地在轴向上位于一条直线上，而是有交错，但是这种方案仍然存在切换元件数量多、轴向长度较大、控制复杂等缺点。

较新公布的中国专利申请cn109677254a公开了一种增程式电动汽车用变速系统，在该方案中虽然不再设置切换元件，但是三个动力源仍然在轴向上布置在同一直线上，也存在轴向尺寸大的问题。此外，该方案虽然不再设置切换元件，但是相应地内燃机仅能够带动发电机充电，内燃机和发电机均不能驱动车辆前进。

技术实现要素：

为此，本实用新型提出以下技术方案：

一种动力耦合传动装置，包括：

壳体；

第一输入轴，用于接收来自第一动力源的动力；

第二输入轴，与第二动力源直接连接；

第三输入轴，与第三动力源直接连接；

输出轴，用于将来自所述第一动力源、第二动力源、第三动力源的动力输出；

所述第二输入轴与所述第三输入轴平行，且所述第二动力源与所述第三动力源在轴向上大致处于相同的位置。

本实用新型还可以有利地包括以下单独或组合使用的特征：

-还包括行星轮系，且所述行星轮系位于所述第一动力源和所述第二动力源之间；

-所述第一输入轴与所述行星轮系的行星架连接，所述第二输入轴与所述行星轮系的太阳轮连接；

-所述第一动力源是内燃机，所述第二动力源是isg，所述第三动力源是牵引电机；

-还包括第一传动齿轮，所述第一传动齿轮设置在第一输入轴上，且第一传动齿轮与第一输入轴之间设置有切换元件；

-所述行星轮系的齿圈与壳体直接连接；

-所述行星轮系的齿圈与壳体之间设置有制动器；

-所述输出轴与差速传动装置连接。

本实用新型还提出了一种混合动力车辆以及该混合动力车辆的操作方法，具体技术方案如下：

一种混合动力车辆，包括上述的动力耦合传动装置。

一种混合动力车辆的操作方法，使所述混合动力车辆处于以下工作模式：

a)纯电模式：第一动力源和第二动力源不工作，且切换元件脱开，第三动力源工作；

b)增程模式：第一动力源输出动力，第二动力源将第一动力源的动力转化成电能，切换元件脱开，第三动力源驱动车辆行驶；

c)混动模式1：第一动力源输出动力，第二动力源将第一动力源的动力转化成电能，切换元件结合，第一动力源和第三动力源共同驱动车辆行驶；

d)混动模式2：第一动力源、第二动力源、第三动力源均驱动车辆行驶；

e)制动能量回收模式：第一动力源和第二动力源均不工作，切换元件脱开，第三动力源将车辆的动能转化为电能；

f)停车充电模式：第一动力源工作以使第二动力源发电，第三动力源不工作；

g)燃油模式1：第一动力源工作，驱动车辆行驶，第二动力源和第三动力源不工作；

h)燃油模式2：第一动力源带动第二动力源进行发电，且第一动力源还驱动车辆前进，第三动力源不工作。

由以上技术方案可知，本实用新型所使用的切换元件数量可以只有一个，并且能够减小动力耦合装置的轴向尺寸，从而提供一种更紧凑的动力耦合装置。

在阅读完结合附图所进行的本实用新型的技术方案的详细描述之后，本实用新型的其他优点将会更加容易理解。

附图说明

图1示出了本实用新型的第一实施例的示意性结构图；

图2示出了本实用新型的第二实施例的示意性结构图。

具体实施方式

需要说明的是，虽然附图以及在下述的描述中将本实用新型分为多个实施例进行描述，但是本领域技术人员理解，在不冲突的情况下，本申请中的各个实施例及实施例中的特征可以相互组合。

参见图1，本实用新型的动力耦合装置用于混合动力车辆，并且可以进行三个动力源的动力耦合。在混合动力车辆中，具有传统的内燃机(未示出)作为第一动力源，该内燃机位于图1中的飞轮减震装置的左侧。混合动力车辆还设置有isg电机8作为第二动力源。此外还设置一个牵引电机9作为主要的电驱动动力源。isg电机受内燃机的直接驱动，能够以发电机模式进行工作，从而给车辆的电池进行充电。isg电机8和牵引电机9均包括定子和转子。一般由转子带动转子轴旋转，从而输出动力。

根据需要，isg电机8和牵引电机9均可以以发电机的形式工作，或者以电动机的形式工作。与三个动力源的工作状态相配合，混合动力车辆可以工作在将在下文进行详细描述的多种工作模式之中。

此外，作为电机本身的特性，牵引电机9在车辆制动时，也能够以发电机的模式进行工作，以将车辆的动能转化为电能。

参见图1，在本实用新型的动力耦合装置中，在壳体1之中设置有第一输入轴2、第二输入轴7、第三输入轴，以及一个切换元件c1。此外，还设置有行星轮系以及两对常啮合齿轮副。具体地，行星轮系包括三个传动件，分别是行星架5、太阳轮以及与壳体1固定连接的齿圈6。其中，行星架5与第一输入轴2连接，用于接收来自内燃机的动力；太阳轮与第二输入轴7连接，用于接收来自isg电机8的动力。

进一步地，作为一种优选的方案，第一输入轴2和第二输入轴7同轴布置。

在第一输入轴2上还设置有第一传动齿轮3，切换元件c1的两侧分别连接第一输入轴2和第一传动齿轮3，并且能够将二者进行传动连接或者断开二者之间的传动连接。

第一传动齿轮2与第二传动齿轮10啮合，第二传动齿轮10则设置在输出轴上。此外，牵引电机9的转子与第三输入轴连接，并且在第三输入轴上设置有第三传动齿轮，同样与第二传动齿轮10连接，用于将牵引电机9的动力输出。

输出轴上还设置有第四传动齿轮，该齿轮与差速器输入齿轮11啮合，以将动力传递至变速器12。

典型地，切换元件c1采用离合器的形式。具体地，离合器可以选用多片式离合器或者干式离合器。

第二输入轴7和第三输入轴彼此平行，且第二输入轴7与isg电机8的转子连接，而第三输入轴与牵引电机9的转子连接。为了缩短整个动力耦合装置的尺寸，isg电机8和牵引电机9在轴向上大致位于同样的位置。

此外，在轴向上，内燃机和isg电机8分别处于行星轮系的两侧。

以上已经对本实用新型的动力耦合传动装置的第一实施例的结构做了说明，下面结合表1对其工作模式进行说明。

参见表1，在图1所示的动力耦合传动装置中，根据三个动力源的工作状态以及切换元件的工作状态，共可以产生8种工作模式。

表1：图1所示增程式动力耦合传动装置的工作模式

在纯电模式中，内燃机和isg电机均不工作，且离合器c1脱开，而牵引电机9工作。此时车辆仅由牵引电机9驱动，牵引电机9从动力电池中获取能量从而旋转，由转子带动第三输入轴旋转，进而带动轴上的第三传动齿轮旋转，依次带动第二传动齿轮10、输出轴10、第四传动齿轮、差速器输入齿轮11旋转，最终带动差速器14运转，从而驱动车辆运行。根据牵引电机9的旋转方向不同，可以使车辆前进或后退。这种模式尤其适用于车辆起步。

在增程模式中，内燃机工作，带动isg的转子轴旋转，而isg处于发电状态中，其产生的电能被储存至动力电池中。此时切换元件c1脱开，来自内燃机的动力并不驱动车轮，而仍然由牵引电机来驱动车轮。这种模式适于当动力电池的soc低于预设值的情况。

混动模式1与增程模式的区别在于切换元件c1结合，此时内燃机的动力除了带动isg给电池充电外，还与牵引电机一起驱动车轮。这种模式适于当车辆所需牵引功率较大且soc值较低的状态。

混动模式2与混动模式1的区别在于isg也工作于驱动状态。这种模式相对于混动模式1，适用于车辆所需牵引功率更大的情况。

当车辆在正常行驶过程中驾驶员松开油门踏板(滑行)或者踩下制动踏板(制动)时，内燃机和isg均不工作，且切换元件c1脱开，而牵引电机处于发电机模式下，将车辆的动能转化为电能加以回收，此即能量回收模式。

如果车辆处于静止状态，则牵引电机无需工作，此时可以由内燃机带动处于发电机模式下的isg工作，为电池充电。

此外，也可以采用常规的燃油模式。在燃油模式1下，内燃机驱动车辆前进，而isg不工作，此时离合器c1接合。在燃油模式2下，内燃机除了驱动车辆前进，还通过isg给电池充电。

各模式之间的切换所依据的控制参数可以包括车速、soc值以及油门踏板深度等。根据预设的参考值，当各参数处于相应的参考值范围时使车辆处于对应的工作模式。

图2示出了本实用新型的动力耦合传动装置的第二实施例。具体地，图2所示的实施例与图1所示的实施例的区别主要在于，行星轮系的齿圈并非如图1所示那样直接固定在壳体上，而是通过制动器b1与壳体连接。也就是说，由于制动器b1的设置，可以改变齿圈与壳体之间的连接状态。基于图2所示的动力耦合传动装置的工作模式如表2所示。

将表2与表1对比可知，图2所示的动力耦合装置的工作模式中，当制动器b1结合时，二者的工作模式相同，即增程模式、混动模式1、混动模式2、停车发电模式以及燃油模式2。

在纯电模式、能量回收模式以及燃油模式1中，二者有区别。在上述模式中，制动器b1脱开。因此，尤其是在燃油模式1中，由于此时内燃机需要工作而isg不需要工作，此时制动器b1脱开，能够断开内燃机与isg之间的连接，从而减小内燃机带动的第一输入轴的转动惯量，因为此时isg无需被内燃机带动空转，由此可以进一步降低能耗，提高效率。在需要isg工作的模式中，制动器b1再结合。

表2：图2所示增程式动力耦合传动装置的工作模式

以上已经对本实用新型的各个实施例的结构进行了详细的说明，同时对本实用新型的动力耦合传动装置的工作模式进行了说明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述所述技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术对以上实施例所做的任何改动修改、等同变化及修饰，均属于本技术方案的保护范围。