分布式混合动力驱动装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开一种分布式混合动力驱动装置，燃油经济性好，通过性强。其包括内燃机(1)、第一电动机/发电机(2)、第二电动机/发电机(3)、输出轴Ⅰ(4)、输出轴Ⅱ(5)、第一行星齿轮系(6)、第二行星齿轮系(7)、齿轮Ⅰ(8)、齿轮Ⅱ(9)、齿轮Ⅲ(10)、齿轮Ⅳ(11)、制动器(12)、离合器Ⅰ(13)和离合器Ⅱ(14)，离合器Ⅰ(13)一端与第一行星齿轮系(6)固定连接，另一端与第二行星齿轮系(7)固定连接，离合器Ⅱ(14)一端与第一行星齿轮系(6)固定连接，另一端与第二行星齿轮系(7)固定连接，制动器(12)与第一行星齿轮系(6)固定连接，所述内燃机(1)的输出轴与第一行星齿轮系(6)啮合。
【专利说明】
分布式混合动力驱动装置
技术领域
[0001] 本发明属于混合动力汽车动力传动技术领域，特别是一种通过性与可驾驭性强的 分布式混合动力驱动装置。
【背景技术】
[0002] 为了降低汽车尾气排放的引起空气污染，各国政府均制订一系列的排放法规，并 严格限制燃料消耗量。除普通乘用车以外，SUV或者皮卡等四驱车辆、工程履带车等车辆均 需要降低燃油消耗量，提高系统能量利用率。由于目前纯电动汽车续航能力有限，混合动力 电动车成为解决汽车节能和环保问题的有效途径之一。其通过增加额外的动力源(如电池、 超级电容)及驱动装置(如电机），不仅为车辆驱动提供了额外的动力，同时还能够提高发动 机的工作效率，从而明显改善车辆的经济性能和排放性能。
[0003] 由于采用混联式混合动力结构的汽车，在提高燃油经济性的同时，车辆的操纵性 能，特别是加速性能与通过性出现下降，使得现阶段混合动力汽车未被应用在SUV或者皮卡 车型上。
[0004] 为使混合动力结构应用于SUV、皮卡等四驱车辆或工程履带车，现有技术存在的问 题是:在保证燃油经济性的同时，动力性，通过性与可驾驭性不强。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种分布式混合动力驱动装置，燃油经济性好，动力性，通 过性与可驾驭性强，以用于SUV、皮卡等四驱车辆或工程履带车。
[0006] 实现本发明目的的技术解决方案为：
[0007] -种分布式混合动力驱动装置，包括内燃机、第一电动机/发电机、第二电动机/发 电机、输出轴I、输出轴π、第一行星齿轮系、第二行星齿轮系、齿轮I、齿轮π、齿轮m、齿轮 IV、制动器、离合器I和离合器π，所述齿轮I与第二行星齿轮系固定连接，与齿轮π啮合，所 述齿轮m与第二行星齿轮系固定连接，与齿轮IV啮合，所述第一电动机/发电机的输出轴与 第一行星齿轮系固定连接，所述第二电动机/发电机的输出轴与齿轮π固定连接，所述离合 器I 一端与第一行星齿轮系固定连接，另一端与第二行星齿轮系固定连接，所述离合器π - 端与第一行星齿轮系固定连接，另一端与第二行星齿轮系固定连接，所述制动器与第一行 星齿轮系固定连接，所述齿轮π与输出轴I固定连接，所述齿轮IV与输出轴π固定连接，所 述内燃机的输出轴与第一行星齿轮系啮合。
[0008] 本发明与现有技术相比，其显著优点为：
[0009] 1、动力性、通过性与可驾驭性强:本发明具有双输出轴，可分别作为车辆的前后输 出轴，实现车辆的四轮驱动，电动驱动模式可用于普通城市路况的驱动，全时四驱驱动模式 可用于复杂路况，如山地路段或者冰雪路面驾驶状况，提高系统的通过性；
[0010] 2、燃油经济性好:多种工作模式使得该系统能够适应复杂，多变的工作环境，有效 地提高和改善车辆的动力性、燃油经济性和排放性能，适用于深度混合动力汽车和插电式 混合动力汽车。
[0011]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步的详细描述。
【附图说明】
[0012] 图1为本发明分布式混合动力驱动装置的结构示意图。
[0013] 图中，1 一内燃机，2-第一电动机/发电机，3-第二电动机/发电机，4一输出轴I， 5一输出轴Π ，6-第一行星齿轮系，7-第二行星齿轮系，61 -太阳轮I，62-行星架I，63- 齿圈1，71-太阳轮Π ，72-行星架Π ，73-齿圈Π ，8-齿轮1，9一齿轮Π ，10-齿轮ΙΠ ，11 一 齿轮IV，12-制动器，13-离合器I，14一离合器Π 。
【具体实施方式】
[0014]如图1所不，本发明分布式混合动力驱动装置，其包括内燃机1、第一电动机/发电 机2、第二电动机/发电机3、输出轴14、输出轴Π 5、第一行星齿轮系6、第二行星齿轮系7、齿 轮18、齿轮Π 9、齿轮ΙΠ 10、齿轮IVll、制动器12、离合器113和离合器Π 14，
[0015] 所述齿轮18与第二行星齿轮系7固定连接，与齿轮Π 9啮合，
[0016] 所述齿轮ΙΠ 10与第二行星齿轮系7固定连接，与齿轮IVl 1啮合，
[0017]所述第一电动机/发电机2的输出轴与第一行星齿轮系6固定连接，所述第二电动 机/发电机3的输出轴与齿轮Π 9固定连接，
[0018] 所述离合器113-端与第一行星齿轮系6固定连接，另一端与第二行星齿轮系7固 定连接，所述离合器Π 14-端与第一行星齿轮系6固定连接，另一端与第二行星齿轮系7固 定连接，所述制动器12与第一行星齿轮系6固定连接，
[0019] 所述齿轮Π 9与输出轴14固定连接，所述齿轮IVll与输出轴Π 5固定连接，
[0020] 所述内燃机1的输出轴与第一行星齿轮系6啮合。
[0021] 优选地，所述第一行星齿轮系6包括太阳轮161、行星架162和齿圈163,所述行星架 162-端与太阳轮161嗤合，另一端与齿圈163嗤合，
[0022] 所述第二行星齿轮系7包括太阳轮Π 71、行星架Π 72和齿圈Π 73，所述行星架Π 72 一端与太阳轮Π 71啮合，另一端与齿圈Π 73啮合，
[0023] 所述齿轮18与齿圈Π 73固定连接，
[0024]所述齿轮ΙΠ 10与太阳轮Π 71固定连接，
[0025] 所述第一电动机/发电机2的输出轴与太阳轮161固定连接，
[0026] 所述离合器113-端与行星架162固定连接，另一端与行星架Π 72固定连接，所述 离合器Π 14-端与太阳轮161固定连接，另一端与太阳轮Π 71固定连接，所述制动器12与行 星架162固定连接，
[0027] 所述内燃机1的输出轴与齿圈163啮合。
[0028] 本发明通过控制离合器113、离合器Π 14和制动器12的接合与分离，可实现四驱纯 电动驱动模式I与Π 、全时输入型功率分流驱动模式与Π 、串联驱动模式、四轴并联驱动模 式I与Π 及前后轴固定比例四驱功率分流驱动模式。
[0029]下面将根据系统执行器状态，发动机启动状态，对该混合动力传动驱动装置的工 作模式与状态进行介绍。
[0030] I、前驱纯电动驱动模式时，离合器113、离合器Π 14、制动器12均接合。
[0031] 在此模式之下，内燃机1不工作，第二电动机/发电机3与输出轴14直接连接5;此 时，第二电动机/发电机3作为电动机与输出轴14相连，驱动车辆;在该模式下，第二电动机/ 发电机3以电池能量为能源驱动车辆前进，则实现纯电动驱动模式;若车辆处于制动减速状 态，第二电动机/发电机3可作为发电机，将制动能量转换为电能，从而给电池充电。该模式 只有一个电机能够参与。
[0032] 2、全时四驱、输入型功率分流驱动模式I时，离合器113接合，离合器Π 14、制动器 12均分离。
[0033]在此模式之下，行星架162与行星架Π 72相互连接在一起，形成一体，此时，输出轴 14与第二电动机/发电机连接，输出轴Π 5与太阳轮Π 71通过传动齿轮10、11连接；内燃机1 动力经过内燃机1输出轴，输入到第一排行星系的齿圈163,此时，第一行星齿轮排作为功率 分配结构，通过行星架162将动力输出，输出轴14和输出轴Π 5可以单独输出动力，整个行星 齿轮系组成的行星齿轮组作为全时四驱复合型功率分流机构。此时第一电动机/发电机2主 要作用是通过调节其自身转速，使得内燃机1工作于其最佳燃油经济效率区域。此模式下， 当发动机不启动时，通过协调两个电动机/发电机也可实现纯电动驱动模式或者制动能量 回收模式;发动机启动时，实现混合驱动模式。
[0034] 3、全时四驱、输入型功率分流驱动模式I时，接合离合器Π 14，离合器113、制动器 12均分离。
[0035]在此模式之下，在此模式下，太阳轮162与太阳轮Π 72相互连接在一起，形成一体， 此时，输出轴14与第二电动机/发电机连接，输出轴Π 5与太阳轮Π 71通过传动齿轮10、11连 接；内燃机1动力经过内燃机1输出轴，输入到第一排行星系的齿圈163,此时，第一行星齿轮 排作为功率分配结构，通过行星架162将动力输出，输出轴14和输出轴Π 5可以单独输出动 力，整个两个行星齿轮系组成的行星齿轮组作为全时四驱输入型功率分流机构。此时第一 电动机/发电机2主要作用是通过调节其自身转速，使得内燃机1工作于其最佳燃油经济效 率区域。此模式下，当发动机不启动时，通过协调两个电动机/发电机也可实现纯电动驱动 模式或者制动能量回收模式;发动机启动时，实现混合驱动模式。
[0036] 4、串联驱动模式时，离合器113、离合器Π 14均分离，制动器12接合。
[0037]在此模式之下，行星架162被固定，内燃机1与第一电动机/发电机2通过第一行星 齿轮系6相互连接，形成固定传动比，第二电动机/发电机3与输出轴14直接连接;同时，第一 电动机/发电机2作为发电机与内燃机1相连接，第二电动机/发电机3作为电动机与输出轴I 4相连，第一电动机/发电机2将内燃机1燃烧获得的机械能转换为电能，通过第二行星齿轮 系6给电池充电或者供电给第二电动机/发电机3驱动车辆;若在该模式下，发动机不启动， 而第二电动机/发电机3以电池能量为能源驱动车辆前进，则实现纯电动驱动模式;若发动 机不启动，而车辆处于制动减速状态，第二电动机/发电机3可作为发电机，将制动能量转换 为电能，从而给电池充电，但由于该模式只有一个电机能够参与制动能量回收，故称该模式 的制动能量回收状态为中低功率制动能量回收;若发动机启动，而第二电动机/发电机3并 不消耗能量驱动车辆，则实现停车充电模式。若发动机停机与第二电动机/发电机3不消耗 能量，则车辆处于停车状态。由于串联驱动模式使得该混合动力传动驱动装置具有纯电动 模式和停车充电模式，因此该混合动力装置可以运用在增程式混合动力汽车和插电式混合 动力汽车上。
[0038] 5、前后轴并联驱动模式I时，离合器Π 14分离，离合器113、制动器12均接合。
[0039] 在此模式之下，行星架162和行星架Π 72被固定，内燃机1与第一电动机/发电机2 通过第一行星齿轮系6相互连接，形成固定传动比，输出轴14与第二电动机/发电机3直接连 接，输出轴Π 5与内燃机1通过第一行星齿轮系6、第二行星齿轮系7、齿轮ΙΠ 10和齿轮IVll与 内燃机1连接，形成固定传动比，该状态下所有动力源均被耦合在了一起;此时，双电机仍可 以作为动力辅助机构，当发动机能量大于需求功率时，双电动机/发电机将多余的发动机能 量转换为电能给电池充电，而当发动机能量小于驾驶员需求功率时，双电动机/发电机作为 电动机提供能量驱动车辆;当发动机不启动时，该模式可工作在纯电动驱动模式，但此时发 动机有拖动效应，故不建议使用该模式进行纯电动驱动模式，而车辆在制动减速状态下，本 模式可作为制动能量回收模式，此时，双电机能同时参加制动能量回收。
[0040] 6、前后驱纯电动驱动模式时，制动器12、离合器Π 14均接合，离合器113分离。
[0041] 在此模式之下，内燃机1不工作，行星架162与行星架Π 72相互连接在一起，形成一 体，第二电动机/发电机3与输出轴14直接连接5,第一电动机/发电机2通过太阳轮161与第 二行星齿轮系7相连;此时，第二电动机/发电机3作为电动机与输出轴14相连，驱动车辆;在 该模式下，第二电动机/发电机3以电池能量为能源驱动车辆前进，则实现纯电动驱动模式； 若车辆处于制动减速状态，第一电动机/发电机2和第二电动机/发电机3可作为发电机，将 制动能量转换为电能，从而给电池充电。
[0042] 7、固定比例四驱功率分流驱动模式时，离合器113、离合器Π 14均接合，制动器12 分呙。
[0043] 在此模式下，太阳轮161和太阳轮Π 62相连，行星架162和行星架Π 72相连，内燃机 1与第一电动机/发电机2通过第一行星齿轮系6相互连接。输出轴14与第二电动机/发电机3 直接连接，输出轴Π 5与内燃机1通过第一行星齿轮系6、第二行星齿轮系7、齿轮ΙΠ 10和齿轮 IVll与内燃机1连接，输出轴14和输出轴Π 5可以单独输出动力，整个两个行星齿轮系组成 的行星齿轮组作为复合型功率分流机构，此时，由于太阳轮161和太阳轮Π 62相连，且行星 架162和行星架Π 72相连，前后轴扭矩分配比例固定的;此时第一电动机/发电机2主要作用 是通过调节其自身转速，使得内燃机1工作于其最佳燃油经济效率区域;而当发动机能量大 于需求功率时，第一电动机/发电机2将多余的发动机能量转换为电能给电池充电，而当发 动机能量小于需求功率时，第一电动机/发电机2作为电动机提供能量驱动车辆;此模式下， 当发动机不启动时，通过协调两个电动机/发电机也可实现纯电动驱动模式或者制动能量 回收模式。
[0044] 8、前后轴并联驱动模式Π 时，离合器113、离合器Π 14、制动器12均接合。
[0045] 在此模式之下，行星架162和行星架Π 72被固定，太阳轮161和太阳轮Π 62连接，内 燃机1与第一电动机/发电机2通过第一行星齿轮系6相互连接，形成固定传动比，输出轴14 与第二电动机/发电机3直接连接，输出轴Π 5与内燃机1通过第一行星齿轮系6、第二行星齿 轮系7、齿轮ΙΠ 10和齿轮IVll与内燃机1连接，形成固定传动比，该状态下所有动力源均被耦 合在了一起;此时，双电机仍可以作为动力辅助机构，当发动机能量大于需求功率时，双电 动机/发电机将多余的发动机能量转换为电能给电池充电，而当发动机能量小于驾驶员需 求功率时，双电动机/发电机作为电动机提供能量驱动车辆；当发动机不启动时，该模式可 工作在纯电动驱动模式，但此时发动机有拖动效应，故不建议使用该模式进行纯电动驱动 模式，而车辆在制动减速状态下，本模式可作为制动能量回收模式，此时，双电机能同时参 加制动能量回收。
[0046]下表为本发明的工作模式汇总表：
[0047] 表1工作模式汇总表
[0050]本发明的分布式混合动力驱动装置，利用双排行星齿轮传动系统，实现油电混合 动力驱动，同时系统具有双输出轴，能够应用在四驱汽车上实现四驱行驶，或履带式工程机 械上，实现左右履带差速转向等功能，在提1?能量效率的同时提1?车辆的通过性与可驾驭 性。
【主权项】
1. 一种分布式混合动力驱动装置，其特征在于： 包括内燃机（1)、第一电动机/发电机(2)、第二电动机/发电机(3)、输出轴1(4)、输出轴 Π (5)、第一行星齿轮系(6)、第二行星齿轮系(7)、齿轮1(8)、齿轮Π (9)、齿轮ΙΠ (ΙΟ)、齿轮 IV(ll)、制动器(12)、离合器1(13)和离合器Π (14)， 所述齿轮1(8)与第二行星齿轮系(7)固定连接，与齿轮Π (9)啮合， 所述齿轮ΙΠ (10)与第二行星齿轮系(7)固定连接，与齿轮IV (11)啮合， 所述第一电动机/发电机(2)的输出轴与第一行星齿轮系（6)固定连接，所述第二电动 机/发电机(3)的输出轴与齿轮Π (9)固定连接， 所述离合器1(13)-端与第一行星齿轮系（6)固定连接，另一端与第二行星齿轮系（7) 固定连接，所述离合器Π (14) -端与第一行星齿轮系(6)固定连接，另一端与第二行星齿轮 系(7)固定连接，所述制动器(12)与第一行星齿轮系(6)固定连接， 所述齿轮Π (9)与输出轴1(4)固定连接，所述齿轮IV(ll)与输出轴Π (5)固定连接， 所述内燃机(1)的输出轴与第一行星齿轮系(6)啮合。2. 根据权利要求1所述的传动驱动装置，其特征在于： 所述第一行星齿轮系（6)包括太阳轮1(61)、行星架1(62)和齿圈1(63)，所述行星架I (62) -端与太阳轮1(61)嗤合，另一端与齿圈1(63)嗤合， 所述第二行星齿轮系（7)包括太阳轮Π (71)、行星架Π (72)和齿圈Π (73)，所述行星架 Π (72)-端与太阳轮Π (71)啮合，另一端与齿圈Π (73)啮合， 所述齿轮1(8)与齿圈Π (73)固定连接， 所述齿轮ΙΠ (ΙΟ)与太阳轮Π (71)固定连接， 所述第一电动机/发电机⑵的输出轴与太阳轮1(61)固定连接， 所述离合器1(13)-端与行星架1(62)固定连接，另一端与行星架Π (72)固定连接，所 述离合器Π (14)-端与太阳轮1(61)固定连接，另一端与太阳轮Π (71)固定连接，所述制动 器(12)与行星架1(62)固定连接， 所述内燃机⑴的输出轴与齿圈1(63)嗤合。3. 根据权利要求1或2所述的传动驱动装置，其特征在于:前驱纯电动驱动模式时，离合 器1(13)、离合器Π (14)、制动器(12)均接合。4. 根据权利要求1或2所述的传动驱动装置，其特征在于:全时四驱、输入型功率分流驱 动模式I时，离合器I (13)接合，离合器Π (14)、制动器(12)均分离。5. 根据权利要求1或2所述的传动驱动装置，其特征在于:全时四驱、输入型功率分流驱 动模式I时，接合离合器Π (14)，离合器I (13)、制动器(12)均分离。6. 根据权利要求1或2所述的传动驱动装置，其特征在于：串联驱动模式时，离合器I (13)、离合器Π ( 14)均分离，制动器(12)接合。7. 根据权利要求1或2所述的传动驱动装置，其特征在于：前后轴并联驱动模式I时，离 合器Π (14)分离，离合器1(13)、制动器(12)均接合。8. 根据权利要求1或2所述的传动驱动装置，其特征在于:前后驱纯电动驱动模式时，制 动器(12)、离合器Π (14)均接合，离合器1(13)分离。9. 根据权利要求1或2所述的传动驱动装置，其特征在于：固定比例四驱功率分流驱动 模式时，离合器I (13)、离合器Π (14)均接合，制动器(12)分离。10.根据权利要求1或2所述的传动驱动装置，其特征在于:前后轴并联驱动模式Π 时， 离合器1(13)、离合器Π (14)、制动器(12)均接合。
【文档编号】B60K6/365GK106042891SQ201610522030
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月6日
【发明人】庄伟超, 王良模, 邱立琦, 丁洋, 钟弘, 钱雅卉, 王露阳
【申请人】南京理工大学