专利名称：混合动力驱动装置的制作方法
技术领域：
混合动力驱动装置技术领域[0001]本实用新型涉及一种混合动力驱动装置，特别是同轴式行星齿轮串并联混合动 力驱动装置，特别适用于具有较好燃油经济性的混合动力汽车。
背景技术：
[0002]混合动力汽车的动力来源于发动机和驱动电动机，通过储能装置(蓄电池、超 级电容等)和控制系统对能量流进行管理，达到最佳的能量分配，实现整车的低油耗、 低排放和较高的动力性。[0003]混合动力汽车有两个动力来源，在启动及低速行驶时，由于发动机的效率不 高，混合动力系统仅利用电动机的动力来行驶。在一般行驶时发动机效率很高，发动机 产生的动力不仅是车轮的驱动力，同时也用来带动电动机发电，并给储能装置充电。在 减速或制动时，混合动力系统以车轮的旋转力驱动电动机发电，将能量回收到储能装置 中。[0004]电动机的动力辅助作用保证了汽车具有较好的动力性能，同时减小了混合动力 汽车发动机的功率需求，油电两个系统的相互配合可以进一步优化发动机的工作点，使 发动机工作在燃油最经济的状态，进而减少汽车的尾气排放和燃油消耗；同时，具有再 生及制动能量的回收功能可减少汽车的能量损失和燃油消耗。[0005]现有技术的基于行星齿轮结构的混合动力汽车驱动系统包括发动机、电动机、 发电机、行星齿轮构件、传动装置、离合器、锁定器、控制器和蓄电池，采用行星齿轮 机构和电动机调节发动机转速使其运行在最佳转速范围，可望获得燃油的高经济性。[0006]该类结构的缺点是，传动轴需经过多组齿轮或皮带和行星齿轮构件相连接，混 合动力车的传动效率受到影响，不同工作模式时离合器和锁定器相互配合，结构复杂， 布置到现有传统车动力底盘中的难度大，生产成本以及后期维护的费用比较高。实用新型内容[0007]本实用新型要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的不足，提供一种适应 性强、结构简单、工作模式灵活的混合动力驱动装置，获得更佳的燃油经济性的混合动 力汽车驱动系统。采用同轴式行星齿轮构件对发动机的输出功率进行重新分配，从而达 到合理平衡发动机负荷的目的。[0008]本实用新型通过一种混合动力驱动装置解决上述技术问题，所述混合动力驱动 装置，包括发动机、发动机输出轴、第一离合器、行星齿轮构件、电动机、中空电动 机轴、传动轴，其特征在于，发动机、发动机输出轴、第一离合器、行星齿轮构件、电 动机、传动轴依次连接在同一轴线上，所述行星齿轮构件包括行星架、齿圈和太阳轮， 发动机输出轴与行星齿轮构件的齿圈通过第一离合器机械相连，电动机的中空电动机轴 被连接到行星齿轮构件的太阳轮上，传动轴穿过中空电动机轴与行星架相连，传递发动 机和电动机的输出扭矩；行星架与中空电动机轴间通过第二离合器机械相连。[0009]根据本实用新型的一个方面，本实用新型同轴式行星齿轮串并联混合动力驱动 装置，包括发动机1、发动机输出轴2、离合器3、机壳4、行星齿轮5、行星架5A、 齿圈5B、太阳轮5C、离合器6、电动机7、中空电动机轴8、传动轴9、十字轴10、主减 速器11、储能装置12、电动机控制器13。发动机1、发动机输出轴2、离合器3、行星 齿轮构件5、电动机7、传动轴9依次连接在同一轴线上。[0010]其中，发动机输出轴2与行星齿轮构件的齿圈5B通过离合器3机械相连，电动 机的中空电动机轴8被连接到行星齿轮构件5的太阳轮5C上。传动轴9穿过中空电动机 轴8与行星架5A相连，传递发动机1和电动机7的输出扭矩。行星架5A与中空电动机 轴8之间通过离合器6机械相连。行星齿轮构件的齿圈5B与机壳4间通过第一离合器3 锁紧，当电动机7处于发电工作状态时，第一离合器3把齿圈5B锁死在机壳4上。传 动轴9通过万向轴向主减速器11输出扭矩驱动车辆行驶。第一离合器3实现发动机输出 轴或者机壳的双位置离合器，通过离合器输出轴的外花键与两切换位置处的内花键相连 接。[0011]本实用新型的优点在于[0012]与传统的串并联式混合动力驱动装置相比，本实用新型的技术方案采用同轴方 式将发动机和电动机输出轴连接，取消了齿轮或者皮带连接。第一离合器实现齿圈与发 动机输出轴或者机壳的双位置连接，其独特设计满足了发动机在不同工作模式下的机械 连接与切换，其结构更容易布置到现有传统车动力底盘中，结构更加简单、紧凑，机械 损耗减少，传动效率提高。[0013]具有两种动力混合模式，比传统混合动力系统更加优越。通过行星齿轮构件使 发动机的转速和车速解耦，使发动机始终工作在高效率状态，提高了混合动力系统的燃 油经济性。根据车辆的行驶状态，可在转速耦合和转矩耦合两种工作模式中自由切换。 转速耦合工作方式下，输出轴的转速为发动机和电动机的转速叠加，可使发动机的工作 点处于高速高效区域，一方面能够提高发动机的效率，另一面能够减小电动机的体积， 从而显著提高电动汽车的燃油经济特性。转矩耦合工作方式下，输出轴的转矩为发动 机和电动机的转矩叠加，从而降低了发动机的扭矩负担，同时能够满足大扭矩的工况运 行。[0014]不仅具有动力耦合的功能，还具有两档变速的功能。选择更加优化的电动机参 数，在保证输出功率等级不变的基础上，减小电动机的额定扭矩，增大额定转速，进而 提高电动机工作效率并减少其体积与重量。
[0015]图1是本实用新型同轴式行星齿轮串并联混合动力驱动装置的原理图。
具体实施方式
[0016]下面结合实施例和附图来进一步说明本实用新型的技术方案。本实用新型同轴 式行星齿轮串并联混合动力驱动装置如图1所示，包括发动机1、发动机输出轴2、离合 器3、机壳4、行星齿轮5、行星架5A、齿圈5B、太阳轮5C、离合器6、电动机7、中空 电动机轴8、传动轴9、十字轴10、主减速器11、储能装置12、电动机控制器13。发动4机1、发动机输出轴2、离合器3、行星齿轮构件5、电动机7、传动轴9依次连接在同一 轴线上。[0017]发动机输出轴2与行星齿轮构件5的齿圈5B通过离合器3机械相连，电动机的 中空电动机轴8被连接到行星齿轮构件5的太阳轮5C上。传动轴9穿过中空电动机轴8 与行星架5A相连，传递发动机1和电动机7的输出扭矩。行星架5A与中空电动机轴8 间通过离合器6机械相连。行星齿轮构件的齿圈5B与机壳4间通过第二离合器6锁紧， 当电动机7处于发电工作状态时，锁紧装置把齿圈5B锁死在机壳4。传动轴9通过万向 轴向主减速器11输出扭矩驱动车辆行驶。第一离合器实现齿圈与发动机输出轴或者机壳 的双位置连接，即将齿圈和发动机输出轴相连时，实现发动机的动力传输；将齿圈固定 在机壳上时，实现单电动机的工作模式；当第一离合器至于空挡时，可以满足在单电动 机工作时的转矩耦合方式。其独特设计和第二离合器相互配合满足了电动汽车不同工作 模式的机械连接与切换，结构更加简单、紧凑，机械损耗减少，传动效率提高。[0018]此装置安装在混合动力汽车上可按以下的方式工作。[0019]混合牵引工作模式。[0020]当车辆的牵引功率需求大于发动机1在油门全开情况下所能产生的功率时，此 时驱动装置采用混合牵引模式，即牵引功率由发动机1和电动机7两者提供，电动机7供 给附加功率以满足车辆行驶的需求。[0021]混合牵引时可以借助行星齿轮构件5工作在转矩耦合或者转速耦合工作模式 下。当车速低于预定速度时，应用转速耦合工作模式。离合器3将发动机输出轴2与齿 圈5B相连，离合器6将行星架5A和中空电动机轴8脱开。在此工作模式下，发动机1的 转速和车速解耦，其转速可由电动机转矩和油门开度予以控制，在给定电动机转矩时， 可通过改变油门开度以调节发动机转速，而在给定油门开度时，可通过改变电动机转矩 来调节发动机转速。扭矩输出轴的角速度满足1R「0022权利要求1.一种混合动力驱动装置，包括发动机(1)、发动机输出轴(2)、第一离合器 (3)、行星齿轮构件(5)、电动机(7)、中空电动机轴(8)、传动轴(9)，其特征在于，发 动机(1)、发动机输出轴(2)、第一离合器(3)、行星齿轮构件(5)、电动机(7)、传动轴 (9)依次连接在同一轴线上，所述行星齿轮构件(5)包括行星架(5A)、齿圈(5B)和太阳 轮(5C)，发动机输出轴(2)与行星齿轮构件(5)的齿圈(5B)通过第一离合器(3)机械相 连，电动机的中空电动机轴(8)被连接到行星齿轮构件(5)的太阳轮(5C)上，传动轴(9) 穿过中空电动机轴(8)与行星架(5A)相连，传递发动机(1)和电动机(7)的输出扭矩； 行星架(5A)与中空电动机轴(8)间通过第二离合器(6)机械相连。
2.如权利要求1所述的混合动力驱动装置，其特征在于，所述混合动力驱动装置还包 括机壳(4)，行星齿轮构件的齿圈(5B)与机壳(4)间通过第一离合器(3)锁紧，当电动 机(7)处于电驱动或者发电工作状态时，第一离合器(3)把齿圈(5B)锁死在机壳(4)。
3.如权利要求2所述的混合动力驱动装置，其特征在于，当所述混合动力驱动装置工 作在混合牵引工作模式时或单发动机牵引模式时，第一离合器(3)将发动机输出轴(2)与 齿圈(5B)相连，而第二离合器(6)则根据车速将行星架(5A)和中空电动机轴(8)相连 或脱开。
4.如权利要求2所述的混合动力驱动装置，其特征在于，当所述混合动力驱动装置工 作在电动机单独牵引工作模式时或再生制动工作模式时，第一离合器(3)将齿圈(5B)锁 定在机壳(4)上或者置于空档，第二离合器(6)则根据车速将行星架(5A)和中空电动机 轴(8)相连或脱开。
5.如权利要求3或4所述的混合动力驱动装置，其特征在于，当车速低于预定速度 时，第二离合器(6)将行星架(5A)和中空电动机轴(8)脱开。
6.如权利要求3或4所述的混合动力驱动装置，其特征在于，当车速高于预定速度 时，第二离合器(6)将行星架(5A)和中空电动机轴(8)相连。
7.如权利要求2所述的混合动力驱动装置，其特征在于，当所述混合动力驱动装置启 动时，第一离合器(3)将发动机输出轴(2)与齿圈(5B)相连，第二离合器(6)将中空电 动机轴⑶和行星架(5A)脱开。
专利摘要本实用新型涉及一种混合动力驱动装置，包括发动机、发动机输出轴、第一离合器、行星齿轮构件、电动机、中空电动机轴、传动轴，其特征在于，发动机、发动机输出轴、第一离合器、行星齿轮构件、电动机、传动轴依次连接在同一轴线上，发动机输出轴与行星齿轮构件的齿圈通过第一离合器机械相连，电动机的中空电动机轴被连接到行星齿轮构件的太阳轮上，传动轴穿过中空电动机轴与行星架相连，传递发动机和电动机的输出扭矩；行星架与中空电动机轴间通过第二离合器机械相连。
文档编号B60K6/38GK201800523SQ20102025356
公开日2011年4月20日 申请日期2010年7月7日 优先权日2010年7月7日
发明者孔昭松 申请人:天津市松正电动科技有限公司