混合动力驱动系统及使用该驱动系统的混合动力车辆的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及混合动力驱动系统及使用该驱动系统的混合动力车辆。混合动力驱动系统包括发动机、与发动机输出轴传动连接的ISG电机和与驱动桥传动连接的主驱动电机，ISG电机与主驱动电机之间设有包括第一、二齿轮机构的变速装置，第一、二齿轮机构分别设有相应的第一、二太阳轮及第一、二行星轮，第一、二太阳轮分别传动连接有输入轴和输出轴，第一、二太阳轮是同轴设置，第一、二行星轮也是同轴设置并通过同一行星轮转轴转动装配在对应行星架上；变速装置还包括用于将行星架制动或释放的制动器、设置在行星架与输出轴之间的离合器和用于控制制动器和离合器同步动作的控制装置。上述混合动力驱动系统能够实现变速驱动并避免变速时出现动力中断。
【专利说明】混合动力驱动系统及使用该驱动系统的混合动力车辆
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及混合动力驱动系统及使用该驱动系统的混合动力车辆。
【背景技术】
[0002]目前电动车辆发展迅速，前景广阔，特别是混合动力车辆，现有的一种混合动力车辆的驱动系统如图1所示，包括同轴布置的发动机1、ISG电机93和主驱动电机95，其中ISG电机93与发动机I输出轴通过扭转减振器92传动连接，而ISG电机93与主驱动电机95之间通过离合器94传动连接，主驱动电机95直接连接驱动桥96驱动整车。该驱动系统还包括储能装置98、连接在储能装置98和相应电机之间的电机控制器97，通过控制发动机1、ISG电机93和主驱动电机95的工作状态及离合器94的状态，车辆能够实现不同的能量传递模式，较容易地实现纯电驱动，并有效提高发电机功率和发电效率。但是，由于没有变速箱，发动机I只能在较高车速时才能介入工作，因此爬坡性能和加速度性能受到了限制。若将ISG电机93与主电机之间的离合器94更换为AMT自动变速箱，则会在换挡过程中出现短暂的动力中断，降低电机直接驱动的效率，并且，由于传统的AMT自动变速箱结构复杂，体积较大，因此也会造成成本的升高和系统可靠性的降低。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的是提供一种能够实现变速驱动并避免变速时出现动力中断的混合动力驱动系统；同时，本实用新型还提供了一种使用该混合动力驱动系统的混合动力车辆。
[0004]本实用新型中混合动力驱动系统采用的技术方案是:混合动力驱动系统，包括发动机、与发动机输出轴传动连接的ISG电机和用于与驱动桥传动连接的主驱动电机，所述ISG电机与主驱动电机之间设有变速装置，所述变速装置包括第一齿轮机构和第二齿轮机构，所述第一齿轮机构包括传动连接有输入轴的第一太阳轮和与第一太阳轮啮合传动的第一行星轮，所述第二齿轮机构包括传动连接有输出轴的第二太阳轮和与第二太阳轮哨合传动的第二行星轮，所述第一太阳轮和第二太阳轮是同轴设置，所述第一行星轮和第二行星轮也是同轴设置并通过同一行星轮转轴转动装配在对应的行星架上；所述变速装置还包括用于将行星架制动或释放的制动器、设置在行星架与输出轴之间的离合器和用于控制所述制动器和离合器同步动作的控制装置。
[0005]所述输出轴具有穿过第二太阳轮并转动装配在第一太阳轮上的支撑端，或者所述输入轴具有穿过第一太阳轮并转动装配在第二太阳轮上的支撑端。
[0006]本实用新型中一种混合动力车辆采用的技术方案是:一种混合动力车辆，包括混合动力驱动系统和驱动桥，所述混合动力驱动系统包括发动机、与发动机输出轴传动连接的ISG电机和与驱动桥传动连接的主驱动电机，所述ISG电机与主驱动电机之间设有变速装置，所述变速装置包括第一齿轮机构和第二齿轮机构，所述第一齿轮机构包括传动连接有输入轴的第一太阳轮和与第一太阳轮啮合传动的第一行星轮，所述第二齿轮机构包括传动连接有输出轴的第二太阳轮和与第二太阳轮啮合传动的第二行星轮，所述第一太阳轮和第二太阳轮是同轴设置，所述第一行星轮和第二行星轮也是同轴设置并通过同一行星轮转轴转动装配在对应的行星架上；所述变速装置还包括用于将行星架制动或释放的制动器、设置在行星架与输出轴之间的离合器和用于控制所述制动器和离合器同步动作的控制装置。
[0007]所述输出轴具有穿过第二太阳轮并转动装配在第一太阳轮上的支撑端，或者所述输入轴具有穿过第一太阳轮并转动装配在第二太阳轮上的支撑端。
[0008]本实用新型采用上述技术方案，与现有技术相比，ISG电机与主驱动电机之间设有变速装置，该变速装置的第一齿轮机构包括第一太阳轮和第一行星轮，第二齿轮机构包括第二太阳轮和第二行星轮，省去了齿圈，缩小了径向尺寸，体积小，结构简单，布置灵活，成本低；而所述第一行星轮和第二行星轮是同轴设置并通过同一行星轮转轴转动装配在对应的行星架上，当制动器结合而离合器分离时，第一、二齿轮机构为定轴轮系，扭矩能够依次经第一太阳轮与第一行星轮的啮合、第二行星轮与第二太阳轮的啮合实现对应的转速改变；当制动器分离而离合器结合时，第一、二齿轮机构和行星架相对静止，传动比为1，能够将扭矩直接输出给输出轴，实现了两挡变速，满足了相应的扭矩转速需求，使用方便；所述变速装置还包括用于控制所述制动器和离合器同步动作的控制装置，从而对制动器和离合器进行同步控制，避免了现有技术中换挡过程产生的动力中断，能够提高电机直接驱动的效率和乘坐舒适性。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1:现有技术中混合动力车辆的驱动系统的结构原理图；
[0010]图中各附图标记对应的名称为:91_发动机，92-扭转减振器，93-1SG电机，94-离合器，95-主驱动电机，96-驱动桥，97-电机控制器，98-储能装置。
[0011]图2:本实用新型中变速装置的一个实施例的结构原理图，同时也是本实用新型中电动车辆动力系统的一个实施例的结构原理图；
[0012]图中各附图标记对应的名称为:1_发动机，2-扭转减振器，3-1SG电机，4-行星架，5-第一太阳轮，6-第二太阳轮，7-离合器，8-主驱动电机，9-后桥，10-电机控制器，11-第一行星轮，12-第二行星轮，13-行星轮转轴，14-制动器，15-动力电池，16车轮。
【具体实施方式】
[0013]本实用新型中一种混合动力车辆的一个实施例如图2所示，包括混合动力驱动系统、驱动桥和车轮16，所述混合动力驱动系统包括发动机1、与发动机I输出轴传动连接的ISG电机3和与驱动桥传动连接的主驱动电机8，ISG电机3和主驱动电机8分别通过各自的电机控制器10与动力电池15连接。其中，电机控制器10是现有技术，主要起到交直流变换的作用，能够在动力电池15供能下控制相应电机的工作状态，并能够利用相应电机产生的电能为动力电池15充电，具体结构和原理此处不再详细说明。
[0014]变速装置包括第一齿轮机构和第二齿轮机构，其中第一齿轮机构包括第一太阳轮5和与第一太阳轮5哨合传动的第一行星轮11，第二齿轮机构包括第二太阳轮6和与第二太阳轮6哨合传动的第二行星轮12。ISG电机3的转轴作为输入轴与第一太阳轮5传动连接，供动力输入；主驱动电机8的转轴作为输出轴与第二太阳轮6传动连接,供动力输出。输出轴具有穿过第二太阳轮6并向第一太阳轮5延伸的支撑端，第一太阳轮5上对应设有供该支撑端转动装配的支撑结构，使输出轴实现更加稳定的支撑。
[0015]所述第一行星轮11和第二行星轮12是同轴设置并通过同一行星轮转轴13转动装配在对应设置的行星架4上，该行星架4为柱状盒体，第一行星轮11和第二行星轮12均固定在行星轮转轴13上，行星轮转轴13转动装配在柱状盒体的对应位置。第一齿轮机构和第二齿轮机构均设置在盒体内，输入端和输出端从柱状盒体的轴线位置穿出。为实现大的扭矩输出、提高爬坡能力，第一行星轮11的齿数多于第一太阳轮5，第一行星轮11到第一太阳轮5是减速传动，第二行星轮12的齿数少于第二太阳轮6，第二行星轮12到第二太阳轮6也是减速传动。
[0016]变速装置还包括对应柱状盒体状的行星架4外周面设置的制动器14，用于将行星架4制动或释放；以及设置在行星架4与输入轴之间的离合器7，用于使行星架4与输出轴两者结合而同步转动或相互分离。制动器14和离合器7与对应的控制装置控制连接，该控制装置能够控制制动器14和离合器7同步动作，以实现动力的连续，避免变速装置换挡时出现动力中断。利用控对应的控制装置控制相应的制动器14和离合器7动作是现有技术，实现制动器14和离合器7的同步动作是本领域技术人员在不付出创造性劳动的情况下就可以实现的，制动器14、离合器7和控制装置的具体结构此处不再详细说明。
[0017]本实例中纯电动客车包括如下四种工作模式:
[0018]1、纯电动驱动模式:发动机I不启动，离合器7处于分离状态，制动器14处于分离状态，由动力电池15向主驱动电机8供电，主驱动电机8转动并直接驱动驱动桥，继而带动车轮16转动，可以通过电机控制器10调整主驱动电机8的转速和转矩。
[0019]2、制动能量回收模式:发动机I不启动，离合器7处于分离状态，制动器14处于分离状态，主驱动电机8提供制动转矩，根据实际工况，主驱动电机8能够调整主驱动电机8的制动转矩，并同时回收能量。
[0020]3、直接驱动模式:此时制动器14处于分离状态，行星架4能够自由转动；离合器7处于结合状态，输出轴与行星架4相对静止，第二太阳轮6、第二行星轮12与行星架4相对静止，第一行星轮11、第二太阳轮6与行星架4也相对静止，变速装置作为一个整体传递扭矩，变速装置的变速比为1，输出轴的转速与输入轴相同。
[0021 ] 4、变速驱动模式:此时制动器14处于结合状态，行星架4制动，离合器7处于分离状态，输出轴可相对行星架4转动，变速装置变为定轴轮系，发动机I的扭矩通过第一太阳轮5减速传递给第一行星轮11，第一行星轮11通过行星轮转轴13传递给第二行星轮12，第二行星轮12再减速传递给第二太阳轮6，最终经输出轴驱动所述驱动桥转动，实现减速增扭，同时，主驱动电机8也可以同时经输出轴提供驱动力。
[0022]上述变速装置无齿圈，径向尺寸小，结构简单，系统集成度高，可以保证系统成本优势及系统可靠性，并且以解决单个集中电机驱动结构的纯电动客车爬坡能力不足的问题，由于控制装置能够控制制动器14和离合器7同步动作，因此无动力中断输出，提高了系统的平顺性。
[0023]本实用新型中混合动力驱动系统的一个实施例即上述混合动力车辆中的混合动力驱动系统，具体结构此处不再赘述。[0024]在上述实施例中，输出轴具有穿过第二太阳轮6并转动装配在第一太阳轮5上的支撑端，在本实用新型的其他实施例中，也可以使输入轴的对应支撑端穿过第一太阳轮5并转动装配在第二太阳轮6上；另外，第一太阳轮5与第一行星轮11、第二行星轮12与第二太阳轮6之间的传动比也可以根据需要进行改变，例如设置成升速传动。而上述实施例中行星架4采用的是柱状盒体结构，在其他实施例中，行星架4也可以替换成其他结构，例如杆件构成的架体，只要能够相应的制动器14对应装配即可。再者，上述实施例中第一行星轮11和第二行星轮12的装配形式也可以采用各种等同替换的方式，例如将两行星轮设置成相互固连的双联齿轮。
【权利要求】
1.混合动力驱动系统，包括发动机、与发动机输出轴传动连接的ISG电机和用于与驱动桥传动连接的主驱动电机，其特征在于:所述ISG电机与主驱动电机之间设有变速装置，所述变速装置包括第一齿轮机构和第二齿轮机构，所述第一齿轮机构包括传动连接有输入轴的第一太阳轮和与第一太阳轮啮合传动的第一行星轮，所述第二齿轮机构包括传动连接有输出轴的第二太阳轮和与第二太阳轮啮合传动的第二行星轮，所述第一太阳轮和第二太阳轮是同轴设置，所述第一行星轮和第二行星轮也是同轴设置并通过同一行星轮转轴转动装配在对应的行星架上；所述变速装置还包括用于将行星架制动或释放的制动器、设置在行星架与输出轴之间的离合器和用于控制所述制动器和离合器同步动作的控制装置。
2.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征在于:所述输出轴具有穿过第二太阳轮并转动装配在第一太阳轮上的支撑端，或者所述输入轴具有穿过第一太阳轮并转动装配在第二太阳轮上的支撑端。
3.一种混合动力车辆，包括混合动力驱动系统和驱动桥，所述混合动力驱动系统包括发动机、与发动机输出轴传动连接的ISG电机和与驱动桥传动连接的主驱动电机，其特征在于:所述ISG电机与主驱动电机之间设有变速装置，所述变速装置包括第一齿轮机构和第二齿轮机构，所述第一齿轮机构包括传动连接有输入轴的第一太阳轮和与第一太阳轮哨合传动的第一行星轮，所述第二齿轮机构包括传动连接有输出轴的第二太阳轮和与第二太阳轮啮合传动的第二行星轮，所述第一太阳轮和第二太阳轮是同轴设置，所述第一行星轮和第二行星轮也是同轴设置并通过同一行星轮转轴转动装配在对应的行星架上；所述变速装置还包括用于将行星架制动或释放的制动器、设置在行星架与输出轴之间的离合器和用于控制所述制动器和离合器同步动作的控制装置。
4.根据权利要求3所述的一种混合动力车辆，其特征在于:所述输出轴具有穿过第二太阳轮并转动装配在第一太阳轮上的支撑端，或者所述输入轴具有穿过第一太阳轮并转动装配在第二太阳轮上的支撑端。
【文档编号】B60K6/365GK203651441SQ201320806327
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年12月10日 优先权日:2013年12月10日
【发明者】王印束, 杜林 , 陈慧勇 申请人:郑州宇通客车股份有限公司