一种新型多模式混合动力传动系统的制作方法

本发明涉及一种多模式混合动力传动装置，属于汽车动力传动装置技术领域，具体涉及一种新型多模式混合动力传动系统。

背景技术：

近年来，由于混合动力汽车在节能与环保等方面的优点，已逐渐成为汽车行业的发展方向。同时，由于混合动力四驱汽车又具有很强的道路适用性、动力性和安全性等优点，受到广大消费者的喜爱。

针对混合动力四驱传动系统，人们进行了长期的探索，提出了各种各样的改进方案。例如，北京汽车研究总院有限公司公开的“一种混合动力四驱系统及汽车”(中国专利号CN204095511U)，采用的是以BSG电机、发动机、启动机、变速器为前驱动单元，以两个轮毂电机为后驱动单元的混合动力四驱系统。该系统结构简单，且轮毂电机与车轮直接连接，减少了中间驱动环节，提高了轮毂电机的工作传输效率，但该系统无法实现纯电动四驱驱动，限制了纯电动驱动的应用范围。又例如，奇瑞汽车股份有限公司发明的“一种电动四驱混合动力系统及其控制方法”(中国专利号CN102381177A)，公开了一种以发动机、行星齿轮机构、第一电动/发电机、减速器为前驱动单元，以第二电动/发电机、后减速器为后驱动单元的混合动力四驱系统。该系统能够实现纯电动四驱驱动，但前后两套动力总成占据了车身较大的空间，会导致电池布置空间受限。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种新型多模式混合动力传动系统，能够提供一种结构简单，布置空间需求小，同时燃油及电能使用效率高，且能够充分利用纯电动四驱行驶的混合动力四驱传动系统。

为解决上述技术问题，本发明采用了这样一种新型多模式混合动力传动系统，其包括发动机、发电机、前驱动电机、后轮轮毂电机、动力电池组；所述后轮轮毂电机与动力电池组电连接；还包括用于切换动力驱动模式的混合动力传动箱；所述发动机、所述发电机和所述前驱动电机均与所述混合动力传动箱连接；所述发电机和所述前驱动电机均与所述动力电池组电连接。

在本发明的一种优选实施方案中，所述混合动力传动箱包括相互平行布置的输出轴、一轴、前驱动轴、输入轴；所述前驱动轴上设置有主减速器；所述输出轴与所述发电机连接；所述一轴与所述发动机连接；所述输入轴与所述前驱动电机连接；所述输出轴和所述一轴通过第三齿轮组啮合传动连接；所述前驱动轴和所述输入轴通过齿轮减速机构相互传动连接；所述一轴和所述前驱动轴通过离合器切换机构相互传动连接。

在本发明的一种优选实施方案中，所述离合器切换机构包括设置于所述一轴与所述前驱动轴之间的二轴；所述二轴上设置有离合器和液压动力模块；所述二轴和所述一轴之间设置有第四齿轮组；所述第四齿轮组一端与所述离合器连接，另一端与所述一轴连接；所述二轴与所述前驱动轴通过第五齿轮组啮合传动连接。

在本发明的一种优选实施方案中，所述第四齿轮组包括第五齿轮和第七齿轮；所述第五齿轮固接在所述一轴上；所述第七齿轮空套在所述二轴上；所述第七齿轮一端与所述第一离合器连接，另一端与所述第五齿轮相互啮合传动。

在本发明的一种优选实施方案中，所述第五齿轮组包括第四齿轮和第八齿轮；所述第八齿轮固接在所述二轴上；所述第四齿轮固接在所述主减速器上；所述第四齿轮和所述第八齿轮相互啮合传动。

在本发明的一种优选实施方案中，所述齿轮减速机构为二级齿轮减速机构，其包括中间轴；所述输入轴与所述中间轴通过一组传动齿轮组啮合传动连接；所述中间轴与所述前驱动轴通过另一组传动齿轮组啮合传动连接。

在本发明的一种优选实施方案中，所述第三齿轮组包括第五齿轮和第六齿轮；所述第五齿轮固接在所述一轴上；所述第六齿轮固接在所述输出轴上；所述第五齿轮和所述第六齿轮啮合传动连接。

在本发明的一种优选实施方案中，后轮轮毂电机包括左后轮毂电机和右后轮毂电机。

在本发明的一种优选实施方案中，所述左后轮毂电机固接在左后轮上；所述右后轮毂电机固接在右后轮上。

在本发明的一种优选实施方案中，所述驱动电机位于所述发电机的同侧；所述发动机位于所述发电机的异侧。

本发明的有益效果是：本发明提出的一种多模式混合动力四驱传动系统，可提升燃油及电能的使用效率，同时可实现纯电动四驱驱动模式，扩宽了纯电动的应用范围，还解决了电池布置空间狭小问题。本发明的前驱动电机通过混合动力传动箱实现与前轮的连接，并且通过控制混合动力传动箱中设置在二轴上的离合器可以实现发动机与前轮的连接或断开。当控制离合器实现发动机与前轮断开时，可以使用前驱动电机单独驱动汽车的前轮，使用两个轮毂电机驱动汽车的后轮，这样就可以实现纯电动四驱驱动，扩宽了纯电动驱动的应用范围。由于发动机动力经过一对齿轮增速后传递给发电机发电，使得发电机能够在较高的发电效率区间工作，同时发电机可以启动发动机，取消了传统的启动电机和齿圈。由于两个后轮毂电机5、6与后轮直接连接，减少了中间驱动环节，大大提高了轮毂电机工作输出效率，最大化利用电能。同时轮毂电机布置空间需求小，解决了动力电池组布置空间狭小问题。

附图说明

图1是本发明实施例一种新型多模式混合动力传动系统的结构示意图；

图2是本发明实施例一种新型多模式混合动力传动系统中混合动力传动箱的结构示意图；

图3是本发明实施例一种新型多模式混合动力传动系统中混合动力传动箱各齿轮组的位置示意图；

图中：1-发动机；2-发电机；3-前驱动电机；4-混合动力传动箱；5-左后轮毂电机；6-右后轮毂电机；7-动力电池组；8-一轴；9-液压动力模块；10-二轴；11-离合器；12-主减速器；13-输入轴；14-中间轴；15-输出轴；16-前驱动轴；17-第一齿轮组；18-第二齿轮组；20-第三齿轮组；21-第四齿轮组；22-第五齿轮组；13-1-第一齿轮；14-1-第二齿轮；14-2-第三齿轮；16-1-第四齿轮；8-1-第五齿轮；15-1-第六齿轮；10-1-第七齿轮；10-2-第八齿轮。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的一种多模式混合动力四驱传动系统包括发动机、发电机、前驱动电机、混合动力传动箱、安装在右后轮的右后轮毂电机、安装在左后轮的左后轮毂电机、动力电池组。所述混合动力传动箱包括与发动机连接的一轴、二轴、设置在二轴上的离合器、液压动力模块、与发电机连接的输出轴、与前驱动电机连接的输入轴、中间轴、与前轮连接的主减速器。

在本发明的一种多模式混合动力四驱传动系统中，前驱动电机通过混合动力传动箱实现与前轮的连接，并且通过控制混合动力传动箱中设置在二轴上的离合器可以实现发动机与前轮的连接或断开。当控制离合器实现发动机与前轮断开时，可以使用前驱动电机单独驱动汽车的前轮，使用两个轮毂电机驱动汽车的后轮，这样就可以实现纯电动四驱驱动，扩宽了纯电动驱动的应用范围。由于发动机动力经过一对齿轮增速后传递给发电机发电，使得发电机能够在较高的发电效率区间工作，同时发电机可以启动发动机，取消了传统的启动电机和齿圈。由于两个后轮毂电机5、6与后轮直接连接，减少了中间驱动环节，大大提高了轮毂电机工作输出效率，最大化利用电能。同时轮毂电机布置空间需求小，解决了动力电池组布置空间狭小问题。

由说明书附图所示的一种新型多模式混合动力传动系统结构示意图可知，本发明包括发动机1、发电机2、前驱动电机3、后轮轮毂电机、动力电池组7；后轮轮毂电机与动力电池组7电连接；还包括用于切换动力驱动模式的混合动力传动箱4；发动机1、发电机2和前驱动电机3均与混合动力传动箱4连接；发电机2和前驱动电机3均与动力电池组7电连接；混合动力传动箱4包括相互平行布置的输出轴15、一轴8、前驱动轴16、输入轴13(可以依次布置，也可以根据具体车型结构合理布置)；前驱动轴16上设置有主减速器12；输出轴15与发电机2连接；一轴8与发动机1连接；输入轴13与前驱动电机3连接；输出轴15和一轴8通过第三齿轮组20啮合传动连接；前驱动轴16和输入轴13通过齿轮减速机构相互传动连接；一轴8和前驱动轴16通过离合器切换机构相互传动连接；其中离合器切换机构包括设置于一轴8与前驱动轴16之间的二轴10；二轴10上设置有离合器11和液压动力模块9；二轴10和一轴8之间设置有第四齿轮组21；第四齿轮组21一端与离合器11连接，另一端与一轴8连接；二轴10与前驱动轴16通过第五齿轮组22啮合传动连接；齿轮减速机构为二级齿轮减速机构，其包括中间轴14；该输入轴13与中间轴14通过一组传动齿轮组啮合传动连接；中间轴14与前驱动轴16通过另一组传动齿轮组啮合传动连接，其中中间轴14位于输入轴13和前驱动轴16之间，输入轴13与一轴8可位于前驱动轴16的同侧或者异侧。

由图3可知，第一齿轮组17包括第一齿轮13-1和第二齿轮14-1；第一齿轮13-1固接在输入轴13；第二齿轮14-1固接在中间轴14上；第一齿轮13-1和第二齿轮14-1相互啮合传动；第二齿轮组18包括第三齿轮14-2和第四齿轮16-1；第三齿轮14-2固接在中间轴14上；第四齿轮16-1固接在主减速器12上；第三齿轮14-2和第四齿轮16-1相互啮合传动；第三齿轮组20包括第五齿轮8-1和第六齿轮15-1；第五齿轮8-1固接在一轴8上；第六齿轮15-1固接在输出轴15上；第五齿轮8-1和第六齿轮15-1相互啮合传动，在发动机1和发电机2之间采用了第三齿轮组20进行动力传递，发电机2可以启动发动机，取消了传统的启动电机和齿圈；第四齿轮组21包括第五齿轮8-1和第七齿轮10-1；第五齿轮8-1固接在一轴8上；第七齿轮10-1空套在二轴10上；第七齿轮10-1一端与第一离合器11连接，另一端与第五齿轮8-1相互啮合传动；第五齿轮组22包括第四齿轮16-1和第八齿轮10-2；第八齿轮10-2固接在二轴10上；第四齿轮16-1固接在所述主减速器12上；第四齿轮16-1和第八齿轮10-2相互啮合传动；前驱动电机3位于发电机2的同侧；发动机1位于发电机2的异侧。

后轮轮毂电机包括左后轮毂电机5和右后轮毂电机6；左后轮毂电机5固接在左后轮上；右后轮毂电机6固接在右后轮上。

在本发明的实施例中，基于附图所示结构的混合动力汽车，至少可实现纯电动驱动模式、纯发动机驱动模式、串联驱动模式、并联驱动模式、再生回收模式、驻车发电模式。

纯电动驱动模式：在动力电池组的荷电状态SOC大于设定的最低限值a，且汽车为起步或轻载工况下行驶时，优先采用纯电动驱动模式，此时控制离合器11处于分离状态，发动机1和发电机2均不工作。前驱动电机3的动力通过输入轴13和中间轴14传递给主减速器12，最终传递给前轮。此时若为附着良好的平坦道路，则切断动力电池组7给左后轮毂电机5和右后轮毂电机6供电，两个后轮毂电机5、6不工作，汽车处于两驱模式。若为附着不良的道路、山路或不平整的公路时，则两个后轮毂电机5、6进入工作，将动力传递给后轮，汽车处于纯电动四驱模式。

纯发动机驱动模式：当动力电池组的SOC小于或等于设定值a，且车速提升达到设定值V1时，控制发电机2启动发动机1，同时切断动力电池组7向前驱动电机3和两个后轮毂电机5、6供电，前驱动电机3和两个后轮毂电机5、6停止输出动力。此时，控制离合器11处于结合状态，发动机动力通过一轴8、二轴10、主减速器12，传递给前轮，从而驱动车辆行驶。

串联驱动模式：当动力电池组的SOC小于或等于设定值a，且车速低于设定值V1时，控制离合器11处于分离状态，由发动机1经过一对齿轮增速后带动发电机2发电。此时，若为附着不良的道路、山路或不平整的公路，则发电机2所发出的电分别供给前驱动电机3和两个后轮毂电机5、6，分别驱动前轮和后轮，进入四驱模式。若为附着良好的平坦道路，则停止供电给两个后轮毂电机5、6，两个后轮毂电机5、6不工作，进入两驱模式。此时多余的电量存储到动力电池组中。

并联驱动模式：当动力电池组的SOC大于设定值a，且车速提升达到设定值V1或急加速或爬陡坡时，控制发电机2启动发动机1，同时控制离合器11处于结合状态。此时发动机1的动力通过一轴8、二轴10，传递给主减速器12，同时叠加前驱动电机3传递给主减速器12的动力，一起驱动前轮，同时两个后轮毂电机5、6驱动后轮行驶。

再生回收模式：在汽车滑行或制动减速时，前驱动电机3和两个后轮毂电机5、6作为发电机进行能力再生，将车辆的动能转换为电能，储存到动力电池组中。

驻车发电模式：在必要的时候，如动力电池组SOC很低时，可以由发动机1只驱动发电机2发电，向动力电池组充电。此时，离合器11处于分离状态。

应当理解的是，以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。