一种后驱串联混合动力驱动系统的制作方法

本发明涉及混合动力汽车驱动系统结构技术领域，尤其涉及一种后驱串联混合动力驱动系统。

背景技术：

目前，随着国内“双积分”政策和新的“油耗法规”的执行，我国的乘用车新车的平均燃油消耗量水平要在2025年下降至4.0l/100km(基于nedc循环测试)。传统的燃油动力汽车很难达到这个要求。因此，更省油的混合动力汽车已成为各用户的最佳选择。

在传统的串联式混合动力汽车的驱动系统中，发动机的动力输出到发电机，同时，发电机发的电会输出到电池或者直接输出到驱动电机中，然后利用电力来驱动车辆。由于发动机不直接驱动车辆，而是靠间歇式启动为电池充电，并利用电池来调节驱动电机的输出功率。因此，发动机就可以最大限度的工作在高效区，从而降低车辆的油耗。

然而，当汽车高速行驶时，传统的单纯依靠电池和驱动电机来驱动的混合动力汽车，其耗电速度加快，发动机需要持续运转为电池充电，会导致油耗加快。同时，由于在整个能量传递过程中，发动机的动力经过发电机转化成电能到发电机逆变器，然后再到驱动电机逆变器最后使驱动电机驱动车辆，一系列能量转换后反而损失一部分能量，进一步导致混合动力汽车高速行驶时的油耗甚至比纯燃油汽车更高。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种后驱串联混合动力驱动系统，其通过设置直驱轴系，能在必要时使发动机直接与传动轴连接，参与汽车的驱动，降低了油耗。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：一种后驱串联混合动力驱动系统，包括依次连接的发动机、增速器、发电机、电机控制器、驱动电机、减速器、传动轴、车轮轴以及车后轮，所述增速器包括与发动机输出端传动连接的增速器输入齿轮、增速器中间齿轮以及与发电机输入端传动连接的增速器输出齿轮，所述增速器输入齿轮、增速器中间齿轮以及增速器输出齿轮依次啮合传动连接，所述增速器中间齿轮轴心还通过直驱轴系与传动轴输入端间歇式传动连接；所述电机控制器还与电池和整车控制器连接，所述整车控制器与直驱轴系连接。

作为本发明的更进一步改进，所述直驱轴系包括同轴设置且间歇式啮合的同步器和直驱轴系传动齿轮，所述同步器通过连轴与增速器中间齿轮同轴传动连接，所述直驱轴系传动齿轮与传动轴输入端传动连接。

作为本发明的更进一步改进，所述同步器与整车控制器电传动连接。

作为本发明的更进一步改进，所述减速器包括与驱动电机输出端传动连接的减速器输入齿轮、减速器中间齿轮以及与传动轴输入端传动连接的减速器输出齿轮，所述减速器输入齿轮、减速器中间齿轮以及减速器输出齿轮传动连接。

作为本发明的更进一步改进，所述减速器输入齿轮与减速器中间齿轮啮合传动连接，所述减速器中间齿轮通过连轴与减速器输出齿轮同轴传动连接。

作为本发明的更进一步改进，所述减速器中间齿轮的直径大于减速器输入齿轮、减速器输出齿轮的直径。

作为本发明的更进一步改进，所述传动轴输入端设有与直驱轴系输出端、减速器输出端传动连接的传动轴输入齿轮。

作为本发明的更进一步改进，所述发动机输出端与增速器输入齿轮之间还设有扭转减震器。

作为本发明的更进一步改进，所述车轮轴上设有后桥差速器，所述后桥差速器与传动轴输出端传动连接。

作为本发明的更进一步改进，所述增速器、直驱轴系以及减速器集成布置在一个齿轮箱中。

有益效果

与现有技术相比，本发明的一种后驱串联混合动力驱动系统的优点为：

1、在汽车正常行驶时，整车控制器控制直驱轴系不与传动轴输入端传动连接，发动机仅驱动发电机通过电机控制器给电池充电，并且，电机控制器还控制电池给驱动电机供电，进而驱动传动轴。此时，由于发动机并不直接驱动车后轮，且是间歇式运作充电，因此发动机可以始终在经济区间工作，提供更好的燃油经济性与更低的排放。在汽车高速行驶时，整车控制器控制直驱轴系与传动轴输入端传动连接，发动机在驱动发电机的同时也会通过直驱轴系与传动轴传动连接。此时，由于发动机是持续在运作，若驱动电机在电机控制器的控制下参与对传动轴的驱动，则发动机输出的能量一部份经发电机、电机控制器、电池转化为电能，另一部分经直驱轴系、传动轴转化为机械能，电能和机械能混合驱动传动轴。若驱动电机在电机控制器的控制下不参与对传动轴的驱动，则电池在充满电之后，发动机输出的能量会被转化为机械能，机械能驱动传动轴。这两种传动模式相比于现有的串联混合动力系统，通过设置直驱轴系，能在必要时使发动机直接与传动轴连接，参与汽车的驱动。因此，该驱动系统大幅度减少了能量在转换再输出过程中的损耗，进而降低了油耗。

2、该驱动系统中，直驱轴系在整车控制器的控制下与传动轴输入端传动连接/脱离，都不会影响到驱动电机的正常输出，因此，能够保证车辆在行驶过程没有动力中断，进而保证了用户的驾驶体验。

3、直驱轴系包括同轴设置且间歇式啮合的同步器和直驱轴系传动齿轮，同步器通过连轴与增速器中间齿轮同轴传动连接，直驱轴系传动齿轮与传动轴输入端传动连接。该驱动系统中，通过整车控制器控制同步器和直驱轴系传动齿轮的啮合/脱离，能够控制驱动模式的转换，使用方便。具体的，在挂挡——同步器和直驱轴系传动齿轮的啮合之前，先将发电机调速到同步器允许的转速差后，再由同步器同步增速器中间齿轮和直驱轴系传动齿轮的转速，因此，本系统对同步器的同步容量要求不高，可以采用结构简单、成本低的同步器，进而节约了成本。

4、在高速工况下，发动机、驱动电机、发电机三者可以共同输出，保证了车辆在高速工况的加速性能。

通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的系统结构示意图；

图2为本发明驻车发电模式的系统结构示意图；

图3为本发明串联驱动模式的系统结构示意图；

图4为本发明纯电模式的系统结构示意图；

图5为本发明发动机直驱模式的系统结构示意图；

图6为本发明再生制动模式的系统结构示意图。

其中：1-发动机；2-扭转减震器；3-增速器；4-同步器；5-直驱轴系；6-滚针轴承；7-减速器；8-发电机；9-驱动电机；10-整车控制器；11-电机控制器；12-电池；13-传动轴；14-车轮；15-后桥差速器；16-直驱轴系传动齿轮。

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，对本发明进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；当然的，还可以是机械连接，也可以是电连接；另外的，还可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

现在参考附图描述本发明的实施例。

实施例

本发明的具体实施方式如图1所示，一种后驱串联混合动力驱动系统，包括依次连接的发动机1、增速器3、发电机8、电机控制器11、驱动电机9、减速器7、传动轴13、车轮轴以及车后轮14。

其中，增速器3包括与发动机1输出端传动连接的增速器输入齿轮、增速器中间齿轮以及与发电机8输入端传动连接的增速器输出齿轮。增速器输入齿轮、增速器中间齿轮以及增速器输出齿轮依次啮合传动连接。增速器中间齿轮轴心还通过直驱轴系5与传动轴13输入端间歇式传动连接。电机控制器11还与电池12和整车控制器10连接，整车控制器10与直驱轴系5连接。

在汽车正常行驶时，整车控制器10控制直驱轴系5不与传动轴13输入端传动连接，发动机1仅驱动发电机8通过电机控制器11给电池12充电。并且，电机控制器11还控制电池12给驱动电机9供电，进而驱动传动轴13。此时，由于发动机1并不直接驱动车后轮14，且是间歇式运作充电，因此发动机1可以始终在经济区间工作，提供更好的燃油经济性与更低的排放。

在汽车高速行驶时，整车控制器10控制直驱轴系5与传动轴13输入端传动连接，发动机1在驱动发电机8的同时也会通过直驱轴系5与传动轴13传动连接。此时，由于发动机1是持续在运作，若驱动电机9在电机控制器11的控制下参与对传动轴13的驱动，则发动机1输出的能量一部份经发电机8、电机控制器11、电池12转化为电能，另一部分经直驱轴系5、传动轴13转化为机械能，电能和机械能混合驱动传动轴13。若驱动电机9在电机控制器11的控制下不参与对传动轴13的驱动，则电池12在充满电之后，发动机1输出的能量会被转化为机械能，机械能驱动传动轴13。这两种传动模式相比于现有的串联混合动力系统，通过设置直驱轴系5，能在必要时使发动机1直接与传动轴13连接，参与汽车的驱动。因此，该驱动系统大幅度减少了能量在转换再输出过程中的损耗，进而降低了油耗。

该驱动系统中，直驱轴系5在整车控制器10的控制下与传动轴13输入端传动连接/脱离，都不会影响到驱动电机9的正常输出，因此，能够保证车辆在行驶过程没有动力中断，进而保证了用户的驾驶体验。同时，在高速工况下，发动机1、驱动电机9、发电机8三者可以共同输出，也保证了车辆在高速工况的加速性能。

并且，关于直驱轴系直驱轴系5包括同轴设置且间歇式啮合的同步器4和直驱轴系传动齿轮16。同步器4通过连轴与增速器中间齿轮同轴传动连接，所述直驱轴系传动齿轮16与传动轴13输入端传动连接。本实施例中，同步器4与整车控制器10电传动连接。

该驱动系统中，通过整车控制器10控制同步器4和直驱轴系传动齿轮16的啮合/脱离，能够控制驱动模式的转换，使用方便。具体的，在挂挡——同步器4和直驱轴系传动齿轮16的啮合之前，先将发电机8调速到同步器4允许的转速差后，再由同步器4同步增速器中间齿轮和直驱轴系传动齿轮16的转速，因此，本系统对同步器4的同步容量要求不高，可以采用结构简单、成本低的同步器，进而节约了成本。

同时，关于减速器7的具体结构，减速器7包括与驱动电机9输出端传动连接的减速器输入齿轮、减速器中间齿轮以及与传动轴13输入端传动连接的减速器输出齿轮。减速器输入齿轮、减速器中间齿轮以及减速器输出齿轮传动连接。本实施例中，减速器输入齿轮与减速器中间齿轮啮合传动连接，减速器中间齿轮通过连轴与减速器输出齿轮同轴传动连接。并且，减速器中间齿轮的直径大于减速器输入齿轮、减速器输出齿轮的直径。

本实施例中，传动轴13输入端设有与直驱轴系5输出端、减速器7输出端传动连接的传动轴输入齿轮。

另外，发动机1输出端与增速器输入齿轮之间还设有扭转减震器2，能够有效减少发动机1的输出轴上的振动。车轮轴上设有后桥差速器15，后桥差速器15与传动轴13输出端传动连接。

本实施例中，增速器3、直驱轴系5以及减速器7集成布置在一个齿轮箱中。发动机1的输出轴穿过增速器输入齿轮轴心并与传动轴13同轴设置。发动机1的输出轴自由端通过一滚针轴承6与传动轴13端部转动式连接。

需要注意的是：

本实施例中的增速器3和减速器7皆采用两级传动，这是为了保证发电机8和发动机1之间、驱动电机9和传动轴13之间的中心距以及最优空间设计。

如图2-6所示，利用该系统，可以实现驻车发电模式、串联驱动模式、纯电模式、发动机直驱模式、再生制动模式。其中，除高速工况外的起步工况、中低速工况、急加速等工况都采用串联驱动模式或纯电模式。同时，关于再生制动模式，就是指制动发电，即踩刹车的时候驱动电机9会把能量储存起来。

以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。