一种混合电驱动装置的制作方法

本发明涉及车辆驱动技术领域，尤其涉及一种用于四轮驱动车辆的混合电驱动装置。

[

背景技术：
]

现有的基于行星排的功率分流混合电驱动装置，利用行星排将发动机的动力分解成两路，一路动力流驱动第一电机发电，另一路动力流与第二电机的动力输出汇流后驱动车辆。然而，其存在着以下不足：1)纯电动行驶模式下的最高车速由于受到第一电机最高转速的限制而较低，不能满足较高的性能要求；2)只有一种功率分流比，因此难以保证混合动力行驶模式下宽广的车速范围内性能均较优；3)纯电动行驶模式下只有第二电机减速后驱动车辆，当该模式下的最高车速提高时效率较低；4)发动机不能直接驱动车辆，特别是在高速时，因此能效较低；5)如果要构造四轮驱动车辆，则在后桥还增加一驱动电机，系统复杂性显著增加。因此，还期待提供一种综合性能更高的功率分流混合电驱动装置，能够解决上述问题中的至少一个问题。

[

技术实现要素：
]

为克服现有技术所存在的问题，本发明提供一种用于四轮驱动车辆的混合电驱动装置。

本发明解决技术问题的方案是提供一种混合电驱动装置，包括发动机、第一电机、第二电机、第一行星排、第二行星排和分流变速机构；所述第一行星排包括第一太阳轮、第一行星架和第一齿圈，所述第二行星排包括第二太阳轮、第二行星架和第二齿圈，所述发动机与所述第一行星架固接，所述第一电机与所述第一太阳轮固接，所述第一行星架与所述第二太阳轮固接，所述第一齿圈与所述第二齿圈固接，所述分流变速机构可选择性地利用所述第一齿圈输出的动力和/或所述第二行星架输出的动力驱动前驱动轮；所述第二电机的动力驱动后驱动轮。

优选地，所述分流变速机构包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第一换档元件和前输出轴；所述第一齿轮与所述第一齿圈固接，所述第二齿轮与所述第二行星架固接，所述第三齿轮和所述第四齿轮空套在所述前输出轴上，所述第三齿轮与所述第一齿轮啮合传动，所述第四齿轮与所述第二齿轮啮合传动，所述第一换档元件安设在所述前输出轴上并可选择性地将所述第三齿轮或所述第四齿轮与所述前输出轴固接。

优选地，所述第一换档元件挂空档，所述第二电机驱动所述后驱动轮。

优选地，所述第一换档元件将所述第四齿轮与所述前输出轴固接，所述第一行星排和所述第二行星排确定第一动力分配比。

优选地，所述第一换档元件将所述第三齿轮与所述前输出轴固接，所述第一行星排确定第二动力分配比。

优选地，所述一种混合电驱动装置还包括驱动变速机构；所述第二电机通过所述驱动变速机构驱动所述后驱动轮。

优选地，所述纯电动行驶模式下，当所述驱动变速机构换档时，所述第一换档元件选择性地将所述第三齿轮或所述第四齿轮与所述前输出轴连接，所述发动机的活塞位置调整到上止点或下止点，所述第一电机提供动力进行动力补偿。

优选地，所述驱动变速机构包括第五齿轮、第六齿轮、第二换档元件和后输出轴，所述第二电机与所述第五齿轮连接，所述第六齿轮空套在所述后输出轴上，所述第五齿轮与所述第六齿轮啮合传动，所述第二换档元件安设在所述后输出轴上并可选择性地将所述第六齿轮与所述后输出轴固接。

优选地，所述分流变速机构包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、两个换档元件和前输出轴，所述第一齿轮与所述第一齿圈固接，所述第二齿轮与所述第二行星架固接，所述第三齿轮和所述第四齿轮空套在所述前输出轴上，所述第三齿轮与所述第一齿轮啮合传动，所述第四齿轮与所述第二齿轮啮合传动，两个所述换档元件安设在所述前输出轴上,其中一个所述换档元件可选择性地将所述第三齿轮与所述前输出轴固接,另一个所述换档元件可选择性地将所述第四齿轮与所述前输出轴固接。

优选地，所述第一齿轮与所述第三齿轮的速比和所述第二齿轮与所述第四齿轮的速比相等，当两个所述换档元件均挂档时，所述发动机直接驱动所述前驱动轮。

优选地，所述第一电机、所述分流变速机构和所述第二电机构成一完整的总成。

与现有技术相比，本发明一种混合电驱动装置可实现更多种工作模式，从而提高了混合电驱动装置的性能。

[附图说明]

图1是本发明一种混合电驱动装置第一实施例的结果示意图。

图2是本发明一种混合电驱动装置第二实施例的结果示意图。

[具体实施方式]

为使本发明的目的，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仅用于解释本发明，并不用于限定此发明。

请参阅图1和图2，本发明一种混合电驱动装置100包括发动机1、第一电机2、第二电机3、第一行星排4、第二行星排5和分流变速机构6，第一行星排4包括第一太阳轮41、第一行星架42和第一齿圈43，第二行星排5包括第二太阳轮51、第二行星架52和第二齿圈53，发动机1与第一行星架42固接，第一电机2与第一太阳轮41固接，第一行星架42与第二太阳轮51固接，第一齿圈43与第二齿圈53固接，分流变速机构6可选择性地利用第一齿圈43输出的动力或第二行星架52输出的动力驱动前驱动轮81，第二电机3的动力驱动后驱动轮82。

本申请通过同时设置发动机1、第一电机2、第二电机3、第一行星排4、第二行星排5和分流变速机构6，且在具体的连接模式中，将发动机1与第一行星架42固接，第一电机2与第一太阳轮41固接，第一行星架42与第二太阳轮51固接，第一齿圈43与第二齿圈53固接，分流变速机构6可选择性地利用第一齿圈43输出的动力或第二行星架52输出的动力驱动前驱动轮81，第二电机3的动力驱动后驱动轮82，这样的结构设计可实现更多种工作模式，从而提高了混合电驱动装置的性能。

优选地，分流变速机构6包括第一齿轮61、第二齿轮62、第三齿轮63、第四齿轮64、第一换档元件65和前输出轴66，第一齿轮61与第一齿圈43固接，第二齿轮62与第二行星架52固接，第三齿轮63和第四齿轮64空套在前输出轴66上，第三齿轮63与第一齿轮61啮合传动，第四齿轮64与第二齿轮62啮合传动，第一换档元件65安设在前输出轴66上并可选择性地将第三齿轮63或第四齿轮64与前输出轴66固接。

优选地，第一换档元件65挂空档时，第二电机3驱动后驱动轮82。纯电动行驶模式时，发动机1关闭，第一换档元件65挂空档，只第二电机3驱动车辆行驶。由于不再受到第一电机2的最高转速的限制，因此可以提高该模式下的最高车速。

优选地，第一换档元件65将第四齿轮64与前输出轴66固接，第一行星排4和第二行星排5确定第一动力分配比。根据第一行星排4和第二行星排5的运动学方程，分析后可以得到以下运动学和动力学特性的公式(1)和(2)：

tm1∶tout∶te＝k2∶k1(1+k2)∶(k1+k2+k1k2)(2)

公式中：nm1、nout、ne、tm1、tout、te、k1、k2分别是第一电机2转速、输出端转速、发动机1转速、第一电机2转矩、输出端转矩、发动机1转矩、第一行星排4的结构特征参数和第二行星排5的结构特征参数，其中，输出端即是如图1所示的第二行星架52。

由式(1)和(2)可知，第一动力分配比由第一行星排4和第二行星排5共同确定。

优选地，第一换档元件65将第三齿轮63与前输出轴66固接，第一行星排4确定了第二动力分配比。在第一换档元件65将第三齿轮63与前输出轴66固接时，第二行星排5处于空转，因此只有第一行星排4起到功率分流作用。根据第一行星排4的运动学方程，分析后可以得到以下运动学和动力学特性的公式(3)和(4)：

nm1+k1nout＝(1+k1)ne(3)

tm1:tout:te＝1:k1:(1+k1)(4)

公式中：nm1、nout、ne、tm1、tout、te、k1分别是第一电机2转速、输出端转速、发动机1转速、第一电机2转矩、输出端转矩、发动机1转矩和第一行星排4的结构特征参数，其中，输出端即是如图1所示的第一齿圈43。

由式(3)和(4)可知，第二动力分配比只由第一行星排4单独确定。

优选地，混合电驱动装置100还包括驱动变速机构7，第二电机3的动力通过驱动变速机构7后输出到前输出轴66上。在混合动力行驶模式下，超过一定车速时则希望发动机1直接驱动车辆，匹配驱动变速机构7后可以在高速下使得第二电机3与后驱动轮82之间脱开，提高系统效率。

优选地，纯电动行驶模式下，当驱动变速机构7换档时，第一换档元件65选择性地将第三齿轮63或第四齿轮64与前输出轴66固接，发动机1的活塞位置调整到上止点或下止点，第一电机2提供动力进行动力补偿。

驱动变速机构7换档时，通常有动力中断。因此，第一换档元件65可以暂时地将第三齿轮63或第四齿轮64与前输出轴66固接，第一电机2提供合适的动力输出，在不拖动发动机1转动的前提下，其动力输出从前输出轴66输出后传递到车轮上，驱动变速机构7同时换档，实现动力换档，从而避免因匹配驱动变速机构7带来的换档动力中断降低车辆动力性能。发动机1的活塞位置调整到上止点或下止点，可以进一步增大发动机1转动的难度，第一电机2能够提供较大的动力输出并传递到前输出轴66上。

驱动变速机构7包括第五齿轮71、第六齿轮72、第二换档元件73和后输出轴74，第二电机3与第五齿轮71连接，第六齿轮72空套在后输出轴74上，第五齿轮71与第六齿轮72啮合传动，第二换档元件73安设在后输出轴74上并可选择性地将第六齿轮72与后输出轴74固接。

驱动变速机构7还可以包括更多的档位，并不以此为限制。

当混合动力装置100中同时设有分流变速机构6和驱动变速机构7，则在混合动力行驶模式下，只要两变速机构换档的时刻错开，避免两路动力流同时中断，利用其中一路动力流进行动力补偿，则可以避免动力中断。

此外，第一换档元件65和第二换档元件72可以是换档齿套，也可以是离合器，其他类型的换档元件也是可以的，并不以此为限制。

当需要发动机1直接驱动车辆这一功能时，可以将图1所示的第一换档元件65拆分成两个独立的换档元件，当这两个换档元件均挂挡时，而且第一齿轮61与第三齿轮63的速比和第二齿轮62与第四齿轮64的速比相等，则第一行星排4和第二行星排5一体转动，从而实现发动机1不再进行分流，而是直接驱动车辆。

请参阅图2，本申请第二实施例中，分流变速机构6包括第一齿轮61、第二齿轮62、第三齿轮63、第四齿轮64、换档元件651和652、前输出轴66，第一齿轮61与第一齿圈43固接，第二齿轮62与第二行星架52固接，第三齿轮63和第四齿轮64空套在前输出轴66上，第三齿轮63与第一齿轮61啮合传动，第四齿轮64与第二齿轮62啮合传动，换档元件651和652安设在前输出轴66上,换档元件651可选择性地将第三齿轮63与前输出轴66固接,换档元件652可选择性地将第四齿轮64与前输出轴66固接。

优选地，第一齿轮61与第三齿轮63的速比和第二齿轮62与第四齿轮64的速比相等，当换档元件651和652均挂档时，发动机1直接驱动车辆。

优选地，第一电机2、第二电机3、第一行星排4、第二行星排5和分流变速机构6构成一完整的总成，即用于驱动后驱动轮82的第二电机3并不是布置在后桥附近，其仍然与第一电机2、第一行星排4、第二行星排5和分流变速机构6集中布置在前发动机舱内，但两者之间并无直接的动力联系，动力是通过路面实现混合。集中布置方式在冷却、润滑、缩短动力电缆等方面均优于分散布置，也对装配等带来了极大的便利。

本发明具体实施例的混合电驱动装置100，可实现多种工作模式，从而提高了混合电驱动装置的性能。

与现有技术相比，本发明一种混合电驱动装置100可实现更多种工作模式，从而提高了混合电驱动装置的性能。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。