一种汽车混合动力机构的制作方法

1.本发明涉及汽车新能源传动技术领域，尤其是涉及一种汽车混合动力机构。


背景技术：

2.汽车混合动力机构在新能源汽车中应用较多；目前的汽车混合动力机构很难兼顾汽车中高速行驶时的油耗以及实施成本。
3.如中国专利cn108237893a公开的一种混合动力车辆于：在中高速行驶过程中，发动机和电动机通过行星机构耦合，两个功率流汇合后输出动力，其中电功率流是电机发电、存电、取电、电驱动。其不足之处在于：在中高速行驶过程中，发动机和电动机通过行星机构耦合，两个功率流汇合后输出动力，其中电功率流是电机发电、存电、取电、电驱动，效率很低，造成在高速行驶时油耗偏高。
4.再如中国专利cn111572328a公开的一种混合动力车辆驱动装置：该混合动力车辆驱动装置在中高速行驶过程中，可以采用b1制动器和c1离合器形成发动机驱动两个挡位，可以实现发动机直接驱动车辆行驶。该混合动力车辆驱动装置在中高速行驶过程中，可以采用b1制动器和c1离合器形成发动机驱动两个挡位，可以实现发动机直接驱动车辆行驶，没有电机功率流，效率高。但是，其不足之处就在于两个换挡原件需要电液控制系统，需要离合器和制动器，成本高，体积大。


技术实现要素：

5.针对现有技术不足，本发明是提供一种汽车混合动力机构，其可降低成本，并提高传动效率和降低中高速行驶时的油耗。
6.为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
7.该汽车混合动力机构，包括行星齿轮结构、第一电机、第二电机以及与发动机连接的第一输入轴；所述行星齿轮结构包括太阳轮、行星架、行星排齿圈、与太阳轮连接的第二输入轴以及与行星架连接的第三输入轴，还包括第一离合器、第二离合器、第一传动结构以及第二传动结构，所述第一输入轴通过第一离合器与所述第二输入轴连接，所述第一输入轴通过第二离合器与所述第三输入轴连接，所述行星排齿圈与制动器连接，所述第一电机通过第一传动结构与第二输入轴连接，所述第二电机通过第二传动结构与所述行星架及差速器总成连接。
8.进一步的：
9.所述第一传动结构包括与所述第一电机连接的第一齿轮和与第一齿轮相啮合的第二齿轮，第二齿轮与所述第二输入轴连接。
10.所述第一输入轴和第二输入轴以及第三输入轴依次同轴设置。
11.所述第一电机和第二电机位于第一输入轴同一侧设置。
12.所述第一离合器、第二离合器、行星齿轮结构和第二齿轮为沿所述第二输入轴的轴向依次布置。
13.所述第二传动结构包括与所述第二电机连接的第三齿轮、与第三齿轮相啮合的第四齿轮、与第四齿轮为同轴设置且同步旋转的第五齿轮和与第五齿轮相啮合的第六齿轮，第六齿轮与差速器总成连接。
14.所述第二传动结构还包括与所述第六齿轮相啮合的第七齿轮，第七齿轮设置于所述行星架上。
15.所述第四齿轮的直径大于所述第五齿轮的直径，第五齿轮的直径小于所述第六齿轮的直径。
16.所述第三输入轴为空心轴，所述第二输入轴穿过第三输入轴且所述第一输入轴与第二输入轴和第三输入轴为同轴设置。
17.本发明与现有技术相比，具有以下优点：
18.1、具备两个挡位和十四种模式，模式多可根据工况灵活选择最优驱动模式，发动机负荷可调范围广，使得节油率更高；
19.2、采用单行星排匹配双离合器和制动器结构，模式切换和挡位切换平顺可靠，无顿挫，无动力中断的问题；
20.3、可以实现双电机纯电驱动，使得纯电起步和加速动力性更强，同时由于采用了双电机驱动，两个单机功率可以降低，从而降低成本，减小动力总成轴向尺寸和总成重量。
附图说明
21.下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
22.图1为本发明汽车混合动力机构结构示意图；
23.图2为本发明处于纯电单电机驱动模式时的动力传递示意图；
24.图3为本发明处于纯电双电机驱动模式时的动力传递示意图；
25.图4为本发明处于串联驱动模式时的动力传递示意图；
26.图5为本发明处于并联一档驱动模式时的动力传递示意图；
27.图6为本发明处于并联二档驱动模式时的动力传递示意图；
28.图7为本发明处于并联一档发电驱动模式时的动力传递示意图；
29.图8为本发明处于并联二档发电驱动时的动力传递示意图；
30.图9为本发明处于混联一档单电机驱动模式时的动力传递示意图；
31.图10为本发明处于混联一档双电机驱动模式时的动力传递示意图；
32.图11为本发明处于混联二档单电机驱动模式时的动力传递示意图；
33.图12为本发明处于混联二档双电机驱动模式时的动力传递示意图；
34.图13为本发明处于单电机制动能量回收模式时的动力传递示意图；
35.图14为本发明处于双电机制动能量回收模式时的动力传递示意图；
36.图15为本发明处于驻车发电模式时的动力传递示意图；
37.图中标记为：
38.gm1、第一电机；gm2、第二电机；s1、第一输入轴；s2、第二输入轴；s3、第三输入轴；s4、差速器输入轴；s5、中间轴；s6、电机轴；s7、电机轴；c1、第一离合器；c2、第二离合器；b1、制动器；zpg、行星轮；zs、太阳轮；zr、行星排齿圈；z6、第一齿轮；z5、第二齿轮；z4、第三齿轮；z3、第四齿轮；z2、第五齿轮；z1、第六齿轮；zpc、第七齿轮。
具体实施方式
39.下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
40.如图1所示，该汽车混合动力机构，包括行星齿轮结构、差速器总成、第一电机gm1、第二电机gm2和与发动机连接的第一输入轴s1；行星齿轮结构包括太阳轮zs、行星轮zpg、行星架、行星排齿圈zr、与太阳轮zs连接的第二输入轴s2和与行星架连接的第三输入轴s3，行星轮zpg为可旋转的设置于行星架上，行星轮zpg设置多个且所有行星轮zpg分布在太阳轮zs的外侧四周，行星轮zpg与太阳轮zs和行星排齿圈zr相啮合；第一电机gm1通过第一传动结构与第二输入轴s2连接，第二电机gm2通过第二传动结构与行星架和差速器总成连接。
41.优选的，第一输入轴s1的一端与发动机的动力输出端连接，第一输入轴s1通过第一离合器c1与第二输入轴s2连接，第一离合器c1用于控制第一输入轴s1与第二输入轴s2之间的结合与分离。第一输入轴s1通过第二离合器c2与第三输入轴s3连接，第二离合器c2用于控制第一输入轴s1与第三输入轴s3之间的结合与分离。第三输入轴s3为空心轴，第二输入轴s2穿过第三输入轴s3且第一输入轴s1与第二输入轴s2和第三输入轴s3为依次同轴设置。第二输入轴s2的长度大于第三输入轴s3的长度。第二输入轴s2的一端与第一离合器c1固定连接，第二输入轴s2的另一端与第一传动结构连接，第二输入轴s2并与太阳轮zs为同轴固定连接。第三输入轴s3的一端与第二离合器c2固定连接，第三输入轴s3的另一端与行星架为同轴固定连接。行星排齿圈zr与制动器b1连接，制动器b1用于制动行星排齿圈zr。
42.第一传动结构包括与第一电机gm1连接的第一齿轮z6和与第一齿轮z6相啮合的第二齿轮z5，第二齿轮z5与第二输入轴s2连接。第一齿轮z6与第一电机gm1的电机轴s7为同轴固定连接，第二齿轮z5与第二输入轴s2为同轴固定连接。第一离合器c1、第二离合器c2、行星齿轮机构和第二齿轮z5为沿第二输入轴s2的轴向依次布置。
43.第二传动结构包括与第二电机gm2连接的第三齿轮z4、与第三齿轮z4相啮合的第四齿轮z3、与第四齿轮z3为同轴设置且同步旋转的第五齿轮z2和与第五齿轮z2相啮合的第六齿轮z1，第六齿轮z1与差速器总成连接。第三齿轮z4与第二电机gm2的电机轴s6为同轴固定连接，第四齿轮z3和第五齿轮z2与中间轴s5为同轴固定连接，中间轴s5与第一输入轴s1、第二输入轴s2和第三输入轴s3相平行。第一电机和第二电机位于第一输入轴的同一侧，结构紧凑。
44.第二传动结构还包括与第六齿轮z1相啮合的第七齿轮zpc，第七齿轮zpc固定设置于行星架上，第七齿轮zpc与行星架为同轴设置且两者同步旋转，第六齿轮z1与差速器总成为同轴设置且两者同步旋转，差速器总成用于输出动力至汽车的驱动轮。
45.第四齿轮z3的直径大于第五齿轮z2的直径，第五齿轮z2的直径小于第六齿轮z1的直径，第七齿轮zpc的直径小于第六齿轮z1的直径。
46.本发明采用单行星排匹配双离合器和制动器结构，模式切换和挡位切换平顺可靠，无顿挫，无动力中断的问题；采用双电机，可以实现双电机纯电驱动，使得纯电起步和加速动力性更强，同时由于采用了双电机驱动，两个单机功率可以降低，从而降低成本，减小动力总成轴向尺寸和总成重量。
47.本发明具备两个挡位和十四种模式，模式多可根据工况灵活选择最优驱动模式，发动机负荷可调范围广，使得节油率更高；具体如下：
48.如图2所示，汽车混合动力机构在工作于纯电单电机驱动模式时，发动机和第一电机gm1不运转，第二电机gm2运转，第一离合器c1和第二离合器c2处于断开状态，制动器b1处于断开状态，第二电机gm2产生的动力经第二传动结构传递至差速器总成，带动差速器总成转动，输出动力。
49.如图3所示，汽车混合动力机构在工作于纯电双电机驱动模式时，发动机不运转，第一电机gm1和第二电机gm2运转，第一离合器c1和第二离合器c2处于断开状态，制动器b1处于结合状态，行星排齿圈zr不能转动，第一电机gm1产生的动力依次经第一传动结构、第二输入轴s2、太阳轮zs、行星轮zpg、行星架、第七齿轮zpc和第六齿轮z1传递至差速器总成，同时第二电机gm2产生的动力经第二传动结构传递至差速器总成，使得差速器总成转动，输出动力。
50.如图4所示，汽车混合动力机构在工作于串联驱动模式时，发动机和第二电机gm2运转，第一离合器c1处于结合状态，第二离合器c2和制动器b1处于断开状态，发动机产生的动力依次经第一输入轴s1、第一离合器c1、第二输入轴s2和第二传动结构传递至第一电机gm1，带动第一电机gm1运转，进行发电，同时第二电机gm2产生的动力经第二传动结构传递至差速器总成，使得差速器总成转动，输出动力。
51.如图5所示，汽车混合动力机构在工作于并联一档驱动模式时，发动机运转，第一离合器c1和制动器b1处于结合状态，第二离合器c2处于断开状态，行星排齿圈zr不能转动，发动机产生的动力依次经第一输入轴s1、第一离合器c1、第二输入轴s2、太阳轮zs、行星轮zpg、行星架、第七齿轮zpc和第六齿轮z1传递至差速器总成，使得差速器总成转动，输出动力。
52.如图6所示，汽车混合动力机构在工作于并联一档驱动模式时，发动机运转，第一离合器c1和第二离合器c2处于结合状态，制动器b1处于断开状态，行星排齿圈zr可以转动，发动机产生的动力经行星齿轮机构传递至差速器总成，使得差速器总成转动，输出动力。
53.如图7所示，汽车混合动力机构在工作于并联一档发电模式时，发动机运转，第一离合器c1和制动器b1处于结合状态，第二离合器c2处于断开状态，发动机产生的一部分动力依次经行星齿轮机构、第七齿轮zpc和第六齿轮z1传递至差速器总成，使得差速器总成转动，输出动力，同时发动机产生的另一部分动力经行星齿轮机构和第二传动结构传递至第一电机gm1，带动第一电机gm1运转，由第一电机gm1对蓄电池进行充电。
54.如图8所示，汽车混合动力机构在工作于并联二档发电模式时，发动机运转，第一离合器c1和第二离合器c2处于结合状态，制动器b1处于断开状态，发动机产生的一部分动力依次经行星齿轮机构、第七齿轮zpc和第六齿轮z1传递至差速器总成，使得差速器总成转动，输出动力，同时发动机产生的另一部分动力经行星齿轮机构和第二传动结构传递至第一电机gm1，带动第一电机gm1运转，进行发电。
55.如图9所示，汽车混合动力机构在工作于混联一档单电机驱动模式时，发动机和第二电机gm2运转，第一电机gm1不运转，第一离合器c1和制动器b1处于结合状态，第二离合器c2处于断开状态，发动机产生的动力依次经行星齿轮机构、第七齿轮zpc和第六齿轮z1传递至差速器总成，同时第二电机gm2产生的动力经第二传动结构传递至差速器总成，使得差速器总成转动，输出动力。
56.如图10所示，汽车混合动力机构在工作于混联一档双电机驱动模式时，发动机、第
一电机gm1和第二电机gm2运转，第一离合器c1和制动器b1处于结合状态，第二离合器c2处于断开状态，发动机产生的动力依次经行星齿轮机构、第七齿轮zpc和第六齿轮z1传递至差速器总成，第一电机gm1产生的动力依次经第一传动结构、行星齿轮机构、第七齿轮zpc和第六齿轮z1传递至差速器总成，同时第二电机gm2产生的动力经第二传动结构传递至差速器总成，使得差速器总成转动，输出动力。
57.如图11所示，汽车混合动力机构在工作于混联二档单电机驱动模式时，发动机和第二电机gm2运转，第一电机gm1不运转，第一离合器c1和第二离合器c2处于结合状态，制动器b1处于断开状态，发动机产生的动力依次经行星齿轮机构、第七齿轮zpc和第六齿轮z1传递至差速器总成，同时第二电机gm2产生的动力经第二传动结构传递至差速器总成，使得差速器总成转动，输出动力。
58.如图12所示，汽车混合动力机构在工作于混联一档双电机驱动模式时，发动机、第一电机gm1和第二电机gm2运转，第一离合器c1和第二离合器c2处于结合状态，制动器b1处于断开状态，发动机产生的动力依次经行星齿轮机构、第七齿轮zpc和第六齿轮z1传递至差速器总成，第一电机gm1产生的动力依次经第一传动结构、行星齿轮机构、第七齿轮zpc和第六齿轮z1传递至差速器总成，同时第二电机gm2产生的动力经第二传动结构传递至差速器总成，使得差速器总成转动，输出动力。
59.如图13所示，汽车混合动力机构在工作于单电机制动能量回收模式时，制动器b1、第一离合器c1和第二离合器c2处于断开状态，车辆所需的制动能量通过车轮传输给差速器总成，并依次通过第六齿轮z1、第五齿轮z2、第四齿轮z3和第三齿轮z4传递至第二电机gm2，使第二电机gm2进入发电工作模式，由第二电机gm2对蓄电池进行充电，实现能量回收。
60.如图14所示，汽车混合动力机构在工作于双电机制动能量回收模式时，第一离合器c1和第二离合器c2处于断开状态，制动器b1处于结合状态，车辆所需的制动能量通过车轮传输给差速器总成，来自差速器总成的一部分制动能量依次通过第六齿轮z1、第七齿轮zpc、行星齿轮机构和第一传动结构传递至第一电机gm1，来自差速器总成的另一部分制动能量依次通过第六齿轮z1、第五齿轮z2、第四齿轮z3和第三齿轮z4传递至第二电机gm2，使第一电机gm1和第二电机gm2进入发电工作模式，由第一电机gm1和第二电机gm2对蓄电池进行充电，实现能量回收。
61.如图15所示，汽车混合动力机构在工作于驻车发电模式时，第一离合器c1处于结合状态，制动器b1和第二离合器c2处于断开状态，发动机运转，发动机产生的动力依次经第一输入轴s1、第一离合器c1、第二输入轴s2和第一传动结构传递至第一电机gm1，使第一电机gm1进入发电工作模式，由第一电机gm1对蓄电池进行充电，实现能量回收。
62.本发明的汽车混合动力机构，具有如下的优点；
63.1、该汽车混合动力机构可以工作于多种驱动模式，包括：纯电单电机驱动、纯电双电机驱动、串联驱动、并联一档驱动、并联二档驱动、并联一档发电驱动、并联二档发电驱动、混联一档单电机驱动、混联一档双电机驱动、混联二档单电机驱动、混联二档双电机驱动、单电机制动能量回收模式、双电机制动能量回收模式、驻车发电模式；
64.2、该汽车混合动力机构是包含第一电机gm1和第二电机gm2的双电机p2p3混合动力结构，其中第一电机gm1和第二电机gm2分别都可以单独驱动车轮，也可以同时驱动车轮，所以两个电机可以选择较小的电机，对比p1p3混动结构中p3必须选大电机特点，本发明在
电机成本上更优，且同时能达到相同的驱动能力；而且当一个电机损坏的情况下另一个电机仍然可以继续驱动车轮，系统的鲁棒性更好；
65.3、发动机可以通过行星排直接驱动车轮，且发动机可以一档驱动亦可以二档驱动，可根据驱动需求灵活切换挡位，提升整车动力性和经济性；
66.4、发动机通过双离合器和行星排结构实现两档驱动模式，双离合器通过第二输输入轴和第三输入轴s3行星排连接，行星排齿外齿圈与制动器b1连接，实现行星排齿圈zr的制动与转动；
67.5、第一电机gm1通过行星排与发动机连接，可实现串联发电模式、驻车发电模式和并联发电模式。
68.上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。