[发明专利]混合动力耦合装置、混合动力驱动系统以及混合动力汽车

说明书

技术领域

本发明涉及一种混合动力耦合装置、包括该混合动力耦合装置的混合动力驱动系统以及一种包括该混合动力驱动系统的混合动力汽车。

背景技术

纯电动车是新能源车发展的重要方向之一，但目前电池技术尚未成熟等因素仍制约着纯电动车的发展。因此，就目前而言，混合动力技术、特别是深度混合动力和插电式混合动力能大幅度降低燃油消耗和改善尾气排放，从整车增加成本和技术成熟度分析，混合动力技术是较为合理、更容易产品化的技术选择。

在混合动力车中，混合动力耦合装置可用于传递或耦合发动机和电机的动力。目前，市场上的主流混合动力驱动系统可以大致分为单电机和多电机形式。

现有的单电机混合动力形式通常使用复杂的混合动力耦合装置，混合动力耦合装置通常至少包括多个离合器(不少于三个离合器)以及行星齿轮组或齿轮副，例如如US6837816B2中所公开的。

对于多电机混合动力形式，使用至少两个电驱动系统，这增加了系统成本和集成难度，例如如US7252612B2中所公开的。

现有的单电机混合动力系统仅具有一个电驱动单元，但是通常需要使用复杂的混合动力耦合装置来实现较好的动力和燃油经济性。混合动力耦合装置通常由至少三个离合器以及至少两个行星齿轮组或至少四个齿轮副构成，这显然增加了系统集成的复杂性和系统成本。如果混合动力耦合装置被进一步简化则不能实现纯电力驱动，从而不能用于插电式混合动力汽车中。现有的多电机混合动力系统具有至少两个电驱动单元和动力耦合装置来满足动力和经济性方面的要求。系统成本和复杂性的提高主要源自附加电机和相应的电子器件。通常动力耦合装置本身也较为复杂，因此还会进一步提高系统的成本和复杂性。

因此，目前迫切需要对现有的混合动力耦合装置、混合动力驱动系统进行改进，以降低成本和复杂性，同时仍能允许纯电力驱动。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构优化、成本较低且仍能实现包括纯电力驱动在内的多种工作模式的混合动力耦合装置、一种包括该混合动力耦合装置的混合动力驱动系统以及一种包括该混合动力驱动系统的混合动力汽车。

根据本发明的第一个方面，提供了一种机电混合动力耦合装置，包括：旋转离合器；制动离合器；固定部件；以及行星齿轮组，其具有齿圈、行星架和太阳轮；其中，行星架作为输出部件输出动力，机械动力源始终连接到齿圈，根据需要能够作为电动机或发电机工作的电机连接到太阳轮，旋转离合器位于齿圈与行星架之间，以便控制齿圈与行星架的连接或脱开，而且制动离合器位于齿圈与固定部件之间，以便控制齿圈与固定部件之间的连接或脱开。

根据一个可选的实施方式，所述机械动力源是发动机；和/或所述固定部件是传动箱；和/或所述机械动力源通过减振器连接到所述齿圈。

根据一个可选的实施方式，所述电机通过其转子直接连接到所述太阳轮；和/或所述传动箱容纳旋转离合器、制动离合器、行星齿轮组以及电机；和/或所述机电混合动力耦合装置用于混合动力汽车中。

根据一个可选的实施方式，在仅电机作为电动机工作来提供动力的纯电动驱动模式下，所述机械动力源被关停，所述旋转离合器打开，而所述制动离合器闭合，从而，所述电机作为电动机工作时的动力通过所述太阳轮传递到所述行星架，然后通过所述行星架输出。

根据一个可选的实施方式，在仅机械动力源提供动力的仅机械驱动模式下，所述旋转离合器闭合，而制动离合器打开，使得所述齿圈、行星架和太阳轮固定在一起，电机被关停而随着机械动力源一起以相同速度旋转，从而，机械动力源的动力传递到行星齿轮组而经由所述行星架输出。

根据一个可选的实施方式，在混合驱动模式I下，旋转离合器闭合，而制动离合器打开，在电机作为电动机工作时，机械动力源的动力和电机的动力分别从齿圈和太阳轮传递到行星架，在电机作为发电机工作时，机 械动力源的多余动力传递到电机；和/或在混合驱动模式II下，所述旋转离合器和制动离合器均打开，在电机作为电动机工作时，机械动力源的动力和电机的动力分别从齿圈和太阳轮传递到行星架，在电机作为发电机工作时，机械动力源的多余动力传递到电机。

根据本发明的第二个方面，提供了一种用于混合动力汽车的混合动力驱动系统，其中，所述混合动力驱动系统包括所述的机电混合动力耦合装置、与所述机电混合动力耦合装置的行星架连接的主减速器、与所述主减速器连接的差速器以及与差速器连接的用于机械制动的机械制动器。