一种液力变矩器及混合电驱动装置的制作方法

1.本发明涉及混合电驱动装置技术领域，具体为一种液力变矩器及混合电驱动装置。


背景技术：

2.复合动力电动汽车(亦称混合动力电动汽车)是指车上装有两个以上动力源，包括有电机驱动，符合汽车道路交通、安全法规的汽车，车载动力源有多种：蓄电池、燃料电池、太阳能电池、内燃机车的发电机组，当前复合动力电动汽车一般是指内燃机车发电机，再加上蓄电池的电动汽车。
3.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进而驱动车辆。然而，这样的混合电驱动装置在高压电气系统出现故障时不具有跛足回家功能。另一种现有的串并联混合电驱动装置，在低速时按串联模式进行工作，中高速时离合器接合发动机可直接驱动车辆，因速比按高速行驶时所需的性能需求设置得较小，离合器在车辆低速时无法接合，因此在高压电气系统出现故障时也不具备跛足回家功能，此外，还期望进一步提高现有混合电驱动装置的能效。


技术实现要素：

4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种液力变矩器及混合电驱动装置，包括：泵轮、泵轮轴、涡轮、涡轮轴和闭锁离合器，所述泵轮与原动机连接，所述泵轮轴与所述泵轮连接，所述涡轮轴与所述涡轮连接，所述原动机的动力通过所述涡轮轴和/或所述泵轮轴输出，所述闭锁离合器用于闭锁所述泵轮和涡轮。
5.作为本发明的一种优选技术方案，所述涡轮轴为空心轴，所述泵轮轴穿设于所述涡轮轴中。
6.作为本发明的一种优选技术方案，还包括泵轮单向离合器，所述泵轮单向离合器用于限制所述泵轮反向旋转。
7.一种基于液力变矩器构造的混合电驱动装置，包括：发动机、第一电机、第二电机、分流机构和传动机构。
8.作为本发明的一种优选技术方案，所述分流机构包括第一行星排和第二行星排，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，所述泵轮轴与所述第一行星架相连，所述第一电机与所述第一太阳轮相连，所述第一行星架与所述第二太阳轮相连，所述第一齿圈与所述第二齿圈相连，所述第二行星架与所述传动机构相连，所述第二电机与所述传动机构相连，所述涡轮轴与所述传动机构相连，所述第二电机的动力、所述涡轮轴输出的动力与所述第二行星架输出的动力在所述传动机构汇流后输出驱动车辆。
9.作为本发明的一种优选技术方案，所述传动机构还包括：第一齿轮、单向离合器、
第二齿轮和第三齿轮，所述第一齿轮通过所述单向离合器支撑在所述涡轮轴上，所述第二行星架与所述第一齿轮固定连接，所述单向离合器在所述第二行星架的转速超越所述涡轮轴的转速时解锁，所述第三齿轮与所述第二电机连接，所述第一齿轮和所述第三齿轮均与所述第二齿轮啮合传动，所述第二齿轮作为所述传动机构的输出端。
10.作为本发明的一种优选技术方案，还包括发动机、第一电机、第二电机、分流机构、第一传动机构和第二传动机构；
11.所述分流机构包括第一行星排和第二行星排，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，所述泵轮轴与所述第一行星架相连，所述第一电机与所述第一太阳轮相连，所述第一行星架与所述第二太阳轮相连，所述第一齿圈与所述第二齿圈相连，所述涡轮轴与所述传动机构相连，所述涡轮轴输出的动力与所述第二行星架输出的动力在所述第一传动机构汇流后输出驱动前轮，所述第二电机通过所述第二传动机构与后轮相连。
12.作为本发明的一种优选技术方案，所述第一传动机构还包括：第一齿轮和单向离合器，所述第一齿轮通过所述单向离合器支撑在所述涡轮轴上，所述第二行星架与所述第一齿轮固定连接，所述单向离合器在所述第二行星架的转速超越所述涡轮轴的转速时解锁，第二齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合传动，所述第二齿轮作为所述第一传动机构的输出端。
13.作为本发明的一种优选技术方案，还包括发动机、第一电机、第二电机和传动机构，所述第一电机与所述泵轮轴连接，所述涡轮轴与所述传动机构相连，所述第二电机与所述传动机构相连，所述涡轮轴输出的动力与所述第二电机输出的动力在所述传动机构汇流后输出驱动车辆。
14.作为本发明的一种优选技术方案，所述传动机构包括：第一齿轮，所述第一齿轮与所述涡轮轴相连，第二齿轮和第三齿轮，所述第三齿轮与所述第二电机相连，所述第一齿轮和所述第三齿轮均与所述第二齿轮啮合传动，所述第二齿轮作为所述传动机构的输出端。
15.与现有技术相比，本发明提供了一种液力变矩器及混合电驱动装置，具备以下有益效果：
16.该液力变矩器及混合电驱动装置，通过设置了涡轮轴和泵轮轴，原动机的动力可以通过涡轮轴和/或泵轮轴输出，提供了两路动力输出，因此不仅使得混合电驱动装置具有跛足回家功能，还可进一步优化提高混合电驱动装置的能效，从而得到综合性能更高的混合电驱动装置，符合经济效益，具有广阔的应用前景。
附图说明
17.图1为本发明提出的一种液力变矩器及混合电驱动装置的实施例一结构示意图；
18.图2为本发明提出的一种液力变矩器及混合电驱动装置的液力变矩器效率与发电机驱动电机系统的综合效率比较图；
19.图3为本发明提出的一种液力变矩器及混合电驱动装置的实施例二结构示意图；
20.图4为本发明提出的一种液力变矩器及混合电驱动装置的实施例三结构示意图。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。
22.实施例一，请参阅图1-2，一种液力变矩器及混合电驱动装置，包括：泵轮11、泵轮轴12、涡轮13、涡轮轴14和闭锁离合器15，泵轮11与原动机连接，泵轮轴12与泵轮11连接，涡轮轴14与涡轮13连接，原动机的动力通过涡轮轴13和/或所述泵轮轴12输出，闭锁离合器15用于闭锁所述泵轮11和涡轮13。
23.与常规的只设有涡轮轴作为输出端的液力变矩器不同，液力变矩器1还设置了泵轮轴12，使得原动机的动力可以通过涡轮轴14和/或泵轮轴12输出，即提供了两路动力输出，因此不仅使得混合电驱动装置具有跛足回家功能，还可进一步在两路输出之间进行优化以提高混合电驱动装置的能效，从而得到综合性能更高的混合电驱动装置。
24.作为本实施例的一种具体技术方案，涡轮轴14为空心轴，泵轮轴12穿设于涡轮轴14中，当涡轮轴14和泵轮轴12同向设置时，将涡轮轴14设置为空心轴，泵轮轴12贯穿其中以将动力输出。
25.作为本实施例的一种具体技术方案，还包括泵轮单向离合器16，泵轮单向离合器16用于限制泵轮11反向旋转，在某些应用场合，在原动机关机不工作时，其他动力机工作时为了避免拖动原动机反向转动，为此设置了泵轮单向离合器16。
26.一种基于液力变矩器构造的一种混合电驱动装置，包括：发动机2、第一电机3、第二电机4、分流机构5和传动机构6；分流机构5包括第一行星排51和第二行星排52，第一行星排51包括第一太阳轮511、第一行星架512和第一齿圈513；第二行星排52包括第二太阳轮521、第二行星架522和第二齿圈523；泵轮轴12与第一行星架512相连，第一电机3与第一太阳轮511相连，第一行星架512与第二太阳轮521相连，第一齿圈513与第二齿圈523相连，第二行星架522与传动机构6相连，第二电机4与传动机构6相连，所述涡轮轴14与传动机构6相连，第二电机4的动力、涡轮轴14输出的动力与第二行星架522输出的动力在传动机构6汇流后输出驱动车辆。
27.参阅图2，图2是液力变矩器的效率与发电机驱动电机系统的综合效率比较图，如图2所示，在一定车速下，发电机驱动电机系统的综合效率比液力变矩器高，随着车速增加，液力变矩器的效率高，即发动机2的动力通过液力变矩器1输出驱动车辆的效率更高，因此能效更高，据此可以设置混合电驱动装置的工作模式。
28.混合电驱动装置，可按照以下原理进行工作：在车辆起步从低速至中速区，闭锁离合器15分离，将发电机系统效率与驱动电机系统的综合效率与液力变矩器1的效率进行比较，选择其中效率高的输出支路，即设置从涡轮轴14或者从泵轮轴12输出的转矩大小，从而实现高效驱动车辆起步加速至中速区，然后闭锁离合器15接合，液力变矩器1一体转动，也使得功率分流机构5一体转动，从而实现发动机1直接驱动车辆，获得更高的综合能效。
29.在设置从涡轮轴14或者从泵轮轴12输出的转矩大小时，通过设置第一电机3的发电转矩，从而确定了从泵轮轴12输出的转矩，发动机2的输出转矩减去泵轮轴12的输出转矩，则是进入泵轮11的转矩，该转矩经过液力变矩器1放大后输出到涡轮轴14上，与第二行
星架522输出的转矩汇流后经过传动机构6输出驱动车轮。
30.此外，在坡度较大的路面上行驶或者起步时需要较大的转矩而不是较高的效率，第二电机4可提供其中一部分转矩，另一部分由涡轮轴14提供，此时，闭锁离合器15分离，液力变矩器1工作在液力传动工况，第一电机3的发电转矩设置得较小，第二行星架522输出的转矩也因此较小，发动机2的大部分转矩通过液力变矩器1放大后传递到涡轮轴14，与第二行星架522输出的较小转矩流后经过传动机构6输出驱动车轮。
31.作为本实施例的一种具体技术方案，传动机构6包括第一齿轮61和单向离合器62，第一齿轮61通过单向离合器62支撑在涡轮轴14上，第二行星架522与第一齿轮61固定连接，单向离合器62在第二行星架522的转速超越涡轮轴14的转速时解锁，第二齿轮63和第三齿轮64，第三齿轮64与第二电机4连接，第一齿轮61和第三齿轮64均与第二齿轮63啮合传动，第二齿轮63作为传动机构6的输出端。
32.单向离合器62的设置，用于在第二行星架522的转速超过涡轮轴14的转速时解锁，即此时从涡轮轴14无较大的动力输出到传动机构6中，发动机1的大部分动力经过泵轮轴12输出到功率分流机构5中进行分流，一路动力驱动第二电机3发电，一路动力通过传动机构6驱动车轮，单向离合器62在第二行星架522的转速低于涡轮轴14的转速时闭锁，此时发动机1的大部分动力通过泵轮11传递到涡轮13后输出到涡轮轴14上进入传动机构6后驱动车轮。
33.如图1所示的混合电驱动装置中设置有泵轮单向离合器16，在双电机纯电行驶模式下，第一电机3也参与驱动车辆，此时泵轮单向离合器16限制了发动机2的反向转动，使得功率分流机构5工作在减速器模式下，第一电机3的转矩经过功率分流机构减速增矩后输出到传动机构6后与第二电机4的动力汇流后驱动车轮
34.实施例二，参阅图3，一种基于液力变矩器构造的一种混合电驱动装置，包括：发动机2、第一电机3、第二电机4、分流机构5、第一传动机构6a和第二传动机构6b，分流机构5包括第一行星排51和第二行星排52，第一行星排51包括第一太阳轮511、第一行星架512和第一齿圈513，第二行星排52包括第二太阳轮521、第二行星架522和第二齿圈523，泵轮轴12与第一行星架512相连，第一电机3与第一太阳轮511相连，第一行星架512与第二太阳轮521相连，第一齿圈513与第二齿圈523相连，第二行星架522与第一传动机构61相连，所述涡轮轴14与第一传动机构61相连，涡轮轴14输出的动力与第二行星架522输出的动力在第一传动机构61汇流后输出驱动前轮71，所述第二电机4通过所述第二传动机构62与后轮72相连。
35.作为本实施例的一种具体技术方案，第一传动机构6a包括第一齿轮61和单向离合器62，第一齿轮61通过单向离合器62支撑在涡轮轴14上，第二行星架522与第一齿轮61固定连接，单向离合器62在第二行星架522的转速超越涡轮轴14的转速时解锁；第二齿轮63，第一齿轮61与第二齿轮62啮合传动，第二齿轮63作为第一传动机构6a的输出端。
36.与实施例一种的的混合电驱动装置相比，本实施例中的混合电驱动装置更加适用于四驱车辆，其原理类似，于此不再赘述。
37.实施例三，参阅图4，一种基于液力变矩器构造的一种混合电驱动装置，包括：发动机2、第一电机3、第二电机4和传动机构6；第一电机3与泵轮轴12连接，涡轮轴14与传动机构6相连，第二电机4与传动机构6相连，涡轮轴14输出的动力与第二电机4输出的动力在传动机构6汇流后输出驱动车辆。
38.混合电驱动装置，可按照以下原理进行工作：在车辆起步从低速至中速区，闭锁离
合器15分离，将发电机系统效率与驱动电机系统的综合效率与液力变矩器1的效率进行比较，选择其中效率高的输出支路，即设置从涡轮轴14或者从泵轮轴12输出的转矩大小，从而实现高效驱动车辆起步加速至中速区，然后闭锁离合器15接合，液力变矩器1一体转动，也使得功率分流机构5一体转动，从而实现发动机1直接驱动车辆，获得更高的综合能效。
39.在设置从涡轮轴14或者从泵轮轴12输出的转矩大小时，通过设置第一电机3的转矩，从而确定了从泵轮轴12输出的转矩，发动机2的输出转矩减去泵轮轴12的输出转矩，则是进入泵轮11的转矩，该转矩经过液力变矩器1放大后输出到涡轮轴14上，然后经过传动机构6与第二电机4的动力汇流输出驱动车轮。
40.作为本实施例的一种具体技术方案，传动机构6包括第一齿轮61，第一齿轮61与涡轮轴14相连；第二齿轮63和第三齿轮64，第三齿轮64与第二电机4相连，第一齿轮61和所述第三齿轮64均与第二齿轮63啮合传动，第二齿轮63作为传动机构6的输出端。
41.综上所述，该液力变矩器及混合电驱动装置，通过设置了涡轮轴14和泵轮轴12，原动机的动力可以通过涡轮轴14和/或泵轮轴12输出，提供了两路动力输出，因此不仅使得混合电驱动装置具有跛足回家功能，还可进一步优化提高混合电驱动装置的能效，从而得到综合性能更高的混合电驱动装置，符合经济效益，具有广阔的应用前景。
42.需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
43.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。