一种多轴驱动混合动力系统及车辆的制作方法

1.本实用新型涉及混合动力技术领域，尤其公开了一种多轴驱动混合动力系统及车辆。

背景技术：

2.在自卸车和环卫车等对里程不敏感的重卡细分领域，依靠比传统燃油车更好的经济性和环保性，纯电动重卡表现优异越来越普及；在大承载、远距离行驶的重卡物流领域，众多厂家推出油电混合动力重卡，采用并联混动技术提升燃油的效率同时也解决纯电动里程不足的缺陷。但是，在多轴重载工程车辆领域，由于纯电动技术所面临的续航里程问题在短期内尚不能取得更本性突破，混合动力技术受制于当前电机和变速器的限制难以实现大功率大扭矩，从而严重制约了新能源动力技术在工程车辆上的应用及推广。
3.公开号为cn201310581600.7的专利文献中公开了一种多轴轮式车辆混合电驱动系统，如图1所示，驱动由机械驱动段和电驱动段组成。机械驱动段内：发动机1与变速箱3纵向布置，其间设有弹性联轴器2；变速箱3后连接分动箱4，分动箱进行动力的分流，将动力通过驱动桥分配至轴；电动驱动段内：轮边驱动电机8与二挡变速箱7相结合对轴进行驱动，轮边驱动电机8连接至电能管理系统21，电能管理系统21分别与动力电池组22、变速箱3连接。可以简化驱动结构，解决布置困难的问题，但其动力性不足问题还是没有完美解决，主要还是受制于混合动力核心技术混动变速器的影响，目前大扭矩多档混动变速器需专门开发，其技术不成熟、开发成本高，导致其机械驱动段的驱动能力有限，尤其是在电驱动段失效时启动、加速性能差，整车动力不足；混动变速器只提供中速和高速的满功率扭矩，低速大扭矩和爬坡扭矩靠电驱动段提供或并联提供。另一个不足点是其采用一个主控制器控制所有轮边电机的控制方法使得电驱动段的扩展性不强，电驱动车桥每增加一根其驱动模态都会发生根本性的变化，相应的控制策略及程序都需要随之变更。
4.因此，现有轴轮式车辆混合电驱动系统存在的上述缺陷，是目前亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

5.本实用新型提供了一种多轴驱动混合动力系统及车辆，旨在解决现有轴轮式车辆混合电驱动系统存在的上述缺陷。
6.根据本实用新型的一个方面，涉及一种多轴驱动混合动力系统，包括机械驱动单元、电驱动单元、二合一电机控制单元、主控制单元、发动机控制单元和动力电池包，二合一电机控制单元与电驱动单元相连接，发动机控制单元与机械驱动单元相连接；主控制单元分别与机械驱动单元、二合一电机控制单元、发动机控制单元和动力电池包电连接。
7.进一步地，电驱动单元包括电驱动桥和车轮，电驱动桥上设有驱动电机，驱动电机通过传动轴与车轮相连接，二合一电机控制单元与驱动电机电连接。
8.进一步地，电驱动桥包括第一电驱动桥和第二电驱动桥，二合一电机控制单元包
括第一二合一电机控制单元和第二二合一电机控制单元，第一电驱动桥上设有第一驱动电机和第二驱动电机，第二电驱动桥上设有第三驱动电机和第四驱动电机，第一二合一电机控制单元分别与第一驱动电机和第二驱动电机电连接，第二二合一电机控制单元分别与第三驱动电机和第四驱动电机电连接。
9.进一步地，机械驱动单元包括动力总成，动力总成包括发动机、离合器和变速器，变速器通过离合器与发动机相连接，发动机控制单元与发动机电连接。
10.进一步地，机械驱动单元包括发电机、离合变速器和分动器，分动器通过离合变速器与发电机相连接，主控制单元与发电机电连接。
11.进一步地，机械驱动单元上设有机械驱动桥，分动器通过传动轴与机械驱动桥相连接。
12.进一步地，机械驱动桥包括第一机械驱动桥、第二机械驱动桥和第三机械驱动桥，分动器通过传动轴分别与第一机械驱动桥、第二机械驱动桥和第三机械驱动桥相连接。
13.进一步地，离合变速器与分动器为一体式设计，或者离合变速器与发电机为一体式设计。
14.进一步地，第一二合一电机控制单元和第一电驱动桥组成第一电驱动模块，第二二合一电机控制单元和第二电驱动桥组成第二电驱动模块。
15.根据本实用新型的一个方面，还提供一种多轴驱动混合动力车辆，包括车辆本体及设于车辆本体上的多轴驱动混合动力系统。
16.本实用新型所取得的有益效果为：
17.本实用新型提供一种多轴驱动混合动力系统及车辆，采用机械驱动单元、电驱动单元、二合一电机控制单元、主控制单元、发动机控制单元和动力电池包，二合一电机控制单元与电驱动单元相连接，发动机控制单元与机械驱动单元相连接；主控制单元分别与机械驱动单元、二合一电机控制单元、发动机控制单元和动力电池包电连接，通过主控制单元实现电驱动单元与机械驱动单元的驱动耦合，并将机械驱动单元产生的电能对动力电池包进行充电控制。本实用新型提供的多轴驱动混合动力系统及车辆，机械驱动单元基于目前传统的燃油动力技术及大扭矩零部件平台实现，新能源动力电驱动单元可以与传动燃油动力机械驱动单元，同时驱动也可以单独短距离纯电驱动，适用于多轴重载车辆尤其是多轴工程车辆，可以提供更大的驱动能力，同时兼顾良好的燃油经济性、环保性、高可靠性和模块扩展性。
附图说明
18.图1为现有多轴轮式车辆混合电驱动系统一实施例的布置示意图；
19.图2为本实用新型提供的多轴驱动混合动力系统一实施例的功能框图；
20.图3为本实用新型提供的多轴驱动混合动力系统一实施例的布置示意图。
21.附图标号说明：
22.10、机械驱动单元；20、电驱动单元；30、二合一电机控制单元；40、主控制单元；50、发动机控制单元；60、动力电池包；21、电驱动桥；22、驱动电机；211、第一电驱动桥；212、第二电驱动桥；31、第一二合一电机控制单元；32、第二二合一电机控制单元；221、第一驱动电机；222、第二驱动电机；223、第三驱动电机；224、第四驱动电机；11、动力总成；111、发动机；
112、离合器；113、变速器；12、发电机；13、离合变速器；14、分动器；15、机械驱动桥；151、第一机械驱动桥；152、第二机械驱动桥；153、第三机械驱动桥。
具体实施方式
23.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。
24.如图2所示，本实用新型一实施例提出一种多轴驱动混合动力系统，包括机械驱动单元10、电驱动单元20、二合一电机控制单元30、主控制单元40、发动机控制单元50和动力电池包60，二合一电机控制单元30与电驱动单元20相连接，发动机控制单元50与机械驱动单元10相连接；主控制单元40分别与机械驱动单元10、二合一电机控制单元30、发动机控制单元50和动力电池包60电连接，用于实现电驱动单元20与机械驱动单元10的驱动耦合，并将机械驱动单元10产生的电能对动力电池包60进行充电控制。在本实施例中，机械驱动单元可采用目前行业已有的成熟的燃油动力技术，由大功率发动机、离合器和大扭矩变速器组成动力输出。电驱动单元20采用分布式新能源电驱动技术。
25.本实施例提供的多轴驱动混合动力系统，采用混合动力技术，利用现有传统动力技术和部件平台，融合新能源动力技术，既可以提高燃油效率、节能减排、兼顾里程，又可以实现高功率、大扭矩、高可靠性输出，对多轴重载车辆具有重要意义。
26.在上述结构中，请见图2和图3，本实施例提供的多轴驱动混合动力系统，电驱动单元20包括电驱动桥21和车轮，电驱动桥21上设有驱动电机22，驱动电机22通过传动轴与车轮相连接，二合一电机控制单元30与驱动电机22电连接。具体地，电驱动桥21包括第一电驱动桥211和第二电驱动桥212，二合一电机控制单元30包括第一二合一电机控制单元31和第二二合一电机控制单元32，第一电驱动桥211上设有第一驱动电机221和第二驱动电机222，第二电驱动桥212上设有第三驱动电机223和第四驱动电机224，第一二合一电机控制单元31分别与第一驱动电机221和第二驱动电机222电连接，第二二合一电机控制单元32分别与第三驱动电机223和第四驱动电机224电连接。在本实施例中，第一二合一电机控制单元31和第一电驱动桥211组成第一电驱动模块，第二二合一电机控制单元32和第二电驱动桥212组成第二电驱动模块。动力电池包60通过主控制单元40与二合一电机控制单元30相连接，再通过二合一电机控制单元30与各电驱动桥21上的驱动电机连接，驱动电机再通过传动轴与车轮连接，从而实现各车轮的分布式驱动。本实施例提供的多轴驱动混合动力系统，主控制单元40通过二合一电机控制单元30控制电驱动桥21上的两个驱动电机，二合一电机控制单元30和一个电驱动桥21组成一个电驱动模块，通过增加电驱动模块可以实现更多桥的电驱动单元；电驱动单元20采用模块化分布式新能源电驱动技术，没有变速器、传动轴、驱动车桥等传动部件，结构简单、布置方便、重量轻、扩展性好。
27.优选地，参见图2和图3，本实施例提供的多轴驱动混合动力系统，机械驱动单元10包括动力总成11，动力总成11包括发动机111、离合器112和变速器113，变速器113通过离合器112与发动机111相连接，发动机控制单元50与发动机111电连接。在本实施例中，发动机111采用大功率发动机，变速器113采用大扭矩变速器。本实施例提供的多轴驱动混合动力系统，机械驱动单元10采用的是目前行业已有的燃油动力技术和大扭矩零部件平台，技术成熟配套齐全，不受混动变速器的制约可实现大扭矩驱动。
28.进一步地，请见图2和图3，本实施例提供的多轴驱动混合动力系统，机械驱动单元10包括发电机12、离合变速器13和分动器14，分动器14通过离合变速器13与发电机12相连接，主控制单元40与发电机12电连接。机械驱动单元10上设有机械驱动桥15，分动器14通过传动轴与机械驱动桥15相连接。具体地，机械驱动桥15包括第一机械驱动桥151、第二机械驱动桥152和第三机械驱动桥153，分动器14通过传动轴分别与第一机械驱动桥151、第二机械驱动桥152和第三机械驱动桥153相连接。本实施例提供的多轴驱动混合动力系统，机械驱动单元10和电驱动单元20组合模式能方便实现全桥驱动为车辆提供充沛的驱动力，也可各自单独驱动为车辆行驶提供高可靠性的冗余动力；在机械驱动单元10分动器处输出动力源，带动发电机12发电，给动力电池包60补充能量；进一步补充说明，在机械驱动单元10变速器处输出动力源也是可行的，优先选择在变速器处输出动力源。发电机12也具有电动功能，根据需要可以给车辆提供动力源取力口。
29.优选地，离合变速器13与分动器14为一体式设计，或者离合变速器13与发电机12为一体式设计。其中，离合变速器13具有离合功能和变速功能，离合变速器13同分动器14可以做一体式设计、或离合变速器13同发电机12可以做一体式设计。本实施例提供的多轴驱动混合动力系统，与分动器14连接的离合变速器13具有离合功能和变速功能，可方便实现机械驱动单元10和电驱动单元20的连接和脱开，更能通过其变速功能提升输出转速使发电机处于高效区间。优选地，离合变速器13的变速功能是升速功能，速比范围为0.2～1。
30.根据本实用新型的一个方面，还提供一种多轴驱动混合动力车辆，包括车辆本体及设于车辆本体上的多轴驱动混合动力系统，在此不再赘述。
31.如图2和图3所示，本实施例提供的多轴驱动混合动力系统及车辆，其工作原理为：
32.多轴驱动混合动力系统由机械驱动单元10和电驱动单元20组成，其机械驱动单元10和电驱动单元20都可以单独驱动车辆，也可以联合协同驱动。其机械驱动单元10和电驱动单元20具有以下几种工作模式：
33.工作模式包括机械驱动模式、混合驱动模式和纯电动驱动模式。
34.第一种工作模式为机械驱动模式，在机械驱动模式下，主控制单元40控制发动机控制单元50动作，发动机控制单元50带动机械驱动单元10对车辆进行机械驱动，具体地，发动机控制单元50带动发动机111旋转，同步带动离合器12、变速器113和分动器14动作，分动器14与传动轴连接以实现动力的前、后分动传输，传动轴与各驱动桥相连接，从而实现多桥驱动；同时，分动器14通过传动轴与离合变速器13连接，离合变速器13通过传动轴同发动机111连接，从而实现机械驱动单元10带动发电机12给动力电池包60充电的功能。机械驱动模式下仅机械驱动单元10驱动，与传统燃油驱动技术相同，此时电驱动桥21为随动辅助状态。
35.第二种工作模式为混合驱动模式，在混合驱动模式下，主控制单元40控制发动机控制单元50和二合一电机控制单元30动作，机械驱动单元10和电驱动单元20同时被发动机控制单元50和二合一电机控制单元30驱动，二合一电机控制单元30驱动各电驱动桥21上的驱动电机做旋转运动，驱动电机再通过传动轴与车轮连接，从而实现各车轮的分布式驱动；通过主控制单元20实现电驱动单元20与机械驱动单元10的驱动耦合。
36.第三种工作模式为纯电动驱动模式，在纯电动驱动模式下，主控制单元40控制二合一电机控制单元30动作，二合一电机控制单元30驱动各电驱动桥21上的驱动电机做旋转运动，驱动电机再通过传动轴与车轮连接，从而实现各车轮的分布式驱动。纯电动驱动模式
下仅电驱动单元驱动，此时机械驱动桥15处于随动状态，实现短距离的纯电动行驶。
37.本实施例提供的多轴驱动混合动力系统及车辆，同现有技术相比，采用机械驱动单元、电驱动单元、二合一电机控制单元、主控制单元、发动机控制单元和动力电池包，二合一电机控制单元与电驱动单元相连接，发动机控制单元与机械驱动单元相连接；主控制单元分别与机械驱动单元、二合一电机控制单元、发动机控制单元和动力电池包电连接，通过主控制单元实现电驱动单元与机械驱动单元的驱动耦合，并将机械驱动单元产生的电能对动力电池包进行充电控制。本实施例提供的多轴驱动混合动力系统及车辆，机械驱动单元基于目前传统的燃油动力技术及大扭矩零部件平台实现，新能源动力电驱动单元可以与传动燃油动力机械驱动单元，同时驱动也可以单独短距离纯电驱动，适用于多轴重载车辆尤其是多轴工程车辆，可以提供更大的驱动能力，同时兼顾良好的燃油经济性、环保性、高可靠性和模块扩展性。
38.尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：

1.一种多轴驱动混合动力系统，其特征在于，包括机械驱动单元(10)、电驱动单元(20)、二合一电机控制单元(30)、主控制单元(40)、发动机控制单元(50)和动力电池包(60)，所述二合一电机控制单元(30)与所述电驱动单元(20)相连接，所述发动机控制单元(50)与所述机械驱动单元(10)相连接；所述主控制单元(40)分别与所述机械驱动单元(10)、所述二合一电机控制单元(30)、所述发动机控制单元(50)和所述动力电池包(60)电连接。2.如权利要求1所述的多轴驱动混合动力系统，其特征在于，所述电驱动单元(20)包括电驱动桥(21)和车轮，所述电驱动桥(21)上设有驱动电机(22)，所述驱动电机(22)通过传动轴与车轮相连接，所述二合一电机控制单元(30)与所述驱动电机(22)电连接。3.如权利要求2所述的多轴驱动混合动力系统，其特征在于，所述电驱动桥(21)包括第一电驱动桥(211)和第二电驱动桥(212)，所述二合一电机控制单元(30)包括第一二合一电机控制单元(31)和第二二合一电机控制单元(32)，所述第一电驱动桥(211)上设有第一驱动电机(221)和第二驱动电机(222)，所述第二电驱动桥(212)上设有第三驱动电机(223)和第四驱动电机(224)，所述第一二合一电机控制单元(31)分别与所述第一驱动电机(221)和第二驱动电机(222)电连接，所述第二二合一电机控制单元(32)分别与所述第三驱动电机(223)和所述第四驱动电机(224)电连接。4.如权利要求1所述的多轴驱动混合动力系统，其特征在于，所述机械驱动单元(10)包括动力总成(11)，所述动力总成(11)包括发动机(111)、离合器(112)和变速器(113)，所述变速器(113)通过所述离合器(112)与所述发动机(111)相连接，所述发动机控制单元(50)与所述发动机(111)电连接。5.如权利要求4所述的多轴驱动混合动力系统，其特征在于，所述机械驱动单元(10)包括发电机(12)、离合变速器(13)和分动器(14)，所述分动器(14)通过所述离合变速器(13)与所述发电机(12)相连接，所述主控制单元(40)与所述发电机(12)电连接。6.如权利要求5所述的多轴驱动混合动力系统，其特征在于，所述机械驱动单元(10)上设有机械驱动桥(15)，所述分动器(14)通过传动轴与所述机械驱动桥(15)相连接。7.如权利要求6所述的多轴驱动混合动力系统，其特征在于，所述机械驱动桥(15)包括第一机械驱动桥(151)、第二机械驱动桥(152)和第三机械驱动桥(153)，所述分动器(14)通过传动轴分别与所述第一机械驱动桥(151)、所述第二机械驱动桥(152)和所述第三机械驱动桥(153)相连接。8.如权利要求5所述的多轴驱动混合动力系统，其特征在于，所述离合变速器(13)与所述分动器(14)为一体式设计，或者所述离合变速器(13)与所述发电机(12)为一体式设计；所述离合变速器(13)的速比范围为0.2～1。9.如权利要求3所述的多轴驱动混合动力系统，其特征在于，所述第一二合一电机控制单元(31)和所述第一电驱动桥(211)组成第一电驱动模块，所述第二二合一电机控制单元(32)和所述第二电驱动桥(212)组成第二电驱动模块。10.一种多轴驱动混合动力车辆，其特征在于，包括车辆本体及设于所述车辆本体上的如权利要求1至9任意一项所述的多轴驱动混合动力系统。

技术总结

本实用新型公开了一种多轴驱动混合动力系统，包括机械驱动单元、电驱动单元、二合一电机控制单元、主控制单元、发动机控制单元和动力电池包，二合一电机控制单元与电驱动单元相连接，发动机控制单元与机械驱动单元相连接；主控制单元分别与二合一电机控制单元、发动机控制单元和动力电池包电连接。本实用新型提供的多轴驱动混合动力系统及车辆，机械驱动单元基于目前传统的燃油动力技术及大扭矩零部件平台实现，新能源动力电驱动单元可以与传动燃油动力机械驱动单元同时驱动也可以单独短距离纯电驱动，适用于多轴重载车辆尤其是多轴工程车辆，可以提供更大的驱动能力，同时兼顾良好的燃油经济性、环保性、高可靠性和模块扩展性。性。性。