混合動力系統的制作方法

本發明涉及車輛技術領域，特別涉及一種混合動力系統。

背景技術：

相關技術中，在一些混合動力系統中，發動機和電機之間沒有變速機構，若要滿足在整車的啟動和低速工況下大扭矩低轉速以及在高速工況下小扭矩高轉速的條件，需要大功率和高轉速的電機，而且電機的扭矩-轉速特性曲線需滿足整車在不同行駛工況下的扭矩和轉速要求，因此沒有變速機構，對電機的轉速和扭矩特性要求較高，進而影響電機和整車的匹配，影響新能源整車的性能和向前邁進的步伐。而且發動機和電機與傳動機構之間沒有動力中斷機構，不能合理應用發動機和電機的特性驅動。

另外，傳統的兩擋減速器內有高低擋斜齒輪副，兩擋減速器通過同步器等換擋機構實現換擋，但是同步器等換擋零部件屬于剛性機構，存在換擋沖擊與異響等噪音問題，降低駕駛舒適性。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明旨在提出一種混合動力系統，以解決整車在不同行駛工況下不能滿足扭矩和轉速要求的問題。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種混合動力系統，包括：發動機和第一電機；第一離合器，所述第一離合器包括：第一主動盤和第一從動盤，所述第一主動盤與所述發動機的輸出軸傳動；第二離合器，所述第二離合器包括：第二主動盤和第二從動盤，所述第二主動盤與所述第一電機的輸出軸傳動；減速組件，所述減速組件包括：高擋齒輪副、低擋齒輪副和減速輸出齒輪，所述高擋齒輪副包括相互嚙合的高擋主動齒輪和高擋從動齒輪，所述高擋主動齒輪與所述第一從動盤相連，所述低擋齒輪副包括相互嚙合的低擋主動齒輪和低擋從動齒輪，所述低擋主動齒輪與所述第二從動盤相連，所述減速輸出齒輪分別與所述高擋從動齒輪和所述低擋從動齒輪同步轉動；差速器，所述差速器與所述減速輸出齒輪傳動。

進一步地，所述高擋主動齒輪與所述第一從動盤為一體成型結構，所述低擋主動齒輪與 所述第二從動盤為一體成型結構。

進一步地，所述混合動力系統還包括：動力分配機構和第二電機，所述動力分配機構的輸入端與所述發動機的輸出軸相連，所述動力分配機構的輸出軸與所述第一主動盤相連，所述動力分配機構適于將所述發動機的動力分配給所述第二電機和所述第一主動盤。

進一步地，所述動力分配機構為行星輪機構，所述行星輪機構包括：太陽輪、行星輪、行星架和齒圈，所述行星架與所述發動機的輸出軸相連以構成所述輸入端，所述太陽輪與所述第二電機相連，所述齒圈通過齒輪軸與所述第一主動盤相連，所述齒輪軸構成所述動力分配機構的輸出軸。

進一步地，所述第二電機設置在所述第一離合器和所述發動機之間且適于套設在所述發動機的輸出軸上。

進一步地，所述混合動力系統還包括：用于制動或釋放所述行星架的制動器，所述第二電機為電動發電機，所述制動器適于在所述第二電機電動驅動時制動所述行星架。

進一步地，所述混合動力系統還包括：變速箱殼體，所述制動器包括：制動內片和制動外片，所述制動外片固定在所述變速箱殼體上且所述制動內片與所述行星架相連，所述行星架適于在所述制動內片與所述制動外片貼合時停止轉動。

進一步地，所述高擋主動齒輪可轉動地套設在所述齒輪軸上，所述低擋主動齒輪可轉動地套設在所述第一電機的輸出軸上。

進一步地，所述混合動力系統還包括：分動器，所述差速器為前差速器，所述分動器與所述前差速器傳動且將所述前差速器的一部分動力傳遞給位于車輛的后橋上的后差速器以驅動車輛的后輪。

進一步地，所述第二電機集成在所述發動機上。

相對于現有技術，本發明所述的混合動力系統具有以下優勢：

根據本發明的混合動力系統，通過設置第一離合器和第二離合器，以及設置高擋齒輪副和低擋齒輪副，可以充分發揮第一電機和發動機的扭矩-轉速相關特性，既可以起到節能減排環保的作用，又可以提升整車的加速性能，另外，第一電機可以采用小功率的電機，降低車輛的成本。而且，高擋主動齒輪直接與第一從動盤相連，低擋主動齒輪直接與第二從動盤相連，從而可以使得該混合動力系統的換擋模式區別于現有技術中的兩擋減速器的剛性換擋模式，可以使得換擋沖擊小且噪音小，提高車輛的換擋舒適性。

附圖說明

構成本發明的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1為應用在車輛上的本發明實施例所述的混合動力系統結構示意圖；

圖2為本發明第一種實施例所述的混合動力系統的結構示意圖；

圖3為圖2中的未示出發動機的混合動力系統的結構示意圖；

圖4為圖2中的未示出發動機的混合動力系統的結構示意圖，且第一電機單獨驅動車輛；

圖5為圖2中的未示出發動機的混合動力系統的結構示意圖，且發動機單獨驅動車輛；

圖6為圖2中的未示出發動機的混合動力系統的結構示意圖，且第一電機和發動機共同驅動車輛；

圖7為本發明第二種實施例所述的未示出發動機的混合動力系統的結構示意圖。

附圖標記說明：

混合動力系統100；

發動機10；發動機的輸出軸11；第一電機20；第一電機的輸出軸21；

第一離合器30；第一主動盤30a；第一從動盤30b；第二離合器31；第二主動盤31a；第二從動盤31b；

減速組件40；高擋齒輪副41；高擋主動齒輪41a；高擋從動齒輪41b；低擋齒輪副42；低擋主動齒輪42a；低擋從動齒輪42b；減速輸出齒輪43；

差速器50；

第二電機60；逆變器61；電池62；

行星輪機構70；太陽輪71；行星輪72；行星架73；齒圈74；齒輪軸75；

制動器80；制動內片81；制動外片82；

變速箱殼體90；分動器110；后差速器120；后輪130；前輪140。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明實施例的混合動力系統100。根據本發明實施例的混合動力系統100可以應用在車輛(例如混合動力汽車)上。

其中需要說明的是，附圖中的部件之間的連接實線表示機械連接，部件之間的連接虛線表示電連接，而且帶有指示箭頭的實線表示動力的傳遞方向。

根據本發明實施例的混合動力系統100可以包括發動機10、第一電機20、第一離合器 30、第二離合器31、減速組件40和差速器50。如圖2-圖7所示，第一離合器30包括：第一主動盤30a和第一從動盤30b，第一主動盤30a與發動機10的輸出軸11傳動。其中，當第一主動盤30a與第一從動盤30b接合時，發動機10可以通過第一離合器30向減速組件40和差速器50傳遞動力以驅動車輛運動；當第一主動盤30a與第一從動盤30b分離時，發動機10無法向減速組件40和差速器50傳遞動力。第二離合器31包括：第二主動盤31a和第二從動盤31b，第二主動盤31a與第一電機20的輸出軸21傳動。其中，當第二主動盤31a與第二從動盤31b接合時，第一電機20的動力可以通過第二離合器31傳遞給減速組件40和差速器50以驅動車輛運動；當第二主動盤31a與第二從動盤31b分離時，第一電機20的動力無法傳遞給減速組件40和差速器50。

如圖2-圖7所示，減速組件40包括：高擋齒輪副41、低擋齒輪副42和減速輸出齒輪43，高擋齒輪副41包括相互嚙合的高擋主動齒輪41a和高擋從動齒輪41b，高擋主動齒輪41a與第一從動盤30b相連，低擋齒輪副42包括相互嚙合的低擋主動齒輪42a和低擋從動齒輪42b，低擋主動齒輪42a與第二從動盤31b相連，減速輸出齒輪43分別與高擋從動齒輪41b和低擋從動齒輪42b同步轉動，差速器50與減速輸出齒輪43傳動。具體地，如圖2-圖7所示，減速輸出齒輪43分別與高擋從動齒輪41b和低擋從動齒輪42b同軸布置，從而可以便于高擋從動齒輪41b或者低擋從動齒輪42b將動力通過減速輸出齒輪43傳遞給差速器50，進而動力可以驅動車輛運動。

根據本發明的一個實施例，混合動力系統100還可以包括：動力分配機構(例如行星齒輪機構70)和第二電機60，動力分配機構的輸入端與發動機10的輸出軸11相連，動力分配機構的輸出軸與第一主動盤30a相連，動力分配機構適于將發動機10的動力分配給第二電機60和第一主動盤30a。由此，當發動機10工作且第一離合器30處于接合狀態時，發動機10的一部分動力可以分配給第二電機60以用于第二電機60的發電，而且發動機10的另一部分動力可以分配給第一離合器30并且通過第一離合器30、高擋齒輪副41和減速輸出齒輪43傳遞給差速器50。換言之，發動機10的動力可以同時用于第二電機60的發電和驅動車輛運動。

具體地，如圖2-圖7所示，動力分配機構可以為行星齒輪機構70，行星齒輪機構70包括：太陽輪71、行星輪72、行星架73和齒圈74，行星架73與發動機10的輸出軸11相連以構成輸入端，太陽輪71與第二電機60相連，齒圈74通過齒輪軸75與第一主動盤30a相連，齒輪軸75構成動力分配機構的輸出軸。

根據第一電機20和第二電機60的類型可以分為兩個實施例，其中，第一實施例的混合動力系統100中的第一電機20為電動機，第二電機60為發電機。第二實施例的混合動力系統100中的第一電機20和第二電機60均為電動發電機。

下面參考圖1-圖6詳細描述根據本發明第一實施例的混合動力系統100的工作原理。

發動機10單獨驅動狀態：如圖5所示，發動機10工作且第一離合器30處于接合狀態，第二離合器31處于分離狀態。發動機10的一部分動力依次通過發動機10的輸出軸11、行星架73、行星輪72、齒圈74、齒輪軸75、第一離合器30、高擋齒輪副41、減速輸出齒輪43傳遞給差速器50，動力經過差速器50的差速作用下分配給兩個前輪140，從而驅動車輛運動。發動機10的另一部分動力依次通過發動機10的輸出軸11、行星架73、行星輪72、太陽輪71傳遞給第二電機60，第二電機60進行發電。如圖1所示，第二電機60和第一電機20可以分別與逆變器61相連，逆變器61可以與電池62相連。第二電機60發出的電能通過逆變器61后可以儲存在電池62內，電池62內的電能可以通過逆變器61傳遞給第一電機20以用于驅動第一電機20工作。

第一電機20單獨驅動狀態：如圖4所示，第一電機20工作且第二離合器31處于接合狀態，第一離合器30處于分離狀態。第一電機20的動力依次通過第一電機20的輸出軸21、第二離合器31、低擋齒輪副42和減速輸出齒輪43傳遞給差速器50，動力經過差速器50的差速作用下分配給兩個前輪140，從而驅動車輛運動。

發動機10和第一電機20共同驅動狀態：如圖6所示，發動機10工作且第一離合器30處于接合狀態，發動機10的一部分動力依次通過發動機10的輸出軸11、行星架73、行星輪72、齒圈74、齒輪軸75、第一離合器30、高擋齒輪副41、減速輸出齒輪43傳遞給差速器50，動力經過差速器50的差速作用下分配給兩個前輪140，從而驅動車輛運動。發動機10的另一部分動力依次通過發動機10的輸出軸11、行星架73、行星輪72、太陽輪71傳遞給第二電機60，第二電機60進行發電。

第一電機20工作且第二離合器31處于接合狀態。第一電機20的動力依次通過第一電機20的輸出軸21、第二離合器31、低擋齒輪副42和減速輸出齒輪43傳遞給差速器50，動力經過差速器50的差速作用下分配給兩個前輪140，從而驅動車輛運動。

其中，需要說明的是，高擋齒輪副41傳遞的動力和低擋齒輪副42傳遞的動力在經過動力耦合后傳遞給減速輸出齒輪43，耦合后的動力再通過減速輸出齒輪43傳遞給差速器50以驅動車輛運動。

下面參考圖7詳細描述根據本發明第二方面實施例的混合動力系統100的工作原理。相對于第一實施例的混合動力系統100，第二實施例的混合動力系統100除了第一電機20和第二電機60的類型不同之外，還設置有用于制動或釋放行星架73的制動器80，當第二電機60電動驅動車輛時，制動器80制動行星架73，發動機10停止工作。當發動機10工作時，制動器80釋放行星架73。

發動機10單獨驅動狀態：發動機10工作且第一離合器30處于接合狀態，第二離合器31處于分離狀態并且制動器80釋放行星架73。發動機10的一部分動力依次通過發動機10的輸出軸11、行星架73、行星輪72、齒圈74、齒輪軸75、第一離合器30、高擋齒輪副41、 減速輸出齒輪43傳遞給差速器50，動力經過差速器50的差速作用下分配給兩個前輪140，從而驅動車輛運動。發動機10的另一部分動力依次通過發動機10的輸出軸11、行星架73、行星輪72、太陽輪71傳遞給第二電機60，此時第二電機60作為發電機以用來發電。

第一電機20單獨驅動狀態：第一電機20作為電動機來產生動力，第一離合器30處于分離狀態且第二離合器31處于接合狀態。第一電機20的動力依次通過第一電機20的輸出軸21、第二離合器31、低擋齒輪副42和減速輸出齒輪43傳遞給差速器50，動力經過差速器50的差速作用下分配給兩個前輪140，從而驅動車輛運動。

第二電機60單獨驅動狀態：第二電機60作為電動機來產生動力，第一離合器30處于接合狀態且第二離合器31處于分離狀態，并且制動器80制動行星架73。第二電機60的動力依次通過第二電機60的輸出軸、太陽輪71、行星輪72、齒圈74、齒輪軸75、第一離合器30、高擋齒輪副41和減速輸出齒輪43傳遞給差速器50，動力經過差速器50的差速作用下分配給兩個前輪140，進而可以驅動車輛。

需要說明的是，當第一離合器30處于接合狀態時，轉動的車輪可以依次通過差速器50、減速輸出齒輪43、低擋齒輪副42、第二離合器31和第一電機20的輸出軸21反拖第一電機20，此時，第一電機20可以作為發電機以用來發電。

發動機10和第一電機20共同驅動狀態：發動機10工作且第一離合器30處于接合狀態，并且制動器80釋放行星架73。發動機10的一部分動力依次通過發動機10的輸出軸11、行星架73、行星輪72、齒圈74、齒輪軸75、第一離合器30、高擋齒輪副41、減速輸出齒輪43傳遞給差速器50，動力經過差速器50的差速作用下分配給兩個前輪140，從而驅動車輛運動。發動機10的另一部分動力依次通過發動機10的輸出軸11、行星架73、行星輪72、太陽輪71傳遞給第二電機60，此時第二電機60作為發電機以用來發電。

第一電機20作為電動機來產生動力，第二離合器31處于接合狀態。第一電機20的動力依次通過第一電機20的輸出軸21、第二離合器31、低擋齒輪副42和減速輸出齒輪43傳遞給差速器50，動力經過差速器50的差速作用下分配給兩個前輪140，從而驅動車輛運動。

其中，需要說明的是，高擋齒輪副41傳遞的動力和低擋齒輪副42傳遞的動力在經過動力耦合后傳遞給減速輸出齒輪43，耦合后的動力再通過減速輸出齒輪43傳遞給差速器50以驅動車輛運動。

第一電機20和第二電機60共同驅動狀態：第一電機20作為電動機來產生動力，第二離合器31處于接合狀態。第一電機20的動力依次通過第一電機20的輸出軸21、第二離合器31、低擋齒輪副42和減速輸出齒輪43傳遞給差速器50，動力經過差速器50的差速作用下分配給兩個前輪140，從而驅動車輛運動。

第二電機60作為電動機來產生動力，第一離合器30處于接合狀態，制動器80制動行星架73。第二電機60的動力依次通過第二電機60的輸出軸、太陽輪71、行星輪72、齒圈 74、齒輪軸75、第一離合器30、高擋齒輪副41和減速輸出齒輪43傳遞給差速器50，動力經過差速器50的差速作用下分配給兩個前輪140，進而可以驅動車輛。

其中，需要說明的是，高擋齒輪副41傳遞的動力和低擋齒輪副42傳遞的動力在經過動力耦合后傳遞給減速輸出齒輪43，耦合后的動力再通過減速輸出齒輪43傳遞給差速器50以驅動車輛運動。

其中，可選地，如圖7所示，混合動力系統100還可以包括：變速箱殼體90，制動器80包括：制動內片81和制動外片82，制動外片82固定在變速箱殼體90上，而且制動內片81與行星架73相連，行星架73適于在制動內片81與制動外片82貼合時停止轉動。當制動內片81與制動外片82分離時，制動器80釋放行星架73。

根據本發明實施例的混合動力系統100，通過設置第一離合器30和第二離合器31，以及設置高擋齒輪副41和低擋齒輪副42，可以充分發揮第一電機20和發動機10的扭矩-轉速相關特性，既可以起到節能減排環保的作用，又可以提升整車的加速性能，另外，第一電機20可以采用小功率的電機，降低車輛的成本。而且，高擋主動齒輪41a直接與第一從動盤30b相連，低擋主動齒輪42a直接與第二從動盤31b相連，從而可以使得該混合動力系統100的換擋模式區別于現有技術中的兩擋減速器的剛性換擋模式，可以使得換擋沖擊小且噪音小。提高車輛的換擋舒適性。

其中，可選地，高擋主動齒輪41a與第一從動盤30b可以為一體成型結構，低擋主動齒輪42a與第二從動盤31b可以為一體成型結構。可以理解的是，一體成型的高擋主動齒輪41a和第一從動盤30b結構可靠，傳動穩定，使用壽命長，一體成型的低擋主動齒輪42a與第二從動盤31b結構可靠，傳動穩定，使用壽命長。

在本發明的一些示例中，如圖2-圖7所示，第二電機60可以設置在第一離合器30和發動機10之間，而且第二電機60適于套設在發動機10的輸出軸11上。通過將第二電機60套設在發動機10的輸出軸11上，可以有效減小混合動力系統100的軸向尺寸，使得混合動力系統100結構緊湊，進一步地可以減小混合動力系統100占用整車的空間，提高整車的空間利用率。進一步地，如圖2-圖7所示，第二電機60可以集成在發動機10上。具體地，第二電機60可以集成在發動機10的殼體上，從而可以提高第二電機60和發動機10的連接可靠性。

可選地，如圖2所示，高擋主動齒輪41a可轉動地套設在齒輪軸75上，低擋主動齒輪42a可轉動地套設在第一電機20的輸出軸21上。由此，通過合理設置高擋主動齒輪41a和低擋主動齒輪42a，進一步地可以使得混合動力系統100結構緊湊且傳動穩定。

根據本發明的一個實施例，如圖1所示，混合動力系統100還可以包括：分動器110，上述的差速器50可以為前差速器，分動器110與前差速器傳動且將前差速器的一部分動力傳遞給位于車輛的后橋上的后差速器120以驅動車輛的后輪130。傳遞到前差速器的動力一 部分經過差速分配給兩個前輪140，另一部分動力經過分動器110傳遞給后差速器120，經過后差速器120的差速作用分配給兩個后輪130，從而車輛可以為四驅車輛。

其中，需要說明的是，分動器110的結構和工作原理均為本領域的技術人員所熟知的技術，在此不再介紹。

根據本發明實施例的車輛，包括上述實施例的混合動力系統100，由于上述實施例的混合動力系統100包括第一離合器30、第二離合器31、高擋齒輪副41和低擋齒輪副42，可以充分發揮第一電機20和發動機10的扭矩-轉速相關特性，既可以起到節能減排環保的作用，又可以提升整車的加速性能，另外，第一電機20可以采用小功率的電機，降低車輛的成本。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。