混合动力车辆及混合动力系统
阅读：310发布：2020-05-12
专利汇可以提供混合动力车辆及混合动力系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种混合动 力 车辆及 混合动力系统 ，混合动力系统包括： 差速器 ，包括差速器 输入轴 ；变速箱，包括变速箱输入轴和变速箱 输出轴 ，变速箱输出轴与差速器输入轴抗扭转地连接； 电机 ，包括电机第一输出轴和电机第二输出轴，电机第一输出轴与差速器输入轴抗扭转地连接，电机第二输出轴与变速箱输入轴抗扭转地连接；变速箱 离合器 ，设置于电机第二输出轴和变速箱输入轴之间，可选择地建立或断开电机与变速箱之间的动力传输；动力离合机构，设置于电机第一输出轴和差速器输入轴之间，可选择地建立或断开电机和差速器之间的动力传输。本 发明 实施例 所提供的混合动力系统的电机可以在P2模式和P3模式之间自由切换，从而拓宽了混合动力系统的工况应用场合。，下面是混合动力车辆及混合动力系统专利的具体信息内容。
1.一种混合动力系统，其特征在于，包括：
差速器，包括差速器输入轴；
变速箱，包括变速箱输入轴和变速箱输出轴，所述变速箱输出轴与所述差速器输入轴抗扭转地连接；
电机，包括电机第一输出轴和电机第二输出轴，所述电机第一输出轴与所述差速器输入轴抗扭转地连接，所述电机第二输出轴与所述变速箱输入轴抗扭转地连接；
变速箱离合器，设置于所述电机第二输出轴和所述变速箱输入轴之间，可选择地建立或断开所述电机与所述变速箱之间的动力传输；
动力离合机构，设置于所述电机第一输出轴和所述差速器输入轴之间，可选择地建立或断开所述电机和所述差速器之间的动力传输。
2.如权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，还包括：
控制模块，适于根据所述混合动力系统的驱动模式控制所述动力离合机构和所述变速箱离合器二者择一处于断开状态。
3.如权利要求1或2所述的混合动力系统，其特征在于，所述动力离合机构为电机同步机构。
4.如权利要求3所述的混合动力系统，其特征在于，所述变速箱输出轴上设置有第一齿轮；
所述电机第一输出轴上设置有第二齿轮，所述第二齿轮与所述第一齿轮相啮合。
5.如权利要求4所述的混合动力系统，其特征在于，所述变速箱输入轴包括变速箱第一输入轴和变速箱第二输入轴，所述变速箱第一输入轴上设置有主动档位齿轮，所述变速箱第二输入轴上设置有从动档位齿轮，所述主动档位齿轮与所述从动档位齿轮啮合；
所述变速箱还包括变速箱同步机构，所述变速箱同步机构设置于所述变速箱第二输入轴上，且位于相邻的所述主动档位齿轮之间。
6.如权利要求5所述的混合动力系统，其特征在于，所述变速箱还包括第三齿轮，设置于所述变速箱第二输入轴上，所述第三齿轮与所述第一齿轮相啮合。
7.如权利要求6所述的混合动力系统，其特征在于，所述变速箱离合器为双离合器。
8.如权利要求7所述的混合动力系统，其特征在于，还包括：
传动机构，固定于发动机和所述变速箱离合器之间。
9.如权利要求8所述的混合动力系统，其特征在于，还包括：
发动机离合器，设置于所述混合动力系统的发动机和所述传动机构之间。
10.一种混合动力车辆，其特征在于，包括车轮和如权利要求1-9任一项所述的混合动力系统，所述车轮与所述差速器的输出轴相连接。
混合动力车辆及混合动力系统
技术领域
背景技术
[0002] 混合动力车辆是指驱动系统由两个或多个能同时运转的单个驱动系统联合组成的车辆，车辆的动力来自具有至少两种动力单元的混合动力总成。混合动力车辆将内燃机、电机和电池组合在一起，可发挥内燃机车辆和电动车辆的优点，是减少石油消耗和二氧化碳排放的有效途径之一。
[0005] 当前P2模式混合动力系统的能量损耗较大。
发明内容
[0006] 本发明实施例解决的技术问题是降低P2模式混合动力系统的能量损失。
[0007] 为解决上述问题，本发明实施例提供一种混合动力系统，包括：
[0010] 电机，包括电机第一输出轴和电机第二输出轴，所述电机第一输出轴与所述差速器输入轴抗扭转地连接，所述电机第二输出轴与所述变速箱输入轴抗扭转地连接；
[0011] 变速箱离合器，设置于所述电机第二输出轴和所述变速箱输入轴之间，可选择地建立或断开所述电机与所述变速箱之间的动力传输；
[0012] 动力离合机构，设置于所述电机第一输出轴和所述差速器输入轴之间，可选择地建立或断开所述电机和所述差速器之间的动力传输。
[0014] 可选地，所述动力离合机构为电机同步机构，适于断开或连接所述电机和所述差速器之间的动力传输。
[0016] 所述电机第一输出轴上设置有第二齿轮，所述第二齿轮与所述第一齿轮相啮合。
[0017] 可选地，所述变速箱输入轴包括变速箱第一输入轴和变速箱第二输入轴，所述变速箱第一输入轴上设置有主动档位齿轮，所述变速箱第二输入轴上设置有从动档位齿轮，所述主动档位齿轮与所述从动档位齿轮啮合；
[0018] 所述变速箱还包括变速箱同步机构，所述变速箱同步机构设置于所述变速箱第二输入轴上，且位于相邻的所述主动档位齿轮之间。
[0019] 可选地，所述变速箱还包括第三齿轮，设置于所述变速箱第二输入轴上，所述第三齿轮与所述第一齿轮相啮合。
[0020] 可选地，所述变速箱离合器为双离合器。
[0021] 可选地，所述混合动力系统还包括：
[0023] 可选地，所述混合动力系统还包括：
[0024] 发动机离合器，设置于所述混合动力系统的发动机和所述传动机构之间[0025] 为解决上述问题，本发明实施例提供一种混合动力车辆，包括车轮和如上述的混合动力系统，所述车轮与所述差速器的输出轴相连接。
[0026] 与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点：
[0027] 本发明实施例所提供的混合动力系统，包括：差速器，包括差速器输入轴；变速箱，包括变速箱输入轴和变速箱输出轴，所述变速箱输出轴与所述差速器输入轴抗扭转地连接；电机，包括电机第一输出轴和电机第二输出轴，所述电机第一输出轴与所述差速器输入轴抗扭转地连接，所述电机第二输出轴与所述变速箱输入轴抗扭转地连接；变速箱离合器，设置于所述电机第二输出轴和所述变速箱输入轴之间，可选择地建立或断开所述电机与所述变速箱之间的动力传输；动力离合机构，设置于所述电机第一输出轴和所述差速器输入轴之间，可选择地建立或断开所述电机和所述差速器之间的动力传输。本发明实施例所提供的混合动力系统，电机的电机第一输出轴通过动力离合机构与差速器输入轴连接，电机的电机第二输出轴通过变速箱离合器与变速箱输入轴连接，从而可以使得根据不同的需要，将电机的动力经不同的传输路径传输至车轮，当通过所述动力离合机构建立所述电机和所述差速器之间的动力传输时，电机可通过差速器进行动力输出，从而降低能量损失；而当变速箱离合器处于闭合状态时，电机可通过变速箱将动力传递给差速器输入轴，由于变速箱内包括档位齿轮，从而整个混合动力系统能够获得较大的动力性能。因此，本发明实施例所提供的混合动力系统具备使电机可以在不同模式之间自由切换的结构基础，从而为拓宽混合动力系统的工况应用场合提供了可能，进一步地，本发明实施例所提供的混合动力系统仅在现有基础上增加较少的部件，改动较小，成本较低。
[0028] 可选方案中，所述混合动力系统还包括：控制模块，适于根据所述混合动力系统的驱动模式控制所述动力离合机构和所述变速箱离合器二者择一处于断开状态。当混合动力系统的控制模块控制所述动力离合机构与差速器的输入轴相连接时，同时需要控制变速箱离合器处于断开状态，从而电机可直接通过差速器进行动力输出而不需经过变速箱，降低能量损失；当混合动力系统的控制模块控制变速箱离合器处于闭合状态时，同时需要控制所述动力离合机构与差速器的输入轴断开连接，从而电机可通过变速箱将动力传递给差速器输入轴，由于变速箱内包括档位齿轮，从而整个混合动力系统能够获得较大的动力性能。可以看出，本发明实施例所提供的混合动力系统，由于混合动力系统的控制模块能够择一控制动力离合机构和所述变速箱离合器，因而能够在需要降低能量损耗工况时选择闭合动力离合机构，而在需要提高动力性能工况时选择断开动力离合机构以增加变速箱的档位，保证了电机可以在不同模式之间自由切换，从而拓宽了混合动力系统的工况应用场合，也保证了控制的准确性，同时，还可以防止两个动力传输路径同时进行动力传输的现象的发生，提高了动力传输的安全性。
附图说明
附图说明
[0029] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0030] 图1是一种混合动力系统的简化示意图；
[0031] 图2是本发明实施例所提供的混合动力系统的简化示意图。
[0032] 其中：10-电机；20-带轮；30-发动机；40-变速箱离合器；41-变速箱第一离合器；42-变速箱第二离合器；50-差速器；60-变速箱；70-传动机构；80-发动机离合器；100-第一齿轮；200-第二齿轮；300-第三齿轮；A1-变速箱第一同步机构；A2-变速箱第二同步机构；
A3-变速箱第三同步机构；A4-电机同步机构；S11-电机第一输出轴；S12-电机第二输出轴；
S1-变速箱第一输入轴；S2-变速箱第二输入轴；S3-变速箱输出轴；S4-差速器输入轴；G1-第一主动档位齿轮；G2-第二主动档位齿轮；G3-第三主动档位齿轮；G4-第四主动档位齿轮；
G5-第五主动档位齿轮；G6-第六主动档位齿轮；D1-第一从动档位齿轮；D2-第二从动档位齿轮；D3-第三从动档位齿轮；D4-第四从动档位齿轮；D5-第五从动档位齿轮；D6-第六从动档位齿轮。
A3-变速箱第三同步机构；A4-电机同步机构；S11-电机第一输出轴；S12-电机第二输出轴；
S1-变速箱第一输入轴；S2-变速箱第二输入轴；S3-变速箱输出轴；S4-差速器输入轴；G1-第一主动档位齿轮；G2-第二主动档位齿轮；G3-第三主动档位齿轮；G4-第四主动档位齿轮；
G5-第五主动档位齿轮；G6-第六主动档位齿轮；D1-第一从动档位齿轮；D2-第二从动档位齿轮；D3-第三从动档位齿轮；D4-第四从动档位齿轮；D5-第五从动档位齿轮；D6-第六从动档位齿轮。
具体实施方式
[0033] 由背景技术可知，当前P2式混合动力系统的能量损耗较大。
[0034] 请参考图1，图1是一种混合动力系统的简化示意图。
[0035] 如图所示，该混合动力系统包括电机10，发动机30，变速箱60，带轮20，发动机30和带轮20之间设置有发动机离合器80。可以看出，无论发动机离合器80断开还是闭合，电机10的动力传输路径始终为电机10-带轮20-变速箱60-差速器50-车轮(未示出)，由于电机10的动力传输路径过长，需要经过带轮20、变速箱60之后才能将动力传递给差速器50，因而能量损耗较大。
[0036] 为了降低P2式混合动力系统的能量损失，本发明实施例提供了一种混合动力系统，电机的电机第一输出轴通过动力离合机构与差速器输入轴连接，电机的电机第二输出轴通过变速箱离合器与变速箱输入轴连接，从而可以使得根据不同的需要，将电机的动力经不同的传输路径传输至车轮，当通过所述动力离合机构建立所述电机和所述差速器之间的动力传输时，电机可通过差速器进行动力输出，从而降低能量损失；而当变速箱离合器处于闭合状态时，电机可通过变速箱将动力传递给差速器输入轴，由于变速箱内包括档位齿轮，从而整个混合动力系统能够获得较大的动力性能。因此，本发明实施例所提供的混合动力系统具备使电机可以在不同模式之间自由切换的结构基础，从而为拓宽混合动力系统的工况应用场合提供了可能，进一步地，本发明实施例所提供的混合动力系统仅在现有基础上增加较少的部件，改动较小，成本较低。
[0037] 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。
[0038] 请参考图2，图2是本发明实施例所提供的混合动力系统的简化示意图。
[0039] 如图所示，本发明实施例所提供的混合动力系统，包括：
[0040] 差速器50，包括差速器输入轴S4；
[0041] 变速箱60，包括变速箱输入轴和变速箱输出轴S3，所述变速箱输出轴与所述差速器输入轴S4抗扭转地连接；
[0042] 电机10，包括电机第一输出轴S11和电机第二输出轴S12，所述电机第一输出轴S11与所述差速器输入轴S4抗扭转地连接，所述电机第二输出轴S12与所述变速箱输入轴抗扭转地连接；
[0043] 变速箱离合器40，设置于所述电机第二输出轴S12和所述变速箱输入轴之间，可选择地建立或断开所述电机10与所述变速箱60之间的动力传输；
[0044] 动力离合机构，设置于所述电机第一输出轴S11和所述差速器输入轴S4之间，可选择地建立或断开所述电机10和所述差速器50之间的动力传输。
[0045] 当电机10的动力经由电机第二输出轴S12至变速箱60最终传递给车轮时，电机为P2模式。
[0046] 当电机10的动力经由电机第一输出轴S11至差速器输入轴S4最终传递给车轮时，电机为P3模式。
[0047] 本发明实施例所提供的混合动力系统，电机的电机第一输出轴通过动力离合机构与差速器输入轴连接，电机的电机第二输出轴通过变速箱离合器与变速箱输入轴连接，从而可以使得根据不同的需要，将电机的动力经不同的传输路径传输至车轮，当通过所述动力离合机构建立所述电机和所述差速器之间的动力传输时，电机可通过差速器进行动力输出，从而降低能量损失；而当变速箱离合器处于闭合状态时，电机可通过变速箱将动力传递给差速器输入轴，由于变速箱内包括档位齿轮，从而整个混合动力系统能够获得较大的动力性能。因此，本发明实施例所提供的混合动力系统具备使电机可以在P2模式和P3模式之间自由切换的结构基础，从而为拓宽混合动力系统的工况应用场合提供了可能，进一步地，本发明实施例所提供的混合动力系统仅在现有基础上增加较少的部件，改动较小，成本较低。
[0048] 在一种具体实施例中，所述混合动力系统还可以包括控制模块，适于根据所述混合动力系统的驱动模式控制所述动力离合机构和所述变速箱离合器40二者择一处于断开状态。在其他实施例中，也可以通过其他方式使得所述动力离合机构和所述变速箱离合器40二者择一处于断开状态。
[0049] 当发动机30处于怠速、关闭等情况下时，控制模块会控制动力离合机构接通电机10和差速器输入轴S4之间的动力传输，同时控制模块控制变速箱离合器40断开电机10与变速箱输入轴之间的动力传输，此时电机10作为P3模式为车轮提供动力。P3模式下电机10动力输出路径较短，不需要经过变速箱60，提高了燃油效率，能量损耗较少。同理，能量回收模式下，车轮动能经差速器传递给电机10带动电机10旋转为电池充电，动能传输路径较短也不经过变速箱60，能量回收效率也较高。
[0050] 当控制模块控制动力离合机构断开电机10和差速器输入轴S4之间的动力传输时，控制模块会同时控制变速箱离合器40接通电机10与变速箱输入轴之间的动力传输。此时电机10作为P2模式为车轮提供动力。由于P2模式下电机10或发动机30的动力传输需经过变速箱60，而变速箱60可以设置多档位齿轮，从而能够提高整个混合动力系统的动力性能。
[0051] 当混合动力系统的控制模块控制所述动力离合机构与差速器的输入轴相连接时，同时需要控制变速箱离合器处于断开状态，从而电机可直接通过差速器进行动力输出而不需经过变速箱，降低能量损失；当混合动力系统的控制模块控制变速箱离合器处于闭合状态时，同时需要控制所述动力离合机构与差速器的输入轴断开连接，从而电机可通过变速箱将动力传递给差速器输入轴，由于变速箱内包括档位齿轮，从而整个混合动力系统能够获得较大的动力性能。可以看出，本发明实施例所提供的混合动力系统，由于混合动力系统的控制模块能够择一控制动力离合机构和所述变速箱离合器，因而能够在需要降低能量损耗工况时选择闭合动力离合机构，而在需要提高动力性能工况时选择断开动力离合机构以增加变速箱的档位，保证了电机可以在不同模式之间自由切换，从而拓宽了混合动力系统的工况应用场合，也保证了控制的准确性，同时，还可以防止两个动力传输路径同时进行动力传输的现象的发生，提高了动力传输的安全性。
[0052] 本实施例中，为了节约成本且易于安装，动力离合机构可以是电机同步机构A4，电机同步机构A4固定于电机第一输出轴S11上，固定方式可以是花键连接，也可以是直接将电机同步机构A4焊接到电机第一输出轴S11上。当然，在其他实施例中，动力离合机构还可以是离合器，通过离合器的断开或闭合以切断或连接电机第一输出轴S11和差速器输入轴S4。
[0053] 本实施例中，为了提高动力传输效率，电机10和车轮之间的动力传输通过齿轮对来传递。
[0054] 具体地，所述变速箱输出轴S3上设置有第一齿轮100；
[0055] 所述电机第一输出轴S11上设置有第二齿轮200，所述第二齿轮200与所述第一齿轮100相啮合。
[0056] 通过齿轮啮合，电机10的扭矩传递给差速器输入轴S4，最终传递给车轮。
[0057] 当然，在其他实施例中，电机10也可以通过带轮等将扭矩传递给差速器输入轴S4。
[0058] 本实施例中，所述变速箱输入轴包括变速箱第一输入轴S1和变速箱第二输入轴S2，所述变速箱第一输入轴S1上设置有主动档位齿轮，所述变速箱第二输入轴S2上设置有从动档位齿轮，所述主动档位齿轮与所述从动档位齿轮啮合；
[0059] 所述变速箱60还包括变速箱同步机构，所述变速箱同步机构设置于所述变速箱第二输入轴S2上，且位于相邻的所述主动档位齿轮之间。
[0060] 所述变速箱60可以是仅一个档位的变速箱，也可以是具有多个换挡档位的变速箱，所述变速箱内的主动档位齿轮和从动档位齿轮的档位数不做限定。通过多个档位设定，能够根据不同的动力需要选择不同的齿轮副进行动力传输，不同档位的齿轮副的减速增扭的比例不同，从而增加了速度可选择性。
[0061] 如图2所示，在一种具体实施例中，为了进一步减速增扭，所述变速箱60还包括第三齿轮300，设置于所述变速箱第二输入轴S2上，所述第三齿轮300与所述第一齿轮100相啮合。
[0062] 在一种实施例中，为了消除换挡离合时动力传递停滞现象保证汽车可以平稳起步而且在换挡时候能够减轻变速齿轮冲击载荷并防止传动系超载，所述变速箱离合器40为双离合器。在其他实施例中，所述变速箱离合器40也可以是单离合器。
[0063] 继续参考图2，本实施例中，所述变速箱离合器40为双离合器。
[0064] 具体地，所述变速箱第一输入轴S1上依次设置有第一主动档位齿轮G1，第二主动档位齿轮G2，第三主动档位齿轮G3，第四主动档位齿轮G4，第五主动档位齿轮G5和第六主动档位齿轮G6；所述变速箱第二输入轴S2上依次设置有与所述主动档位齿轮相啮合的第一从动档位齿轮D1，第二从动档位齿轮D2，第三从动档位齿轮D3，第四从动档位齿轮D4，第五从动档位齿轮D5和第六从动档位齿轮D6。
[0065] 变速箱离合器40包括变速箱第一离合器41和变速箱第二离合器42，变速箱第一离合器41用于控制第一从动档位齿轮D1，第三从动档位齿轮D3和第五从动档位齿轮D5。变速箱第二离合器42用于控制第二从动档位齿轮D2，第四从动档位齿轮D4和第六从动档位齿轮D6。
[0066] 所述变速箱60还包括变速箱同步机构，所述变速箱同步机构设置于所述变速箱第二输入轴S2上，且位于相邻的所述主动档位齿轮之间。
[0067] 本实施例中，变速箱第一同步机构A1和变速箱第二同步机构A2固定于所述变速箱第二输入轴S2上，固定方式可以是花键连接，也可以是直接将变速箱同步机构焊接到变速箱第二输入轴S2上。
[0068] 本实施例中，以6档位变速箱为例进行说明。通过在变速箱内设定6个档位，能够根据不同的动力需要选择不同档位的齿轮副进行动力传输，不同档位的齿轮副的减速增扭的比例不同，从而增加了速度可选择性。
[0069] 因采用6档位变速箱，故将变速箱第一同步机构A1设置于第一从动档位齿轮D1和第三从动档位齿轮D3之间，将变速箱第二同步机构A2设置于第五从动档位齿轮D5和第二从动档位齿轮D2之间，将变速箱第三同步机构A3设置于第四从动档位齿轮D4和第六从动档位齿轮D6之间。具体地，变速箱第一同步机构A1对应于第一从动档位齿轮D1和第三从动档位齿轮D3，变速箱第二同步机构A2对应于第五从动档位齿轮D5和第二从动档位齿轮D2，变速箱第三同步机构A3对应于第四从动档位齿轮D4和第六从动档位齿轮D6。
[0070] 如此，多个主动档位齿轮和多个从动档位齿轮彼此啮合以组成分别对应多个档位的齿轮副，多个同步机构能够与对应的档位齿轮接合或断开接合以实现换档。从而可以根据工况需要选择相应档位的齿轮副，以增加动力传输扭矩。由于变速箱60内的各档位齿轮均可以用于电机10和发动机30，混合动力系统能够获得更多的固定速比，使得混合动力车辆能够在动力性和燃油经济性获得更好的平衡。
[0071] 在一种具体实施例中，所述混合动力系统还包括：
[0072] 传动机构70，固定于发动机30和所述变速箱离合器40之间。
[0073] 具体地，如图2所示，在一种实施例中，所述传动机构70可以为带轮。带轮可获得较长的使用寿命。当然，在其他实施例中，所述传动机构70还可以是链传动，以降低传动过程中的噪音。
[0074] 继续参考图2，混合动力系统还包括：
[0075] 发动机离合器80，设置于所述混合动力系统的发动机30和所述传动机构70之间。
[0076] 发动机离合器80用于断开或者连接发动机30与车轮之间的动力传输，在电机10工作而发动机30不工作的情况下，可以防止电机10对发动机30的反拖，以节约电机10能量损耗。
[0077] 为了解决上述问题，本发明实施例还提供一种混合动力车辆，包括车轮和上述的混合动力系统，所述车轮与所述差速器的输出轴相连接。
[0078] 由于该混合动力车辆包含上述的混合动力系统，因而具有与上述混合动力系统相同的作用和效果，具体请参考前文，在此不再赘述。
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