CN111703292A - 一种混合动力驱动系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合动力驱动系统，包括发动机、离合器、输入轴、输出轴、差速器、第一电机、第二电机、第一档位传动装置、第二档位传动装置和输出传动机构；所述发动机通过所述离合器与所述第一电机连接；所述输入轴一端与所述离合器连接，另一端通过所述第二档位传动装置与所述输出轴连接；所述第二电机通过所述第一档位传动装置与所述输出轴连接；所述输出轴通过所述输出传动机构与所述差速器连接；还公开了一种车辆；本发明通过设置的第一电机和第二电机，避免换挡过程中出现动力中断，提升动力性和换挡模式切换的平顺性；且双电机混合动力，不仅传递效率高、功耗低，且简化齿轮档位结构使得驱动系统结构更加紧凑。

Description

一种混合动力驱动系统及车辆

技术领域

本发明涉及变速器技术领域，尤其涉及一种混合动力驱动系统及车辆。

背景技术

混合动力电动汽车是一种使用多种能量来源的车辆，通常是使用液体燃料的常规发动机（ICE）和使用电能的电动机驱动车辆。混合动力汽车可在多种驱动模式下运行，然而电池容量有限，主要依靠发动机燃烧提供动力。

现阶段的混合动力结构大都采取P2混动模式即电动机安放在变速器的输入轴上。混动变速器系统主要基于目前成熟的双离合变速器技术和电动机控制技术，通过变换挡位可使驱动电动机和发动机长期工作在高效区，提高了工作效率，增加了车辆动力性，提高了车辆燃油经济性，保持有传统车辆的驾驶乐趣，但该混动系统研发制造成本高、技术难度大、质量大以、体积大造成搭载不便以及发动机驱动时电动机不能给电池充电、且不能驱动所有档位从而不满足动力性和经济性要求等缺点。

发明内容

为了解决上述技术问题，针对以上问题点，本发明公开的混合动力驱动系统，通过设置的第一电机和第二电机，避免换挡过程中出现动力中断，提升动力性和换挡模式切换的平顺性；且双电机混合动力，不仅传递效率高、功耗低，且简化齿轮档位结构使得驱动系统结构更加紧凑。

为了达到上述发明目的，本发明提供了一种混合动力驱动系统，包括发动机、离合器、输入轴、输出轴、差速器、第一电机、第二电机、第一档位传动装置、第二档位传动装置和输出传动机构；所述发动机通过所述离合器与所述第一电机连接；

所述输入轴一端与所述离合器连接，另一端通过所述第二档位传动装置与所述输出轴连接；

所述第二电机通过所述第一档位传动装置与所述输出轴连接；

所述输出轴通过所述输出传动机构与所述差速器连接。

进一步地，所述离合器的主动盘与所述发动机的飞轮连接；所述离合器的外毂与所述第一电机的转子过盈配合；所述离合器的从动盘与所述输入轴连接。

进一步地，第二档位传动装置包括二档传动装置和三档传动装置；

所述二档传动装置和所述三档传动装置均一端与所述输入轴连接，另一端与所述输出轴连接；

还包括二三档同步器，所述二三档同步器设置在所述输出轴上。

更进一步地，所述二档传动装置包括二档主动齿轮和二档从动齿轮，所述二档主动齿轮和所述二档从动齿轮啮合；所述二档主动齿轮与所述输入轴连接，所述二档从动齿轮与所述输出轴连接；

所述三档传动装置包括三档主动齿轮和三档从动齿轮，所述三档主动齿轮和所述三档从动齿轮啮合；所述三档主动齿轮与所述输入轴连接，所述三档从动齿轮与所述输出轴连接；

所述二三档同步器设置在所述二档从动齿轮和所述三档从动齿轮之间。

更进一步地，所述二档从动齿轮和所述三档从动齿轮套设在所述输出轴上，所述二三档同步器与所述输出轴花键配合。

进一步地，所述第一档位传动装置包括一档主动齿轮和一档从动齿轮，所述一档主动齿轮和一档从动齿轮啮合；所述一档主动齿轮与所述第二电机的转子连接。

进一步地，所述输出传动机构包括主减主动齿轮和主减从动齿轮，所述主减主动齿轮和所述主减从动齿轮啮合，所述主减主动齿轮与所述输出轴连接，所述主减从动齿轮与所述差速器连接。

更进一步地，所述主减主动齿轮与所述输出轴一体成型，所述主减从动齿轮与所述差速器的齿圈啮合。

进一步地，还包括驻车棘轮，所述驻车棘轮设置所述输出轴上；

所述驻车棘轮与所述输出轴花键配合。

本发明还提供了一种车辆包括混合动力驱动系统，所述混合动力驱动系统为上述所述的混合动力驱动系统。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明公开的混合动力驱动系统，通过设置的第一电机和第二电机，避免换挡过程中出现动力中断，提升动力性和换挡模式切换的平顺性；且双电机混合动力，不仅传递效率高、功耗低，且简化齿轮档位结构使得驱动系统结构更加紧凑。

附图说明

为了更清楚地说明本发明所述的混合动力驱动系统及车辆，下面将对实施例所需要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发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为混合动力驱动系统的结构示意图；

其中，图中附图标记对应为：100-发动机；101-离合器；102-第一电机；103-输入轴；104-二档主动齿轮；105-三档主动齿轮；106-一档主动齿轮；107-第二电机；108-一档从动齿轮；109-输出轴；110-三档从动齿轮；111-二三档同步器；112-二档从动齿轮；113-驻车棘轮；114-主减主动齿轮；115-差速器；116-主减从动齿轮。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

实施例1：

如图1所示：一种混合动力驱动系统，包括发动机100、离合器101、输入轴103、输出轴109、差速器115、第一电机102、第二电机107、第一档位传动装置、第二档位传动装置和输出传动机构；所述发动机100通过所述离合器101与所述第一电机102连接；

所述输入轴103一端与所述离合器101连接，另一端通过所述第二档位传动装置与所述输出轴109连接；

所述第二电机107通过所述第一档位传动装置与所述输出轴109连接；

所述输出轴109通过所述输出传动机构与所述差速器115连接；本申请通过设置的第一电机和第二电机，避免换挡过程中出现动力中断，提升动力性和换挡模式切换的平顺性；且双电机混合动力，不仅传递效率高、功耗低，且简化齿轮档位结构使得驱动系统结构更加紧凑，生产成本低。

本申请的第一电机102和第二电机107均可以单独进行驱动；具体的，第一电机102可以驱动第二档位传动装置，第二电机107可以驱动第一档位传动装置，使得在换挡过程中无动力中断。

具体的，所述离合器101的主动盘与所述发动机100的飞轮连接；所述离合器101的外毂与所述第一电机102的转子过盈配合；所述离合器101的从动盘与所述输入轴103连接；本申请中发动机通过离合器101与第一电机102连接，可以使得第一电机单独进行驱动。

在本书说明书实施例中，第二档位传动装置包括二档传动装置和三档传动装置；

所述二档传动装置和所述三档传动装置均一端与所述输入轴103连接，另一端与所述输出轴109连接；

还包括二三档同步器111，所述二三档同步器111设置在所述输出轴109上。

具体的，所述二档传动装置包括二档主动齿轮104和二档从动齿轮112，所述二档主动齿轮104和所述二档从动齿轮112啮合；所述二档主动齿轮104与所述输入轴103连接，所述二档从动齿轮112与所述输出轴109连接；

所述三档传动装置包括三档主动齿轮105和三档从动齿轮110，所述三档主动齿轮105和所述三档从动齿轮110啮合；所述三档主动齿轮105与所述输入轴103连接，所述三档从动齿轮110与所述输出轴109连接；

所述二三档同步器111设置在所述二档从动齿轮112和所述三档从动齿轮110之间。

更为具体的，所述二档从动齿轮112和所述三档从动齿轮110套设在所述输出轴109上，所述二三档同步器111与所述输出轴109花键配合。

在本说明书实施例中，所述第一档位传动装置包括一档主动齿轮106和一档从动齿轮108，所述一档主动齿轮106和一档从动齿轮108啮合；所述一档主动齿轮106与所述第二电机107的转子连接。

在本说明书实施例中，所述输出传动机构包括主减主动齿轮114和主减从动齿轮116，所述主减主动齿轮114和所述主减从动齿轮116啮合，所述主减主动齿轮114与所述输出轴109连接，所述主减从动齿轮116与所述差速器115连接。

在本说明书实施例中，所述混合动力驱动系统还包括驻车棘轮113，所述驻车棘轮113设置所述输出轴109上；

所述驻车棘轮113与所述输出轴109花键配合。

实施例2：为实施例1 优选实施例

如图1所示：一种混合动力驱动系统，包括发动机100、离合器101、输入轴103、输出轴109、差速器115、第一电机102、第二电机107、第一档位传动装置、第二档位传动装置和输出传动机构；所述发动机100通过所述离合器101与所述第一电机102连接；

所述输入轴103一端与所述离合器101连接，另一端通过所述第二档位传动装置与所述输出轴109连接；

所述第二电机107通过所述第一档位传动装置与所述输出轴109连接；

所述输出轴109通过所述输出传动机构与所述差速器115连接；本申请通过设置的第一电机和第二电机，避免换挡过程中出现动力中断，提升动力性和换挡模式切换的平顺性；且双电机混合动力，不仅传递效率高、功耗低，且简化齿轮档位结构使得驱动系统结构更加紧凑，生产成本低。

本申请的第一电机102和第二电机107均可以单独进行驱动；具体的，第一电机102可以驱动第二档位传动装置，第二电机107可以驱动第一档位传动装置，使得在换挡过程中无动力中断。

具体的，所述离合器101的主动盘与所述发动机100的飞轮连接；所述离合器101的外毂与所述第一电机102的转子过盈配合；所述离合器101的从动盘与所述输入轴103连接；本申请中发动机通过离合器101与第一电机102连接，可以使得第一电机单独进行驱动。

优选地，所述离合器101的主动盘的外花键与所述发动机100的飞轮的内花键连接；所述离合器101的从动盘的内花键与所述输入轴103连接。

在本书说明书实施例中，第二档位传动装置包括二档传动装置和三档传动装置；

所述二档传动装置和所述三档传动装置均一端与所述输入轴103连接，另一端与所述输出轴109连接；

还包括二三档同步器111，所述二三档同步器111设置在所述输出轴109上。

具体的，所述二档传动装置包括二档主动齿轮104和二档从动齿轮112，所述二档主动齿轮104和所述二档从动齿轮112啮合；所述二档主动齿轮104与所述输入轴103连接，所述二档从动齿轮112与所述输出轴109连接；

所述三档传动装置包括三档主动齿轮105和三档从动齿轮110，所述三档主动齿轮105和所述三档从动齿轮110啮合；所述三档主动齿轮105与所述输入轴103连接，所述三档从动齿轮110与所述输出轴109连接；

所述二三档同步器111设置在所述二档从动齿轮112和所述三档从动齿轮110之间。

优选地，二档主动齿轮104与输入轴103为一体结构；三档主动齿轮105与输入轴103为一体结构；具体的，可以为二档主动齿轮104的中心孔套设在输入轴103，且与输入轴固定连接，还可以是二档主动齿轮104与输入轴103一体成型。三档主动齿轮105与输入轴103的结构关系与二档主动齿轮104与输入轴103的结构关系相同。

更为具体的，所述二档从动齿轮112和所述三档从动齿轮110套设在所述输出轴109上，所述二三档同步器111与所述输出轴109花键配合。

在本说明书实施例中，所述第一档位传动装置包括一档主动齿轮106和一档从动齿轮108，所述一档主动齿轮106和一档从动齿轮108啮合；所述一档主动齿轮106与所述第二电机107的转子连接。

具体的，所述一档从动齿轮108与输出轴109为一体结构；

优选地，可以为一档从动齿轮108与输出轴109一体成型。

在本说明书实施例中，所述输出传动机构包括主减主动齿轮114和主减从动齿轮116，所述主减主动齿轮114和所述主减从动齿轮116啮合，所述主减主动齿轮114与所述输出轴109连接，所述主减从动齿轮116与所述差速器115连接。

具体的，所述主减主动齿轮114与所述输出轴109一体成型，所述主减从动齿轮116与所述差速器115的齿圈啮合。

在本说明书实施例中，所述混合动力驱动系统还包括驻车棘轮113，所述驻车棘轮113设置所述输出轴109上；

所述驻车棘轮113与所述输出轴109花键配合。

具体的，驻车棘轮113设置在主减主动齿轮114与第二档位传动装置之间得到输出轴上。

实施例3：

一种车辆，包括混合动力驱动系统，所述混合动力驱动系统为上述实施例1或2所述的混合动力驱动系统。

在本说明书实施例中，基于上述实施例1和实施例2的混合动力驱动系统的驱动方法包括但不限于以下五种驱动模式；

第一种，纯电动驱动模式：

所述纯电动驱动模式包括第一档位传动装置的纯电动驱动和第二档位传动装置的纯电动驱动；

其中，第一档位传动装置的纯电动驱动：

其工作原理：当同时满足所述离合器101处于分离状态、所述发动机100处于停机状态、所述第一电机102停机时，所述第二电机107独立驱动第一档位传动装置转动；

具体的，发动机100处于停机状态，离合器101处于打开状态；第一电机102处于停机状态，二三档同步器111挂入空档位置；第二电机107通过驱动一档主动齿轮104转动，一档主动齿轮106通过一档从动齿轮108带动输出轴109转动，输出轴103带动主减主动齿轮114转动，主减主动齿轮114通过主减从动齿轮116带动差速器115转动，进而驱动车辆运动。

其动力传递路线为：第二电机107—一档主动齿轮106—一档从动齿轮108—输出轴109—主减主动齿轮114—主减从动齿轮116—差速器115。

第二档位传动装置的纯电动驱动：

其工作原理：当同时满足所述离合器101处于分离状态、所述发动机100处于停机状态、所述第二电机107停机时，所述第一电机102通过所述输入轴103独立驱动第二档位传动装置转动；

具体的，发动机100处于停机状态，离合器101处于打开状态；第二电机107处于停机状态，此处以二三档同步器111挂入二档位置时为例：

第一电机102通过输入轴103驱动二档主动齿轮104转动，二档主动齿轮104通过二档从动齿轮112带动输出轴109转动，输出轴103带动主减主动齿轮114转动，主减主动齿轮114通过主减从动齿轮116带动差速器115转动，进而驱动车辆运动。

其动力传递路线为：第一电机102—二档主动齿轮104—二档从动齿轮112—输出轴109—主减主动齿轮114—主减从动齿轮116—差速器115。

第二种，串联模式

其工作原理：当同时满足所述离合器101处于连接状态、所述发动机100处于工作状态、所述第二档位传动装置处于空档状态时，所述发动机100驱动所述第一电机102为所述第二电机107发电，所述第二电机107驱动所述第一档位传动装置转动；

具体的，离合器101处于闭合状态，发动机100处于工作状态，二三档同步器111挂入空档位置；发动机100驱动第一电机102为第二电机107发电；第二电机107通过驱动一档主动齿轮104转动，一档主动齿轮106通过一档从动齿轮108带动输出轴109转动，输出轴103带动主减主动齿轮114转动，主减主动齿轮114通过主减从动齿轮116带动差速器115转动，进而驱动车辆运动。此过程中第一电机102还可以为蓄电池充电。

其动力传递路线为：发动机100—离合器101—第一电机102—第二电机107—一档主动齿轮106—一档从动齿轮108—输出轴109—主减主动齿轮114—主减从动齿轮116—差速器115。

该串联模式还可以称为纯电驱动模式的同时驱动电机充电。

第三种，并联模式

其工作原理：当同时满足所述离合器101处于连接状态、所述发动机100处于工作状态时，所述第二电机107独立驱动所述第一档位传动装置转动的同时，所述发动机100带动所述第一电机102驱动所述第二档位传动装置转动；

离合器101处于闭合状态，发动机100、第一电机102和第二电机107均用于驱动车辆；此处以当二三档同步器111挂入二档位置时为例：

发动机100通过离合器101带动第一电机102工作；第一电机102通过输入轴103驱动二档主动齿轮104转动，二档主动齿轮104通过二档从动齿轮112带动输出轴109转动，输出轴103带动主减主动齿轮114转动，主减主动齿轮114通过主减从动齿轮116带动差速器115转动，进而驱动车辆运动；同时第二电机107通过驱动一档主动齿轮104转动，一档主动齿轮106通过一档从动齿轮108带动输出轴109转动；

该模式还可以称为混合动力模式，此模式驱动的过程中，第二电机107保持纯电动模式驱动一档主动齿轮104转动的同时，发动机100带动第一电机102驱动二档主动齿轮104转动进而实现对车辆的驱动，可以使得在换挡过程中，不会出现动力中断。

其动力传递路线为：发动机100-离合器101-第一电机102-第二电机107—二档主动齿轮104—二档从动齿轮112—输出轴109—主减主动齿轮114—主减从动齿轮116—差速器115。

第四种，发动机驱动模式

其工作原理：当同时满足所述离合器101处于连接状态、所述发动机100处于工作状态、所述第一电机102停机、所述第二电机107停机时，所述发动机100通过所述离合器101驱动所述输入轴103进而独立驱动第二档位传动装置转动；

具体的，离合器101处于闭合状态，此处以当二三档同步器111挂入二档位置时为例：

发动机100通过离合器101驱动输入轴103驱动二档主动齿轮104转动，二档主动齿轮104通过二档从动齿轮112带动输出轴109转动，输出轴103带动主减主动齿轮114转动，主减主动齿轮114通过主减从动齿轮116带动差速器115转动，进而驱动车辆运动；

其动力传递路线为：发动机100—离合器101—二档主动齿轮104—二档从动齿轮112—输出轴109—主减主动齿轮114—主减从动齿轮116—差速器115。

第五种，制动能量回收模式

其工作原理：当同时满足所述离合器101处于分离状态、所述发动机100处于停机状态、所述第一电机102停机、所述所述第二档位传动装置处于空档状态时，车轮驱动所述差速器115反拖所述输出传动机构，所述输出传动机构带动所述第一档位传动装置反向转动，进而带动所述第二电机107发电；

车辆车轮驱动差速器115反拖，使得差速器115通过主减从动齿轮116和主减主动齿轮114反拖输出轴109，使得输出轴109通过一档从动齿轮108带动一档主动齿轮104转动，进而带动第二电机107发电；

其动力传递路线为：差速器115—主减从动齿轮116—主减主动齿轮114—输出轴109—一档从动齿轮108—一档主动齿轮104—第二电机107。

本申请双电机混合动力，简化齿轮档位结构，只设计三个档位可满足动力性和经济性需求，利用电机可以反向驱动的特点去除倒档机构。

本申请采用三速的混动减速器，相当于去除/4/5/6/7/R的档位机构，利用电机的特性弥补缺失；从而只需要一根输出轴，传动系统空间优化到最小。

本申请采用三速的混动专用变速器的动力性能做到与传统混动七速双离合器等效，且结构相比更紧凑，重量轻、体积小，有利于整车搭载；传递效率高，其发动机能够在功率范围内更加精确的运行，实现超低能耗，生产制造成本低。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种混合动力驱动系统，其特征在于：包括发动机（100）、离合器（101）、输入轴（103）、输出轴（109）、差速器（115）、第一电机（102）、第二电机（107）、第一档位传动装置、第二档位传动装置和输出传动机构；所述发动机（100）通过所述离合器（101）与所述第一电机（102）连接；

所述输入轴（103）一端与所述离合器（101）连接，另一端通过所述第二档位传动装置与所述输出轴（109）连接；

所述第二电机（107）通过所述第一档位传动装置与所述输出轴（109）连接；

所述输出轴（109）通过所述输出传动机构与所述差速器（115）连接；

当同时满足所述离合器（101）处于分离状态、所述发动机（100）处于停机状态、所述第二电机（107）停机时，所述第一电机（102）通过所述输入轴（103）独立驱动第二档位传动装置转动；

当同时满足所述离合器（101）处于分离状态、所述发动机（100）处于停机状态、所述第一电机（102）停机时，所述第二电机（107）独立驱动第一档位传动装置转动；

当同时满足所述离合器（101）处于连接状态、所述发动机（100）处于工作状态时，所述第二电机（107）独立驱动所述第一档位传动装置转动的同时，所述发动机（100）带动所述第一电机（102）驱动所述第二档位传动装置转动；

当同时满足所述离合器（101）处于连接状态、所述发动机（100）处于工作状态、所述第二档位传动装置处于空档状态时，所述发动机（100）驱动所述第一电机（102）为所述第二电机（107）发电，所述第二电机（107）驱动所述第一档位传动装置转动；

当同时满足所述离合器（101）处于连接状态、所述发动机（100）处于工作状态、所述第一电机（102）停机、所述第二电机（107）停机时，所述发动机（100）通过所述离合器（101）驱动所述输入轴（103）进而独立驱动第二档位传动装置转动；

当同时满足所述离合器（101）处于分离状态、所述发动机（100）处于停机状态、所述第一电机（102）停机、所述所述第二档位传动装置处于空档状态时，车轮驱动所述差速器（115）反拖所述输出传动机构，所述输出传动机构带动所述第一档位传动装置反向转动，进而带动所述第二电机（107）发电。

2.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征在于：所述离合器（101）的主动盘与所述发动机（100）的飞轮连接；所述离合器（101）的外毂与所述第一电机（102）的转子过盈配合；所述离合器（101）的从动盘与所述输入轴（103）连接。

3.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征在于：第二档位传动装置包括二档传动装置和三档传动装置；

所述二档传动装置和所述三档传动装置均一端与所述输入轴（103）连接，另一端与所述输出轴（109）连接；

还包括二三档同步器（111），所述二三档同步器（111）设置在所述输出轴（109）上。

4.根据权利要求3所述的混合动力驱动系统，其特征在于：所述二档传动装置包括二档主动齿轮（104）和二档从动齿轮（112），所述二档主动齿轮（104）和所述二档从动齿轮（112）啮合；所述二档主动齿轮（104）与所述输入轴（103）连接，所述二档从动齿轮（112）与所述输出轴（109）连接；

所述三档传动装置包括三档主动齿轮（105）和三档从动齿轮（110），所述三档主动齿轮（105）和所述三档从动齿轮（110）啮合；所述三档主动齿轮（105）与所述输入轴（103）连接，所述三档从动齿轮（110）与所述输出轴（109）连接；

所述二三档同步器（111）设置在所述二档从动齿轮（112）和所述三档从动齿轮（110）之间。

5.根据权利要求4所述的混合动力驱动系统，其特征在于：所述二档从动齿轮（112）和所述三档从动齿轮（110）套设在所述输出轴（109）上，所述二三档同步器（111）与所述输出轴（109）花键配合。

6.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征在于：所述第一档位传动装置包括一档主动齿轮（106）和一档从动齿轮（108），所述一档主动齿轮（106）和一档从动齿轮（108）啮合；所述一档主动齿轮（106）与所述第二电机（107）的转子连接。

7.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征在于：所述输出传动机构包括主减主动齿轮（114）和主减从动齿轮（116），所述主减主动齿轮（114）和所述主减从动齿轮（116）啮合，所述主减主动齿轮（114）与所述输出轴（109）连接，所述主减从动齿轮（116）与所述差速器（115）连接。

8.根据权利要求7所述的混合动力驱动系统，其特征在于：所述主减主动齿轮（114）与所述输出轴（109）一体成型，所述主减从动齿轮（116）与所述差速器（115）的齿圈啮合。

9.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征在于：还包括驻车棘轮（113），所述驻车棘轮（113）设置所述输出轴（109）上；

所述驻车棘轮（113）与所述输出轴（109）花键配合。

10.一种车辆，其特征在于：包括混合动力驱动系统，所述混合动力驱动系统为权利要求1-9中任一项所述的混合动力驱动系统。

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