一种混动变速箱冷却润滑系统以及混合动力车辆的制作方法

1.本技术属于变速箱冷却润滑系统技术领域，具体涉及一种混动变速箱冷却润滑系统以及混合动力车辆。


背景技术：

2.随着汽车市场技术的不断更新升级以及环境污染，油耗、排放法规政策问题的倒逼下，发展节能和清洁能源技术已经成为汽车行业的共识。近两年市场上的纯电动和混合动力汽车产品不断的丰富，技术进一步发展。但是由于电动车目前的续航、充电问题还没能得到更好的解决，混合动力成为了目前最佳的节能汽车推广路线。
3.在混合动力汽车发展中，混动变速箱至关重要。由于电机(含电动机和发电机)热量较大，为保证电机的正常运行及寿命，电机冷却系统成为重要的系统。现有混动变速箱中的电机常用冷却方式包括水冷和油冷。电机水冷方案需要在壳体上布置冷却管道，对变速箱壳体重量和强度影响较大。对于含有换挡元件的混合动力变速箱而言，还需要设计高压闭合油路，需要在箱体上同时设计高压油道，这将导致箱体结构复杂，增加箱体铸造和加工难度。目前电机油冷方式正逐渐得到应用，电机油冷方式便于与变速箱油路集成设计，油冷电机也逐渐成为一种发展趋势。电机油冷方案在变速箱集成设计上比水冷方案更具有优势，液压冷却润滑系统结构设计的好坏会影响变速箱的使用效果，影响变速箱中各部件的使用性能及使用寿命。
4.因此，设计一款结构简单、成本低，能够同时满足不同工况下混动变速箱冷却润滑需求的冷却润滑系统，对于混合动力汽车发展至关重要。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，本发明提供一种混动变速箱冷却润滑系统以及混合动力车辆，通过双联电子油泵与三通温控阀配合，能够同时满足不同工况下混动变速箱的冷却润滑需求，且实施成本低。
6.实现本发明目的所采用的技术方案为，一种混动变速箱冷却润滑系统，包括双联电子油泵、三通温控阀、散热器和2条以上冷却润滑支路，其中：所述双联电子油泵包括执行电机、小排量油泵和大排量油泵，所述小排量油泵与所述大排量油泵串联设置、且均通过所述执行电机驱动，所述小排量油泵的排量小于所述大排量油泵的排量；所述小排量油泵与所述大排量油泵的进油口分别与所述混动变速箱的油底壳连通，所述小排量油泵的出油口与所述散热器的进油口连通，所述大排量油泵的出油口与所述三通温控阀的进油通道连通，所述三通温控阀的排油通道与所述散热器的进油口连通，所述三通温控阀的泄油通道与所述油底壳连通；所述散热器的出油口分别与2条以上所述冷却润滑支路连通。
7.可选的，所述双联电子油泵还包括第一单向阀和第二单向阀；所述第一单向阀连通于所述小排量油泵的出油口与所述散热器的进油口之间的管路上；所述第二单向阀连通于所述大排量油泵的出油口与所述三通温控阀的进油通道之间的管路上。
8.可选的，所述2条以上冷却润滑支路分别用于为发电机、驱动电机以及混动变速箱中各个部件提供冷却润滑流量。
9.可选的，所述混动变速箱冷却润滑系统还包括控制单元，所述控制单元包括控制器、第一温度传感器、第二温度传感器和油温传感器；所述第一温度传感器和所述第二温度传感器分别用于检测发电机和驱动电机的机械结构温度；所述油温传感器用于检测所述混动变速箱冷却润滑系统中油液的温度；所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述油温传感器和所述执行电机分别与所述控制器电连接。
10.可选的，所述控制单元还包括开关电磁阀，所述开关电磁阀设置于用于冷却润滑所述发电机和所述驱动电机的所述冷却润滑支路上，所述开关电磁阀与所述控制器电连接。
11.可选的，所述开关电磁阀设置有2个，用于冷却润滑所述发电机的冷却润滑支路上以及用于冷却润滑所述驱动电机的冷却润滑支路上分别设置有1个所述开关电磁阀。
12.可选的，所述混动变速箱冷却润滑系统还包括吸滤器，所述吸滤器连通于所述双联电子油泵的进油口与所述油底壳之间的管路上。
13.可选的，所述大排量油泵的排量为所述小排量油泵的排量的3～10倍。
14.可选的，所述大排量油泵的排量为所述小排量油泵的排量的4～5倍。
15.基于同样的发明构思，本发明还对应提供了一种混合动力车辆，包括上述的混动变速箱冷却润滑系统。
16.由上述技术方案可知，本发明提供的混动变速箱冷却润滑系统，包括双联电子油泵、三通温控阀、散热器和2条以上冷却润滑支路，由双联电子油泵提供油液循环流通的动力，使得油液在混动变速箱的油底壳、双联电子油泵、三通温控阀、散热器和各条冷却润滑支路之间循环流动，为发电机、驱动电机以及混动变速箱中各个部件提供冷却润滑流量。
17.本发明的双联电子油泵为电子泵，包括执行电机、小排量油泵和大排量油泵，双联电子油泵的两个油泵的排量不同，小排量油泵的排量小于大排量油泵的排量；两个油泵同时从混动变速箱的油底壳吸油，其中小排量油泵的出油口直接与散热器的进油口连通，大排量油泵的出油口与三通温控阀的进油通道连通，三通温控阀的排油通道与散热器的进油口连通，三通温控阀的泄油通道与油底壳连通，散热器的出油口分别与2条以上冷却润滑支路连通。
18.在相同转速、油温或负载压力下，油泵所需的驱动扭矩大小与油泵排量成正比，也即小排量油泵所述的驱动扭矩小于大排量油泵。因此若将执行电机输出的扭矩尽可能多的分配至小排量油泵，则整个双联电子油泵能够获得更高的输出油压，能够将低温工况下黏度较高、流动性低的油液泵至冷却润滑支路。
19.本发明提供的混动变速箱冷却润滑系统，在低温工况下，由于油温未达到三通温控阀的开启阈值，三通温控阀的进油通道与泄油通道导通、排油通道关闭，由于大排量油泵的出油口与三通温控阀的进油通道连通，因此在低温工况下大排量油泵处于泄油工况，可以降低大排量油泵的负载压力，使得执行电机输出的扭矩尽可能多的分配至小排量油泵，将低温油液泵送至混动变速箱的待润滑部位，实现有效润滑。另一方面，由于低温工况下大排量油泵处于泄油工况，大排量油泵的负载压力低，降低执行电机同时驱动两个油泵的扭矩和功率需求。
20.本发明提供的混动变速箱冷却润滑系统，在常温或高温工况下，当油温达到三通温控阀的开启阈值时，三通温控阀的进油通道与排油通道导通、泄油通道关闭(或存在微泄漏)，此时小排量油泵和大排量油泵泵出的油，都可以经过散热器散热，系统中油液流量增加，两个油泵泵出的油可以同时满足混动变速箱内润滑需求以及满足双电机的冷却流量需求。
21.与现有技术相比，本发明具有如下优点：
22.1、本发明提供的混动变速箱冷却润滑系统，双联电子油泵包括执行电机、小排量油泵和大排量油泵，利用一个执行电机同时驱动两个油泵，系统集成度更高，且相比于机械油泵需要专门的泵轴驱动机构：齿轮轴和轴承等，本发明采用电子泵，不需要泵轴驱动机构，系统成本低。
23.2、本发明提供的混动变速箱冷却润滑系统，设置三通温控阀，三通温控阀在不同的工况下内部通道的导通情况不同，低温工况下三通温控阀的进油通道与泄油通道导通、排油通道关闭，使得大排量油泵处于泄油工况，可以降低大排量油泵的负载压力，使得执行电机输出的扭矩尽可能多的分配至小排量油泵，将低温油液泵送至混动变速箱的待润滑部位，且降低了执行电机同时驱动两个油泵的扭矩和功率需求。
24.3、本发明提供的混动变速箱冷却润滑系统，设置三通温控阀，三通温控阀在不同的工况下内部通道的导通情况不同，高温工况下三通温控阀的进油通道与排油通道导通、泄油通道关闭，双泵合流使得系统中油液流量增加，两个油泵泵出的油可以同时满足混动变速箱内润滑需求以及满足双电机的冷却流量需求。
附图说明
25.图1为本发明实施例中混动变速箱冷却润滑系统处于冷态时的结构框图。
26.图2为图1中三通温控阀内部通道的导通结构示意图。
27.图3为本发明实施例中混动变速箱冷却润滑系统处于热态时的结构框图。
28.图4为图3中三通温控阀内部通道的导通结构示意图。
29.图5为相关技术的混动变速箱冷却润滑系统的结构原理示意图。
30.附图标记说明：1
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双联电子油泵，11
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执行电机，12
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小排量油泵，13
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大排量油泵，14
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第一单向阀，15
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第二单向阀；2
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三通温控阀，21
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进油通道，22
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排油通道，23
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泄油通道，24
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阀体，25
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蜡包芯体，26
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弹簧，27
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推杆；3
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散热器；4
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冷却润滑支路；5
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吸滤器；6
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油底壳。
具体实施方式
31.为了使本技术所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本技术，下面结合附图，通过具体实施例对本技术技术方案作详细描述。
32.基于目前混动变速箱冷却润滑系统的需求，相关技术提供一种混动变速箱冷却润滑系统，参见图5，发动机(e/g，engine)和pcu控制器(power control unit，功率控制单元)均采用水泵冷却的方式，混动变速箱内的双电机：发电机mg1和驱动电机mg2采用油冷方式，变速箱内有1个mop泵(mechanical oil pump，机械油泵)，加上1个eop泵(electronic oil pump，电子油泵)，mop泵出的油不经外部风冷散热器冷却，且mop只给mg2电机做冷却，eop泵
出的油首先经过一个风冷散热器(o/c，air
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cooled)，然后再给两个电机mg1和mg2做冷却。
33.相关技术提供的混动变速箱冷却润滑系统需要两套互相独立的油泵系统，变速箱内需要增加专门的油路，系统复杂程度变高；而且机械油泵还需要专门的泵轴驱动机构：齿轮轴和轴承等，系统成本增加。另一方面，相关技术提供的混动变速箱冷却润滑系统机械油泵一直跟发动机固连，当系统不需要冷却润滑流量时油泵也会消耗功率，不利于变速箱整体的传动效率和整车燃油经济性。
34.由于在低温时油品粘度大，油泵的负载压力会比较高，因为要兼顾高温时的冷却润滑流量较高的需求，油泵的排量不能设计得过小，按照油泵有效液压扭矩(nm)＝油泵压力(bar)
×
排量(cc/r)/(20*π)，低温的油泵机械效率会非常低(10％～20％)，eop的电机部分难以提供足够的扭矩来驱动油泵；所以此时eop会关闭，利用mop来提供mg2电机(驱动电机)的冷却流量，或变速箱内的轴承主动润滑流量。
35.考虑现有技术以及上述相关技术所存在的不足，本发明提供一种混动变速箱冷却润滑系统以及具有其的混合动力车辆。本发明的基本发明构思如下：
36.一种混动变速箱冷却润滑系统，包括双联电子油泵、三通温控阀、散热器和2条以上冷却润滑支路，双联电子油泵包括执行电机、小排量油泵和大排量油泵，小排量油泵与大排量油泵串联设置、且均通过执行电机驱动，小排量油泵的排量小于大排量油泵的排量；小排量油泵与大排量油泵的进油口分别与混动变速箱的油底壳连通，小排量油泵的出油口与散热器的进油口连通，大排量油泵的出油口与三通温控阀的进油通道连通，三通温控阀的排油通道与散热器的进油口连通，三通温控阀的泄油通道与油底壳连通；散热器的出油口分别与2条以上冷却润滑支路连通。
37.本发明提供的混动变速箱冷却润滑系统利用一个执行电机同时驱动两个油泵，系统集成度更高，且相比于机械油泵需要专门的泵轴驱动机构，本发明不需要泵轴驱动机构，系统成本低。本发明提供的混动变速箱冷却润滑系统设置三通温控阀，三通温控阀在不同的工况下内部通道的导通情况不同，低温工况下三通温控阀的进油通道与泄油通道导通、排油通道关闭，使得大排量油泵处于泄油工况，可以降低大排量油泵的负载压力，降低执行电机同时驱动两个油泵的扭矩和功率需求。高温工况下三通温控阀的进油通道与排油通道导通、泄油通道关闭，双泵合流使得系统中油液流量增加，两个油泵泵出的油可以同时满足混动变速箱内润滑需求以及满足双电机的冷却流量需求。
38.下面结合具体实施例对本发明的内容进行详细介绍：
39.本实施例提供一种混动变速箱冷却润滑系统，该混动变速箱冷却润滑系统可以应用于现有任一款混合动力车辆中。参见图1和图3，该混动变速箱冷却润滑系统包括双联电子油泵1、三通温控阀2、散热器3和2条以上冷却润滑支路4，由双联电子油泵1提供油液循环流通的动力，使得油液在混动变速箱的油底壳6、双联电子油泵1、三通温控阀2、散热器3和各条冷却润滑支路4之间循环流动，为发电机、驱动电机以及混动变速箱中各个部件提供冷却润滑流量。
40.双联电子油泵1包括执行电机11、小排量油泵12和大排量油泵13，小排量油泵12与大排量油泵13串联设置、且均通过执行电机11驱动，小排量油泵12的排量小于大排量油泵13的排量；小排量油泵12与大排量油泵13的进油口分别与混动变速箱的油底壳6连通，为了提高油品质量，双联电子油泵1的进油口与油底壳6之间的管路上一般安装有吸滤器5，吸滤
器5过滤油液中的杂质。小排量油泵12的出油口与散热器3的进油口连通，大排量油泵13的出油口与三通温控阀2的进油通道21连通，三通温控阀2的排油通道22与散热器3的进油口连通，三通温控阀2的泄油通道23与油底壳6连通；散热器3的出油口分别与2条以上冷却润滑支路4连通。
41.本发明提供的混动变速箱冷却润滑系统，双联电子油泵1为电子泵，利用一个执行电机11同时驱动两个油泵，两个油泵的排量不同，具体是小排量油泵12的排量小于大排量油泵13的排量，两个油泵的排量根据执行电机11的输出转速以及系统的冷却润滑流量而定。
42.双联电子油泵1中两个油泵的功能有所区别，小排量油泵12主要用于泵送混动变速箱内行星齿轮、传动齿轮、轴承、油封等部件润滑的油液，并在热态辅助泵送用于双电机冷却的油液；大排量油泵13主要用于泵送用于双电机冷却的油液。冷态(低温工况)下，系统油压由小排量油泵12提供，由于低温时油品粘度大，油泵的负载压力会比较高，需要双联电子油泵1提供较高的输出油压，满足混动变速箱内润滑的需求，因此小排量油泵12为高压油泵。热态(常温或高温工况)下，当双电机需要进行冷却时，系统由双泵同时供油，此时系统油液流量大，但是油压相对较低，因此大排量油泵13为低压油泵。
43.根据混合动力车辆的常规动力配置，本实施例中大排量油泵13的排量为小排量油泵12的排量的3～10倍，优选大排量油泵13的排量为小排量油泵12的排量的4～5倍，能够完美匹配混动变速箱系统的冷却润滑需求，并且不会造成能量浪费。
44.进一步的，参见图1和图3，本实施例中，双联电子油泵1还包括第一单向阀14和第二单向阀15；第一单向阀14连通于小排量油泵12的出油口与散热器3的进油口之间的管路上；第二单向阀15连通于大排量油泵13的出油口与三通温控阀2的进油通道21之间的管路上。通过在两个油泵的出口端分别设置一个一定开启压力的单向阀，可以保证两个油泵泵出的油不产生回流和互相干扰。
45.三通温控阀2是本发明提供的混动变速箱冷却润滑系统的另一个关键部件，参见图2和图4，三通温控阀2包括设有相互贯通的三个通道21、22、23的阀体24以及内置于阀体24的蜡包芯体25和弹簧26，蜡包芯体25的一端设有推杆27，推杆27伸入排油通道22，蜡包芯体25的另一端伸出至排油通道22外，弹簧26套设在蜡包芯体25上。蜡包芯体25能够感应外界温度，利用热胀冷缩的原理打开/关闭排油通道22或泄油通道23。三通温控阀2可采用现有技术公开的其他结构，例如cn201811287451.2公开的“一种燃油温控阀”。三通温控阀更为详细的结构本实施例不做展开说明。
46.散热器3是变速箱冷却润滑系统中常用的部件，用于降低变速箱在高负荷工作时的油温，散热器3的详细内容可参照现有技术的具体公开，散热器3的具体结构本发明不做限制。2条以上冷却润滑支路4分别用于为发电机、驱动电机以及混动变速箱中各个部件(行星齿轮、传动齿轮、轴承、油封等)提供冷却润滑流量。各条冷却润滑支路4可参照现有技术的相关公开，本发明不做限制。
47.参见图1和图3，在本实施例中，冷却润滑支路4包含用于冷却润滑发电机的冷却润滑支路4、用于冷却驱动电机的冷却润滑支路4、用于润滑行星齿轮的冷却润滑支路4以及用于润滑轴承/油封的冷却润滑支路4。驱动电机和发电机的冷却润滑支路4可以分别设置或者合并为一条支路。
48.为了实现自动控制，本发明实施例提供的混动变速箱冷却润滑系统还包括控制单元，控制单元包括控制器、第一温度传感器、第二温度传感器和油温传感器。第一温度传感器和第二温度传感器分别用于检测发电机和驱动电机的机械结构温度，具体是电机定转子的温度；油温传感器用于检测混动变速箱冷却润滑系统中油液的温度，考虑到安装位置的限制，优选油温传感器检测油底壳6中油液的温度。第一温度传感器、第二温度传感器、油温传感器和执行电机11分别与控制器电连接。控制器接收第一温度传感器和第二温度传感器的信号，判断发电机和驱动电机是否需要冷却；控制器接收油温传感器的信号，并根据油温信号控制双联电子油泵1的执行电机11的输出转速。
49.为了进一步优化冷却润滑效果，本实施例中，控制单元还包括开关电磁阀，开关电磁阀设置于用于冷却润滑发电机和驱动电机的冷却润滑支路4上，开关电磁阀与控制器电连接，在发电机和/或驱动电机不需要冷却时关闭开关电磁阀，使得油液不进入对应的冷却润滑支路4，油液仅用于混动变速箱内部润滑，提高润滑效果。
50.考虑到发电机和驱动电机的工作温度不同，在一具体实施例中，开关电磁阀可设置有2个，用于冷却润滑发电机的冷却润滑支路4上以及用于冷却润滑驱动电机的冷却润滑支路4上分别设置1个开关电磁阀，控制器接收第一温度传感器和第二温度传感器的信号，判断发电机和驱动电机是否需要冷却，并控制对应的开关电磁阀打开或关闭，实现精确的实时控制。
51.控制器可以是单独设置的控制芯片，也可以采用整车中已有的控制器，本实施例中，控制器采用混动变速箱的mtcu控制器，mtcu控制器为混动变速箱控制器，连接和控制的用电设备包含：驱动电机，发电机，开关电磁阀，第一温度传感器和第二温度传感器，油温传感器和执行电机11，通过开关电磁阀控制双电机冷却的流量，可以实时按需控制，通过油泵电机的转速控制，可以实现不同油温和不同双电机工况下的冷却润滑流量主动闭环控制。
52.本发明实施例提供的混动变速箱冷却润滑系统的工作原理如下：
53.参见图1和图2，在冷态(低温工况)下，由于油温未达到三通温控阀2的开启阈值，弹簧26向右推动蜡包芯体25，三通温控阀2左侧的泄油通道23开启，右侧排油通道22关闭，三通温控阀2的进油通道21与泄油通道23导通、排油通道22关闭，由于大排量油泵13的出油口与三通温控阀2的进油通道21连通，因此在低温工况下大排量油泵13处于泄油工况，可以降低大排量油泵13的负载压力，使得执行电机11输出的扭矩尽可能多的分配至小排量油泵12，将低温油液泵送至混动变速箱内行星齿轮/轴承/油封等待润滑部位，此时mtcu控制双电机冷却的开关电磁阀关闭，阻断通往双电机冷却的油液流量。另一方面，由于低温工况下大排量油泵13处于泄油工况，大排量油泵13的负载压力低，降低执行电机11同时驱动两个油泵的扭矩和功率需求。
54.参见图3和图4，在热态(常温或高温工况)下，当油温达到三通温控阀2的开启阈值时，三通温控阀2的蜡包芯体25里面的蜡包受热膨胀，通过推杆27推动蜡包芯体25向左移动，同时压缩弹簧26，当运动到一定行程后，可以将左侧的泄油通道23关闭(微泄漏)，右侧的排油通道22完全打开，此时三通温控阀2的进油通道21与排油通道22导通、泄油通道23关闭(或存在微泄漏)，小排量油泵12和大排量油泵13泵出的油合流后经过散热器3散热，系统中油液流量增加，两个油泵泵出的油可以同时满足混动变速箱内润滑需求以及满足双电机的冷却流量需求。
55.通过上述实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：
56.1、本发明提供的混动变速箱冷却润滑系统，双联电子油泵包括执行电机、小排量油泵和大排量油泵，利用一个执行电机同时驱动两个油泵，可以节省一个油泵电机，或者一套油泵的机械驱动机构，同时配合大排量低压油泵在低温时通过三通温控阀泄压，小排量高压油泵在低温下可以提供润滑流量的功能满足系统需求。
57.2、本发明提供的混动变速箱冷却润滑系统，通过双联电子油泵与三通温控阀的集成，在三通温控阀冷态和热态时弹簧和蜡包芯体相互配合的动作，可以打开和关闭不同的通道，实现油流的控制(卸油或者流向散热器)，使得冷态时大排量油泵处于泄油工况，可以降低大排量油泵的负载压力，使得执行电机输出的扭矩尽可能多的分配至小排量油泵，将低温油液泵送至混动变速箱的待润滑部位；热态时双泵合流使得系统中油液流量增加，两个油泵泵出的油可以同时满足混动变速箱内润滑需求以及满足双电机的冷却流量需求。
58.3、本发明提供的混动变速箱冷却润滑系统，通过开关电磁阀可以实现双电机冷却流量的主动控制，按需打开开关电磁阀，实时控制需求的冷却流量，不需要冷却时则关闭对应的冷却润滑支路，将油泵泵出的油全部用于变速箱内的行星齿轮/轴承/油封等润滑需求，提高润滑效果。
59.尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的普通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技术范围的所有变更和修改。
60.显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。