混合动力传动系统及车辆的制作方法

1.本发明实施例涉及车辆领域，尤其涉及一种混合动力传动系统以及包括该混合动力传动系统的车辆。


背景技术：

2.出于节约能源、减少排放的考虑，开发节能型汽车产品成为汽车设计及制造企业的追求目标，越来越多的车辆开始采用混合动力系统，混合动力车辆将在未来一段时间逐渐成为市场主体。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明实施例提供了一种混合动力传动系统及包括该混合动力传动系统的车辆，从而有效解决或缓解了目前所存在的弊端中的至少一个。
4.本发明实施例的一方面涉及一种混合动力传动系统，其包括：发动机，其与第一机械输入轴相连，所述第一机械输入轴与充电挡主动齿轮相连；第二机械输入轴，其与电动挡从动齿轮和机械挡主动齿轮相连；离合器，其包括与所述第一机械输入轴相连的离合器结合毂以及与所述第二机械输入轴相连的离合器结合套，可通过控制所述离合器结合套与所述离合器结合毂的结合与分离来控制所述第一机械输入轴与所述第二机械输入轴的结合与分离；发电机，其与充电输出轴相连，所述充电输出轴与充电挡从动齿轮相连；驱动电机，其与第一电动输入轴相连，所述第一电动输入轴与第一电动挡主动齿轮相连；机械输出轴，其与机械挡从动齿轮和主减主动齿轮相连；以及主减从动齿轮，用来将来自所述机械输出轴的动力传递至车轮。
5.在根据本发明实施例所述的混合动力传动系统中，可选地，所述第一机械输入轴通过减振器与所述发动机相连。
6.在根据本发明实施例所述的混合动力传动系统中，可选地，所述充电挡主动齿轮及所述离合器结合毂分别与所述第一机械输入轴通过花键固定相连。
7.在根据本发明实施例所述的混合动力传动系统中，可选地，所述第二机械输入轴通过滚针轴承空套在所述第一机械输入轴上，所述电动挡从动齿轮和所述机械挡主动齿轮与所述第二机械输入轴固定相连或一体成型。
8.在根据本发明实施例所述的混合动力传动系统中，可选地，所述离合器结合套与所述第二机械输入轴固定相连。
9.在根据本发明实施例所述的混合动力传动系统中，可选地，所述离合器通过液压系统控制离合器摩擦片结合与分离，来控制所述离合器结合套与所述离合器结合毂的结合与分离。
10.在根据本发明实施例所述的混合动力传动系统中，可选地，所述充电输出轴与所
述发电机的转子固定相连，所述充电挡从动齿轮与所述充电输出轴通过花键固定相连。
11.在根据本发明实施例所述的混合动力传动系统中，可选地，所述驱动电机的转子与所述第一电动输入轴固定相连，所述第一电动挡主动齿轮通过花键与所述第一电动输入轴固定相连。
12.在根据本发明实施例所述的混合动力传动系统中，可选地，所述机械输出轴通过滚针轴承空套在所述电动输入轴上，所述机械挡从动齿轮和所述主减主动齿轮与所述机械输出轴固定相连或一体成型。
13.在根据本发明实施例所述的混合动力传动系统中，可选地，所述主减从动齿轮通过差速器与左右半轴相连，以将动力经所述差速器和所述左右半轴传递至所述车轮。
14.在根据本发明实施例所述的混合动力传动系统中，可选地，其进一步包括第二电动输入轴以及与所述第二电动输入轴相连的第二电动挡主动齿轮，所述驱动电机通过所述第二电动挡主动齿轮、所述第一电动挡主动齿轮和所述电动挡从动齿轮与所述第二机械输入轴相连。
15.在根据本发明实施例所述的混合动力传动系统中，可选地，所述第二电动挡主动齿轮通过花键与所述第二电动输入轴固定相连。
16.在根据本发明实施例所述的混合动力传动系统中，可选地，其被构造为可选择性地实现以下运行模式：发动机与驱动电机混合驱动模式、发动机与发电机混合驱动模式、发动机与驱动电机和发电机混合驱动模式、发电机单独驱动模式、驱动电机单独驱动模式、发电机和驱动电机同时驱动模式、发动机单独驱动模式、怠速充电模式、电机启动发动机模式、以及制动能量回收模式。
17.在根据本发明实施例所述的混合动力传动系统中，可选地，在所述发动机与驱动电机混合驱动模式、所述发动机与发电机混合驱动模式、所述发动机与驱动电机和发电机混合驱动模式、以及所述发动机单独驱动模式中，所述发动机输出的动力依次通过所述第一机械输入轴、所述离合器结合毂、所述离合器结合套、所述第二机械输入轴、所述机械挡主动齿轮和所述机械挡从动齿轮传递至所述机械输出轴，进而传递至所述主减主动齿轮和所述主减从动齿轮。
18.在根据本发明实施例所述的混合动力传动系统中，可选地，在所述发动机与发电机混合驱动模式、所述发动机与驱动电机和发电机混合驱动模式、所述发电机单独驱动模式、以及所述发电机和驱动电机同时驱动模式中，所述发电机将电池电能转换为机械能，动力依次通过所述第一电动输入轴、所述充电挡从动齿轮、所述充电挡主动齿轮、所述第一机械输入轴、所述离合器结合毂、所述离合器结合套、所述第二机械输入轴、所述机械挡主动齿轮和所述机械挡从动齿轮传递至机械输出轴，进而传递至所述主减主动齿轮和所述主减从动齿轮。
19.在根据本发明实施例所述的混合动力传动系统中，可选地，在所述发动机与驱动电机混合驱动模式、所述发动机与驱动电机和发电机混合驱动模式、所述驱动电机单独驱动模式、以及所述发电机和驱动电机同时驱动模式中，所述驱动电机将电池电能转化为机械能，动力依次通过所述第一电动输入轴、所述第一电动挡主动齿轮、所述电动挡从动齿轮、所述第二机械输入轴、所述机械挡主动齿轮和所述机械挡从动齿轮传递至所述机械输出轴，进而传递至所述主减主动齿轮和主减从动齿轮。
20.在根据本发明实施例所述的混合动力传动系统中，可选地，在所述怠速充电模式中，所述发动机输出动力，依次通过所述第一机械输入轴、所述充电挡主动齿轮和所述充电挡从动齿轮传递至所述第一电动输入轴，并通过所述第一电动输入轴带动所述发电机的转子旋转进行发电，为电池充电。
21.在根据本发明实施例所述的混合动力传动系统中，可选地，在所述电机启动发动机模式中，所述发电机将电池电能转换为机械能，动力依次通过所述第一电动输入轴、所述充电挡从动齿轮和所述充电挡主动齿轮传递至第一机械输入轴，进而传递至所述发动机，以实现辅助启动发动机。
22.在根据本发明实施例所述的混合动力传动系统中，可选地，在所述制动能量回收模式中，在车辆制动过程中，所述车轮带动所述主减从动齿轮转动，动力依次通过所述主减主动齿轮、所述机械输出轴、所述机械挡从动齿轮和所述机械挡主动齿轮，传递至所述第二机械输入轴，再依次通过所述电动挡从动齿轮、所述电动挡主动齿轮、以及所述电动输入轴，传递至所述驱动电机，通过所述驱动电机将制动时的机械能回收为电能。
23.本发明实施例的另一方面涉及一种包括本发明实施例所述的混合动力传动系统的车辆。
附图说明
24.以下将接合附图和具体实施例来对本发明进行进一步详细描述，但是本领域技术人员将领会的是，这些附图仅是出于解释具体实施例的目的而绘制的，并且因此不应当作为对本发明范围的限定。此外，除非特别指出，附图仅是意在概念性地表示所描述对象的组成或构造并且可能进行了夸张性显示，并且附图也并非一定是按比例绘制的。此外，在不同的附图中，相同的参考标号表示相同或大致相同的部件。
25.图1显示了根据本发明一个实施例的一种混合动力传动系统的结构示意图。
26.图2显示了根据本发明另一个实施例的一种混合动力传动系统的结构示意图。
具体实施方式
27.下面将结合附图对本发明的一些实施例进行更详细的描述。除非本文中清楚地另行定义，本文所使用的科学和技术术语的含义为本领域技术人员通常理解的含义。
28.本文中使用的“包括”、“具有”以及类似的词语是指除了列于其后的项目及其等同物外，其他的项目也可在范围以内。术语“或”、“或者”并不意味着排他，而是指存在所提及项目中的至少一个，并且包括所提及项目的组合可能存在的情况。术语“和/或”包括一个或多个所提及项目的任意的和所有的组合。本文中提及“一些实施例”等，表示所述与本发明相关的一种特定要素（例如特征、结构和/或特点）被包含在本说明书所述的至少一个实施例中，可能或可能不出现于其他实施例中。另外，需要理解的是，所述发明要素可以以任何适当的方式结合。
29.在本文中，用“连接”或“相连”表示的两个部件既可以是通过连接装置直接或间接地连接在一起的两个独立部件，也可以是一体成型在一起的两个部件（即，一个整体的两个部分）。
30.本发明的一方面涉及一种混合动力传动系统，该系统包括发动机、发电机、驱动电
机、离合器以及若干副平行轴式齿轮组等。在一些实施例中，通过控制发动机、发电机、驱动电机的工作状态、以及离合器的结合或分离，可选择性地实现发电机辅助启动发动机、发动机通过发电机向电池充电或直接将电能传递至驱动电机、发动机驱动车辆前进、驱动电机驱动车辆前进、通过驱动电机实现制动能量回收、发动机与驱动电机共同驱动车辆前进等多种工作模式，以降低整车油耗，提升整车加速性能，并保证模式切换中的驾驶感受。
31.图1显示了根据本发明的一个实施例的一种混合动力传动系统10的结构示意图。该混合动力传动系统10包括：发动机1，其与第一机械输入轴s1相连，第一机械输入轴s1与充电挡主动齿轮gc1相连；第二机械输入轴s4，其与电动挡从动齿轮ge2和机械挡主动齿轮gm1相连；离合器5，其包括与第一机械输入轴s1相连的离合器结合毂6b以及与第二机械输入轴s4相连的离合器结合套6a；发电机2，其与充电输出轴s3相连，充电输出轴s3与充电挡从动齿轮gc2相连；驱动电机3，其与第一电动输入轴s2相连，第一电动输入轴s2与第一电动挡主动齿轮ge1相连；机械输出轴s5，其与机械挡从动齿轮gm2和主减主动齿轮go1相连；以及主减从动齿轮go2，其与左右半轴（未图示）相连，用来将动力经左右半轴传递至车轮（未图示），驱动车轮前进或后退。
32.其中，充电挡主动齿轮gc1与充电挡从动齿轮gc2为一组相互配合的齿轮副，电动挡主动齿轮ge1与电动挡从动齿轮ge2为一组相互配合的齿轮副，机械挡主动齿轮gm1与机械挡从动齿轮gm2为一组相互配合的齿轮副，主减主动齿轮go1与主减从动齿轮go2为一组相互配合的齿轮副。
33.发动机1可通过减振器4与第一机械输入轴s1相连，充电挡主动齿轮gc1及离合器结合毂6b与第一机械输入轴s1可通过花键固定相连。第二机械输入轴s4可通过滚针轴承空套在第一机械输入轴s1上，电动挡从动齿轮ge2和机械挡主动齿轮gm1可与第二机械输入轴s4固定相连或一体加工制造。离合器结合套6a可与第二机械输入轴s4固定相连。可通过液压系统控制离合器摩擦片结合与分离，从而控制离合器结合套6a与离合器结合毂6b的结合与分离，即控制离合器结合与分离。第一机械输入轴s1与第二机械输入轴s4可构造为能够通过离合器5的结合与分离来进行结合与分离。
34.充电挡从动齿轮gc2可通过花键与充电输出轴s3固定相连，充电输出轴s3可与发电机2转子固定相连。驱动电机3的转子可与电动输入轴s2固定相连，电动挡主动齿轮ge1可通过花键与电动输入轴s2固定相连。机械输出轴s5可通过滚针轴承空套在电动输入轴s2上，机械挡从动齿轮gm2和主减主动齿轮go1可与机械输出轴s5固定相连或一体加工制造。主减从动齿轮go2可通过差速器7与左右半轴相连。具体地，可使主减从动齿轮go2与差速器7相连，差速器7再与左右半轴相连。
35.具体而言，在图1中所示的实施例中，发动机1、发电机2和驱动电机3中的至少一者提供动力。平行轴齿轮副配合可选择性地将发动机1、发电机2和驱动电机3中的至少一者动力输出到主减从动齿轮go2。
36.尽管在图示的实施例中，第二机械输入轴s4与机械输出轴s5通过机械挡主动齿轮gm1与机械挡从动齿轮gm2齿轮副进行动力传递。但容易理解的是，第二机械输入轴s4与机械输出轴s5之间可设置更多的齿轮组或采用其他传动结构。本发明意在覆盖这些变型和改变。
37.尽管在图示的实施例中，电动输入轴s2与第二机械输入轴s4通过电动挡主动齿轮
ge1与电动挡从动齿轮ge2齿轮副进行动力传递。但容易理解的是，电动输入轴s2与第二机械输入轴s4之间可设置更多的齿轮组或采用其他传动结构。本发明意在覆盖这些变型和改变。
38.通过控制发动机1、发电机2和驱动电机3的工作状态，以及离合器的结合或分离，可以实现多种运行模式，包括但不限于将在下文中详细描述的混动驱动模式、纯电驱动模式、怠速充电模式、电机辅助启动发动机模式、发动机单独驱动模式、和能量回收等。
39.以下将以图1中所示实施例为例来详细描述本发明的混合动力无级变速传动系统的各个运行模式：模式1：混动驱动模式1）发动机与驱动电机为主混合驱动车辆行驶模式：在图1所示的实施例中，发动机1输出动力，通过减振器4和第一机械输入轴s1，将动力传递至离合器结合毂6b，通过液压系统控制离合器摩擦片结合，将动力传递至离合器结合套6a，进一步传递至第二机械输入轴s4。
40.与此同时，通过驱动电机3将电池电能转化为机械能，动力通过电动输入轴s2和电动挡主动齿轮ge1传递至电动挡从动齿轮ge2及第二机械输入轴s4。
41.从发动机1输出的动力与从驱动电机3输出的动力在第二机械输入轴s4处进行叠加，叠加后的动力通过机械挡主动齿轮gm1与机械挡从动齿轮gm2传递至机械输出轴s5，进而传递至主减主动齿轮go1与主减从动齿轮go2，从而通过差速器7及半轴传递至车轮，驱动车辆前进。
42.根据上述运行模式，能够实现发动机1与驱动电机3混合驱动车辆行驶，同时发电机2根据需求选择性地进行充电。
43.2）发动机与发电机为主混合驱动车辆行驶模式：在图1所示的实施例中，发动机1输出动力，通过减振器4传递至第一机械输入轴s1。
44.与此同时，通过发电机2将电池电能转换为机械能，动力通过电动输入轴s3传递至充电挡从动齿轮gc2，并通过充电挡主动齿轮gc1传递至第一机械输入轴s1。
45.从发动机1输出的动力与从发电机2输出的动力在第一机械输入轴s1处进行叠加，叠加后的动力传递至离合器结合毂6b，通过液压系统控制离合器摩擦片结合，将动力传递至离合器结合套6a，进一步传递至第二机械输入轴s4。通过机械挡主动齿轮gm1与机械挡从动齿轮gm2传递至机械输出轴s5，进而传递至主减主动齿轮go1与主减从动齿轮go2，从而通过差速器7及半轴传递至车轮，驱动车辆前进。
46.此时驱动电机3可以处于不工作状态，也可处于充电状态。
47.若处于充电状态，动力通过电动挡从动齿轮ge2、电动挡主动齿轮ge1及电动输入轴s2依次传递至驱动电机3，从而将机械能转换为电能，为电池充电。
48.3）发动机与发电机和驱动电机为主混合驱动车辆行驶模式：在图1所示的实施例中，发动机1输出动力，通过减振器4传递至第一机械输入轴s1。
49.与此同时，通过发电机2将电池电能转换为机械能，动力通过电动输入轴s3传递至充电挡从动齿轮gc2，并通过充电挡主动齿轮gc1传递至第一机械输入轴s1。
50.从发动机1输出的动力与从发电机2输出的动力在第一机械输入轴s1处进行叠加，叠加后的动力传递至离合器结合毂6b，通过液压系统控制离合器摩擦片结合，将动力传递
至离合器结合套6a，进一步传递至第二机械输入轴s4。
51.与此同时，驱动电机3将电池电能转化为机械能，动力通过电动输入轴s2和电动挡主动齿轮ge1传递至电动挡从动齿轮ge2及第二机械输入轴s4。
52.从发动机1及从发电机2输出的动力与从驱动电机3输出的动力在第二机械输入轴s4处进行叠加，叠加后的动力通过机械挡主动齿轮gm1与机械挡从动齿轮gm2传递至机械输出轴s5，进而传递至主减主动齿轮go1与主减从动齿轮go2，从而通过差速器7及半轴传递至车轮，驱动车辆前进。
53.因此，发动机1与发电机2、驱动电机3共同驱动车辆行驶。
54.模式2：纯电驱动模式在图1所示的实施例中，可以通过发电机2和/或驱动电机3进行驱动。
55.1）发电机单独驱动模式：发电机2将电池电能转换为机械能，动力通过电动输入轴s3传递至充电挡从动齿轮gc2，并通过充电挡主动齿轮gc1传递至第一机械输入轴s1，动力传递至离合器结合毂6b，通过液压系统控制离合器摩擦片结合，将动力传递至离合器结合套6a，进一步传递至第二机械输入轴s4。通过机械挡主动齿轮gm1与机械挡从动齿轮gm2传递至机械输出轴s5，进而传递至主减主动齿轮go1与主减从动齿轮go2，从而通过差速器7及半轴传递至车轮，驱动车辆前进或后退。
56.2）驱动电机单独驱动模式：驱动电机3将电池电能转化为机械能，动力通过电动输入轴s2和电动挡主动齿轮ge1传递至电动挡从动齿轮ge2及第二机械输入轴s4，然后通过机械挡主动齿轮gm1与机械挡从动齿轮gm2传递至机械输出轴s5，进而传递至主减主动齿轮go1与主减从动齿轮go2，从而通过差速器7及半轴传递至车轮，驱动车辆前进或后退。
57.3）发电机与驱动电机同时驱动模式发电机2将电池电能转换为机械能，动力通过电动输入轴s3传递至充电挡从动齿轮gc2，并通过充电挡主动齿轮gc1传递至第一机械输入轴s1，动力传递至离合器结合毂6b，通过液压系统控制离合器摩擦片结合，将动力传递至离合器结合套6a，进一步传递至第二机械输入轴s4。
58.与此同时，驱动电机3将电池电能转化为机械能，动力通过电动输入轴s2和电动挡主动齿轮ge1传递至电动挡从动齿轮ge2及第二机械输入轴s4。
59.从发电机2以及驱动电机3输出的动力在第二机械输入轴s4处进行叠加，叠加后的动力通过机械挡主动齿轮gm1与机械挡从动齿轮gm2传递至机械输出轴s5，进而传递至主减主动齿轮go1与主减从动齿轮go2，从而通过差速器7及半轴传递至车轮，驱动车辆前进或后退。
60.模式3：怠速充电模式在图1所示的实施例中，当车辆停止，电池需要充电时。发动机1输出动力，通过减振器4传递至第一机械输入轴s1，并通过充电挡主动齿轮gc1与充电挡从动齿轮gc2传递至电动输入轴（在此也可称作充电输出轴）s3，并通过充电输出轴s3带动发电机2的转子旋转进行发电，为电池充电。
61.模式4：电机启动发动机模式
1）当车辆静止时，电机启动发动机的工作模式：通过发电机2将电池电能转换为机械能，动力通过电动输入轴s3传递至充电挡从动齿轮gc2，并通过充电挡主动齿轮gc1传递至第一机械输入轴s1，通过减振器4将动力传递至发动机1，从而实现发电机2辅助启动发动机1。
62.此时离合器5应处于分离状态。
63.2）当车辆在行驶过程中，电机启动发动机模式：通过发电机2将电池电能转换为机械能，动力通过电动输入轴s3传递至充电挡从动齿轮gc2，并通过充电挡主动齿轮gc1传递至第一机械输入轴s1，通过减振器4将动力传递至发动机1，从而实现发电机2辅助启动发动机1。
64.此时离合器5应处于分离状态。
65.模式5：发动机单独驱动模式1）发动机驱动车辆，并给发电机充电：在图1所示的实施例中，发动机1输出动力，通过减振器4和第一机械输入轴s1，将动力传递至离合器结合毂6b，通过液压系统控制离合器摩擦片结合，将动力传递至离合器结合套6a，进一步传递至第二机械输入轴s4。然后动力通过机械挡主动齿轮gm1与机械挡从动齿轮gm2传递至机械输出轴s5，进而传递至主减主动齿轮go1与主减从动齿轮go2，从而通过差速器7及半轴传递至车轮，驱动车辆前进。
66.与此同时，发动机1输出动力，通过减振器4传递至第一机械输入轴s1，并通过充电挡主动齿轮gc1与充电挡从动齿轮gc2，并通过充电输出轴s3带动发电机2的转子旋转进行发电，按需为电池充电。
67.2）发动机驱动车辆：在图1所示的实施例中，发动机1输出动力，通过减振器4和第一机械输入轴s1，将动力传递至离合器结合毂6b，通过液压系统控制离合器摩擦片结合，将动力传递至离合器结合套6a，进一步传递至第二机械输入轴s4。然后动力通过机械挡主动齿轮gm1与机械挡从动齿轮gm2传递至机械输出轴s5，进而传递至主减主动齿轮go1与主减从动齿轮go2，从而通过差速器7及半轴传递至车轮，驱动车辆前进。
68.此时发电机2处于空转状态，不进行发电。
69.模式6：制动能量回收模式在图1所示的实施例中，在车辆制动过程中，车轮带动差速器7，并带动主减从动齿轮go2转动，动力依次通过主减主动齿轮go1、机械输出轴s5、机械挡从动齿轮gm2、机械挡主动齿轮gm1传递至第二机械输入轴s4。从车轮传递至第二机械输入轴s4的动力依次通过电动挡从动齿轮ge2、电动挡主动齿轮ge1、以及电动输入轴s2，传递至驱动电机3，通过驱动电机3将制动时的机械能回收为电能，对电池进行充电。
70.图2显示了本发明另一实施例的一种混合动力传动系统20的结构示意图。
71.如图2所示，混合动力传动系统20与图1所示的混合动力传动系统10的不同之处主要在于：增加了第二电动输入轴s6和第二电动挡主动齿轮ge0，其中第二电动挡主动齿轮ge0通过花键与第二电动输入轴s6固定相连，驱动电机3通过第二电动挡主动齿轮ge0、电动挡主动齿轮ge1、电动挡从动齿轮ge2与第二机械输入轴s4相连，进行动力传递。
72.如图2所示的混合动力传动系统20的工作模式与图1所示的混合动力传动系统10
的工作模式原理相近，本领域技术人员根据图2所示的结构容易获得系统20的相应工作模式细节，在此不在赘述。
73.本发明的另一方面涉及包括上述混合动力传动系统的车辆。根据上述公开内容，本领域技术人员容易获得包含本发明的混合动力传动系统的车辆。
74.本发明实施例的技术方案通过控制电机、发动机、及分离机构的工作状态，实现发动机启动、发动机直驱、混合驱动、纯电驱动、制动能量回收等模式，以提升整车燃油经济性和驾乘感受。
75.提供以上具体的实施例的目的是为了使得对本发明的公开内容的理解更加透彻全面，但本发明并不限于这些具体的实施例。本领域技术人员应理解，还可以对本发明做各种修改、等同替换和变化等等，只要这些变换未违背本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。