一种混合动力系统及车辆的制作方法

1.本发明涉及车辆技术领域，具体涉及一种混合动力系统及车辆。


背景技术：

2.混合动力汽车通常是指同时配置有发动机和电机作为动力输入部件的车辆。由于动力输入部件数量的增加，如何有效地配置各驱动构件、并搭建相适配的传动机构，就成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种混合动力系统及车辆，其中，该混合动力系统可以实现发动机、第一电机和第二电机的动力耦合以及切换，结构简单，可靠性高，方便维修，且传动效率较高。
4.为解决上述技术问题，本发明提供一种混合动力系统，包括发动机、第一电机和第二电机，所述发动机连接有机械输入轴，所述第一电机连接有第一电动输入轴，所述第二电机连接有第二电动输入轴，所述第二电动输入轴与所述机械输入轴传动连接；还包括电动输出轴、机械输出轴和差速器输入轴，所述电动输出轴与所述第一电动输入轴传动连接，所述电动输出轴还与所述差速器输入轴传动连接，所述机械输出轴与所述机械输入轴传动连接，且所述机械输出轴也与所述差速器输入轴传动连接。
5.采用这种方案，发动机的动力可以通过机械输入轴向机械输出轴传递，并可通过机械输出轴向差速器输入轴传递；第二电机的动力则可以通过第二电动输入轴向机械输入轴传递，并能够在机械输入轴的位置与发动机所产生的动力进行耦合；第一电机的动力则可以通过第一电动输入轴向电动输出轴传递，并可通过电动输出轴向差速器输入轴传递，以在差速器输入轴的位置与发动机和/或第二电机所产生的动力进行耦合。如此，即可以实现发动机、第一电机以及第三电机的动力耦合和传输。
6.并且，本发明所提供混合动力系统采用平行轴实现动力传递，整体结构形式简单，可靠性高，方便维修，且传动效率较高。
7.可选地，所述机械输入轴设置有若干机械主动齿轮，所述机械输出轴套接有若干机械从动齿轮，所述机械主动齿轮和所述机械从动齿轮的数量相同，且各所述机械主动齿轮一一对应地与各所述机械从动齿轮相啮合；相邻两所述机械从动齿轮之间设置有同步器，所述同步器固定装配于所述机械从动齿轮。
8.可选地，所述机械主动齿轮和所述机械从动齿轮的数量均为两个。
9.可选地，所述第二电动输入轴设置有第二电动输入齿轮，所述第二电动输入齿轮与一个所述机械主动齿轮相啮合。
10.可选地，所述发动机和所述机械输入轴之间还配置有离合器。
11.可选地，所述发动机还配置有减振器。
12.可选地，所述第一电动输入轴设置有第一电动输入齿轮，所述电动输出轴设置有
电动输出齿轮，所述第一电动输入齿轮与所述电动输出齿轮相啮合。
13.可选地，所述机械输出轴设置有第一主减速主动齿轮，所述电动输出轴设置有第二主减速主动齿轮，所述差速器输入轴设置有主减速从动齿轮，所述第一主减速主动齿轮、所述第二主减速主动齿轮均与所述主减速从动齿轮相啮合。
14.可选地，所述第一电机和所述第二电机的至少一者同时具有电动模式和发电模式。
15.本发明还提供一种车辆，包括动力系统，所述动力系统为上述的动力系统。
16.由于上述的动力系统已经具备如上的技术效果，那么，具有该动力系统的车辆亦当具备相类似的技术效果，故在此不做赘述。
附图说明
17.图1为本发明所提供混合动力系统的一种具体实施方式的结构示意图；
18.图2为本发明所提供混合动力系统的另一种具体实施方式的结构示意图。
19.图1-图2中的附图标记说明如下：
20.1发动机、11机械输入轴、111第一机械主动齿轮、112第二机械主动齿轮、12离合器；
21.2第一电机、21第一电动输入轴、211第一电动输入齿轮；
22.3第二电机、31第二电动输入轴、311第二电动输入齿轮；
23.4电动输出轴、41电动输出齿轮、42第二主减速主动齿轮；
24.5机械输出轴、51第一机械从动齿轮、52第二机械从动齿轮、53同步器、54第一主减速主动齿轮；
25.6差速器输入轴、61主减速从动齿轮。
具体实施方式
26.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
27.本文中所述“若干”是指数量不确定的多个，通常为两个以上；且当采用“若干”表示某几个部件的数量时，并不表示这些部件在数量上的相互关系。
28.本文中所述“第一”、“第二”等词，仅是为了便于描述结构和/或功能相同或者相类似的两个以上的结构或者部件，并不表示对于顺序和/或重要性的某种特殊限定。
29.请参考图1和图2，图1为本发明所提供混合动力系统的一种具体实施方式的结构示意图，图2为本发明所提供混合动力系统的另一种具体实施方式的结构示意图。
30.如图1所示，本发明提供一种混合动力系统，包括发动机1、第一电机2和第二电机3，发动机1连接有机械输入轴11，第一电机2连接有第一电动输入轴21，第二电机3连接有第二电动输入轴31，第二电动输入轴31与机械输入轴11传动连接；还包括电动输出轴4、机械输出轴5和差速器输入轴6，电动输出轴4与第一电动输入轴21传动连接，电动输出轴4还与差速器输入轴6传动连接，机械输出轴5与机械输入轴11传动连接，且机械输出轴5也与差速器输入轴6传动连接。
31.采用这种方案，发动机1的动力可以通过机械输入轴11向机械输出轴5传递，并可
通过机械输出轴5向差速器输入轴6传递；第二电机3的动力则可以通过第二电动输入轴31向机械输入轴11传递，并能够在机械输入轴11的位置与发动机1所产生的动力进行耦合；第一电机2的动力则可以通过第一电动输入轴21向电动输出轴4传递，并可通过电动输出轴4向差速器输入轴6传递，以在差速器输入轴6的位置与发动机1和/或第二电机3所产生的动力进行耦合。如此，即可以实现发动机1、第一电机2以及第三电机3的动力耦合和传输。
32.并且，本发明所提供混合动力系统采用平行轴实现动力传递，整体结构形式简单，可靠性高，方便维修，且传动效率较高。
33.需要说明的是，尽管本发明实施例所提供混合动力系统包括发动机1、第一电机2和第二电机3这三个动力输入部件，但是，这并不意味着在实际运行过程中三个动力输入部件均需要启动；事实上，这三个动力输入部件可以是选择其中的一者或者二者运行。
34.另外，上述的第一电机2和第二电机3可以至少一者同时具有电动模式和发电模式。当处于电动模式下，相应电机可以作为动力输入部件；而当处于发电模式下，相应电机则可以作为负载，以在其他动力输入部件的作用下进行发电，从而对蓄电池的电量进行补充，或者，在其中的一个电机处于发电模式下，也可以直接地为另一个电机进行供电。
35.进一步地，机械输入轴11可以设置有若干机械主动齿轮，机械输出轴5可以套接有若干机械从动齿轮，机械主动齿轮和机械从动齿轮的数量可以相同，且各机械主动齿轮可以一一对应地与各机械从动齿轮相啮合；相邻两机械从动齿轮之间可以设置有同步器53，同步器53固定装配于机械从动齿轮。
36.具体实践中，通过驱动同步器53进行动作，可以实现不同的机械主动齿轮和机械从动齿轮之间的啮合，进而能够实现不同传动比的切换，以完成换挡。
37.相比于常规的采用复杂的离合器系统来实现挡位切换的方案，本发明实施例所采用同步器53的结构形式更为简单，能够进一步地简化本发明实施例所提供混合动力系统的结构形式，并有利于提高结构的紧凑性以及动力传递的效率。
38.这里，本发明实施例并不限定机械主动齿轮和机械从动齿轮的数量，具体实践中，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置，只要能够满足相关的使用要求即可。可以理解的是，机械主动齿轮和机械从动齿轮的数量越多，所能够实现的挡位也就越多；机械主动齿轮和机械从动齿轮的数量越少，本发明所提供混合动力系统的结构形式就越简单。
39.在一种示例性的方案中，机械主动齿轮和机械从动齿轮的数量均可以为两个，相应地，同步器53的数量可以为一个。这种方案可以参见图1，为便于描述，可以将设置于机械输入轴11的两个机械主动齿轮分别称之为第一机械主动齿轮111和第二机械主动齿轮112、并将设置于机械输出轴5的两个机械从动齿轮分别称之为第一机械从动齿轮51和第二机械从动齿轮52，第一机械主动齿轮111可以与第一机械从动齿轮51相啮合，第二机械主动齿轮112可以与第二机械从动齿轮52相啮合；在同步器53左移时，机械输入轴11的动力可以通过第一机械主动齿轮111和第一机械从动齿轮51向机械输出轴5传递；在同步器53右移时，机械输入轴11的动力则可以通过第二机械主动齿轮112和第二机械从动齿轮52向机械输出轴5传递。
40.第二电动输入轴31可以设置有第二电动输入齿轮311，第二电动输入齿轮311可以与若干机械主动齿轮中的一个相啮合，以将第二电动输入轴31的动力耦合于机械主动轴11。在图1的实施方式中，第二电动输入齿轮311具体可以是和第一机械主动齿轮111相啮
合。
41.进一步地，如图2所示，发动机1和机械输入轴11之间还可以配置有离合器12，以便于实现发动机1和机械输入轴11之间动力的结合或者断开，从而可以保证发动机1的顺利启动。
42.发动机1还可以配置有减振器(图中未示出)，用于减轻发动机1的扭转振动。这里，本发明实施例并不限定该减振器的具体结构形式。
43.请继续参考图1，第一电动输入轴21还可以设置有第一电动输入齿轮211，电动输出轴4可以设置有电动输出齿轮41，第一电动输入齿轮211可以与电动输出齿轮41相啮合，用于将第一电动输入轴21的动力传递至电动输出齿轮41。
44.机械输出轴5可以设置有第一主减速主动齿轮54，电动输出轴4可以设置有第二主减速主动齿轮42，差速器输入轴6可以设置有主减速从动齿轮61，第一主减速主动齿轮54、第二主减速主动齿轮42均可以与主减速从动齿轮61相啮合，用于将机械输出轴5以及电动输出轴4的动力传递至差速器输入轴6。
45.在实际运行过程中，通过切换不同的动力输入部件以及两个电机的工作模式，本发明实施例所提供混合动力系统可以具有不同的驱动模式。以下本发明实施例还将结合图1对不同的驱动模式进行说明。
46.1、混动驱动模式
47.1)发动机1与第一电机2为车辆主驱动
48.同步器53可以与第一机械从动齿轮51或者第二机械从动齿轮52相结合，发动机1输出动力传递至机械输入轴11，动力通过相啮合的第一机械主动齿轮111与第一机械从动齿轮51或者相啮合的第二机械主动齿轮112与第二机械从动齿轮52传递至机械输出轴5，然后可以通过相啮合的第一主减速主动齿轮54和主减速从动齿轮61传递至差速器输入轴6进行动力输出。
49.发动机1输出的动力还可以通过相啮合的第一机械主动齿轮111和第二电动输入齿轮311传递至第二电动输入轴31，进而传递至第二电机3，使得第二电机3发电。第二电机3的发电可以直接供给第一电机2进行工作，或者，也可以用于为蓄电池进行充电。当然，第二电机3也可以不工作。
50.同时，第一电机2也进行动力输出，其动力传递至第一电动输入轴21，并通过相啮合的第一电动输入齿轮211和电动输出齿轮41将动力传递至电动输出轴4，进一步通过相啮合的第二主减速主动齿轮42和主减速从动齿轮61将动力传递至差速器输入轴6进行动力输出。
51.在这种模式下，发动机1输出的动力和第一电机2输出的动力可以在主减速从动齿轮61处耦合，进而通过差速器进行动力输出。
52.2)发动机1与第二电机3为车辆主驱动
53.同步器53可以与第一机械从动齿轮51或者第二机械从动齿轮52相结合，发动机1输出动力传递至机械输入轴11。第二电机3输出的动力传递至第二电动输入轴31，并通过相啮合的第二电动输入齿轮311和第一机械主动齿轮111传递至机械输入轴11。发动机1输出的动力与第二电机3输出的动力可以在机械输入轴11处进行耦合，并可通过相啮合的第一机械主动齿轮111与第一机械从动齿轮51或者相啮合的第二机械主动齿轮112与第二机械
从动齿轮52传递至机械输出轴5，然后通过相啮合的第一主减速主动齿轮54和主减速从动齿轮61传递至差速器输入轴6进行动力输出。
54.在这种模式下，第一电机2可处于电动模式，用于供给第二电机3进行工作，或者为蓄电池进行充电。当然，第一电机2也可以处于不工作状态。
55.3)发动机1、第一电机2与第二电机3为车辆主驱动
56.同步器53可以与第一机械从动齿轮51或者第二机械从动齿轮52相结合，发动机1输出动力传递至机械输入轴11。第二电机3输出的动力传递至第二电动输入轴31，并通过相啮合的第二电动输入齿轮311和第一机械主动齿轮111传递至机械输入轴11，发动机1输出的动力与第二电机3输出的动力可以在机械输入轴11处进行耦合，可并通过相啮合的第一机械主动齿轮111与第一机械从动齿轮51或者相啮合的第二机械主动齿轮112与第二机械从动齿轮52传递至机械输出轴5，然后通过相啮合的第一主减速主动齿轮54和主减速从动齿轮61传递至差速器输入轴6进行动力输出。
57.同时，第一电机2也进行动力输出，其动力传递至第一电动输入轴21，并通过相啮合的第一电动输入齿轮211和电动输出齿轮41将动力传递至电动输出轴4，进一步通过相啮合的第二主减速主动齿轮42和主减速从动齿轮61将动力传递至差速器输入轴6进行动力输出。
58.在这种模式下，发动机1与第二电机3输出的动力和第一电机2输出的动力在主减速从动齿轮61处耦合，并通过差速器进行动力输出。
59.2、纯电驱动模式
60.1)第一电机2为车辆主驱动
61.第一电机2进行动力输出，其动力传递至第一电动输入轴21，并通过相啮合的第一电动输入齿轮211和电动输出齿轮41将动力传递至电动输出轴4，进一步通过相啮合的第二主减速主动齿轮42和主减速从动齿轮61将动力传递至差速器输入轴6进行动力输出。
62.2)第二电机3为车辆主驱动
63.同步器53可以与第一机械从动齿轮51或者第二机械从动齿轮52相结合，第二电机3输出的动力传递至第二电动输入轴31，并通过相啮合的第二电动输入齿轮311和第一机械主动齿轮111传递至机械输入轴11，并通过相啮合的第一机械主动齿轮111与第一机械从动齿轮51或者相啮合的第二机械主动齿轮112与第二机械从动齿轮52传递至机械输出轴5，然后通过相啮合的第一主减速主动齿轮54和主减速从动齿轮61传递至差速器输入轴6进行动力输出。
64.3)第一电机2和第二电机3为车辆主驱动
65.第一电机2与第二电机3输出的动力在主减速从动齿轮61处耦合，通过差速器输入轴6进行动力输出。
66.3、发动机驱动模式
67.同步器53可以与第一机械从动齿轮51或者第二机械从动齿轮52相结合，发动机1输出动力传递至机械输入轴11，动力通过相啮合的第一机械主动齿轮111与第一机械从动齿轮51或者相啮合的第二机械主动齿轮112与第二机械从动齿轮52传递至机械输出轴5，然后通过相啮合的第一主减速主动齿轮54和主减速从动齿轮61传递至差速器输入轴6进行动力输出。
68.发动机1输出的动力还可以通过相啮合的第一机械主动齿轮111和第二电动输入齿轮311传递至第二电动输入轴31，进而传递至第二电机3，使得第二电机3发电。
69.车辆行驶过程中，车辆动力还可以通过差速器、相啮合的主减速从动齿轮61和第二主减速主动齿轮42传递至电动输出轴4，并通过相啮合的电动输出齿轮41和第一电动输入齿轮211传递至第一电机2进行发电。
70.4、怠速充电模式
71.车辆静止状态下，同步器53处于空挡状态，发动机1输出的动力传递至机械输入轴11，并通过相啮合的第一机械主动齿轮111和第二电动输入齿轮311传递至第二电动输入轴31进而传递至第二电机3，使得第二电机3发电。
72.5、第二电机3起动发动机1模式
73.同步器53处于空挡状态，第二电机3输出动力，该动力传递至第二电动输入轴31，并通过相啮合的第二电动输入齿轮311和第一机械主动齿轮111传递至机械输入轴11，从而传递至发动机1，以带动发动机1起动。
74.6、制动能量回收模式
75.在车辆制动过程中，车辆可以通过差速器、相啮合的主减速从动齿轮61和第二主减速主动齿轮42传递至电动输出轴4，并通过相啮合的电动输出齿轮41和第一电动输入齿轮211传递至第一电机2进行发电。
76.7、增程模式
77.同步器53处于空挡状态，发动机1输出的动力传递至机械输入轴11，并通过相啮合的第一机械主动齿轮111和第二电动输入齿轮311传递至第二电动输入轴31进而传递至第二电机3，使得第二电机3发电。
78.第一电机2进行动力输出，传递至第一电动输入轴21，并通过相啮合的第一电动输入齿轮211和电动输出齿轮41将动力传递至电动输出轴4，进一步通过相啮合的第二主减速主动齿轮42和主减速从动齿轮61将动力传递至差速器输入轴6进行动力输出。
79.本发明实施例还提供一种车辆，包括车体和动力系统，该动力系统为上述各实施方式所涉及的动力系统。
80.由于上述的动力系统已经具备如上的技术效果，那么，具有该动力系统的车辆亦当具备如上的技术效果，在此不做赘述。
81.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种混合动力系统，其特征在于，包括发动机(1)、第一电机(2)和第二电机(3)，所述发动机(1)连接有机械输入轴(11)，所述第一电机(2)连接有第一电动输入轴(21)，所述第二电机(3)连接有第二电动输入轴(31)，所述第二电动输入轴(31)与所述机械输入轴(11)传动连接；还包括电动输出轴(4)、机械输出轴(5)和差速器输入轴(6)，所述电动输出轴(4)与所述第一电动输入轴(21)传动连接，所述电动输出轴(4)还与所述差速器输入轴(6)传动连接，所述机械输出轴(5)与所述机械输入轴(11)传动连接，且所述机械输出轴(5)也与所述差速器输入轴(6)传动连接。2.根据权利要求1所述混合动力系统，其特征在于，所述机械输入轴(11)设置有若干机械主动齿轮，所述机械输出轴(5)套接有若干机械从动齿轮，所述机械主动齿轮和所述机械从动齿轮的数量相同，且各所述机械主动齿轮一一对应地与各所述机械从动齿轮相啮合；相邻两所述机械从动齿轮之间设置有同步器(53)，所述同步器(53)固定装配于所述机械从动齿轮。3.根据权利要求2所述混合动力系统，其特征在于，所述机械主动齿轮和所述机械从动齿轮的数量均为两个。4.根据权利要求2所述混合动力系统，其特征在于，所述第二电动输入轴(31)设置有第二电动输入齿轮(311)，所述第二电动输入齿轮(311)与一个所述机械主动齿轮相啮合。5.根据权利要求1-4中任一项所述混合动力系统，其特征在于，所述发动机(1)和所述机械输入轴(11)之间还配置有离合器(12)。6.根据权利要求1-4中任一项所述混合动力系统，其特征在于，所述发动机(1)还配置有减振器。7.根据权利要求1-4中任一项所述混合动力系统，其特征在于，所述第一电动输入轴(21)设置有第一电动输入齿轮(211)，所述电动输出轴(4)设置有电动输出齿轮(41)，所述第一电动输入齿轮(211)与所述电动输出齿轮(41)相啮合。8.根据权利要求1-4中任一项所述混合动力系统，其特征在于，所述机械输出轴(5)设置有第一主减速主动齿轮(54)，所述电动输出轴(4)设置有第二主减速主动齿轮(42)，所述差速器输入轴(6)设置有主减速从动齿轮(61)，所述第一主减速主动齿轮(54)、所述第二主减速主动齿轮(42)均与所述主减速从动齿轮(61)相啮合。9.根据权利要求1-4中任一项所述混合动力系统，其特征在于，所述第一电机(2)和所述第二电机(3)的至少一者同时具有电动模式和发电模式。10.一种车辆，包括动力系统，其特征在于，所述动力系统为权利要求1-9中任一项所述动力系统。

技术总结
本发明公开一种混合动力系统及车辆，其中，该混合动力系统包括发动机、第一电机和第二电机，所述发动机连接有机械输入轴，所述第一电机连接有第一电动输入轴，所述第二电机连接有第二电动输入轴，所述第二电动输入轴与所述机械输入轴传动连接；还包括电动输出轴、机械输出轴和差速器输入轴，所述电动输出轴与所述第一电动输入轴传动连接，所述电动输出轴还与所述差速器输入轴传动连接，所述机械输出轴与所述机械输入轴传动连接，且所述机械输出轴也与所述差速器输入轴传动连接。本发明所提供混合动力系统可以实现发动机、第一电机和第二电机的动力耦合以及切换，结构简单，可靠性高，方便维修，且传动效率较高。且传动效率较高。且传动效率较高。


技术研发人员：简坚得 吕成
受保护的技术使用者：上海汽车集团股份有限公司
技术研发日：2022.01.06
技术公布日：2023/7/20