一种七挡混合动力汽车驱动系统的制作方法

本发明涉及新能源汽车制造领域，具体是一种七挡混合动力汽车驱动系统。

背景技术：

新能源汽车以其节能环保的特点在业界迅猛发展，这种车型必将改变现有能源结构。混合动力汽车作为新能源汽车的一个重要分支，在保留传统发动机的基础上，充分发挥电机的优势，大大改善了车辆燃油经济性和排放性。混合动力汽车具有纯电动汽车所不具有的价格优势和续航优势，全面解决纯电动汽车所面临的里程焦虑和充电时间长等问题，因此混合动力系统的发展及推广势在必行。作为混合动力系统关键技术之一的驱动系统一直被研究，但缺少自动变速器技术基础的国内研究对此少有突破。现有的混合动力系统多以同轴布置为主，或采取无变速器的双电机混联结构，导致布置困难或者节油效果不理想。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种七挡混合动力汽车驱动系统，能实现各动力源单独进行自动换挡并驱动车辆行驶，同时各动力源通过多挡位优化其运行区间，使其运转尽量高效，也能实现双动力源联合驱动车辆行驶并实现自动换挡，而且满足换挡动力无中断的驾驶舒适性的同时提高各动力源运行效率。

本发明的技术方案为：

一种七挡混合动力汽车驱动系统，包括发动机，电机和平行轴自动变速器；所述的平行轴自动变速器包括在变速器箱体内平行布置的第一输入轴、第二输入轴、第一中间轴、第二中间轴、第一输出轴和第二输出轴；所述的发动机通过离合器与第一输入轴传动连接；所述的电机通过传动机构与第二输入轴传动连接；所述的第一输出轴上固定连接有第一动力输出齿轮，第二输出轴上固定连接有第二动力输出齿轮，所述的第一动力输出齿轮、第二动力输出齿轮分别通过动力输出机构与汽车驱动轮连接；

所述的第二输入轴、第一中间轴、第二中间轴为空心轴，第二输入轴和第一中间轴分别通过轴承空套于第一输入轴上，且第一输入轴上固定连接有第一输入轴同步器，所述的第二输入轴、第一中间轴分别通过第一输入轴同步器与第一输入轴耦合或解耦；

所述的第二中间轴通过轴承空套于第一输出轴上，且第一输出轴上固定连接有第一输出轴同步器，所述的第二中间轴通过第一输出轴同步器与第一输出轴耦合或解耦；

所述的第二输入轴上固定连接有二挡主动齿轮和五七挡主动齿轮；

所述的第一中间轴上固定连接有六挡主动齿轮；

所述的第二中间轴上设置有倒挡齿轮、第二中间轴同步器、七挡被动齿轮和六挡被动齿轮，其中，倒挡齿轮、七挡被动齿轮通过轴承空套于第二中间轴上，六挡被动齿轮、第二中间轴同步器与第二中间轴固定连接，所述的倒挡齿轮、七挡被动齿轮分别通过第二中间轴同步器与第二中间轴耦合或解耦；

所述的第一输入轴或第一中间轴上固定连接有三挡主动齿轮；

所述的第一输出轴上设置有三挡被动齿轮，且三挡被动齿轮通过轴承空套于第一输出轴上；

所述的第二输出轴上设置有二挡被动齿轮、第二输出轴同步器、五挡被动齿轮，其中，第二输出轴同步器与第二输出轴固定连接，二挡被动齿轮、五挡被动齿轮均通过轴承空套第二输出轴上，二挡被动齿轮、五挡被动齿轮分别通过第二输出轴同步器与第二输出轴耦合或解耦；

所述的二挡主动齿轮分别与所述的二挡被动齿轮、所述的倒挡齿轮啮合；所述的五七挡主动齿轮分别与所述的五挡被动齿轮、所述的七挡被动齿轮啮合；所述的六挡主动齿轮与所述的六挡被动齿轮啮合；所述的三挡主动齿轮与所述的三挡被动齿轮啮合。

所述的电机通过齿轮传动机构、链轮传动机构或离合器传动机构与第二输入轴传动连接；所述的齿轮传动机构、链轮传动机构或离合器传动机构为固定速比传动机构或可变速比传动机构，可变速比传动机构为连续可变速比传动机构或多级可变固定速比传动机构。

所述的电机通过传动机构后、再通过二挡主动齿轮、五七挡主动齿轮或第二输入轴上的固定传动件与第二输入轴进行传动连接。

所述的动力输出机构包括有顺次连接的主减速器和差速器，以及连接于差速器输出轴上的左右半轴；所述的第一动力输出齿轮、第二动力输出齿轮分别与主减速器输入轴上的传动齿轮啮合。

所述的动力输出机构包括有输出轴和固定连接于输出轴上的输出轴大齿轮，所述的输出轴大齿轮分别与第一动力输出齿轮、第二动力输出齿轮啮合。

所述的发动机上加装isg或bsg电机。

所述的第二中间轴上的倒挡齿轮去除。

所述的齿轮分别选用单个齿轮或若干个齿轮集成为一体的多联齿轮组。

本发明的优点：

本发明通过平行轴自动变速器中若干个同步器的轴向运动，可在利用尽量少的传动齿轮组的前提下，充分使各动力源运转在相对高效的区间，以实现发动机、电机混合动力多挡位动力无中断高效自动换挡运行，也能实现各动力源单独进行多挡位高效自动换挡运行；同时能满足发动机进行连续挡位间的无动力中断换挡运行和跨挡位无动力中断换挡运行。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图。

图2是本发明实施例1的动力传递路线图。

图3是本发明实施例1的发动机连续换挡循环过程图。

图4是本发明实施例2的结构示意图。

图5是本发明实施例3的结构示意图。

图6是本发明实施例4的结构示意图。

图7是本发明实施例5的结构示意图。

图8是本发明实施例6的结构示意图。

图9是本发明实施例7的结构示意图。

具体实施方式

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。

实施例1

见图1，一种七挡混合动力汽车驱动系统，包括发动机1，电机2和平行轴自动变速器；平行轴自动变速器包括在变速器箱体内平行布置的第一输入轴4、第二输入轴5、第一中间轴6、第二中间轴7、第一输出轴8和第二输出轴9；发动机1通过离合器3与第一输入轴4传动连接；第一输出轴8上固定连接有第一动力输出齿轮10，第二输出轴9上固定连接有第二动力输出齿轮22，第一动力输出齿轮10、第二动力输出齿轮22均与主减速器26输入轴上的传动齿轮啮合，主减速器26的输出轴与差速器27的输入轴连接，差速器27的输出轴上连接有左右半轴28；

第二输入轴5、第一中间轴6、第二中间轴7为空心轴，第二输入轴5和第一中间轴6分别通过轴承空套于第一输入轴4上，且第一输入轴4上固定连接有第一输入轴同步器19，第二输入轴5、第一中间轴6分别通过第一输入轴同步器19与第一输入轴4耦合或解耦；

第二中间轴7通过轴承空套于第一输出轴8上，且第一输出轴8上固定连接有第一输出轴同步器15，第二中间轴7通过第一输出轴同步器15与第一输出轴8耦合或解耦；

第二输入轴5上固定连接有二挡主动齿轮17和五七挡主动齿轮18，电机2通过传动机构29与第二输入轴5上的二挡主动齿轮17传动连接；第一中间轴6上固定连接有六挡主动齿轮20和三挡主动齿轮21；第二中间轴7上设置有倒挡齿轮11、第二中间轴同步器12、七挡被动齿轮13和六挡被动齿轮14，其中，倒挡齿轮11、七挡被动齿轮13通过轴承空套于第二中间轴7上，六挡被动齿轮14、第二中间轴同步器12与第二中间轴7固定连接，倒挡齿轮11、七挡被动齿轮13分别通过第二中间轴同步器12与第二中间轴7耦合或解耦；

第一输出轴8上设置有三挡被动齿轮16，且三挡被动齿轮16通过轴承空套于第一输出轴8上；

第二输出轴9上设置有二挡被动齿轮23、第二输出轴同步器24、五挡被动齿轮25，其中，第二输出轴同步器24与第二输出轴9固定连接，二挡被动齿轮23、五挡被动齿轮25均通过轴承空套第二输出轴9上，二挡被动齿轮23、五挡被动齿轮25分别通过第二输出轴同步器24与第二输出轴9耦合或解耦；

二挡主动齿轮17分别与二挡被动齿轮23、倒挡齿轮1啮合；五七挡主动齿轮18分别与五挡被动齿轮25、七挡被动齿轮13啮合；六挡主动齿轮20与六挡被动齿轮14啮合；三挡主动齿轮21与三挡被动齿轮16啮合。

本发明平行轴自动变速器不仅可以输出现有挡位(二挡、三挡、五挡、六挡、七挡、倒挡)，而且可通过现有齿轮，借助多个同步器及其他传动结构的配合实现更多组合挡位(发动机一挡、发动机四挡、电机二e挡、电机五e挡、电机四e挡、电机七e挡)的输出，一挡可通过六挡齿轮组、七挡齿轮组和二挡齿轮组实现(传动比为i六/i七*i二)，发动机四挡可通过六挡齿轮组、七挡齿轮组、五挡齿轮组实现(传动比为i六/i七*i五)，电机四’e挡可通过七挡齿轮组、六挡齿轮组、三挡齿轮组实现(末端传动比为i七/i六*i三)。发动机1作为动力源进行倒车时，也可通过倒挡齿轮组、六挡齿轮组、三挡齿轮组进行组合，以增大倒挡传动比(传动比为i三/i六*i倒)。

本发明的第一实施例中的混合动力汽车驱动系统，所述二e挡、电机四’e挡、五e挡、七e挡、可用于电机2的转矩传递，也可使用上述挡位通过电机2的反转实现倒车功能；所述一挡、二挡、三挡、发动机四挡、五挡、六挡、七挡、倒挡可用于发动机1的转矩传递。

其中，动力传递路线如图2所示。

(一)、电机2作为动力源的各挡位(4个前进挡、若干倒挡)动力传递路线(发电机1和离合器3分离)。

(1)、电机二e挡动力传递路线：拨动第二输出轴9上的第二输出轴同步器24，使二挡被动齿轮23与第二输出轴9相连；电机2的动力依次通过传动机构29、二挡主动齿轮17、二挡被动齿轮23、第二输出轴同步器24、第二输出轴9、第二动力输出齿轮22、主减速器26和差速器27，最后由左右半轴28输出。

(2)、电机四’e挡动力传递路线：拨动第二中间轴7上的第二中间轴同步器12，使七挡被动齿轮13与第二中间轴7相连，拨动第一输出轴8上的第一输出轴同步器15，使三挡被动齿轮16与第一输出轴8相连；电机2的动力依次通过传动机构29、二挡主动齿轮17、第二输入轴5、五七挡主动齿轮18、七挡被动齿轮13、第二中间轴同步器12、第二中间轴7、六挡被动齿轮14、六挡主动齿轮20、第一中间轴6、三挡主动齿轮21、三挡被动齿轮16、第一输出轴8、第一动力输出齿轮10、主减速器26和差速器27，最后由左右半轴28输出。

(3)、电机五e挡动力传递路线：拨动第二输出轴9上的第二输出轴同步器24，使五挡被动齿轮25与第二输出轴9相连；电机2的动力依次通过传动机构29、二挡主动齿轮17、第二输入轴5、五七挡主动齿轮18、五挡被动齿轮25、第二输出轴同步器24、第二输出轴9、第二动力输出齿轮22、主减速器26和差速器27，最后由左右半轴28输出。

(4)、电机七e挡动力传递路线：拨动第二中间轴7上的第二中间轴同步器12，使七挡被动齿轮13与第二中间轴7相连，拨动第一输出轴8上的第一输出轴同步器15，使第二中间轴7与第一输出轴8相连；电机2的动力依次通过传动机构29、二挡主动齿轮17、第二输入轴5、五七挡主动齿轮18、七挡被动齿轮13、第二中间轴同步器12、第二中间轴7、六挡被动齿轮14、第一输出轴同步器15、第一输出轴8、第一动力输出齿轮10、主减速器26和差速器27，最后由左右半轴28输出。

(5)、倒挡动力传递路线：

a、拨动第二中间轴7上的第二中间轴同步器12，使倒挡齿轮11与第二中间轴7相连，拨动第一输出轴8上的第一输出轴同步器15，使第二中间轴7与第一输出轴8相连；电机2的动力依次通过传动机构29、二挡主动齿轮17、倒挡齿轮11、第二中间轴同步器12、第二中间轴7、六挡被动齿轮14、第一输出轴同步器15、第一输出轴8、第一动力输出齿轮10、主减速器26和差速器27，最后由左右半轴28输出。

b、按照上述(一)的{(1)～(4)}的各挡位动力传递路线，电机2的动力通过电机2反向运转输出至左右半轴28，实现倒挡。

(6)、制动能量回收动力传递路线。

按照上述(一)的{(1)～(5)}的各挡位动力传递路线，电机2从驱动状态变为发电状态，进行制动能量回收。

(二)、发动机1作为动力源的各挡位(7个前进挡、2个倒挡)动力传递路线(离合器3与发电机1连接)。

(1)、一挡动力传递路线：拨动第一输入轴4上的第一输入轴同步器19，使第一中间轴6与第一输入轴4相连，拨动第二中间轴7上的第二中间轴同步器12，使七挡被动齿轮13与第二中间轴7相连，拨动第二输出轴9上的第二输出轴同步器24，使二挡被动齿轮23与第二输出轴9相连；发动机1的动力依次通过离合器3、第一输入轴4、第一输入轴同步器19、第一中间轴6、六挡主动齿轮20、六挡被动齿轮14、第二中间轴7、第二中间轴同步器12、七挡被动齿轮13、五七挡主动齿轮18、第二输入轴5、二挡主动齿轮17、二挡被动齿轮23、第二输出轴同步器24、第二输出轴9、第二动力输出齿轮22、主减速器26和差速器27，最后由左右半轴28输出。

(2)、二挡动力传递路线：拨动第一输入轴4上的第一输入轴同步器19，使第二输入轴5与第一输入轴4相连，拨动第二输出轴9上的第二输出轴同步器24，使二挡被动齿轮23与第二输出轴9相连；发动机1的动力依次通过离合器3、第一输入轴4、第一输入轴同步器19、第二输入轴5、二挡主动齿轮17、二挡被动齿轮23、第二输出轴同步器24、第二输出轴9、第二动力输出齿轮22、主减速器26和差速器27，最后由左右半轴28输出。

(3)、三挡动力传递路线：拨动第一输入轴4上的第一输入轴同步器19，使第一中间轴6与第一输入轴4相连，拨动第一输出轴8上的第一输出轴同步器15，使三挡被动齿轮16与第一输出轴8相连；发动机1的动力依次通过离合器3、第一输入轴4、第一输入轴同步器19、第一中间轴6、三挡主动齿轮21、三挡被动齿轮16、第一输出轴同步器15、第一输出轴8、第一动力输出齿轮10、主减速器26和差速器27，最后由左右半轴28输出。

(4)四挡动力传递路线：拨动第一输入轴4上的第一输入轴同步器19，使第一中间轴6与第一输入轴4相连，拨动第二中间轴7上的第二中间轴同步器12，使七挡被动齿轮13与第二中间轴7相连，拨动第二输出轴9上的第二输出轴同步器24，使五挡被动齿轮25与第二输出轴9相连；发动机1的动力依次通过离合器3、第一输入轴4、第一输入轴同步器19、第一中间轴6、六挡主动齿轮20、六挡被动齿轮14、第二中间轴7、第二中间轴同步器12、七挡被动齿轮13、五七挡主动齿轮18、五挡被动齿轮25、第二输出轴同步器24、第二输出轴9、第二动力输出齿轮22、主减速器26和差速器27，最后由左右半轴28输出。

(5)、五挡动力传递路线：拨动第一输入轴4上的第一输入轴同步器19，使第二输入轴5与第一输入轴4相连，拨动第二输出轴9上的第二输出轴同步器24，使五挡被动齿轮25与第二输入轴9相连；发动机1的动力依次通过离合器3、第一输入轴4、第一输入轴同步器19、第二输入轴5、五七挡主动齿轮18、五挡被动齿轮25、第二输出轴同步器24、第二输出轴9、第二动力输出齿轮22、主减速器26和差速器27，最后由左右半轴28输出。

(6)、六挡动力传递路线：拨动第一输入轴4上的第一输入轴同步器19，使第一中间轴6与第一输入轴4相连，拨动第一输出轴8上的第一输出轴同步器15，使第二中间轴7与第一输出轴8相连；发动机1的动力依次通过离合器3、第一输入轴4、第一输入轴同步器19、第一中间轴6、六挡主动齿轮20、六挡被动齿轮14、第一输出轴同步器15、第一输出轴8、第一动力输出齿轮10、主减速器26和差速器27，最后由左右半轴28输出。

(7)七挡动力传递路线：拨动第一输入轴4上的第一输入轴同步器19，使第二输入轴5与第一输入轴4相连，拨动第二中间轴7上的第二中间轴同步器12，使七挡被动齿轮13与第二中间轴7相连，拨动第一输出轴8上的第一输出轴同步器15，是第二中间轴7与第一输出轴8相连；发动机1的动力依次通过离合器3、第一输入轴4、第一输入轴同步器19、第二中间轴5、五七挡主动齿轮18、七挡被动齿轮13、第二中间轴同步器12、第二中间轴7、六挡被动齿轮14、第一输出轴同步器15、第一输出轴8、第一动力输出齿轮10、主减速器26和差速器27，最后由左右半轴28输出。

(8)倒挡动力传递路线：拨动第一输入轴4上的第一输入轴同步器19，使第二输入轴5与第一输入轴4相连，拨动第二中间轴7上的第二中间轴同步器12，使倒挡齿轮11与第二中间轴7相连，拨动第一输出轴8上的第一输出轴同步器15，使三挡被动齿轮16与第一输出轴8相连；发动机1的动力依次通过离合器3、第一输入轴4、第一输入轴同步器19、第二输入轴5、二挡主动齿轮17、倒挡齿轮11、第二中间轴同步器12、第二中间轴7、六挡被动齿轮14、六挡主动齿轮20、第一中间轴6、三挡主动齿轮21、三挡被动齿轮16、第一输出轴同步器15、第一输出轴8、第一动力输出齿轮10、主减速器26和差速器27，最后由左右半轴28输出。

(三)、发动机1与电机2共同作为动力源的各挡位动力传递路线。

(1)发动机1处于各个挡位时，电机2可同时处于以下挡位：

由上表可清晰看出，不管发动机1处于哪个挡位，电机2都可以以最优的工作挡位进行介入，同时与发动机1共同工作，参与驱动。

发动机连续换挡循环过程见图3：由图3可知，沿着发动机1一～七挡的方向或七～一挡的方向，均可进行发动机1的无动力中断换挡，且至少可保证两个相邻挡位间的无动力中断换挡，同时发动机1还可以根据实际情况进行跨越式无动力中断换挡(即非相邻挡位无动力中断换挡)。

(2)、制动能量回收和发动机1带动电机2发电动力传递路线：当处于上述(三){(1)}各个挡位的动力传递路线时，电机2从驱动状态变为发电状态，即可进行制动能量回收或接收来自发动机1的输出转矩。

(四)、电机2作为动力源无动力中断换挡的动力传递路线。

以二e挡换四’e挡为例，电机2在二e挡使的动力传递路线按照上述(一){(1)}；此时，先分离发动机1与第一输入轴4之间的离合器3，然后拨动第一输入轴4上的第一输入轴同步器19和第一输出轴8上的第一输出轴同步器15，使发动机1的动力传递路线按照上述(二){(3)}，调整发动机1输出动力，接合离合器3，发动机1可与电机2共同输出动力；然后电机2退出动力传递，拨动第二输出轴9上的第二输出轴同步器24，使二挡被动齿轮23与第二输出轴9分离，拨动第二中间轴7上的第二中间轴同步器12，使七挡被动齿轮13与第二中间轴7相连，电机2从二e挡进入四’e挡，然后电机2回复动力传递，此时发动机1可继续提供动力或不提供动力。

(五)、发动机1作为动力源无动力中断换挡的动力传递路线。

以二挡换三挡为例，发动机1在二挡时的动力传递路线按照上述(二){(2)}；此时，电机2的动力传递状态为上述(一){(1)}，处于二e挡状态，调整电机2的输出动力，将电机2的动力传递至第二输出轴9，与发动机1动力共同输出；然后分离离合器3，拨打第一中间轴4上的第一输入轴同步器19，使第一中间轴6和第一输入轴4相连，拨打第一输出轴8上的第一输出轴同步器15，使三挡被动齿轮16与第一输出轴8相连，接合离合器3，发动机1即在三挡进行动力输出，此时电机2可继续提供动力或不提供动力。

以此类推，不管发动机1处于哪个挡位，电机2都可以以最优的工作挡位进行介入，同时与发动机1共同工作，参与驱动。此外，沿着发动机1一～七挡的方向或七～一挡的方向，均可进行发动机1的无动力中断换挡，且至少可保证两个相邻挡位间的无动力中断换挡，同时发动机1还可以根据实际情况进行跨越式无动力中断换挡(即非相邻挡位无动力中断换挡)。

本发明的第一实施例采用双输入轴和双输出轴的形式，将两个动力源的动力进行耦合及分离，其中第二输入轴5、第一中间轴6空套在第一输入轴4上，第二中间轴7空套在第一输出轴8上，由于上述灵活布置形式的存在，可依靠较少齿轮，组合输出较多挡位；平行轴变速器齿轮的轴向布置与传统手动变速器相同，能满足车辆轴向布置空间要求；电机2作为发电机时能为车辆动力电池组充电；混合动力汽车驱动系统能实现电机多挡位自动换挡运行、发动机1多挡位自动换挡运行和发动机1电机混合动力多挡位自动换挡运行，当其中一个动力源需要换挡时，另一个可以进行动力补偿，从而实现换挡动力无中断。

本发明第一实施例中的自动变速器可替换或去掉相关非关键零件，来衍生出其他不同形式；同时各种不同的衍生形式可根据功能需求进行相互重组成新的构型。

实施例2

见图4，结构同实时例1，仅将三挡主动齿轮21直接固定连接于第一输入轴4上。

实施例3

见图5，结构同实施例1，仅将动力输出机构的主减速器26、差速器27和左右半轴28替换成输出轴大齿轮31和输出轴32，从而实现耦合输出，输出轴32和输出轴大齿轮31固定连接于输出轴32，输出轴大齿轮31分别与第一动力输出齿轮10、第二动力输出齿轮22啮合。

实施例4

见图6，结构同实施例1，仅在发动机1上加装bsg电机33，形成混联式混合动力系统。

实施例5

见图7，结构同实施例1，仅在发动机1上加装isg电机34，形成混联式混合动力系统。

实施例6

见图8，结构同实施例1，仅在发动机1上加装bsg电机33，同时去掉倒挡齿轮11，通过低速串联运行的模式(可进行串联混动模式进行倒车)，形成混联式混合动力系统。

实施例7

见图9，结构同实施例1，仅在发动机1上加装isg电机34，同时去掉倒挡齿轮11，通过低速串联运行的模式(可进行串联混动模式进行倒车)，形成混联式混合动力系统。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。