一种混合动力系统的制作方法

本发明涉及混合动力汽车领域，特别涉及一种混合动力系统。

背景技术

传统汽车依靠燃烧化石燃料(如汽油、柴油等)为发动机提供动力，其排出的尾气会对环境造成污染，不符合节能、环保的要求。因此，需要通过电能等无污染的新能源来替代化石燃料为汽车提供动力。但是以电能为能源的纯电动汽车续航里程较短，配套设施还不完善，无法满足人们的出行要求。而将化石燃料与电能结合起来使用，既能缓解化石燃料的危机，又能弥补纯电动汽车的缺陷。

因此，提供一种能够利用化石燃料与电能的混合动力驱动系统是十分必要的。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种混合动力系统，可解决上述技术问题。具体技术方案如下：

本发明实施例提供了一种混合动力系统，所述混合动力系统包括：发动机、第一电机、第二电机、同步器、第一离合器、第二离合器、第一齿轮、第二齿轮；

所述第一电机与所述第二电机以并联的方式电连接；

所述发动机、所述同步器、所述第一离合器、车轮顺次传动联接；

所述第一齿轮、所述同步器、所述第二齿轮、所述第二离合器顺次传动联接；

所述第二离合器分别与所述第一离合器、所述车轮传动联接；

所述第一电机分别与所述第一离合器、所述第二离合器、所述车轮传动联接；

所述第二电机与所述第一齿轮传动联接。

在一种可能的设计中，所述混合动力系统还包括：电连接的逆变器和电池组；

所述逆变器与所述第一电机、所述第二电机电连接。

在一种可能的设计中，所述混合动力系统还包括：第一传动轴、第三齿轮、第四齿轮；

所述第一传动轴的两端分别与所述第三齿轮、所述发动机传动联接，且，所述同步器、所述第一离合器设置在所述第一传动轴上；

所述第四齿轮与所述第一齿轮啮合，并与所述第二电机传动联接。

在一种可能的设计中，所述混合动力系统还包括：第二传动轴、第五齿轮、第六齿轮、第七齿轮、第八齿轮、第九齿轮；

所述第二传动轴的两端分别与所述第五齿轮、所述第六齿轮传动联接；

所述第二离合器和所述第七齿轮设置在所述第二传动轴上，且，所述第七齿轮位于所述第二离合器和所述第六齿轮之间；

所述第八齿轮与所述第一电机传动联接，且与所述第七齿轮、所述第三齿轮顺次啮合；

所述第九齿轮与所述第六齿轮啮合，且与所述车轮传动联接。

在一种可能的设计中，所述混合动力系统的运行模式包括：纯电动模式、纯发动机驱动模式、混合驱动模式、增程模式、能量回收模式。

在一种可能的设计中，所述纯电动模式包括：单电机模式和双电机模式；

在所述单电机模式中，所述发动机和所述第二电机不工作，所述同步器、所述第一离合器、所述第二离合器断开，通过所述第一电机驱动所述车轮转动；

或者，所述发动机和所述第一电机不工作，所述同步器与所述第一齿轮连接，所述第一离合器闭合、所述第二离合器断开，通过所述第二电机驱动所述车轮转动；

在所述双电机模式中，所述发动机不工作，所述同步器与所述第二齿轮连接，所述第一离合器闭合、所述第二离合器断开，通过所述第一电机和所述第二电机共同驱动所述车轮转动。

在一种可能的设计中，在所述纯发动机驱动模式中，所述第一电机和所述第二电机不工作；

所述同步器断开，所述第一离合器闭合、所述第二离合器断开；

或者，所述同步器与所述第二齿轮连接，所述第一离合器断开、所述第二离合器闭合；

通过所述发动机驱动所述车轮转动。

在一种可能的设计中，在所述混合驱动模式中，所述发动机和所述第一电机工作，所述第二电机不工作，所述第二离合器闭合、所述第一离合器断开，所述同步器与所述第二齿轮连接；

所述发动机和所述第二电机工作，所述第一电机不工作，所述第一离合器闭合、所述第二离合器断开，所述同步器断开；

所述发动机、所述第一电机、所述第二电机工作，所述第二离合器断开、所述第一离合器闭合，所述同步器与所述第一齿轮连接；

通过所述发动机、所述第一电机、所述第二电机共同驱动所述车轮转动，或者通过所述发动机和所述第一电机共同驱动所述车轮转动，又或者通过所述发动机和所述第二电机共同驱动所述车轮转动。

在一种可能的设计中，在所述增程模式中，所述同步器、所述第一离合器和所述第二离合器均断开，通过所述发动机和所述第二电机，以及所述电池组给所述第一电机提供电能，并通过所述第一电机驱动所述车轮转动。

在一种可能的设计中，在所述能量回收模式中，所述第一离合器和所述第二离合器均断开，所述同步器与所述第一齿轮连接，通过所述车轮和所述第一电机将机械能转化为电能，并储存在所述电池组中。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例提供的混合动力系统，通过设置发动机、第一电机、第二电机，并使第一电机与第二电机以并联的方式电连接，发动机、同步器、第一离合器、车轮顺次传动联接；第二离合器分别与第一离合器、车轮传动联接；第一电机分别与第一离合器、第二离合器、车轮传动联接。第二电机与第一齿轮传动联接，使发动机、第一电机、第二电机能够单独或共同为车轮提供动力，从而实现电能与化石燃料对汽车的混合驱动。此外，通过使第一齿轮、同步器、第二齿轮、第二离合器顺次传动联接，保证了该混合动力系统具有两个固定速比，提高了整车燃油经济性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用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他的附图。

图1是本发明实施例提供的混合动力驱动系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的混合动力驱动系统在纯电动模式下的能量传递示意图；

图3是本发明实施例提供的混合动力驱动系统在第一混合驱动模式下的能量传递示意图；

图4是本发明实施例提供的混合动力驱动系统在第二混合驱动模式下的能量传递示意图；

图5是本发明实施例提供的混合动力驱动系统在第三混合驱动模式下的能量传递示意图；

图6是本发明实施例提供的混合动力驱动系统在增程模式下的能量传递示意图；

图7是本发明实施例提供的混合动力驱动系统在能量回收模式下的能量传递示意图。

附图标记分别表示：

1发动机，

2第一电机，

3第二电机，

4同步器，

5第一离合器，

6第二离合器，

7第一齿轮，

8第二齿轮，

9逆变器，

10电池组，

11第一传动轴，

12第三齿轮，

13第四齿轮，

14第二传动轴，

15第五齿轮，

16第六齿轮，

17第七齿轮，

18第八齿轮，

19第九齿轮，

x车轮。

附图中带虚线的箭头表示电能的传递方向，带实线的箭头表示机械能的传递方向。

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实施方式作进一步地详细描述。

需要说明的是，下述“同步器4断开”指的是：同步器4与第一齿轮7和第二齿轮8分离。

本发明实施例提供了一种混合动力系统，如附图1-附图7所示，该混合动力系统包括：发动机1、第一电机2、第二电机3、同步器4、第一离合器5、第二离合器6、第一齿轮7、第二齿轮8。其中，第一电机2与第二电机3以并联的方式电连接。发动机1、同步器4、第一离合器5、车轮x顺次传动联接。第一齿轮7、同步器4、第二齿轮8、第二离合器6顺次传动联接。第二离合器6分别与第一离合器5、车轮x传动联接。第一电机2分别与第一离合器5、第二离合器6、车轮x传动联接。第二电机3与第一齿轮7传动联接。

本发明实施例提供的混合动力系统，通过设置发动机1、第一电机2、第二电机3，并使第一电机2与第二电机3以并联的方式电连接，发动机1、同步器4、第一离合器5、车轮x顺次传动联接；第二离合器6分别与第一离合器5、车轮x传动联接；第一电机2分别与第一离合器5、第二离合器6、车轮x传动联接。第二电机3与第一齿轮7传动联接，使发动机1、第一电机2、第二电机3能够单独或共同为车轮x提供动力，从而实现电能与化石燃料对汽车的混合驱动。此外，通过使第一齿轮7、同步器4、第二齿轮8、第二离合器6顺次传动联接，保证了该混合动力系统具有两个固定速比，提高了整车燃油经济性。

为了便于向第一电机2和第二电机3提供电能，如附图1-附图7所示，该混合动力系统还包括：电连接的逆变器9和电池组10。该逆变器9与第一电机2、第二电机3电连接。电池组10用于为第一电机2和第二电机3提供电能，但电池组10提供的一般是直流电，需要通过逆变器9将直流电转换成交流电，以保证第一电机2和第二电机3的运行。同时，第一电机2和第二电机3分别与逆变器9电连接，逆变器9输出的交流电能够分别为第一电机2和第二电机3提供电能，第一电机2和第二电机3相当于以并联方式电连接。当第一电机2和第二电机3接收到机械能时，也可以将机械能转化为电能，并传输至逆变器9，经逆变器9再储存至电池组10中，实现能量的回收和存储，节约能源。

为了便于实现下述各部件的传动连接，如附图1-附图7所示，该混合动力系统还包括：第一传动轴11、第三齿轮12、第四齿轮13。其中，第一传动轴11的两端分别与第三齿轮12、发动机1传动联接，且，同步器4、第一离合器5设置在第一传动轴11上。第四齿轮13与第一齿轮7啮合，并与第二电机3传动联接。

进一步地，为了便于实现下述各部件的传动连接，如附图1-附图7所示，该混合动力系统还包括：第二传动轴14、第五齿轮15、第六齿轮16、第七齿轮17、第八齿轮18、第九齿轮19。其中，第二传动轴14的两端分别与第五齿轮15、第六齿轮16传动联接。第二离合器6和第七齿轮17设置在第二传动轴14上，且，第七齿轮17位于第二离合器6和第六齿轮16之间。第八齿轮18与第一电机2传动联接，且与第七齿轮17、第三齿轮12顺次啮合。第九齿轮19与第六齿轮16啮合，且与车轮x传动联接。

通过调整同步器4、第一离合器5、第二离合器6的状态，可以使混合动力系统处于不同的工作模式，通过不同的工作模式充分利用化石燃料燃烧的热能或电池组10提供的电能，使混合动力系统始终处于能够对能量高效利用的状态，从而降低能耗，节约能源，降低成本。具体地，该混合动力系统包括：纯电动模式、纯发动机驱动模式、混合驱动模式、增程模式、能量回收模式。

该纯电动模式包括：单电机模式和双电机模式；

在单电机模式中，如附图2所示，当第一电机2单独工作时，发动机1和第二电机3不工作，同步器4、第一离合器5、第二离合器6断开，通过第一电机2驱动车轮x转动。具体地，电池组10放电，通过逆变器9将电池组10放出的直流电转换为交流电，并将该交流电传递至第一电机2，通过第一电机2将电能转换为机械能，并使该机械能经第八齿轮18、第七齿轮17、第六齿轮16、第九齿轮19后通过传动轴带动车轮x转动。

当第二电机3单独工作时，发动机1和第一电机2不工作，同步器4与第一齿轮7连接，第一离合器5闭合、第二离合器6断开，通过第二电机3驱动车轮x转动。具体地，电池组10放电，通过逆变器9将电池组10放出的直流电转换为交流电，并将该交流电传递至第二电机3，通过第二电机3将电能转换为机械能，并使该机械能经第四齿轮13、第一齿轮7、同步器4、第一传动轴11、第三齿轮12、第七齿轮17、第六齿轮16、第九齿轮19后通过传动轴带动车轮x转动。

在双电机模式中，发动机1不工作，同步器4与第二齿轮8连接，第一离合器5闭合、第二离合器6断开，通过第一电机2和第二电机3共同驱动车轮x转动。具体地，电池组10放电，通过逆变器9将电池组10放出的直流电转换为交流电，并将该交流电传递至第一电机2和第二电机3，通过第一电机2和第二电机3将电能转换为机械能，并使该机械能传递至车轮x，带动车轮x转动。具体能量传递路径可参考上述第一电机2及第二电机3单独工作时的能量传递路径。需要说明的是，在此模式下，第二电机3在传递动力的过程中会拖动发动机1一起转动，能量损失大。当汽车需要较大的动力时，可直接由单电机模式切换至混动驱动模式。

纯发动机驱动模式即只通过发动机1为汽车提供动力。在汽车进行高速巡航时，通过发动机1直接驱动汽车运动有利于降低汽车的耗油量，并且，此运行模式不会受电池组10电量的限制。

在纯发动机驱动模式中，第一电机2和第二电机3不工作，发动机1处于第一速比时，同步器4断开，第一离合器5闭合、第二离合器6断开，发动机1输出动力，并将动力通过第一传动轴11、第三齿轮12、第七齿轮17、第六齿轮16、第九齿轮19后通过传动轴带动车轮x转动。

当发动机1处于第二速比时，同步器4与第二齿轮8连接，第一离合器5断开、第二离合器6闭合，发动机1输出动力，并将动力通过同步器4、第二齿轮8、第五齿轮15、第二传动轴14、第七齿轮17、第六齿轮16、第九齿轮19后通过传动轴带动车轮x转动。

在混合驱动模式中，当发动机1与第一电机2、第二电机3共同驱动车轮x转动时，如附图3所示，第二离合器6断开、第一离合器5闭合，同步器4与第一齿轮7连接。发动机1输出动力，同时，电池组10放电，通过逆变器9将电池组10所放出的直流电转换为交流电，并将该交流电传递至第一电机2和第二电机3，通过第一电机2和第二电机3将电能转换为机械能，将第一电机2输出的机械能经第八齿轮18传递至第七齿轮17；第二电机3输出的机械能经第四齿轮13、第一齿轮7、同步器4、第一传动轴11、第三齿轮12、第七齿轮17；发动机1输出的动力经第一传动轴11、第三齿轮12传递至第七齿轮17；发动机1、第一电机2、第二电机3的动力和机械能在第七齿轮17处耦合，并一同经第六齿轮16、第九齿轮19后通过传动轴带动车轮x转动。

如附图4所示，当发动机1与第一电机2共同驱动车轮x转动时，第二电机3不工作，第二离合器6闭合、第一离合器5断开，同步器4与第二齿轮8连接。具体能量传递路径可参考上述纯发动机模式和纯电动模式的能量传递路径。需要说明的是，此模式为低速挡，在汽车低速运行时切换至此模式有助于发动机1获得更好的燃油经济性和更优的动力性。

如附图5所示，当发动机1与第二电机3共同驱动车轮x转动时，发动机1和第二电机3工作，第一电机2不工作，第一离合器5闭合、第二离合器6断开，同步器4断开。具体能量传递路径可参考上述纯发动机模式和纯电动模式的能量传递路径。此模式为高速挡，当汽车以较高速度行驶时，可切换到此种模式。

基于上述，该并联式混合驱动模式可以通过发动机1、第一电机2和第二电机3联合驱动汽车行驶，提高了汽车的动力性能。并且，通过使发动机1输出的动力、第一电机2、第二电机3输出的机械能在第七齿轮17处耦合，可以使第一电机2与发动机1之间的动力能够相互补充，以保证发动机1处于最佳燃油区域内工作(最佳燃油区域指的是：以最低的油耗提供最大动力的区域)。

增程模式是在发动机1耗油量较大、工作效率较低时启用的，为了充分发挥发动机1中化石燃料释放的能量，通过增程模式将发动机1中多余的能量转化成电能，再通过电能驱动车轮x转动，有利于提高化石燃料的使用效率。

在增程模式中，如附图6所示，第一离合器5和第二离合器6均断开，同步器4与第一齿轮7连接，通过发动机1和第二电机3，以及电池组10给第一电机2提供电能，并通过第一电机2驱动车轮x转动。具体地，发动机1输出动力，使该动力经同步器4、第一齿轮7、第四齿轮13传递至第二电机3，利用第二电机3将该动力转化为电能，并将一部分电能传递至第一电机2，通过第一电机2驱动车轮x转动；而将另一部分电能传递至逆变器9，利用逆变器9将交流电转换为直流电，为电池组10充电。

该增程模式可实现发动机1、第一电机2与第二电机3的动力解耦，使发动机1工作在高效区。在低速且电池剩余电量值较低时使用该模式，可以提高汽车的燃油经济性。

在能量回收模式中，如附图7所示，发动机1和第二电机3不工作，同步器4、第一离合器5和第二离合器6均断开，通过车轮x和第一电机2将机械能转化为电能，并储存在电池组10中。汽车在滑行或制动时产生的机械能自车轮x经第九齿轮19、第六齿轮16、第七齿轮17、第八齿轮18传递至第一电机2，使第一电机2发电，并将电能传递至逆变器9，利用逆变器9将交流电转换为直流电，使该直流电传递并存储至电池组10中。

在纯电动模式下制动，第一离合器5和第二离合器6处于断开状态，第一电机2与发动机1解耦，发动机1无倒拖，回收能量效果好。在混动模式下发动机1和第一电机2没有解耦，回收能量时会造成发动机倒拖现象，影响能量回收效果，当在混动模式下汽车需要较长时间制动时，如持续下坡工况等，可根据不同混动模式断开第一离合器5或第二离合器6，将第一电机2和发动机1解耦实现好的能量回收效果。

综上，本发明实施例提供的混合动力系统，通过采用平行轴结构的布置方式，减小了轴向齿寸，同时调整第一离合器5、第二离合器6和同步器4的位置，使系统具备了两个固定速比档，提高了整车的燃油经济性。

以上所述仅为本发明的说明性实施例，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。