混合动力装置及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车领域，具体涉及一种混合动力装置及其控制方法。
【背景技术】
[0002]混合动力装置的动力源包括电机和发动机，根据不同的工况选择不同的动力源与传动系统连接并进行动力输出。例如当汽车高速运行时，需要的扭矩和功率较高，则由发动机或发动机联合电机作为动力源输出；当汽车低速运行时，需要的扭矩和功率较低，则可以使发动机不工作，仅由电机作为动力源输出。
[0003]图1示出了现有的一种混合动力装置，其中电机I始终与传动系统2传动连接，始终输出扭矩。发动机3通过离合器4与电机I传动连接，离合器4用于实现电机I和发动机3之间的连接或断开。当离合器4闭合时，发动机3与电机I连接，此时发动机3可以向传动系统2输出扭矩；当尚合器4分尚时，发动机3与电机I断开，此时发动机3与传动系统2断开，汽车可以以纯电机驱动模式运行。
[0004]这种混合动力装置的优点在于:在发动机不工作时、使其与电机断开，可以避免由于发动机跟随电机转动而消耗电机功率，提高混合动力装置的燃油经济性。
[0005]其缺点在于:相比与传动的动力装置，混合动力装置在发动机3与传动系统2之间增加了电机I与离合器4，使得整个动力装置的轴向长度变大。而在汽车的安装空间十分有限，使得增加的电机I与离合器4面临安装的困难。
[0006]为解决上述问题，现有技术通常采用将离合器内置于电机中的方式来减小混合动力装置的轴向长度。其中离合器一般为传统的摩擦离合器、齿式离合器或鼓式离合器。
[0007]对于摩擦离合器，由于其主要部件如主动盘、摩擦片、从动盘之间是沿轴向排列的，轴向长度大，不能完全置于电机内部，仍旧需要占用电机之外的轴向空间，因此整个动力系统的轴向长度仍然较大。
[0008]对于齿式离合器，其能够传递较大扭矩、但不能承受较大的速差，这将意味着电机
I不能用于启动发动机3，而需要另外设置启动装置来用于启动发动机3，这也将增加整个动力装置的尺寸。
[0009]对于鼓式离合器，其可以承受较大的速差、也可以完全置于电机转子内部，但是由于结构上的局限性，鼓式离合器不能传递较大扭矩，这将致使发动机不能用于大功率运行工况。
【发明内容】
[0010]本发明解决的问题是提供一种混合动力装置，其具有较小的轴向长度，且能满足发动机大功率运行工况。
[0011]为解决上述问题，本发明提供一种混合动力装置，包括发动机以及位于所述发动机输出端的电机，所述发动机输出端与所述电机之间通过离合器系统传动连接，所述电机输出端用于与传动系统传动连接；所述离合器系统位于所述电机的转子围成的空间内，包括同轴布置且沿轴向排列的鼓式离合器和齿式离合器；所述鼓式离合器具有第一主动部分和第一从动部分，所述第一主动部分与所述电机转子连接并同步转动，所述第一从动部分与所述发动机输出端连接并同步转动；所述齿式离合器具有第二主动部分和第二从动部分，所述第二主动部分与所述发动机输出端连接并同步转动，所述第二从动部分与所述电机转子连接并同步转动；所述鼓式离合器闭合时、所述齿式离合器断开，所述电机可用于启动所述发动机；所述鼓式离合器断开时、所述齿式离合器闭合，所述发动机可用于输出扭矩。
[0012]可选的，所述鼓式离合器还包括与所述第一从动部分连接的压力元件；所述离合器系统还包括操作机构，所述操作机构具有位于所述压力元件径向内侧的滑块，所述滑块与所述压力元件沿径向相对的表面相互接触，且至少一个为楔形面；所述滑块可沿轴向移动，所述压力元件和所述第一从动部分随着所述滑块的轴向移动而沿径向移动。
[0013]可选的，所述滑块与所述压力元件沿径向相对的表面均为楔形面，且两个楔形面之间相互贴合。
[0014]可选的，所述齿式离合器还包括连接支架，所述第二主动部分通过连接支架与所述滑块固定连接；所述连接支架和所述第二主动部分随着所述滑块的轴向移动而沿轴向移动。
[0015]可选的，所述发动机输出端固设有曲柄和连接于所述曲柄的曲柄支架，所述曲柄支架位于所述转子围成的空间内，所述压力元件和所述连接支架分别沿径向穿设于所述曲柄支架中、且与所述曲柄支架同步转动。
[0016]可选的，所述操作机构还具有与所述滑块连接的驱动部，所述驱动部驱动所述滑块沿轴向移动。
[0017]可选的，所述鼓式离合器中，所述第一主动部分同轴套设于第一从动部分外；所述第一从动部分具有多个沿周向分布的离合件，每一离合件对应一个压力元件，所述离合件能够沿径向移动、以与所述第一主动部分贴合或分离。
[0018]可选的，所述离合件与对应的所述压力元件之间通过第一弹性件连接。
[0019]可选的，周向相邻的离合件之间通过第二弹性件连接。
[0020]可选的，所述第一主动部分、所述第一从动部分径向相对的表面分别固设有摩擦片。
[0021]可选的，所述齿式离合器中，第二主动部分和第二从动部分沿轴向相对，所述第二主动部分能够沿轴向移动、以与第二从动部分啮合或分离。
[0022]可选的，所述转子的内周面上固设有转子支架，所述第一主动部分、所述第二从动部分分别固设于所述转子支架、并通过所述转子支架与所述转子连接。
[0023]本发明还提供一种用于上述第一项混合动力装置的控制方法，当所述电机启动所述发动机时，控制所述鼓式离合器闭合、所述齿式离合器断开；当所述发动机输出扭矩时，控制所述鼓式离合器断开、所述齿式离合器闭合。
[0024]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0025]混合动力装置中，离合器系统包括鼓式离合器和齿式离合器。使用时，可以将鼓式离合器用于电机向发动机输出扭矩以启动发动机，将齿式离合器用于发动机向传动系统输出扭矩以驱动汽车行驶；并且鼓式离合器和齿式离合器均完全位于转子围成的空间内，可减小混合动力装置的轴向长度。
【附图说明】
[0026]图1是现有技术混合动力装置的结构示意图；
[0027]图2是本发明实施例的混合动力装置的结构示意图；
[0028]图3是本发明实施例的混合动力装置沿轴向方向的局部剖视图；
[0029]图4是本发明实施例的混合动力装置中电机启动发动机时的扭矩传递图；
[0030]图5是本发明实施例的混合动力装置中发动机驱动汽车行驶时的扭矩传递图；
[0031]图6是本发明实施例混合动力装置中鼓式离合器沿径向方向的结构示意图，其中未不出第一主动部分。
【具体实施方式】
[0032]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0033]本发明实施例提供一种混合动力装置，参照图2并结合图3，包括发动机10以及位于发动机输出端的电机20,发动机输出端与电机20之间通过离合器系统30 (图2中虚线部分所示)传动连接，电机20输出端用于连接传动系统40。
[0034]电机20具有转子21，其中电机20为内转子电机，转子21为内转子。离合器系统30位于转子21围成的空间内，离合器系统30包括同轴布置且沿轴向排列的鼓式离合器31和齿式离合器32。其中鼓式离合器31、齿式离合器32之间沿轴向的相对位置没有限制，可以设置鼓式离合器31更靠近传动系统40、或者设置齿式离合器更靠近传动系统40。
[0035]在其他实施例中，电机也可以是外转子电机，但需要要求转子与定子之间的空间足够大，以容纳离合器系统。
[0036]参照图3并结合图6,沿径向向内的方向,鼓式离合器31具有第一主动部分31a和第一从动部分31b，第一主动部分31a与电机20的转子21连接并与其同步转动，第一从动部分31b与发动机输出端连接并与其同步转动。
[0037]其中，第一主动部分31a和第一从动部分31b均为环形，第一主动部分31a同轴套设于第一从动部分31b外，第一从动部分31b具有多个沿周向分布的离合件31b’，每个离合件31b’能够沿径向移动、以与第一主动部分31a贴合或分离。离合件31b’的数量可以根据需要设置，本实施例中，设置离合件31b’为四个、且沿周向均匀分布，其中图6中只标出了其中一部分。
[0038]齿式离合器32具有第二主动部分32a和第二从动部分32b，第二主动部分32a与发动机输出端连接并同步转动，第二从动部分32b与电机20的转子21连接并同步转动。
[0039]其中，第二主动部分32a和第二从动部分32b均呈环形、且沿轴向相对，第二主动部分32a能够沿轴向移动、以与第二从动部分32b啮合或分离。
[0040]上述鼓式离合器31和齿式离合器32中，主动部分用于作为扭矩输入端，从动部分作为扭矩输出端，扭矩从主动部分传递至从动部分，以带动从动部分一侧的部件转动。
[0041]其中，鼓式离合器31和齿式离合器32交替闭合。也就是说，当鼓式离合器31闭合时、齿式离合器32断开，此时电机20可用于启动发动机10 ;反之，当鼓式离合器31断开时、齿式离合器32闭合，此时发动机10可用于输出扭矩。
[0042]本实施例混合动力装置的工作原理如下:
[0043]鼓式离合器31中,第一从动部分31b与发动机输出端连接并同步转动,第一主动部分31a与转子21连接并同步转动，则:当第一从动部分31b的离合件31b’沿径向向外移动至与第一主动部分31a贴合时(即鼓式离合器31闭合),转子21和发动机输出端相互连接并同步转动，从而实现电机20与发动机10的连接并同步转动；当第一从动部分31b沿径向向内移动至与第一主动部分31a分尚时,转子21与发动机输出端断开,使得电机20与发动机10断开。由于鼓式离合器31能够承受较大的速差，因此，当发动机10静止、电机20运转时，可以将电机20作为发动机10的启动电机，需要启动发动机10时，将鼓式离合器31闭合，实现电机20带动发动机10转动。
[0044]齿式离合器32中，第二主动部分32a与发动机输出端连接并同步转动，第二从动部分32b与转子21连接并同步转动，则与鼓式离合器31相似的，当第二主动部分32a沿轴向移动至与第二从动部分32b贴合时(即齿式离合器32闭合)，电机20与发动机10连接并同步转动；当第二主动部分32a沿轴向移动至与第二从动部分32b分离时，电机20与发动机10断开。由于齿式离合器32能够承受较大的扭矩，可用于传递发动机扭矩，因此，当发动机10启动后，可以将齿式离合器32闭合，以将发动机10的扭矩通过转子21传递给传动系统40。
[0045]实际操作中