一种混合动力车辆及其混合动力系统的制作方法

本发明涉及一种混合动力车辆及其混合动力系统。

背景技术

目前，新能源汽车发展迅猛，成为当前汽车行业的研究热点，按照传动系统结构布置的不同，现有的混合动力系统分为串联、并联和混联3种。当前混联式混合动力系统主要采用行星机构作为功率分流装置，授权公告号为cn203766482u的中国实用新型专利公开了一种混合动力汽车的行星排混联动力系统，包括同轴布置的发动机、第一电机、行星机构和第二电机，发动机与行星机构的行星架连接，第一电机与行星机构的太阳轮连接，第二电机与行星机构的齿圈连接，第二电机与后桥之间设置有变速箱，上述混合动力系统可以实现发动机直接驱动，可靠性高。但是同轴布置的发动机、第一电机和第二电机，导致混合动力系统的轴向距离较长，不便于安装。

授权公告号为cn106114185a的中国发明专利公布文本中介绍了一种混合动力耦合传动装置，包括呈三轴设置的发动机、传动第二电机和第一电机，即三者的动力输出轴平行间隔设置，传动第二电机与第一电机并排布置于发动机的动力输出轴的轴线的两侧，减小了混合动力系统的轴向长度，方便安装。发动机与行星机构的行星架连接，传动第二电机与太阳轮通过齿轮传动进行连接，第一电机与齿圈通过齿轮传动进行连接，该混合动力耦合传动装置还包括用于对发动机的输出轴进行限制的发动机制动器和对传动第二电机进行限制的传动第二电机制动器。但是，上述布置结构存在以下问题，第二电机的输出轴和第一电机的输出轴要分别位于行星排的的齿圈外侧，导致在径向方向上整个混合动力系统的尺寸较大，不利于混合动力系统的小型化涉及，占用空间大且不便于安装。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种混合动力系统，以解决现有技术中混合动力系统径向尺寸大的问题；本发明的目的还在于提供一种使用该混合动力系统的混合动力车辆。

为实现上述目的，本发明的一种混合动力系统的技术方案是：一种混合动力系统，包括发动机、行星排及位于发动机的输出轴轴线两侧布置的第一电机和第二电机，发动机、第二电机和第一电机分别对应与行星排的太阳轮或行星架或齿圈三个部件中的其中一个部件连接，所述发动机、第二电机和第一电机位于行星排的轴向同一侧。

所述发动机与所述行星架连接，第一电机通过第一单级齿轮传动与齿圈传动连接，第二电机通过第二单级齿轮传动与所述太阳轮连接，齿圈具有用于与车桥连接的动力输出端。

所述行星排与车桥之间设置有变速箱，变速箱具有变速箱输入轴和变速箱输出轴，变速箱输入轴与齿圈的动力输出端连接，变速箱输出轴与车桥连接。

该混合动力系统还包括用于对第二单级齿轮传动进行制动的第一制动器。

该混合动力系统还包括用于对发动机输出轴进行制动的第二制动器。

本发明的一种混合动力车辆的技术方案是：一种车辆，包括车桥和混合动力系统，混合动力系统包括发动机、行星排及位于发动机的输出轴轴线两侧布置的第一电机和第二电机，发动机、第二电机和第一电机分别对应与行星排的太阳轮或行星架或齿圈三个部件中的其中一个部件连接，所述发动机、第二电机和第一电机位于行星排的轴向同一侧。

所述发动机与所述行星架连接，第一电机通过第一单级齿轮传动与齿圈传动连接，第二电机通过第二单级齿轮传动与所述太阳轮连接，齿圈具有用于与车桥连接的动力输出端。

所述行星排与车桥之间设置有变速箱，变速箱具有变速箱输入轴和变速箱输出轴，变速箱输入轴与齿圈的动力输出端连接，变速箱输出轴与车桥连接。

该混合动力系统还包括用于对第二单级齿轮传动进行制动的第一制动器。

该混合动力系统还包括用于对发动机输出轴进行制动的第二制动器。

本发明的有益效果是：发动机、第二电机和第一电机位于行星排的轴向同一侧，这样布置不仅可以缩短混合动力系统的轴向上的长度，而且可以使第一电机和第二电机靠的更近，可以使第一电机输出轴或者第二电机输出轴可以占用齿圈的径向的部分空间，可以减小混合动力系统径向上的尺寸，使整个混合动力系统小型化，便于安装。

进一步地，发动机与行星架连接，第二电机与太阳轮连接，采用齿圈进行输出，可以提高最终输出的扭矩，提高行星排的传动效率。

进一步地，利用变速箱对发动机和第一电机二者扭矩耦合后进行降速增扭，大大提高了爬坡性能，系统的动力性较好。

进一步地，第一制动器的设置，在第一电机单独驱动的纯电动模式下可以限制第二电机及第二单级齿轮传动的转动，减少了第一电机单独工作的纯电动模式下随动的零部件，减少第一电机的功率损失，提高了第一电机的工作效率。

进一步地，第二制动器的设置，在第一电机单独驱动的纯电动模式下可以限制发电机输出轴的转动，减少了第一电机单独工作的纯电动模式下随动的零部件，减少第一电机的功率损失，提高了第一电机的工作效率。

附图说明

图1为本发明的一种混合动力车辆的实施例一的混合动力系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的一种混合动力车辆的具体实施例，如图1所示，包括车桥10和与车桥10传动连接的混合动力系统，车桥10为后桥。混合动力系统包括发动机1、变速箱5、第二电机3、第一电机2和行星排4，第二电机3为isg电机。变速箱5包括箱体和设置于箱体内的变速箱输入轴17、中间轴27和变速箱输出轴25，发动机输出轴26与行星排、变速箱同轴装配，行星排包括太阳轮、行星架和齿圈，发动机输出轴上连接有扭转减震器6并通过扭转减震器6与行星架连接。

变速箱输入轴17与行星排4的齿圈连接，第二电机3通过第二单级齿轮传动15与行星排4的太阳轮12传动连接，齿圈14的内、外侧面均设置有轮齿，第一电机2通过第一单级齿轮传动16与行星排4的齿圈14的外轮齿啮合进行传动连接，齿圈与变速箱输入轴连接，变速箱输出轴与车桥连接。第一电机2、第二电机3和发电机1位于行星排4的轴向同一侧，此时在发动机输出轴的轴线的径向方向上，第二电机3可以向第一电机2靠近，第二电机3可以有效利用一部分行星排4径向上的空间，可以缩小混合动力系统径向上的尺寸，使整个混合动力系统小型化，便于安装。

上述混合动力系统还包括用于对第二单级齿轮传动15进行制动的制动器9，第二单级齿轮传动15包括设置于第二电机输出轴上的第二电机齿轮，制动器9用于对第二电机齿轮进行制动和松开。变速箱1为两档变速箱，包括空挡，一挡和二挡三个挡位，变速箱输入轴17接受来自齿圈传递来的动力，经过中间轴过渡传递到输出轴25上，从而传递至后桥。变速箱输入轴17上设置有输入轴齿轮18，中间轴上沿轴向方向间隔设置有中间轴传动齿轮19、中间轴一挡齿轮20和中间轴二挡齿轮21，变速箱输出轴25上设置有输出轴一挡齿轮22和输出轴二挡齿轮24，变速箱5还包括设置于变速箱输出轴25上的同步装置23。同步装置23位于输出轴一挡齿轮22和输出轴二挡齿轮25之间，同步装置23不与任何齿轮接触时，此时中间轴上的动力无法传递至变速箱输出轴25上，变速箱5位于空挡。当车辆需要较大动力时，变速箱5进入一挡即降速增扭挡，同步装置23与输出轴一挡齿轮22结合时，发动机将动力传至行星架，由齿圈将动力传递至变速箱输入轴17上，变速箱输入轴17通过输入轴齿轮18与中间轴传动齿轮19将动力传递至中间轴上，中间轴通过中间轴一挡齿轮20和输出轴一挡齿轮22的啮合将动力传递至变速箱输出轴25上，再传递至后桥上，此时变速箱5实现降速增扭。当车速较高时且整车驱动力需求位于发动机高效区时，需要发动机直接驱动，变速箱5切入二挡，此时同步装置23与输出轴二挡齿轮24结合，发动机将动力传至行星架，由齿圈将动力传递至变速箱输入轴17上，变速箱输入轴17通过输入轴齿轮18与中间轴传动齿轮19将动力传递至中间轴上，中间轴通过中间轴二挡齿轮21和输出轴二挡齿轮24的啮合将动力传递至变速箱输出轴25上，再传递车桥上，此时实现发动机的直接驱动。

上述混合动力系统还包括动力电池7和电机控制器8，动力电池7用于为第二电机3和第一电机2供电，同时也能够在车辆制动或刹车过程中储存第二电机3和第一电机2回收的电能。

上述混合动力系统具有以下四个模式：

（1）纯电动模式。

发动机1不启动，第二电机3不工作，第一制动器松开，第二制动器锁止，第一电机2单独驱动，动力由第一电机经过第一单级齿轮传动16传递至行星排4的齿圈14上，再由齿圈14将动力传递至变速箱，再有变速箱传递至后桥10上的主减速器11上。此时，变速箱可根据需要进行档位的选择。

（2）混合驱动模式。

发动机1启动，第一制动器松开，第二制动器松开，通过第二电机调节控制发动机始终工作在搞效区从而提高燃油经济性。第一电机2根据整车需求决定是否启动以提供助力。当整车是需求扭矩较大，发动机提供的扭矩无法满足车辆需求时，发动机1提供的动力不足的部分由第一电机2补充，当发动机能1够满足整车扭矩需求时，第一电机2空转，不输出扭矩。当发动机处于高效率区时通过齿圈输出扭矩大于整车需求时，第一电机处于发电模式将多余机械能转换为电能存储至动力电池中。

（3）发动机直驱模式。

当车速较高时，发动机处于高效率区域工作，此时第二锁止离合器松开，第一锁止离合器锁，isg电机使得发动机处于直驱模式，第一电机根据整车需求扭矩确定是否助力。此模式相对于混合动力模式避免了isg电机发电工况，减少了能量转换过程中的能量损失，提升了系统效率。

（4）制动能量回收模式。

此模式下第一制动器松开，第二制动器也松开，发动机不工作，isg电机空转，第一电机提供制动力矩，根据不同的制动力需求变速箱处于不同的档位从而保证充足的制动扭矩和提升第一电机制动能量回收效率。

本发明的混合动力车辆的实施例二，与实施例一的区别在于，变速箱输出轴与与行星架连接，第一电机通过单级齿轮传动与太阳轮传动连接，第二电机与行星排的齿圈连接，依然采用齿圈进行输出。

本发明的混合动力车辆的实施例三，与实施例一的区别在于，变速箱输出轴与齿圈连接，第一电机与行星架连接，第二电机与太阳轮连接，依然采用齿圈进行输出。

本发明的混合动力车辆的实施例四，与实施例一的区别在于，变速箱输出轴与太阳轮连接，第一电机与行星架连接，第二电机与齿圈连接，此时可以通过行星架进行输出，此时齿圈上设有供行星架输出轴通过的通孔。

本发明的混合动力车辆的实施例五，与实施例一的区别在于，变速箱设置于发动机与行星排之间。

本发明的混合动力车辆的实施例六，与实施例一的区别在于，不设置第一制动器。

本发明的混合动力车辆的实施例七，与实施例一的区别在于，不设置第二制动器。

一种混合动力系统的实施例与上述一种混合动力车辆的各实施例中的混合动力系统的结构相同，此处不再赘述。