混合动力系统及车辆的制作方法

本实用新型涉及车辆领域，尤其涉及一种混合动力系统以及使用该混合动力系统的车辆。

背景技术：

随着矿藏资源的逐渐枯竭，新能源的应用越来越多的出现在人们的生活，新能源车辆作为一种新能源产品被人们大量使用。新能源车辆分为纯电动和混合动力两种，两种车辆由于动力输出来源不同而采用不同的传动系统。以混合动力车辆为例，申请号为201620334918.4、授权公告号为CN205706147U的中国实用新型专利就公开了混合动力系统及使用该系统的混合动力汽车。其公开的混动系统包括前后串接的行星排和变速箱，行星排连接在发动机后侧，变速箱连接在行星排的后侧并通过其输出端传动连接车轮。但是，这种混动系统的变速机构的速比一定，不能很好的满足车辆行驶过程中的输出转矩和车速的多变性。

之后有申请号为201621358654.2、授权公告号为CN206475732U的中国实用新型公开了车辆及其混联式混合动力系统，这种混动系统在串联在行星排后侧的减速机构中加入了变速挡位的设计，从而实现了多挡位变速的功能，从而在一定程度上满足了车辆在行驶过程中对于输出转矩和车速的变化需求。但是，这种混动系统的同步换挡器与电机的输出轴同轴连接，对于两者的同轴度要求较高，然而同步换挡器位于减速箱内，这就对减速箱的生产厂家和电机生产厂家同时提出了较高的加工要求，且只有两个厂家的加工精度标准一致时，才能很好的实现两者的同轴连接，这对于整个生产链来讲是很难实现的，往往很难满足这样的要求。那么，电机的输出轴与同步换挡器同轴连接精度较低的话，车辆在行驶过程中，同步换挡器往往难以承受侧向载荷，很容易损坏，最终导致车辆不能正常运行，故障率高，提高了维修的投入。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种混合动力系统，以解决现有的混动系统同步换挡器和电机输出轴同轴连接难以保证同轴度要求的问题。同时，本实用新型还提供了一种使用该混合动力系统的车辆，以解决现有混动系统中同步换挡器和电机输出轴同轴连接的车辆故障率高，维修投入大的问题。

本实用新型的混合动力系统包括发动机、主驱电机以及变速装置，变速装置包括行星减速机构和变速箱，行星减速机构的输入侧与发动机传动连接，变速箱的中心输入轴与主驱电机的输出端传动连接，所述行星减速机构的中心输出轴与变速箱的中心输出轴同轴连接，且具有与车桥传动连接的连接端，变速箱的中心输入轴和中心输出轴通过位于径向一侧位置的换挡机构传动连接。

本实用新型的混动系统中变速箱的换挡机构位于中心输入轴的径向一侧位置，这样变速箱通过中心输出轴与主驱电机之间的同轴连接比较容易保证，而换挡机构位于变速箱内，在加工时由变速箱厂家一方面控制加工精度即可，很容易实现。不仅保证了加工和装配精度，也降低了加工和装配成本。

具体地，换挡机构包括位于变速箱的中心输入轴一侧的传动转轴，传动转轴和变速箱的中心输入轴上分别对应设有多级换挡齿轮，传动转轴上设有变速器同步装置。

优选地，换挡机构为两挡换挡机构，两挡换挡已经能够实现多种速比。

当然，为了结构的紧凑，变速箱的中心输入轴为空心轴，变速箱的中心输出轴同轴穿过其中心输入轴而与车桥连接。

此外，该混合动力系统还包括ISG电机，行星减速机构通过其行星架与发动机传动连接，ISG电机与行星减速机构的太阳轮传动连接，行星减速机构和变速箱前后紧挨设置，ISG电机和主驱电机分别位于行星减速机构和变速箱的前、后侧。

本实用新型的车辆包括车架以及安装在车架上的混合动力系统，混合动力系统包括发动机、主驱电机以及变速装置，变速装置包括行星减速机构和变速箱，行星减速机构的输入侧与发动机传动连接，变速箱的中心输入轴与主驱电机的输出端传动连接，所述行星减速机构的中心输出轴与变速箱的中心输出轴同轴连接，且具有与车桥传动连接的连接端，变速箱的中心输入轴和中心输出轴通过位于径向一侧位置的换挡机构传动连接。

本实用新型的车辆的变速箱的换挡机构位于中心输入轴的径向一侧位置，这样变速箱通过中心输出轴与主驱电机之间的同轴连接比较容易保证，而换挡机构位于变速箱内，在加工时由变速箱厂家一方面控制加工精度即可，很容易实现。这样便于保证车辆变速箱与电机之间连接的精度要求，降低了车辆的故障率，车辆运行更加可靠。

具体地，换挡机构包括位于变速箱的中心输入轴一侧的传动转轴，传动转轴和变速箱的中心输入轴上分别对应设有多级换挡齿轮，传动转轴上设有变速器同步装置。

优选地，换挡机构为两挡换挡机构，两挡换挡已经能够实现多种速比。

当然，为了结构的紧凑，变速箱的中心输入轴为空心轴，变速箱的中心输出轴同轴穿过其中心输入轴而与车桥连接。

此外，该混合动力系统还包括ISG电机，行星减速机构通过其行星架与发动机传动连接，ISG电机与行星减速机构的太阳轮传动连接，行星减速机构和变速箱前后紧挨设置，ISG电机和主驱电机分别位于行星减速机构和变速箱的前、后侧。

附图说明

图1为本实用新型的混合动力系统的传动路径示意图。

附图中：1、发动机；2、扭转减震器；3、锁止机构；4、ISG电机；5、行星齿轮系；5A、行星齿轮系行星架；5B、行星齿轮系齿圈；5C、行星齿轮系太阳轮；6、变速箱；6A、减速齿轮副；6B、一挡从动齿轮；6C、变速器同步装置；6D、二挡从动齿轮；6E、变速箱中心输入轴；6F、二挡主动齿轮；6G、一挡主动齿轮；7、主驱电机；8、电机控制器；9、动力电池；10、车桥。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。

本实用新型的车辆的实施例一，包括车架，车架上安装有驱动车辆行驶的混合动力系统。图1示出了混合动力系统的传动路径，混合动力系统包括发动机1、主驱电机7以及变速装置，变速装置包括行星齿轮系5和变速箱6。

发动机1通过扭转减震器2和行星齿轮系行星架5A相连，ISG电机4的转子与行星齿轮系太阳轮5C相连，锁止机构3也与ISG电机4的转子连接且在需要时将电机转子锁止。

主驱电机7与变速箱中心输入轴6E连接，变速箱中心输入轴6E为空心轴，变速箱中心输入轴通过位于径向一侧位置的换挡机构与其中心输出轴传动连接。换挡机构包括位于变速箱中心输入轴6E一侧的传动转轴，传动转轴和变速箱中心输入轴6E上分别对应设有两级换挡齿轮，即一挡从动齿轮6B和二挡从动齿轮6D，其中，传动转轴上在一挡从动齿轮6B和二挡从动齿轮6D之间设有变速器同步装置。相应地，变速箱中心输入轴6E上设有与一挡从动齿轮6B适配啮合的一挡主动齿轮6G 以及与二挡从动齿轮6D适配啮合的二挡主动齿轮6F。传动转轴还通过减速齿轮副6A与行星齿轮系齿圈5B上的中心输出轴、变速箱的中心输出轴同轴连接，变速箱的中心输出轴同轴穿过变速箱中心输入轴6E而与车桥10连接。

行星齿轮系5和变速箱6前后紧挨设置，ISG电机4和主驱电机7分别位于行星齿轮系5和变速箱6的前、后侧。ISG电机4和主驱电机7均连接电机控制器8，且与动力电池9电连接。

该混合动力系统可以实现纯电驱动、混合驱动、发动机直驱、制动能量回收等工作模式，具体如下所述：

1、纯电动驱动模式

发动机1不启动，ISG电机4不工作，锁止机构3松开，主驱电机7驱动，动力通过主驱电机7的输出轴传递至变速箱6，经变速箱6减速增扭后中心输出轴输出用于驱动整车行驶。根据不同的车速和工况需求，变速箱6选择不同的工作挡位，使得在满足车辆工况行驶需求的前提下，主驱电机7始终处于高效率区域工作，从而提升系统效率。

2、混合驱动模式

此模式下锁止机构3松开，发动机1工作，根据整车需求ISG电机4调节发动机1的转速和扭矩，使得发动机1始终处于高效率区域运行从而提升燃油经济性，同时主驱电机7根据整车需求扭矩确定是否助力，当整车需求扭矩较大、发动机1提供扭矩无法满足车辆需求时，主驱电机7输出扭矩驱动车辆；当发动机1输出的扭矩能够满足整车需求扭矩时，主驱电机7不工作，且换挡机构处于空挡，可以避免主驱电机7随转带来的效率损失；当发动机1处于高效率区，且通过行星齿轮系5输出的扭矩大于整车需求时，换挡机构处于非空挡位，主驱电机7处于发电模式，将多余的机械能转换为电能存储至动力电池9中。

3、发动机直驱模式

当车速较高、发动机1处于高效率区域工作时，锁止机构3锁止ISG电机4，使得发动机1处于直驱模式，此模式下发动机1直接驱动车辆行驶，主驱电机7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取消了ISG电机发电的工况，取消了能量的转换提升了能量利用效率。

4、制动能量回收模式

此模式下发动机1不工作，ISG电机4不工作，主驱电机7提供制动力，根据不同的制动力需求使变速箱6处于不同的挡位，从而保证充足的制动扭矩，提升主驱电机7能量回收的效率。

本实用新型的车辆通过不同挡位的选择使得主驱电机处于高效率区域工作，提升了系统效率，在空挡时，可以避免主驱电机零扭矩随转的情况。

本实用新型的车辆的变速箱内，换挡机构位于中心输入轴的径向一侧位置，这样变速箱通过中心输出轴与主驱电机之间的同轴连接比较容易保证，而换挡机构位于变速箱内，在加工时由变速箱厂家一方面控制加工精度即可，很容易实现。这样便于保证车辆变速箱与电机之间连接的精度要求，降低了车辆的故障率，车辆运行更加可靠。

当然，本实用新型的车辆并不仅限于上述实施例。

以上的实施例是以两挡变速箱的车辆为例进行的说明，在其他实施方式中，变速箱可以为三挡或四挡或更多挡位，具体根据不同的车型进行不同的设计即可。以上的实施例中，变速箱的中心输入轴为空心轴，变速箱的中心输出轴同轴穿过其中心输入轴而与车桥连接，在其他实施方式中，变速箱的中心输入轴可以为实心轴，变速箱的中心输出轴通过其他传动路径与车桥连接，此时，传动结构会较为复杂。或者，在其他实施例中，主驱电机和/或ISG电机可以位于变速箱和行星齿轮系之间的位置。

本实用新型还提供了混合动力系统的实施例：其中，混合动力系统的具体结构与上述车辆的实施例中的混合动力系统结构相同，就不再具体描述。