一种单电机同轴布置实现P2+P3功能的混合动力系统的制作方法

本实用新型涉及一种车辆混合动力系统，具体涉及一种单电机同轴布置实现P2+P3功能的混合动力系统。

背景技术：

对于单电机的混合动力系统，根据电机相对于传统动力系统的位置，可以把单电机混动方案分为五大类，分别以P0、P1、P2、P3、P4命名。P0是电机放在传统启动机的位置；P1是电机放在发动机后离合器前原来飞轮的位置；P2是电机放在离合器后变速箱前；P3是电机放在变速箱后面直接驱动主减；P4是电机放在后桥上。混合动力P2动力构型和P3动力构型各有优点，P2动力构型可以实现怠速充电、电机起动发动机功能（E起动）；P3动力构型电动效率高、可实现换档过程中动力不中断。传统混合动力系统要同时具备实现P2动力构型功能和P3动力构型功能均需要使用两台电机，结构和控制都很复杂、系统成本高。市场急需一种混动系统既可以实现P2动力构型功能，又可以实现P3动力构型功能。

技术实现要素：

本实用新型目的是：提供一种单电机同轴布置实现P2+P3功能的混合动力系统，使混动系统既可以实现P2动力构型功能，又可以实现P3动力构型功能。车辆根据需要在P2和P3模式下自动进行切换，实现P2纯电、P3纯电、P2混动、P3混动、怠速充电、电机起动发动机（E起动）、低档行进中充电、换挡过程动力不中断等功能。

本实用新型的技术方案是：一种单电机同轴布置实现P2+P3功能的混合动力系统，所述混合动力系统包括：

发动机，所述发动机包括发动机输出轴；

变速箱，所述变速箱为AMT变速箱，所述变速箱包括变速箱输入轴和变速箱输出轴；

离合器，所述离合器一端连接到发动机输出轴，另一端连接到变速箱输入轴；

电机，所述电机输出轴为空心轴，所述空心轴与变速箱输入轴同轴，空心轴空套在变速箱输入轴上；

扭矩传递单元，所述扭矩传递单元包括P2传递单元和P3传递单元，所述P2传递单元被构造成将扭矩传递给变速箱输入轴的结构，所述P3传递单元被构造成将扭矩传递给变速箱输出轴的结构；

同步器，所述同步器耦合在电机空心轴上，能够分别与P2传递单元和P3传递单元接合，所述电机扭矩通过同步器输出。

进一步的，所述同步器具有P2、P3和空挡三个工作位置，能够根据混合动力系统的需要移动至任一工作位置，所述同步器处于P2工作位置时与P2传递单元接合，将扭矩传递给P2传递单元，所述同步器处于P3工作位置时与P3传递单元接合，将扭矩传递给P3传递单元，所述同步器处于空挡工作位置，不与P2或P3传递单元接触，不输出扭矩。

进一步的，所述P2传递单元具体为P2齿轮，所述P2齿轮与变速箱输入轴固定连接，当所述同步器处于P2工作位置时，所述齿轮的齿部与同步器啮合，将电机转子传递给同步器的扭矩传递给变速箱输入轴。

进一步的，所述P3传递单元包括设置在电机空心轴上的P3主动齿轮和设置在变速箱输出轴上的P3从动齿轮，所述P3主动齿轮和P3从动齿轮啮合。

进一步的，所述P3主动齿轮通过轴承安装在所述电机空心轴上，所述P3从动齿轮固定安装在变速箱输出轴上，当所述同步器处于P3工作位置时，所述P3主动齿轮与同步器接合，将电机转子传递给同步器的扭矩通过P3从动齿轮传递给变速箱输出轴。

进一步的，所述同步器包括轴向滑动部件，所述轴向滑动部件通过花键与所述空心轴连接，能够在所述空心轴上左右滑动，从而与所述P2齿轮和P3主动齿轮接合。

进一步的，在变速箱输入轴上，从离合器往变速箱方向依次布置电机、P3主动齿轮、同步器和P2齿轮。

进一步的，在变速箱输入轴上，从离合器往变速箱方向依次布置P3传递单元、电机、同步器和P2传递单元，所述同步器穿过所述电机，实际位置是重合的。

本实用新型的优点是：相比传统具备P2和P3动力构型功能的混动系统，减少了1个电机，结构和控制简单，大大降低了系统成本。而且该布置方案对原AMT变速箱的齿轮系统不做改动，对变速箱轴系适当延长，在现有AMT变速箱上升级开发成本低。

可使车辆根据需要在P2和P3模式下自动进行切换，实现P2纯电、P3纯电、P2混动、P3混动、怠速充电、电机起动发动机（E起动）、低档行进中充电、换挡过程动力不中断等功能。同时原AMT变速箱功能全部保留。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述 ：

图1为本实用新型实施例的单电机同轴布置实现P2+P3功能的混合动力系统结构示意图；

其中：

1、发动机；11、发动机输出轴；

2、变速箱；21、变速箱输入轴；22、变速箱输出轴；

3、离合器；

4、电机；41、空心轴；

5、扭矩传递单元；51、P2齿轮；52、P3主动齿轮；53、P3从动齿轮；

6、同步器；61、轴向滑动部件。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示的结构示意图，本实施例基于AMT变速箱提出一种电机同轴布置的混合动力系统。使用1台电机同轴布置于AMT变速箱的输入轴，使混动系统既可以实现P2动力构型功能，又可以实现P3动力构型功能。车辆根据需要在P2和P3模式下自动进行切换，实现P2纯电、P3纯电、P2混动、P3混动、怠速充电、电机起动发动机（E起动）、低档行进中充电、换挡过程动力不中断等功能，同时原AMT变速箱功能全部保留。具体的，所述混合动力系统包括：发动机1、变速箱2、离合器3、电机4、扭矩传递单元5和同步器6，所述发动机包括发动机输出轴11，所述变速箱为AMT变速箱，所述变速箱包括变速箱输入轴21和变速箱输出轴22，所述离合器一端连接到发动机输出轴11，另一端连接到变速箱输入轴21，所述电机输出轴为空心轴41，所述空心轴41与变速箱输入轴21同轴，空心轴41空套在变速箱输入轴21上，所述空套的方式可以是通过轴承将空心轴41安装在变速箱输入轴21上，也可以是将空心轴41和变速箱输入轴21都通过轴承安装在外部支架上，保持空心轴41和变速箱输入轴21同轴。

所述扭矩传递单元5包括P2齿轮51、设置在电机空心轴上的P3主动齿轮52和设置在变速箱输出轴上的P3从动齿轮53，所述P2齿轮51与变速箱输入轴21通过键固定连接，所述P3主动齿轮52通过轴承安装在所述电机空心轴41上，所述P3从动齿轮53通过键固定安装在变速箱输出轴22上，所述P3主动齿轮52和P3从动齿轮53啮合，以上只是扭矩传递单元5的一个实施方式，还可以将P2齿轮设计为其他结构如卡槽、摩擦片等，只需被构造成将扭矩传递给变速箱输入轴的结构即可，所述P3主动齿轮也可以不直接和P3从动齿轮直接啮合而通过其他齿轮过度，只需被构造成将扭矩传递给变速箱输出轴的结构即可。

所述同步器6耦合在电机空心轴41上，能够分别与P2齿轮51和P3主动齿轮52接合，所述电机扭矩通过同步器输出。所述同步器具有P2、P3和空挡三个工作位置，能够根据混合动力系统的需要移动至任一工作位置，所述同步器处于P2工作位置时与P2齿轮51的齿部啮合，将扭矩传递给P2齿轮51，P2齿轮51将电机转子传递给同步器6的扭矩传递给变速箱输入轴21。所述同步器处于P3工作位置时与P3主动齿轮52上设置的侧面齿部接合，将电机转子传递给同步器6的扭矩通过P3从动齿轮53传递给变速箱输出轴22。所述同步器处于空挡工作位置时，不与P2或P3传递单元接触，不输出扭矩。所述同步器除了选用市场上常用的同步器外还可以设计为具体的如下结构，包括：轴向滑动部件61，位于所述电机的空心轴41上，与所述空心轴41同轴并与其通过花键连接，所述轴向滑动部件能够沿着轴向移动；未示出的拨叉，与所述轴向滑动部件61轴向固定，能够带动轴向滑动部件61沿轴向移动，所述轴向滑动部件两端都设置有与P2齿轮51和P3主动齿轮52接合的齿部、卡槽或摩擦装置。

上述实施方式中所述齿轮与轴的固定连接除了通过键连接外还可以通过胀紧套等方式连接，效果相同。

在变速箱输入轴21上的布局，电机可以设置在靠近变速箱侧或者靠近离合器侧，优选的，从离合器往变速箱方向依次布置电机4、P3主动齿轮52、同步器6和P2齿轮51。

在上述实施例的基础上，在变速箱输入轴上布局还可以是从离合器往变速箱方向依次布置P3传递单元、电机（与同步器重合）和P2传递单元，所述同步器6设置在电机4内部，穿过所述电机4的内部结构，实际位置是重合的，所述方案使得结构更加紧凑。在此基础上，将变速箱外壳延伸，和电机做成一个整体。实现空间的最优化。

所述实施例的混合动力系统能够实现如下工作模式：

1.保持原AMT变速箱功能模式：P2/P3切换同步器不接合，发动机运转，离合器接合，AMT变速箱各档位按需接合，电机不运转。

2.P2纯电模式：P2/P3切换同步器与P2齿轮接合，动力流在电机与变速箱输入轴间传递，发动机不运转，离合器不接合，AMT变速箱各档位按需接合，电机运转。

3.P3纯电模式：P2/P3切换同步器与P3主动齿轮接合，再通过P3从动齿轮，动力流在电机与变速箱输出轴间传递，发动机不运转，离合器不接合，电机运转。

4.P2混动模式：P2/P3切换同步器与P2齿轮接合，动力流在电机与变速箱输入轴间传递，发动机运转，离合器接合，AMT变速箱各档位按需接合，电机运转。

5.P3混动模式：P2/P3切换同步器与P3主动齿轮接合，再通过P3从动齿轮，动力流在电机与变速箱输出轴间传递，发动机运转，离合器接合，电机运转。

6.怠速充电模式：P2/P3切换同步器与P2齿轮接合，动力流在电机与变速箱输入轴间传递，发动机运转，离合器接合，AMT变速箱各档位不接合，电机运转。

7.电机起动发动机（E起动）模式：P2/P3切换同步器与P2齿轮接合，动力流在电机与变速箱输入轴间传递，离合器接合，AMT变速箱各档位不接合，电机运转。

8.低挡行进中充电模式：P2/P3切换同步器与P2齿轮接合，动力流在电机与变速箱输入轴间传递，离合器接合，AMT变速箱1档接合，发动机运转，电机运转。

9.动力换挡模式：换挡前，P2/P3切换同步器与P3主动齿轮接合，电机升扭，发动机降扭，离合器脱开，完成换挡，离合器接合，电机降扭，发动机升扭，P2/P3切换同步器退出与P3主动齿轮接合。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。