混合动力驱动系统及车辆的制作方法

本申请属于混合动力技术领域，特别是涉及一种混合动力驱动系统及车辆。

背景技术：

随着能源的不断消耗，新能源车型的开发和利用己逐渐成为一种趋势。混合动力汽车作为新能源车型中的一种，通过发动机和/或电机进行驱动，具有多种模式，可以改善传动效率和燃油经济性。

同时，由于混合动力汽车中既设有发动机，又设有电机，使得空间排布成为混合动力汽车的设计要点。即，如何解决传动效率与空间排布的矛盾成为设计混合动力汽车的急需解决的问题。

技术实现要素：

本申请所要解决的技术问题是：提供一种混合动力驱动系统及车辆，以解决传动效率与空间排布的矛盾。

为解决上述技术问题，一方面，本申请实施例提供一种混合动力驱动系统，包括发动机、变速箱及电机动力装置，所述变速箱包括变速机构及主减速器，所述电机动力装置包括电机和动力分配机构；其中，

所述变速机构包括离合装置、输入轴和第一输出轴，所述输入轴上设置有至少1个前进挡主动齿轮，所述第一输出轴上设置与所述前进挡主动齿轮对应啮合的至少1个前进挡从动齿轮，所述离合装置的输入端与所述发动机连接，所述离合装置的输出端与所述输入轴连接，所述第一输出轴与所述主减速器连接以传输动力；

所述动力分配机构包括电机动力分配轴、模式选择装置、第一齿轮、第二齿轮、中间齿轮、发电齿轮及用于接收所述电机的动力的电机从动齿轮，所述第一齿轮、第二齿轮及电机从动齿轮设置在所述电机动力分配轴上，所述中间齿轮设置在所述第一输出轴上，所述发电齿轮设置在所述输入轴上，所述电机动力分配轴独立于所述电机设置；所述第一齿轮与所述第一输出轴上的其中一个所述前进挡从动齿轮直接啮合，所述第二齿轮与所述主减速器的主减速器从动齿轮直接啮合，所述中间齿轮同时与所述电机从动齿轮及所述发电齿轮啮合，所述模式选择装置可选择性地连接所述电机和所述变速机构的输入轴或所述电机和所述主减速器。

可选地，所述模式选择装置包括两部分，其中第一部分设置在所述电机动力分配轴上，第二部分单独设置在所述变速机构的输入轴上的发电齿轮处或第二部分与所述变速机构的挡位同步器共用。

可选地，所述电机从动齿轮及第一齿轮空套在所述电机动力分配轴上，所述第二齿轮固定在所述电机动力分配轴上，所述中间齿轮空套在所述第一输出轴上，所述发电齿轮空套在所述变速机构的输入轴上。

可选地，所述模式选择装置包括设置在所述变速机构的输入轴上的第一模式同步器及设置在所述电机动力分配轴上的第二模式同步器，所述第一模式同步器可选择性地与所述发电齿轮接合或断开，所述第二模式同步器可选择性地与所述电机从动齿轮及第一齿轮接合或断开，所述第一模式同步器单独设置或与所述变速机构的挡位同步器共用；

所述第一模式同步器与所述发电齿轮接合，且所述第二模式同步器与所述电机从动齿轮及第一齿轮断开时，所述混合动力驱动系统切换至第一模式；所述第一模式同步器与所述发电齿轮断开，且所述第二模式同步器与所述电机从动齿轮接合时，所述混合动力驱动系统切换至第二模式。

可选地，所述动力分配机构还包括固定在所述电机的输出轴上的电机主动齿轮；

所述电机从动齿轮仅包含单个齿轮，所述电机从动齿轮同时与所述电机主动齿轮及中间齿轮啮合；或者是，所述电机从动齿轮为包括同轴连接的双联第一齿轮及双联第二齿轮的双联齿轮，所述双联第一齿轮与所述电机主动齿轮啮合，所述中间齿轮同时与所述双联第二齿轮及发电齿轮啮合。

可选地，所述动力分配机构还包括固定在所述电机的输出轴上的电机主动齿轮及固定在一惰轮轴上的惰轮；

所述电机从动齿轮仅包含单个齿轮，所述电机从动齿轮同时与所述电机惰轮及中间齿轮啮合；或者是，所述电机从动齿轮为包括同轴连接的双联第一齿轮及双联第二齿轮的双联齿轮，所述惰轮同时与所述电机主动齿轮及双联第一齿轮啮合，所述中间齿轮同时与所述双联第二齿轮及发电齿轮啮合。

可选地，所述变速机构包括多个前进挡主动齿轮及多个前进挡从动齿轮，多个所述前进挡主动齿轮包括一挡主动齿轮、二挡主动齿轮、三挡主动齿轮、四挡主动齿轮及五挡主动齿轮，多个所述前进挡从动齿轮包括一挡从动齿轮、二挡从动齿轮、三挡从动齿轮、四挡从动齿轮及五挡从动齿轮；

所述一挡主动齿轮及二挡主动齿轮固定在输入轴上，所述一挡从动齿轮及二挡从动齿轮空套在所述第一输出轴上，所述三挡主动齿轮、四挡主动齿轮及五挡主动齿轮空套在所述输入轴上，所述三挡从动齿轮、四挡从动齿轮及五挡从动齿轮固定在所述第一输出轴上；所述一挡从动齿轮同时与一挡主动齿轮及第一齿轮啮合，所述二挡主动齿轮与二挡从动齿轮啮合，所述三挡主动齿轮与三挡从动齿轮啮合，所述四挡主动齿轮与四挡从动齿轮啮合，所述五挡主动齿轮与五挡从动齿轮啮合；所述第一输出轴上固定设置有与所述主减速器的主减速器从动齿轮直接啮合的第一输出齿轮；

所述第一模式同步器设置在所述发电齿轮与所述四挡主动齿轮之间，所述第一模式同步器可选择性地与所述四挡主动齿轮及发电齿轮接合或断开；

所述输入轴上设置有位于所述三挡主动齿轮与五挡主动齿轮之间的3/5挡同步器，所述3/5挡同步器可选择性地与所述三挡主动齿轮及五挡主动齿轮接合或断开；

所述第一输出轴上设置有位于所述一挡从动齿轮与二挡从动齿轮之间的1/2挡同步器，所述1/2挡同步器可选择性地与所述一挡从动齿轮及二挡从动齿轮接合或断开。

可选地，所述混合动力驱动系统还包括第二输出轴，所述第二输出轴上设置有与所述前进挡主动齿轮对应啮合的至少1个前进挡从动齿轮。

可选地，所述变速机构包括多个前进挡主动齿轮及多个前进挡从动齿轮，多个所述前进挡主动齿轮包括一/三挡共用主动齿轮、二/四挡主动齿轮及五挡主动齿轮，多个所述前进挡从动齿轮包括一挡从动齿轮、二挡从动齿轮、三挡从动齿轮、四挡从动齿轮及五挡从动齿轮；

所述一/三挡共用主动齿轮及二/四挡共用主动齿轮固定在输入轴上，所述一挡从动齿轮及二挡从动齿轮空套在所述第一输出轴上，所述三挡从动齿轮及四挡从动齿轮空套在所述第二输出轴上，所述五挡主动齿轮空套在所述输入轴上，所述五挡从动齿轮固定在所述第一输出轴上；所述一/三挡共用主动齿轮同时与一挡从动齿轮及三挡从动齿轮啮合，所述第一齿轮与所述一挡从动齿轮啮合，所述二/四挡共用主动齿轮同时与二挡从动齿轮及四挡从动齿轮啮合，所述五挡主动齿轮与五挡从动齿轮啮合；所述第一输出轴上固定设置有与所述主减速器的主减速器从动齿轮直接啮合的第一输出齿轮，所述第二输出轴上固定设置有与所述主减速器的主减速器从动齿轮直接啮合的第二输出齿轮；

所述第一模式同步器设置在所述发电齿轮与所述五挡主动齿轮之间，所述第一模式同步器可选择性地与所述五挡主动齿轮及发电齿轮接合或断开；

所述第一输出轴上设置有位于所述一挡从动齿轮与二挡从动齿轮之间的1/2挡同步器，所述1/2挡同步器可选择性地与所述一挡从动齿轮及二挡从动齿轮接合或断开；

所述第二输出轴上设置有位于所述三挡从动齿轮与四挡从动齿轮之间的3/4挡同步器，所述3/4挡同步器可选择性地与所述三挡从动齿轮及四挡从动齿轮接合或断开。

再一方面，本申请实施例还提供一种车辆，其包括上述的混合动力驱动系统。

本申请实施例的混合动力驱动系统及车辆，模式选择装置可选择性地连接电机和变速机构的输入轴或电机和主减速器，使混合动力驱动系统的电机可以在两种模式之间切换。电机动力分配轴独立于电机设置，单独设置的动力分配轴，合理利用了系统径向空间，不需要对原有的发动机的变速机构做很大的改动，动力分配机构可通过电机动力分配轴单独传动电机的动力到车轮端(主减速器)而不经过变速机构的传动路径(即无需借助变速机构的输入轴与输出轴)，电机端传动部分与传统变速机构部分的传动路径重合度较低(或者不重合)，缩短电机驱动及发电时的传动路径，这样使系统的控制更为简单且效率更高，且同时保证了电机的高效传动，一定程度解决了传动效率与空间排布的矛盾，系统更加紧凑，成本更低。动力分配机构与变速机构的输入轴和主减速器的主减速器从动齿轮联动，使混合动力驱动系统实现两种模式切换的同时，将传动路径做到最短，大大提高了系统的传动效率。此混合动力驱动系统可应用于双离合、AMT等混动技术。

此外，本申请实施例的混合动力驱动系统及车辆还具有以下优点：

(1)行业内一般功率需求条件下的电机尺寸，电机与输入轴上的输入齿轮无法做到直接啮合，需要通过增设惰轮来给留出电机安装空间。而本申请中，电机动力分配轴上设置的用于接收电机动力的电机从动齿轮不仅解决了电机控制安装的问题，还保证了传动的高效率，此外还减少了变速机构的输入轴或输出轴的轴向空间。

(2)动力分配轴分担了系统第二模式的功率扭矩，使发动机与电机的动率分流，通过动力分配轴，将电机的动力直接分流到输入轴和差速器上的主减速器从动齿轮上，相对于从输出轴输出动力的方案，不仅降低了输出轴的强度要求(如轴径)，同时降低了主减速器主动齿轮的强度要求(如齿轮的直径及厚度)，通过动力分配轴分担了第二模式的功率扭矩，使得该系统具有成本低、体积小、重量轻、寿命长及整车性能好的优点。

(3)动力分配轴可以做的较短，动力分配轴不仅可以与电机紧凑排布，还能根据不同车身平台、不同空间灵活排布。

(4)通过单独设置的动力分配轴，合理利用了系统径向空间，无需借用输入轴或输出轴即可实现两种模式的切换，且同时保证了电机的高效传动。

(5)变速机构可以不设置倒挡机构(倒挡齿轮及倒挡轴)，第一齿轮可以用于倒挡从动齿轮，第一齿轮与变速机构的第一输入轴上的其中一个前进挡主动齿轮啮合，以此实现倒挡功能，可以节省掉单独的倒挡齿轮及倒挡轴，使系统空间更紧凑，质量更轻，成本更低。

(6)该混合动力驱动系统可以实现纯燃油驱动模式、第一模式及第二模式，第一模式下具有纯电动驱动模式、混合驱动模式及驻车发电模式；第二模式下具有纯电动驱动模式、混合驱动模式、行车发电模式及减速/制动能回收模式。可见，该混合动力驱动系统能够实现较多的工作模式，对应于不同工况，选择合适的工作模式，在不降低动力性的情况下，有利于降低能耗。

(7)系统处于第二模式下的混合驱动模式时，电机可补充发动机换挡过程中丢失的动力，使整个换挡过程动力不会中断，不会出现换挡顿挫，使换挡更平顺，提升驾驶体验。第一模式下电机参与驱动时，电机可通过变速箱的所有挡位输出，可以使电机尽可能地运行在高效率区间，提高电机运行效率。系统处于第一模式或第二模式下的混合动力驱动模式时，电机与发动机同时提供动力，可以增强系统的驱动力，提升动力性。

(8)电机动力分配轴一方面通过第二齿轮与主减速器从动齿轮直接联动，另一方面通过电机从动齿轮、中间齿轮、发电齿轮可选择性地与变速箱的输入轴联动，使电机驱动或发电时都具有比较高的效率。

附图说明

图1是本申请第一实施例提供的混合动力驱动系统的结构简图；

图2是本申请第二实施例提供的混合动力驱动系统的结构简图；

图3是本申请第三实施例提供的混合动力驱动系统的结构简图；

图4是本申请第四实施例提供的混合动力驱动系统的结构简图；

图5是本申请实施例提供的车辆的框架图。

说明书中的附图标记如下：

1000、车辆；

100、混合动力驱动系统；

1、电机；101、电机的输出轴；

2、发动机；

3、动力分配机构；301、电机动力分配轴；302、第一齿轮；303、第二齿轮；304、中间齿轮；305、发电齿轮；306、电机从动齿轮；3061、双联第一齿轮；3062、双联第二齿轮；307、电机主动齿轮；308、第一模式同步器；309、第二模式同步器；310、惰轮；311、惰轮轴；

4、变速机构；401、离合装置；402、输入轴；403、第一输出轴；404、一挡主动齿轮；405、二挡主动齿轮；406、三挡主动齿轮；407、四挡主动齿轮；408、五挡主动齿轮；409、一挡从动齿轮；410、二挡从动齿轮；411、三挡从动齿轮；412、四挡从动齿轮；413、五挡从动齿轮；414、第二输出轴；415、3/5挡同步器；416、1/2挡同步器；417、一/三挡共用主动齿轮；418、二/四挡主动齿轮；419、3/4挡同步器；

5、主减速器；501、第一输出齿轮；502、第二输出齿轮；503、主减速器从动齿轮；

6、差速器。

具体实施方式

为了使本申请所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下接合附图及实施例，对本申请进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请中的第一模式是指电机的动力输入到变速箱的输入端，第二模式是指电机的动力输入到变速箱的输出端。

混合动力驱动系统中，一种是，将电机设置在离合器和变速箱之间，这样就会使轴向尺寸加长，使总成的空间布置变得更有难度。还有一种是，将离合器和电机集成于一体，这样就可以解决轴向尺寸过大的问题，不过这样又会对集成工艺提出较高要求，增加技术难度，提高加工成本。

另外，电机和发动机的动力都是通过离合器传递输出，不可避免的加重离合器的使用负担；并且，在混合驱动时，受限于离合器最大输入扭矩限制，需要对发动机和电机的耦合扭矩进行限制，降低了车辆的动力性能。

混合动力驱动系统中，将电机设置在变速箱的输出轴上，可通过单独的纯电动路径驱动车轮，其动力不经过离合器，不受离合器输入扭矩限制。当行驶换挡发动机的动力断开时，便可实现由电机的动力补充换挡过程丢失的发动机动力继续驱动车轮，从而保持车辆行驶过程中的平顺性。但是，由于空间因素影响，为了避让变速箱中的倒挡轴及输出轴等部件，混合动力变速箱中通常将电机设计为通过惰轮机构连接到变速箱，这样就会造成因惰轮的存在而使变速箱占用空间更大，不利于整车的空间布置和轻量化。并且，也会造成电机端到车轮端的传递路径加长，降低传递效率。另外，电机与主减速器无法实现动力解耦，当车辆静止时，电机无法运行。在停车等待时无法发电，会导致电量下降、无法平衡。

因此使系统可选择性地切换第一模式和第二模式两种运行模式，便可根据不同的需求目标从而选择不同的运行模式，使系统可以兼具第一模式和第二模式的特点。

例如，一种混合动力驱动系统，电机主动齿轮通过惰轮耦合到5挡主动齿轮上，通过在一轴设置第一模式同步器，在二轴设置第二模式同步器，使车辆可以实现第一模式与第二模式两种模式的切换。不过电机主动齿轮通过惰轮耦合到5挡主动齿轮上，无论是第一模式还是第二模式运行时，电机到车轮端的传动路径都比较长，这会导致电机驱动时的传动效率较低。电机主动齿轮通过惰轮耦合到5挡主动齿轮上，电机输出时传动路径上会与发动机共用挡位齿轮的速比，这对第一模式、第二模式及发电模式时电机端齿轮的速比匹配及齿轮设计会带来一定难度。又有，无论是第一模式还是第二模式驱动，电机都会通过变速箱的5挡齿轮及变速箱的输出轴进行动力传递，考虑到还有发动机端的5挡齿轮及输出轴使用率，这会大大加大5挡齿轮及输出轴所承受的载荷，这就对5挡齿轮及输出轴的强度和寿命提出更高的要求，提高工艺成本。另外，电机主动齿轮通过惰轮耦合到5挡主动齿轮上，电机端与发动机端共用同一个输出轴及输出齿轮，并在一轴设置第一模式同步器，在二轴设置第二模式同步器，导致电机端传动部分与传统变速箱部分的传动路径重合度较高，两个传动部分无法相互独立，相互之间会有影响，比如，用户选择第二模式混动加速时，从混动4挡切换到混动5挡时，无法切换成第二模式混动5挡，而需要先选择切换到第一模式，实现混动5挡；还有第二模式EV高速行驶电量偏低想要切换5挡混动时，同样需要先切换到第一模式，实现切换到混动5挡输出，使系统的控制策略变得复杂，难度增加。

此外，在混合动力驱动系统中，电机端与发动机端共用同一个输出轴及输出齿轮，输出轴功率扭矩负载大，输出轴的强度要求更高且寿命受影响，输出轴的轴径需要更大，输出齿轮的直径及厚度均需要更大，系统成本较高，体积较大，重量较重，影响整车性能。

本申请实施例提供的混合动力驱动系统，包括发动机、变速箱及电机动力装置，所述变速箱包括变速机构及主减速器，所述电机动力装置包括电机和动力分配机构。

所述变速机构包括离合装置、输入轴和第一输出轴，所述输入轴上设置有至少1个前进挡主动齿轮，所述第一输出轴上设置与所述前进挡主动齿轮对应啮合的至少1个前进挡从动齿轮，所述离合装置的输入端与所述发动机连接，所述离合装置的输出端与所述输入轴连接，所述第一输出轴与所述主减速器连接以传输动力。

所述动力分配机构包括电机动力分配轴、模式选择装置、第一齿轮、第二齿轮、中间齿轮、发电齿轮及用于接收所述电机的动力的电机从动齿轮，所述第一齿轮、第二齿轮及电机从动齿轮设置在所述电机动力分配轴上，所述中间齿轮设置在所述第一输出轴上，所述发电齿轮设置在所述输入轴上，所述电机动力分配轴独立于所述电机设置；所述第一齿轮与所述第一输出轴上的其中一个所述前进挡从动齿轮直接啮合，所述第二齿轮与所述主减速器的主减速器从动齿轮直接啮合，所述中间齿轮同时与所述电机从动齿轮及所述发电齿轮啮合，所述模式选择装置可选择性地连接所述电机和所述变速机构的输入轴或所述电机和所述主减速器。

通过第二齿轮与主减速器从动齿轮的直接啮合，动力分配机构与主减速器的主减速器从动齿轮为直接传动。这里，“直接传动”指的是动力分配机构与主减速器从动齿轮直接耦合相连进行传动，不经任何诸如惰轮装置、中间轴及中间齿轮等中间传动部件。直接传动的优点在于减少了中间传动部件，降低了能量在传动过程中的损失。

离合装置为单一离合器、双离合器或其他合适的离合器，例如干式离合器及湿式离合器。离合装置与发动机的曲轴之间可设置单质量飞轮、双质量飞轮或扭转减震器等部件。

所述主减速器包括主减速器主动齿轮及主减速器从动齿轮，所述主减速器从动齿轮集成在差速器的壳体上。

在一些实施例中，系统仅有一根输出轴(第一输出轴)，主减速器主动齿轮包括固定在第一输出轴上的第一输出齿轮，所述主减速器从动齿轮与所述第一输出齿轮啮合。

在一些实施例中，系统包含两根输出轴(第一输出轴及第二输出轴)，主减速器主动齿轮包括固定在第一输出轴上的第一输出齿轮及固定在第二输出轴上的第二输出齿轮，所述主减速器从动齿轮同时与所述第一输出齿轮及第二输出齿轮啮合。

在一些实施例中，所述模式选择装置包括两部分，其中第一部分设置在所述电机动力分配轴上，第二部分单独设置在所述变速机构的输入轴上的发电齿轮处，所述发电齿轮空套在所述变速机构的输入轴上。这样，能够缩短电机动力分配轴的轴向空间，为电机布置留出空间。

在一些实施例中，所述模式选择装置包括两部分，其中第一部分设置在所述电机动力分配轴上，第二部分与所述变速机构的挡位同步器共用，所述发电齿轮空套在所述变速机构的输入轴上。第二部分与所述变速机构的挡位同步器共用，可以缩短输入轴的轴向空间，减少一个挡位同步器。

在一些实施例中，所述电机从动齿轮及第一齿轮空套在所述电机动力分配轴上，所述第二齿轮固定在所述电机动力分配轴上，所述中间齿轮空套在所述第一输出轴上。

在一些实施例中，所述模式选择装置包括设置在所述变速机构的输入轴上的第一模式同步器及设置在所述电机动力分配轴上的第二模式同步器，所述第一模式同步器可选择性地与所述发电齿轮接合或断开，所述第二模式同步器可选择性地与所述电机从动齿轮及第一齿轮接合或断开，所述第一模式同步器单独设置或与所述变速机构的挡位同步器共用；所述第一模式同步器与所述发电齿轮接合，且所述第二模式同步器与所述电机从动齿轮及第一齿轮断开时，所述混合动力驱动系统切换至第一模式；所述第一模式同步器与所述发电齿轮断开，且所述第二模式同步器与所述电机从动齿轮接合时，所述混合动力驱动系统切换至第二模式。

在一些实施例中，所述动力分配机构还包括固定在所述电机的输出轴上的电机主动齿轮；所述电机从动齿轮仅包含单个齿轮，所述电机从动齿轮同时与所述电机主动齿轮及中间齿轮啮合。

在一些实施例中，所述动力分配机构还包括固定在所述电机的输出轴上的电机主动齿轮；所述电机从动齿轮为包括同轴连接的双联第一齿轮及双联第二齿轮的双联齿轮，所述双联第一齿轮与所述电机主动齿轮啮合，所述中间齿轮同时与所述双联第二齿轮及发电齿轮啮合。

在一些实施例中，所述动力分配机构还包括固定在所述电机的输出轴上的电机主动齿轮及固定在一惰轮轴上的惰轮；所述电机从动齿轮仅包含单个齿轮，所述电机从动齿轮同时与所述电机惰轮及中间齿轮啮合。

在一些实施例中，所述动力分配机构还包括固定在所述电机的输出轴上的电机主动齿轮及固定在一惰轮轴上的惰轮；所述电机从动齿轮为包括同轴连接的双联第一齿轮及双联第二齿轮的双联齿轮，所述惰轮同时与所述电机主动齿轮及双联第一齿轮啮合，所述中间齿轮同时与所述双联第二齿轮及发电齿轮啮合。

本申请实施例的混合动力驱动系统及车辆，模式选择装置可选择性地连接电机和变速机构的输入轴或电机和主减速器，使混合动力驱动系统的电机可以在两种模式之间切换。电机动力分配轴独立于电机设置，单独设置的动力分配轴，合理利用了系统径向空间，不需要对原有的发动机的变速机构做很大的改动，动力分配机构可通过电机动力分配轴单独传动电机的动力到车轮端(主减速器)而不经过变速机构的传动路径(即无需借助变速机构的输入轴与输出轴)，电机端传动部分与传统变速机构部分的传动路径重合度较低(或者不重合)，缩短电机驱动及发电时的传动路径，这样使系统的控制更为简单且效率更高，且同时保证了电机的高效传动，一定程度解决了传动效率与空间排布的矛盾，系统更加紧凑，成本更低。动力分配机构与变速机构的输入轴和主减速器的主减速器从动齿轮联动，使混合动力驱动系统实现两种模式切换的同时，将传动路径做到最短，大大提高了系统的传动效率。此混合动力驱动系统可应用于双离合、AMT等混动技术。

此外，本申请实施例的混合动力驱动系统及车辆还具有以下优点：

(1)行业内一般功率需求条件下的电机尺寸，电机与输入轴上的输入齿轮无法做到直接啮合，需要通过增设惰轮来给留出电机安装空间。而本申请中，电机动力分配轴上设置的用于接收电机动力的电机从动齿轮不仅解决了电机控制安装的问题，还保证了传动的高效率，此外还减少了变速机构的输入轴或输出轴的轴向空间。

(2)动力分配轴分担了系统第二模式的功率扭矩，使发动机与电机的动率分流，通过动力分配轴，将电机的动力直接分流到输入轴和差速器上的主减速器从动齿轮上，相对于从输出轴输出动力的方案，不仅降低了输出轴的强度要求(如轴径)，同时降低了主减速器主动齿轮的强度要求(如齿轮的直径及厚度)，通过动力分配轴分担了第二模式的功率扭矩，使得该系统具有成本低、体积小、重量轻、寿命长及整车性能好的优点。

(3)动力分配轴可以做的较短，动力分配轴不仅可以与电机紧凑排布，还能根据不同车身平台、不同空间灵活排布。

(4)通过单独设置的动力分配轴，合理利用了系统径向空间，无需借用输入轴或输出轴即可实现两种模式的切换，且同时保证了电机的高效传动。

(5)变速机构可以不设置倒挡机构(倒挡齿轮及倒挡轴)，第一齿轮可以用于倒挡从动齿轮，第一齿轮与变速机构的第一输入轴上的其中一个前进挡主动齿轮啮合，以此实现倒挡功能，可以节省掉单独的倒挡齿轮及倒挡轴，使系统空间更紧凑，质量更轻，成本更低。

(6)该混合动力驱动系统可以实现纯燃油驱动模式、第一模式及第二模式，第一模式下具有纯电动驱动模式、混合驱动模式及驻车发电模式；第二模式下具有纯电动驱动模式、混合驱动模式、行车发电模式及减速/制动能回收模式。可见，该混合动力驱动系统能够实现较多的工作模式，对应于不同工况，选择合适的工作模式，在不降低动力性的情况下，有利于降低能耗。

(7)系统处于第二模式下的混合驱动模式时，电机可补充发动机换挡过程中丢失的动力，使整个换挡过程动力不会中断，不会出现换挡顿挫，使换挡更平顺，提升驾驶体验。第一模式下电机参与驱动时，电机可通过变速箱的所有挡位输出，可以使电机尽可能地运行在高效率区间，提高电机运行效率。系统处于第一模式或第二模式下的混合动力驱动模式时，电机与发动机同时提供动力，可以增强系统的驱动力，提升动力性。

(8)电机动力分配轴一方面通过第二齿轮与主减速器从动齿轮直接联动，另一方面通过电机从动齿轮、中间齿轮、发电齿轮可选择性地与变速箱的输入轴联动，使电机驱动或发电时都具有比较高的效率。

以下接合图1至图4，详细描述本申请的多个实施例。

第一实施例

如图1所示，本申请第一实施例提供的混合动力驱动系统100，包括发动机2、变速箱及电机1动力装置，所述变速箱包括变速机构4及主减速器5，所述电机1动力装置包括电机1及动力分配机构3。

所述变速机构4包括离合装置401、输入轴402及第一输出轴403，所述输入轴402上设置有有5个前进挡主动齿轮，所述第一输出轴403上设置与所述前进挡主动齿轮对应啮合的5个前进挡从动齿轮。即，第一实施例中，5个前进挡从动齿轮均设置在第一输出轴403上。5个所述前进挡主动齿轮为一挡主动齿轮404、二挡主动齿轮405、三挡主动齿轮406、四挡主动齿轮407及五挡主动齿轮408，5个所述前进挡从动齿轮为一挡从动齿轮409、二挡从动齿轮410、三挡从动齿轮411、四挡从动齿轮412及五挡从动齿轮413。

所述离合装置401的输入端与所述发动机2连接，所述离合装置401的输出端与所述输入轴402连接，所述第一输出轴403与所述主减速器5连接以传输动力。

所述动力分配机构3包括电机动力分配轴301、模式选择装置、第一齿轮302、第二齿轮303、中间齿轮304、发电齿轮305及用于接收所述电机1的动力的电机从动齿轮306，所述第一齿轮302、第二齿轮303及电机从动齿轮306设置在所述电机动力分配轴301上，所述中间齿轮304设置在所述第一输出轴403上，所述发电齿轮305设置在所述输入轴402上，所述电机动力分配轴301独立于所述电机1设置；所述第一齿轮302与所述第一输出轴403上的其中一个所述前进挡从动齿轮直接啮合，所述第二齿轮303与所述主减速器5的主减速器从动齿轮503直接啮合，所述中间齿轮304同时与所述电机从动齿轮306及所述发电齿轮305啮合，所述模式选择装置可选择性地连接所述电机1和所述变速机构4的输入轴402或所述电机1和所述主减速器5。

所述一挡主动齿轮404及二挡主动齿轮405固定在输入轴402上，所述一挡从动齿轮409及二挡从动齿轮410空套在所述第一输出轴403上，所述三挡主动齿轮406、四挡主动齿轮407及五挡主动齿轮408空套在所述输入轴402上，所述三挡从动齿轮411、四挡从动齿轮412及五挡从动齿轮413固定在所述第一输出轴403上；所述一挡从动齿轮409同时与一挡主动齿轮404及第一齿轮302啮合，所述二挡主动齿轮405与二挡从动齿轮410啮合，所述三挡主动齿轮406与三挡从动齿轮411啮合，所述四挡主动齿轮407与四挡从动齿轮412啮合，所述五挡主动齿轮408与五挡从动齿轮413啮合。

所述主减速器5包括主减速器主动齿轮及主减速器从动齿轮503，所述主减速器从动齿轮503集成在差速器6的壳体上。

第一实施例中，系统仅有一根输出轴(第一输出轴403)，主减速器主动齿轮包括固定在第一输出轴403上的第一输出齿轮501，所述主减速器从动齿轮503与所述第一输出齿轮501啮合。

所述电机从动齿轮306及第一齿轮302空套在所述电机动力分配轴301上，所述第二齿轮302固定在所述电机动力分配轴301上，所述中间齿轮304空套在所述第一输出轴403上。通过空套的中间齿轮304，实现电机从动齿轮306到发电齿轮305的动力连接，以实现电机1与输入轴402的动力连接。

所述模式选择装置包括设置在所述变速机构4的输入轴402上的第一模式同步器308及设置在所述电机动力分配轴301上的第二模式同步器309，所述第一模式同步器308可选择性地与所述发电齿轮305接合或断开，所述第二模式同步器309可选择性地与所述电机从动齿轮306及第一齿轮302接合或断开，所述第一模式同步器308与所述变速机构4的挡位同步器共用。

所述第一模式同步器308与所述发电齿轮305接合，且所述第二模式同步器309与所述电机从动齿轮306及第一齿轮302断开时，所述混合动力驱动系统100切换至第一模式；所述第一模式同步器308与所述发电齿轮305断开，且所述第二模式同步器309与所述电机从动齿轮306接合时，所述混合动力驱动系统100切换至第二模式。

优选地，所述第一模式同步器308设置在所述发电齿轮305与所述四挡主动齿轮407之间，所述第一模式同步器308可选择性地与所述四挡主动齿轮407及发电齿轮305接合或断开。即，四挡与发电齿轮305共用同一个同步器，以简化结构，节省成本。

所述输入轴402上设置有位于所述三挡主动齿轮406与五挡主动齿轮408之间的3/5挡同步器415，所述3/5挡同步器415可选择性地与所述三挡主动齿轮406及五挡主动齿轮408接合或断开。即，三挡与五挡共用同一个同步器，以简化结构，节省成本。

所述第一输出轴403上设置有位于所述一挡从动齿轮409与二挡从动齿轮410之间的1/2挡同步器416，所述1/2挡同步器416可选择性地与所述一挡从动齿轮409及二挡从动齿轮410接合或断开。即，一挡与二挡共用同一个同步器，以简化结构，节省成本。

第一实施例中，所述动力分配机构3还包括固定在所述电机的输出轴101上的电机主动齿轮307。所述电机从动齿轮306为包括同轴连接的双联第一齿轮3061及双联第二齿轮3062的双联齿轮，所述双联第一齿轮3061与所述电机主动齿轮307啮合，所述中间齿轮304同时与所述双联第二齿轮3062及发电齿轮305啮合。增加的发电齿轮305组(电机主动齿轮307及电机从动齿轮306)，能够解决当电机1尺寸较大且轴向较长时的电机1的空间布置问题。此外，电机动力分配轴301经由电机从动齿轮306及电机主动齿轮307与电机1连接，因而能够自由地设定发动机2与第一电机1的速度比，使发动机2与电机1用作发电机1时的高效率区域匹配，能够实现发电效率的提高。所述发动机2与所述输入轴402同轴布置。输入轴402、电动动力分配轴及第一输出轴403均不在同一直线上(两两相互平行间隔)。

第一实施例中，所述第一模式同步器308与所述发电齿轮305接合，且所述第二模式同步器309与所述电机从动齿轮306及第一齿轮302断开时，所述混合动力驱动系统100切换至第一模式。分以下几种情况：

(1)电机1作为驱动电机1工作，发动机2不工作，电机1可通过电机主动齿轮307、双联第一齿轮3061、双联第二齿轮3062、中间齿轮304、发电齿轮305将电机1动力传递到输入轴402，通过变速箱各挡位将动力输出到车轮，实现第一模式的纯电动多挡位输出。

(2)电机1作为驱动电机1工作，发动机2工作，离合装置401接合。电机1动力通过电机主动齿轮307、双联第一齿轮3061、双联第二齿轮3062、中间齿轮304、发电齿轮305与发动机2动力在输入轴402进行耦合，通过变速箱各挡位将动力输出到车轮，实现第一模式的混合动力驱动。

(3)电机1作为发电机1工作，发动机2工作，离合装置401接合，变速箱各挡位同步器不动作。发动机2可通过输入轴402、发电齿轮305、中间齿轮304、双联第二齿轮3062、双联第一齿轮3061、电机主动齿轮307、电机的输出轴101将动力传递到电机1，实现驻车发电功能。

第一实施例中，所述第一模式同步器308与所述发电齿轮305断开，且所述第二模式同步器309与所述电机从动齿轮306接合时，所述混合动力驱动系统100切换至第二模式。分以下几种情况：

(1)电机1作为驱动电机1工作，发动机2不工作，电机1可通过电机主动齿轮307、双联第一齿轮3061、电机动力分配轴301、第二齿轮303、主减速器从动齿轮503将动力直接输出到车轮，实现第二模式的纯电动驱动。

(2)电机1作为驱动电机1工作，发动机2工作，离合装置401接合。电机1动力通过电机动力分配轴301输出到车轮，发动机2动力通过变速箱各前进挡位输出到车轮，从而实现第二模式的混合动力驱动。

系统处于第二模式下的混合驱动模式时，电机1可补充发动机2换挡过程中丢失的动力，使整个换挡过程动力不会中断，不会出现换挡顿挫，使换挡更平顺，提升驾驶体验。第一模式下电机1参与驱动时，电机1可通过变速箱的所有挡位输出，可以使电机1尽可能地运行在高效率区间，提高电机1运行效率。系统处于第一模式或第二模式下的混合动力驱动模式时，电机1与发动机2同时提供动力，可以增强系统的驱动力，提升动力性。

电机动力分配轴301一方面通过第二齿轮303与主减速器从动齿轮503直接联动，另一方面通过电机从动齿轮306、中间齿轮304、发电齿轮305可选择性地与变速箱的输入轴402直接联动，使电机1驱动或发电时都具有比较高的效率。

变速机构4可以不设置倒挡机构(倒挡齿轮及倒挡轴)，第一齿轮302可以用于倒挡从动齿轮，第一齿轮302与变速机构4的第一输入轴402上的一挡从动齿轮409啮合，以此实现倒挡功能，可以节省掉单独的倒挡齿轮及倒挡轴，使系统空间更紧凑，质量更轻，成本更低。

第一实施例的混合动力驱动系统100，通过离合装置401和各个同步器的选择性接合，可实现以下输出模式：

(1)纯燃油驱动模式

要实现纯燃油驱动模式5个挡位的动力输出，各个同步器的拨叉在各个挡位的左右运动关系如下表1所示(此处的左右仅指的是图中的左右方向，并不限定实际工作时的方位，下同)：

表1

(2)第二模式

当所述第一模式同步器308与所述发电齿轮305断开，且所述第二模式同步器309与所述电机从动齿轮306接合时，所述混合动力驱动系统100切换至第二模式。分以下几种工况：

1、纯电动驱动模式：电机1作为驱动电机1工作，发动机2不工作，电机1可通过电机主动齿轮307、双联第一齿轮3061、电机动力分配轴301、第二齿轮303、主减速器从动齿轮503将动力直接输出到车轮，实现第二模式的纯电动驱动。

2、混合动力驱动模式：发动机2输出的同时，启动电机1，可实现电机1的动力介入，从而实现混合动力的各挡位输出，各个同步器的动作如下表2：

表2

3、行车发电：行车过程中，第二模式同步器309接合电机从动齿轮306，发动机2的动力从车轮输出的同时，将部分动力通过电机动力分配轴301传送到电机1，实现行车发电。

4、减速/制动能回收：减速或制动时，第二模式同步器309接合电机从动齿轮306，能量从车轮通过电机动力分配轴301传到电机1，实现动能回收。

(3)第一模式

当所述第一模式同步器308与所述发电齿轮305接合，且所述第二模式同步器309与所述电机从动齿轮306及第一齿轮302断开时，所述混合动力驱动系统100切换至第一模式，分以下几种工况：

1、纯电动驱动模式：电机1作为驱动电机1工作，发动机2不工作，电机1可通过电机主动齿轮307、双联第一齿轮3061、双联第二齿轮3062、中间齿轮304、发电齿轮305将电机1动力传递到输入轴402，通过变速箱各挡位将动力输出到车轮，实现第一模式的纯电动多挡位输出。各同步器的动作如下表3：

表3

2、混合动力驱动模式：发动机2输出的同时，启动电机1，可实现电机1的动力介入，从而实现混合动力的全挡位输出，同步器动作如下表4：

表4

3、驻车发电：第二模式同步器309断开，第一模式同步器308接合发电齿轮305，电机1作为发电机1工作，发动机2工作，离合装置401接合，变速箱各挡位同步器不动作。发动机2可通过输入轴402、发电齿轮305、中间齿轮304、双联第二齿轮3062、双联第一齿轮3061、电机主动齿轮307、电机的输出轴101将动力传递到电机1，实现驻车发电功能。

(4)倒挡模式

分以下几种情况：

1、第一种纯电倒挡：所述第二模式同步器309与所述电机从动齿轮306接合，所述第一模式同步器308与所述发电齿轮305断开，其它挡位同步器断开，电机1反转，电机1可通过电机主动齿轮307、电机从动齿轮306、电机动力分配轴301、第二齿轮303、主减速器从动齿轮503将动力输出到车轮，实现第一种纯电倒挡。第一种纯电倒挡传动路径短，效率高。

2、第二种纯电倒挡：所述第一模式同步器308与所述发电齿轮305接合，且所述第二模式同步器309与所述第一齿轮302接合，其它挡位同步器断开。此时，发动机2不工作，电机1可通过电机主动齿轮307、电机从动齿轮306、中间齿轮304、发电齿轮305、输入轴402、一挡主动齿轮404、一挡从动齿轮409、第一齿轮302(倒挡从动齿轮)、电机动力分配轴301、第二齿轮303、主减速器从动齿轮503将动力输出到车轮，实现第二种纯电倒挡。

3、纯发动机2倒挡：发动机2工作，所述离合装置401接合，所述第一模式同步器308与所述发电齿轮305断开，且所述第二模式同步器309与所述第一齿轮302接合，并且，其它挡位同步器断开。发动机2可通过输入轴402、1挡主动齿轮、1挡从动齿轮、第一齿轮302(倒挡从动齿轮)、电机动力分配轴301、第二齿轮303、主减速器从动齿轮503将动力输出到车轮，实现纯发动机2倒挡。在电机1出现故障时，可以采用纯发动机2倒挡。

4、混合驱动倒挡：所述第一模式同步器308与所述发电齿轮305接合，且所述第二模式同步器309与所述第一齿轮302接合，并且，其它挡位同步器断开。此时，电机1、发动机2同时工作，电机1可通过电机主动齿轮307、电机从动齿轮306、中间齿轮304、发电齿轮305、输入轴402、一挡主动齿轮404、一挡从动齿轮409、第一齿轮302(倒挡从动齿轮)、电机动力分配轴301、第二齿轮303、主减速器从动齿轮503将动力输出到车轮，发动机2可通过输入轴402、一挡主动齿轮404、一挡从动齿轮409、第一齿轮302(倒挡从动齿轮)、电机动力分配轴301、第二齿轮303、主减速器从动齿轮503将动力输出到车轮，实现混合驱动倒挡。混合驱动倒挡能够提供较大的倒车驱动力。

第二实施例

图2示出了本申请第二实施例的混合动力驱动系统100。与第一实施例不同之处在于，在所述电机主动齿轮307及所述电机从动齿轮306之间增加惰轮310及惰轮轴311，所述电机从动齿轮306为包括同轴连接的双联第一齿轮3061及双联第二齿轮3062的双联齿轮，所述惰轮310同时与所述电机主动齿轮307及双联第一齿轮3061啮合，所述中间齿轮304同时与所述双联第二齿轮3062及发电齿轮305啮合。

第二实施例，在电机主动齿轮307与电机从动齿轮306之间增加了一个惰轮310，以解决当电机1径向尺寸较大时，电机1与变速箱齿轮干涉无法布置电机1的问题。

第三实施例

图3示出了本申请第三实施例的混合动力驱动系统100。与第一实施例不同之处在于，所述电机从动齿轮306为单齿形式的齿轮，所述电机从动齿轮306同时与所述电机主动齿轮307及中间齿轮304啮合。此方案进一步简化了系统的结构，节省了一个齿轮，降低了成本。

第四实施例

图4示出了本申请第四实施例的混合动力驱动系统100。与第一实施例不同之处在于，变速箱有两个输出轴(第一输出轴403及第二输出轴414)，部分前进挡从动齿轮设置在第一输出轴403上，另外一部分前进挡从动齿轮设置在第二输出轴414上。此方案可节省齿轮数量，缩短变速箱轴向长度，易于整车布置。

如图4所示，由于具有两根输出轴，各挡位齿轮有所变动。具体为：

多个所述前进挡主动齿轮包括一/三挡共用主动齿轮417、二/四挡共用主动齿轮418及五挡主动齿轮408，多个所述前进挡从动齿轮包括一挡从动齿轮409、二挡从动齿轮410、三挡从动齿轮411、四挡从动齿轮412及五挡从动齿轮413。

所述一/三挡共用主动齿轮417及二/四挡共用主动齿轮418固定在输入轴402上，所述一挡从动齿轮409及二挡从动齿轮410空套在所述第一输出轴403上，所述三挡从动齿轮411及四挡从动齿轮412空套在所述第二输出轴414上，所述五挡主动齿轮408空套在所述输入轴402上，所述五挡从动齿轮413固定在所述第一输出轴403上；所述一/三挡共用主动齿轮417同时与一挡从动齿轮409及三挡从动齿轮411啮合，所述第一齿轮302与所述一挡从动齿轮409啮合，所述二/四挡共用主动齿轮418同时与二挡从动齿轮410及四挡从动齿轮412啮合，所述五挡主动齿轮408与五挡从动齿轮413啮合；所述第一输出轴403上固定设置有与所述主减速器的主减速器从动齿轮503直接啮合的第一输出齿轮501，所述第二输出轴414上固定设置有与所述主减速器的主减速器从动齿轮503直接啮合的第二输出齿轮502。

第四实施例中，系统仅有两根输出轴(第一输出轴403及第二输出轴414)，主减速器主动齿轮包括固定在第一输出轴403上的第一输出齿轮501及固定在第二输出轴414上的第二输出齿轮502，所述主减速器从动齿轮503同时与所述第一输出齿轮501及第二输出齿轮502啮合。

所述第一模式同步器308设置在所述发电齿轮305与所述五挡主动齿轮408之间，所述第一模式同步器308可选择性地与所述五挡主动齿轮408及发电齿轮305接合或断开。即，五挡与发电齿轮305共用同一个同步器，以简化结构，节省成本。

所述第一输出轴403上设置有位于所述一挡从动齿轮409与二挡从动齿轮410之间的1/2挡同步器416，所述1/2挡同步器416可选择性地与所述一挡从动齿轮409及二挡从动齿轮410接合或断开。即，一挡与二挡共用同一个同步器，以简化结构，节省成本。

所述第二输出轴414上设置有位于所述三挡从动齿轮411与四挡从动齿轮412之间的3/4挡同步器419，所述3/4挡同步器419可选择性地与所述三挡从动齿轮411及四挡从动齿轮412接合或断开。即，三挡与四挡共用同一个同步器，以简化结构，节省成本。

如图5所示，本申请实施例还提供一种车辆1000，其包括上述实施例的混合动力驱动系统100。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。